ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ ЗА СЧЕТ ОБОСНОВАННОГО ВЫБОРА НАСАДОЧНЫХ УСТРОЙСТВ - Студенческий научный форум

IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ ЗА СЧЕТ ОБОСНОВАННОГО ВЫБОРА НАСАДОЧНЫХ УСТРОЙСТВ

 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение

Актуальность темы. Широкая потребность в продуктах нефтепереработки в последнее десятилетие привела к интенсивному росту нефтеперерабатывающей промышленности. В процессе переработки нефти получают продукты нефтепереработки, которые имеют важнейшее значение в развитии всех отраслей народного хозяйства.

Для решения этих вопросов необходимо усовершенствование существующих и разработка более эффективных схем разделения исходной смеси на составляющие, создание новых перспективных типов контактных устройств, действующего технологического оборудования и промышленных технологий.

Возрастающие требования к надежности и эффективности работы массообменных аппаратов, к снижению их металлоемкости и габаритов заставляют постоянно совершенствовать конструкции контактных устройств. От эффективности работы ректификационных колонн во многом зависят качество вырабатываемой продукции и технико-экономические показатели эксплуатации установок и заводов в целом.

Современная промышленность требует все больше чистых и особо чистых материалов. Поэтому производство становится еще более важными, сложным и дорогостоящими, а технологиям по разделению веществ и их очистке от примесей уделяется все большее внимание.

Для осуществления современных технологических процессов в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности требуются высокоэффективные аппараты, к которым предъявляются высокие требования по экономичности, надежности, технологичности и эргономичности

В данной работе рассмотрены актуальные исследования по разработке и реализации ресурсо-энергосберегающих технологий в многотоннажных процессах нефте- и газопереработки.

Цель магистерской диссертации: систематизация данных по ректификации непрерывных и многокомпонентных смесей на контактных устройствах различных типов.

Основные задачи магистерской диссертации.

1. Анализ информационных источников в области массообменных и контактных устройств.

2. Изучить физико-химические основы технологического процесса, рассмотреть принципы действия и конструкции нынешнего оборудования. 3.Разработать и произвести расчеты по повышению ресурсо- и энергосберегающих технологий.

1 Современное состояние и основные проблемы в нефтеперерабатывающей промышленности, связанные с модернизацией производства

Следует отметить, что основная доля проектов модернизации в нефтепереработке основана на зарубежных технологиях. На долю импорта приходится наиболее технологичное и сложное оборудование. Это касается и систем управления производством и современной промышленной химии, реагентов, катализаторов, присадок. Следует также отметить, что разрыв в научно-технической базе российских и зарубежных исследовательских и проектных центров сегодня достаточно значителен. Многие западные компании десятилетиями вкладывались в НИОКР и создавали специальную инфраструктуру для реализации инноваций.

В условиях санкций планы реализации таких проектов будет необходимо пересматривать. Текущая работа НПЗ также зависит от зарубежных поставок запчастей, катализаторов, компонентов. У российских разработчиков и производителей есть целый ряд технологий и катализаторов, способных в короткое время заменить импортные. Однако не все российские разработки способны восполнить весь спектр продукции, не всегда имеются достаточные мощности для производства. Сегодня мы наблюдаем строительство и ввод новых мощностей, продукция которых заменяет импортные аналоги. К ним следует отнести отечественные процессы атмосферно-вакуумной перегонки, в том числе для получения вакуумных газойлей с высоким концом кипения и низким содержанием металлов (разработка ОАО «ВНИПИнефть»), технологии изомеризации СИ-2 и СИ-4, разработанные ОАО НПП «Нефтехим», гидрогенизационные технологии (ОАО «ВНИИНП», ОАО «ВНИПИнефть», ИНХС РАН им. А.В. Топ­чиева, ИК СО РАН им. Г.К. Борескова), технология каталитического крекинга (ОАО «ТАИФ-НК», ОАО «ВНИИНП», ОАО «ВНИПИнефть», ИНХС РАН им. А.В. Топчиева), технологию замедленного коксования (УГНТУ, ГУП «ИНХП РБ») и некоторые другие. Целый ряд технологий находятся на высокой стадии готовности с точки зрения промышленной реализации: технология гидроконверсии и твердокислотного алкилирования (ИНХС РАН им. А.В. Топчиева). Особое место в вопросах импортозамещения занимает проблема разработки и производства отечественных катализаторов современных и перспективных процессов. Интерес представляют отечественные катализаторы каталитического риформинга – ПР 81, триметаллический катализатор, обеспечивающий повышенную стабильность, при сохранении активности и селективности (ИППУ СО РАН), промышленные российские микросферические катализаторы крекинга вакуумного газойля (ИППУ СО РАН катализаторы гидроочистки средних дистиллятов (ОАО «ВНИИНП», ИК СО РАН им. Г.К. Борескова) и др. Для выпуска российских катализаторов нефтепереработки могут быть использованы существующие катализаторные производства, среди которых можно выделить Омскую катализаторную фабрику, Ангарский завод катализаторов и органического синтеза, Новокуйбышевскую и Рязанскую катализаторные фабрики, предприятия КНТ-групп и некоторые другие.

В научно-технической литературе описаны многочисленные варианты реконструкции установок с целью интенсификации, но очень редко дается обоснованный анализ причин их неудовлетворительной работы по реконструкции, не сформулированы цели и направления реконструкции, не приведены подробные результаты обследования установок после реконструкции. Такие публикации носят информационный характер, однако позволяют выделить следующие направления интенсификации:

• применение высокоэффективных контактных устройств в ректификационных колоннах;

• замена устаревшего технологического оборудования;

• изменение схем и технологических режимов колонн, сопутствующей аппаратуры, блоков и установок в целом.

1.1 Классификация контактных устройств в нефтеперерабатывающей промышленности.

Разработка ресурсо-энергосберегающих технологий фракционирования основывается на высокоэффективных контактных устройствах с низким гидравлическим сопротивлением. В этой связи представляет интерес детальный исторический анализ применения тарельчатых и насадочных контактных устройств с низким гидравлическим сопротивлением. Преимуществами тарельчатых контактных устройств до недавнего времени считалась высокая эффективность, возможность многоуровневого отбора в целях регулирования качества продуктов разделения, меньшая металлоемкость и стоимость контактных устройств.

По характеру диспергирования взаимодействующих фаз различают тарелки барботажного и струйного типов. На тарелках пар проходит через слой жидкости, диспергируясь на мелкие пузырьки и струи, которые с большой скоростью движутся в жидкости. Если пар является дисперсной фазой, а жидкость сплошной дисперсной средой, то такой режим взаимодействия фаз называется барбатажным. Тарелки, реализующие этот режим работы, называются барботажными. При больших скоростях пара жидкость становится дисперсной фазой, а пар сплошной средой, контакт между фазами осуществляется на поверхности капель и струй жидкости, с большой скоростью движущихся в межтарельчатом пространстве. Этот режим называется струйным, а контактные устройства, основанные на этом принципе взаимодействия фаз - струйными. Направление ввода пара в жидкость и характер взаимодействия фаз в зоне контакта оказывают существенное влияние на производительность и эффективность работы тарелки, а также на зависимость эффективности тарелки от нагрузки по пару и на перепад давления. В зависимости от конструкции устройств, для ввода пара в жидкость различают ситчатые, колпачковые, язычковые, клапанные и другие типы тарелок.

В насадочных колоннах контакт между паром и жидкостью осуществляется на поверхности специальных насадочных тел, а также в свободном пространстве между ними в плёночном режиме, с меньшим гидравлическим сопротивлением.

Отсюда преимуществами насадочных контактных устройств, как известно, является: высокая производительность, низкое гидравлическое сопротивление, большой диапазон устойчивой работы, большая гибкость конструкции, малая задержка жидкости, простота обслуживания и другие.

Поскольку тарелки и насадки развивались параллельными путями, то только совместный анализ результатов их работы может показать правильные ориентиры дальнейшего развития контактных устройств, при разработке ресурсо-энергосберегающих технологий. В этой связи представляет интерес анализ результатов внедрений энергосберегающих технологий, который в связи с решением проблем углубления переработки нефти чаще всего приводится в литературе на примере процессов вакуумной перегонки мазута.

Большое разнообразие тарельчатых контактных устройств затрудняет выбор оптимальной конструкции тарелки. При этом наряду с общими требованиями (высокая интенсивность единицы объема аппарата, его стоимость и т.д.) ряд требований может определяться спецификой производства: большим интервалом устойчивой работы при изменении нагрузок по фазам, способность тарелки работать в среде загрязненных жидкостей, возможностью защиты от коррозии и т.п. Зачастую эти качества становятся превалирующими, определяющими пригодность той или иной конструкции для использования в каждом конкретном процессе.

Перспективной с точки зрения повышения производительности и эффективности массообмена является ситчато-клапанная тарелка конструкции УкрНИИхиммаша. Ее гидравлическое сопротивление составляет 4гПа на одну теоретическую тарелку , то есть сопоставимо с насад очными контактными устройствами. Активное применение ситчато-клапанных тарелок сдерживает недостаток данных по их промышленному испытанию. Известен положительный опыт внедрения на установке КТ-1 Мажейкского НПЗ (проект ВНИИ нефтемаша) контактных устройств сразу 3 видов: тарелок двух типов (трехпоточных клапанных балластных, ситчатых с отбойными элементами) и регулярной насадки. Регулярная насадка (конструкции ВНИИ нефтемаша высотой 1,7м с распределителем желобчатого типа установлена в зоне ректификации, трехпоточные клапанные балластные тарелки(ДР=0.4...0.46кПа) в зоне НЦО, однопоточные ситчатые тарелки с отбойными элементами - в зоне ректификации вакуумного дистиллята.

К тарелкам с низким гидравлическим сопротивлением относятся также каскадные тарелки. Однако типовые каскадные тарелки из-за большого свободного сечения для прохода пара (30%) наряду с низким гидравлическим сопротивлением имеют невысокую эффективность в аппаратах большого диаметра. Промышленной модификацией тарелки Хикмена является пленочная тарелка Сорсоран, разработанная М. Лева. Пленочная тарелка Сорсоран сравнима по основным показателям с насадками: перепад на одну тарелку 0.5гПа. ВЭТТ - не более 0.6. Тарелка устойчива к загрязнениям, работает при малых нагрузках по жидкости -до 120кг/(м2ч). Однако высокая металлоемкость и неудобство обслуживания затрудняют ее применение в аппаратах диаметром более 4.5м.Тарелка устойчива к загрязнениям, работает при малых нагрузках по жидкости -до 120кг/(м2ч). Однако высокая металлоемкость и неудобство обслуживания затрудняют ее применение в аппаратах диаметром более 4.5м.

За рубежом широко применяется также жалюзийно-решетчатая перекрестноточная тарелка (ScreenTray) фирмы Глитч. которая собирается из параллельных прутов трапецнеидального сечения. Сочетание эффекта Вентури и эффекта поверхностного натяжения снижает провал жидкости при малых нагрузках по жидкости и обеспечивает по меньшей мере на 20% большую производительность, чем типовые тарелки, при вдвое меньшем гидравлическом сопротивлении. Однако данные высокопроизводительные тарелки характеризуются несколько меньшей эффективностью разделения. В США и странах Дальнего Востока широко применяются также струйно-направленные тарелки типа Р-К (Перформконтакт). а также комбинированные тарельчато-насадочные контактные устройства. Например, жалюзийно-решетчатая тарелка с проволочно-ситчатой насадкой, размещенной на ее полотне. В результате повышается эффективность массопередачи при сохранении высокой производительности.

В целом из анализа тарельчатых контактных устройств можно сделать вывод, что наиболее перспективными для разработки ресурсо-энергосберегающих технологий разделения с точки зрения выполнения общего комплекса требований являются тарелки с перекрестноточным каскадным контактом фаз и тарелки, в конструктивном оформлении которых все больше используются насадочные элементы (завихрители. турбулизаторы. отбойники и др.). Насадочные контактные устройства конструктивно разделяются на нерегулярные - насыпные насадки и регулярные (структурированные) насадки. В зарубежной практике нефтепереработки встречаются в основном насадочные аппараты в которых траектории движения пара и жидкости совпадают (противоточные аппараты). В отечественной практике нефтепереработки встречаются так же перекрестноточные насадочные аппараты, в которых пар и жидкость движутся по различным траекториям (перекрестноточные насадочные аппараты). Перспективы и результаты эксплуатации перекрестноточных насадочных аппаратов будут предметом детального анализа в дальнейших разделах данной работы. Поскольку противоточные насадочные контактирующие устройства в виде насадок регулярных и нерегулярных структур более широко распространены и были внедрены ранее, то сначала рассмотрим имеющиеся данные по их характеристикам и результатам промышленного внедрения.

Наиболее широкое применение в промышленности нашли различные модификации колец Рашига. Паля, кольца Плексиринг, седла ESIPT, Миниринг (конические), Борада (цилиндрические), Перфоринг. S- образные , кольца Хай-Пак (цилиндрические с перегородками. Все они имеют примерно одинаковую эффективность ВЭТТ до 0.6м и гидравлическое сопротивление на 1 теоретическую тарелку до 2.5гПа. В целом же по сравнению с регулярными насадками насыпные (нерегулярные) насадки обладают более высоким гидравлическим сопротивлением. Они менее надежны при работе с загрязненными средами и неудобны в обслуживании. Регулярные насадки, то есть насадки из сетки и просечно-вытяжных листов с определённой заранее заданной структурой, предпочтительнее нерегулярных, поскольку они обладают более стабильными гидродинамическими и массообменными характеристиками. Для регулярных сетчатых насадок, разработанных фирмами Зульцер , Монтца, характерным является высокая эффективность и спиральное расположение по сечению аппарата, однако применение в аппаратах большого диаметра этих насадок долгое время сдерживалось необходимостью специальных многоточечных высоконапорных струйных распределителей, применение которых при больших диаметрах и малых плотностях орошения практически не реально. Кроме того, при работе в условиях высокозагрязненных высоковязких сред с большим содержанием вызывающих коррозию сернистых соединений сетчатые насадки не обладают достаточной жесткостью, износостойкостью, прочностью и коррозионной устойчивостью. Для решения данных проблем позднее фирмой Зульцер была разработана насадка гофрированного типа-Мелапак. Жесткость конструкции которой достигалась за счет замены сетки на металлические листы. По данным было осуществлено переоборудование на насадку Мелапак 133 колонн, среди которых 15 вакуумных колонн для производства смазочных масел. Отмечается достаточно высокая эффективность массопередачи, малый перепад давления, высокая производительность насадки, низкая плотность орошения Мелапак-колонн. что позволяет при проектировании для заданной производительности использовать колонны значительно меньшего диаметра по сравнению с тарельчатыми.

Сравнение удельных расходов энергии при замене ситчатых тарелок насадкой типа Мелапак показывает, что насадочная колонна с двойной по отношению к тарельчатой производительностью имеет на 30-35% меньшие энергозатраты. В вакуумных колоннах фирмы Зульцер в настоящее время используются специальные многоуровневые распределители желобчатого типа, которые в общем-то решают проблему равномерного распределения, но занимают значительную часть высоты аппарата. Однако Мелапак-колонны. как уже отмечалось выше, имеют и значительный недостаток - надежная работа данного типа колонн возможна только в диапазоне сравнительно невысоких плотностей орошения.

К насадкам гофрированного типа относятся также насадки Флексигрид и Флексипак, разработанные фирмой Кох. Конструкция насадки Флексипак очень близка к насадке Мелапак. Оценка эффективности по коэффициенту теплопередачи насадки Флексипак показала, что ВЭТТ насадки Флексипак составляет 0.65...0.9м при F-факторе 2.3...2.6Па0,5. а насадки Флексигрид - 0.52м при F-факторе 4.5Па0'5. Однако эти данные были получены в режиме, близком к захлебыванию и не отражают работу колонн в широком диапазоне нагрузок. В этой же колонне в зоне секции тяжелого газойля была установлена насадка Глитч-грид (фирмы Глитч). ВЭТТ. снятая при режиме, близком к захлебыванию для данной насадки, также по оценке коэффициента теплопередачи составила для этой насадки 0.33м при F-факторе 3,2211а0 5.

Хордовая насадка фирмы Глитч-грид. выполненная из металлических полос с отогнутыми краями, является одной из наиболее широко применяемых при глубоковакуумной перегонке мазута насадок. Однако, согласно опыту внедрения данной насадки в аппарате диаметром 6.1м. описанному в работе, она не обеспечивает требуемое качество дистиллятов при плотности орошения до 0.42м3/(м2ч).

К более поздним разработкам фирмы Глитч относятся также решетчатые насадки, разработанные Ченом и Киттерманом в 1983т. имеющие ВЭТТ 0.457м и перепад давления на одну теоретическую тарелку 0.3мм рт.ст.. Таким образом, новые модификации насадок типа Мелапак, Фиксипак, Флексигрид, Глитч-грид широко распространены за рубежом в процессах перегонки мазута. Они надежны в работе с загрязняющими средами, имеют более высокую пропускную способность, но не всегда позволяют в полной мере решить проблему устойчивой работы вакуумной колонны большого диаметра при снижении паровой нагрузки по причине недостаточной распределительной способности по жидкости.

С целью улучшения распределительной способности насадки в ГДР (1985г.) была разработана насадка Перформ-грнд из просечно-вытяжного листа в виде "шалаша". Однако эффективность данного типа насадок хоть и в степени, но также зависит от типа первоначального распределения жидкости. При использовании форсуночного распределителя она выше, чем при использовании распределителя желобчатого типа. Проектирование вакуумной колонны в г. Шведте мощностью 2млн.т по мазуту с применением насадки данного типа позволило использовать аппарат диаметром 4.2м вместо тарельчатой колонны с диаметром 8м и получить в 3 раза меньшее гидравлическое сопротивление, чем тарельчатая колонна той же производительности. Для распределения жидкости в колонне использовано распылительное устройство с коническими соплами. Колонна работает по масляно-топливному профилю с получением двух вакуумных дистиллятов.

В целом же эффективность и устойчивость работы насадочных колонн обеспечивается только при комплексном рассмотрении технологических и конструктивных параметров контактных устройств распределителей жидкости опорных решеток, сборных тарелок], отбойных устройств, а также правильной организации узла ввода сырья в колонну.

1.2 Данные научных исследований.

Следует отметить, что контактные устройства для разработки энергосберегающих технологий фракционирования должны отвечать целому ряду требований [2, 11-14]:

• технологическими: производительность, низкое гидравлическое

сопротивление (перепада давления не более 2.6...4гПа на одну контактную ступень), эффективность (КПД 0.5...0.9: ВЭТТ 0.3-0.9). широкий диапазон рабочих нагрузок;

• конструктивными: материалоёмкость, простота конструкции, удобство изготовления, монтажа и ремонта;

• эксплуатационными: возможность работы на средах, склонных к

образованию смолистых или других отложений.

По мнению отечественных специалистов в области ректификации Молоканова Ю.К., Марушкина Б.К., Чехова О.С.] и др. из типовых конструкций тарелок некоторым приведенным выше требованиями отвечают. например, струйные и перфорированные тарелки. Так. струйнонаправленные тарелки, описанные в работе за счет отсутствия подпора жидкости имеют гидравлическое сопротивление, близкое к 2.6гПа. Вообще, следует отметить, что работ в области исследования тарелок весьма большое количество. В данном обзоре не представляется целесообразным подробно рассматривать все эти исследования, а анализируются только те работы, в которых некоторые характеристики тарелок отвечающих требованиям перечисленным выше. В частности, с этих позиций представляют интерес работы: « Безградиентная многосливная тарелка для массообменных процессов» А. М. Каган. Э.Н.Шишко. АА.Пальмов. А.С.Пушнов, « Тепломассооомеиная колонна» М.Н. Миннулин. Г.Г. Теляшев, «Влияние гидродинамических и конструктивных параметров на эффективность ситчато-клапанных тарелок при разделении смеси этанол-вода» А.Н. Сулима, А.Б.Тютюников, И.П. Шепотъко, «Повышение четкости разделения бензинов на установках AT и АВТ» Г. Г. Теляшев. Р. Г. Гареев. Ф. А. Арсланов.

Костюченко В.П в своей диссертации «Разработка энергосберегающей технологии стабилизации и разделение бензинов в перекрестноточных насадочных колоннах » считает, что одним из важнейших процессов ректификации является использование высокоэффективных контактных устройств, обладающих минимальным перепадом давления. Такими характеристиками обладают регулярные насадки.

В статье Марешова Л.А., Богатых К.Ф., Рольник Л.З., Ягафарова Г.Г. «Результаты внедрения в промышленность разработок по регулярным перекресноточным насадкам учеными уфимского государственного нефтяного технического университета» рассматривается проблема интенсификации работы ректификационных колонн. В последние годы при реконструкции тарельчатых ректификационных колонн чаще всего тарельчатые контактные устройства заменяются на насадочные контактные устройства. Насадочная колонна обеспечивает меньший перепад давления по высоте аппарата, более широкий диапазон устойчивой работы, более высокий КПД, и, соответственно более высокую разделительную способность.

В книге Александрова И.А. «Ректификационные и абсорбционные аппараты. Методы расчета и основы конструирования» рассмотрены методика технологического расчета и основы технологического конструирования ректификационных и абсорбционных аппаратов ведущих установок нефте- и газоперерабатывающих заводов: дается определение основных параметров технологического режима и основных размеров аппарата; приводится расчет всех внутренних устройств колонн, включая наиболее широко известные конструкции тарелок, насадок, сепараторов и других устройств. На основе новейших достижений в области массопередачи в системе газ-жидкость и обобщения опыта эксплуатации ректификационных и абсорбционных аппаратов описываются основные направления улучшения их работы и совершенствования конструкции.

Основными источниками, раскрывающими теоретические основы мотивационного механизма, явились работы Ахметова С.А., Глаголевой О.Ф., Тимонин А.С., Поникаров И.И., Бабитский И.Ф.

В данных источниках рассмотрено понятие установки каталитического риформинга, были рассмотрены технологическая схема блока стабилизации на установке. На основе работ Технического регламента установки каталитического риформинга с предварительной гидроотчиской Л-35-11/450К.

Альбом технологических схем Бондаренко Б.И.,Альтшуль А.Д. Примеры расчетов по гидравлике, Гидромеханика в инженерной практике Каминер А.А. В нем подробно рассмотрены основные процессы, их состав, область применения в данной отрасли, примеры установок и их подробное описание.

Для разработки рекомендаций по совершенствованию оборудования в исследуемой работе использовались следующие литературные источники: «Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа» Ахметова С.А, «Технология переработки нефти» Глаголевой О.Ф.

Чуракова С.К. защищает совокупность результатов экспериментальных и научных исследований по теоретическому обоснованию, разработке, внедрению ряда ресурсо- и энергосберегающих технологий в процессах под различными давлениями, базирующихся на применении перекрёстноточных насадочных контактных устройств. В ее работе достаточно подробно обоснованы преимущества перекрестноточных контактных устройств и их область применения в общей классификации контактных устройств. Автором успешно выполнена реконструкция 13 ректификационных колонн с заменой тарельчатых контактных устройств на перекрестноточные в аппаратах, работающих в широком диапазоне давлений. Проведенная автором реконструкция во всех случаях позволила увеличить производительность установок, повысить качество разделения, снизить энергозатраты на реализацию процесса и получить существенный экономический эффект. Особенно, как высокое достижение автора, следует отметить то, что впервые в практике нефтепереработки осуществлена полная реконструкция установки АВТ с заменой массообменного оборудования во всех трех колоннах на новые контактные устройства. Чураковой С.К. также впервые сделана попытка теоретического обоснования причины снижения коэффициента полезного действия контактных устройств в отгонных частях ректификационных колонн по сравнению с укрепляющими частями.

Боков А.Б. кандидата технических наук в своей работе «Исследование технологии отбензинивания нефти на установке первичной переработки в перекрестноточных насадочных колоннах» определяет, что для учёта промышленных условий проведения процессов ректификации, характеризующихся постоянными изменениями входных параметров, предлогает и расчётно-экспериментальным путём обосновывает более совершенную математическую модель динамики процесса ректификации. Она основана на аналитических расчётах гидродинамических нагрузок по пару и жидкости методом релаксации с оценкой масштаба времени одной итерации с учётом траектории и времени движения потоков в различных сечениях контактных устройств и вспомогательного оборудования. Предложенная модель позволяет давать экспертные оценки действия оператора по управлению процессом ректификации в отдельной колонне или в системе ректификационных колонн.

Пилюгин В.В. в своей диссертации « Разработка энергосберегающей технологии первичной переработки нефти в перекрестноточных насадочных колоннах на установках АВТ» описал разработку и реализацию в 2000 году на установке ЭЛОУ-АВТ-3 ОАО «Орскнефтеоргсинтез» энергосберегающей технологии сухой вакуумной перегонки мазута в перекрёстноточной насадочной колонне новой конструкции, с гибкой схемой организации циркуляционных орошений при многоуровневом отборе боковых погонов, позволяющей регулировать качество и изменять ассортимент для производства основ базовых масел.

Основные выводы

Обобщая результаты внедрения в промышленности разработок ученых по регулярным перекрестноточным насадкам за период с 1992 по 2014 годы, следует отметить, что во всех рассмотренных объектах внедрения получены значительные положительные результаты, что подтверждает перспективность их применения в качестве контактных устройств в разработках новых современных технологий и нефтепереработке и нефтехимии.

2 Патентный поиск существующих контактных устройств

Цель поиска информации: изучение технического уровня и тенденций развития объекта разработки. Обоснование регламента поиска: Патентные исследования являются обязательной, необъемлемой и составной частью при выполнении научно-исследовательских, опытно-конструкторских и проектно-конструкторских работ. Такой же обязательной частью они становятся сегодня при выполнении курсовых и дипломных проектов, так как дипломные работы представляют собой одну из составляющих вышеперечисленных этапов. Предмет поиска представляет собой устройство в целом в соответствии с заданием на дипломное проектирование, классификационные рубрики представлены по ключевым словам, характеризующим объект разработки, страны поиска определены в результате проведения предварительного поиска по журналам и являются ведущими в данной отрасли техники, глубина поиска достаточна для опре­деления технического уровня и тенденций развития объекта разработки, источники информации соответствуют минимуму технической документации, которую необходимо просмотреть с целью определения технического уровня и тенденций развития объекта разработки.

Таблица 1.1 – Предмет поиска

Предмет поиска (объект исследования, его составные части)

Страна выдачи, вид и номер охранного документа. Классификаци-онный индекс

Заявитель (патен­тообладатель), страна. Номер за­явки, дата приори­тета, конвенцион­ный приоритет, да­та публикации

Название изобретения (полной модели, образца)

Сведения о действии охранного документа или причина его аннули­рования (только для анализа па­тентной чистоты)

1

2

3

4

5

Насадка

Патент РФ

2003102360/15 B01J19/32

29.01.2003 Зиберт Р.Г.

Регулярная насадка для тепло- и массообменных аппаратов

действует

Патент РФ

2001101106/12

B01J19/32

B01F3/04

02.11.2009

Зиберт Г.К.,

Кащицкий Ю.А.,

Куликова С.Н.

Регулярная насадка для тепло- и массообменных аппаратов

действует

Патент РФ

2005129279/15

B01J19/32

21.09.2005 Ахметшин Б.С.

Дьяконов А.А.

Перлов Р.А.

Соколовский А.В.

Регулярная насадка для тепло- и массообменных аппаратов

действует

Патент РФ

2013142009/05 B01J19/32

22.04.2011

Беренгартен М.Г.

Пушнов А.С.

Городилов А.А.

Регулярная насадка для тепло- и массообменных аппаратов

действует

Патент США

2015/0251155

B01J19/32

10.10.2015

IFP Energies nouvelles. Rueil-Malmaison Cedex

Регулярная насадка

действует

Таблица 1.2-Тенденции развития объекта исследования

Выявленные тенденции развития объекта исследования

Источники информации

Технические решения, реализующие тенденции

в объектах организаций (фирм)

в исследуемом объекте

1. Создание насодок из новых материалов

2.Создание новых форм насадки

Патент РФ

2003102360/15 B01J19/32

 

1. Регулярная насадка для тепломассообменных аппаратов, содержащая пакет из листов с выступами в виде гибкого жгута, расположенными под углом к вертикали со смещением друг от друга и направленными на поверхностях листов обращенных друг к другу в перекрещивающихся направлениях, отличающаяся тем, что выступы каждой стороны листа выполнены из единого жгута, поочередно закрепленного в верхней и нижней частях листа, при этом в местах соединения жгут выполнен плоским.

2. Регулярная насадка по п.1, отличающаяся тем, что пакет из листов с выступами выполнен в виде цилиндрической спирали с одинаковым шагом между витками.

3. Регулярная насадка по п.1, отличающаяся тем, что крепление гибкого жгута к листу выполнено контактной сваркой с обеспечением его сжатия на плоскости листа.

4. Регулярная насадка по п.1, отличающаяся тем, что листы снабжены надрезами, в отогнутых зазорах которых размещен гибкий жгут, а сжатие и крепление жгута осуществлено при выравнивании надрезов в плоскости листа.

Патент РФ

2001101106/12

B01J19/32

B01F3/04

 

1. Регулярная насадка для противоточных тепломассообменных аппаратов, состоящая из вертикально установленных наклонно гофрированных листов, соприкасающихся выступающими гофрами друг с другом, отличающаяся тем, что каждая гофра листа по ребру снабжена надрезами, между которыми гофра обратно выгнута с образованием обратно вогнутых объемных элементов, расположенных с обеих сторон ребер гофр на параллельных линиях, составляющих с ребрами гофр угол 60-90o.

2. Регулярная насадка по п. 1, отличающаяся тем, что объемные обратно вогнутые элементы выполнены из перегнутых по линиям ребер трапеций или треугольников.

3. Регулярная насадка по п. 1, отличающаяся тем, что между гофрированными листами установлены перфорированные листы или сетки, ячейки которых выполнены с размерами, обеспечивающими безотрывное течение жидкости по ней.

Продолжение таблицы 1.2

Выявленные тенденции развития объекта исследования

Источники информации

Технические решения, реализующие тенденции

в объектах организаций (фирм)

в исследуемом объекте

 

Патент РФ

2005129279/15

B01J19/32

 

1. Регулярная переточная насадка, содержащая насадочные тела, изготовленные из просечно-вытяжных перфорированных листов, соединенных друг с другом с образованием в поперечном сечении ромбовидных полостей и переточных каналов в местах соединения листов друг с другом, отличающаяся тем, что просечно-вытяжные перфорированные листы выполнены прямоугольными и согнуты вдоль продольной оси симметрии в виде уголков с углом при вершине от 110 до 130°, уголки расположены вверх вершинами, при этом уголки уложены в шахматном порядке друг на друга горизонтальными рядами в каркасе с образованием насадочного блочного модуля, кромки полок уголков вышерасположенного ряда уголков соединены с вершинами уголков нижележащего ряда, в полках уголков и вдоль кромок полок уголков выполнены просечные секторообразные отверстия, расположенные равномерно в шахматном порядке по всей площади полок уголков, над отверстиями вытяжкой выполнены выпуклые конусообразные козырьки, а вершинами конусообразные козырьки на каждой из полок уголков обращены в одну сторону параллельно линии сгиба уголка, причем площадь проходного сечения каждого просечного отверстия составляет (0,7-0,8)·10-4 м2, а коэффициент живого сечения полок уголков составляет от 0,35 до 0,4.

2. Насадка по п.1, отличающаяся тем, что собранные в блочные модули уголки соединены между собой посредством точечной сварки.

3. Насадка по п.1, отличающаяся тем, что конусообразные козырьки на смежных полках уголков направлены в противоположные стороны

     

Выявленные тенденции развития объекта исследования

Источники информации

Технические решения, реализующие тенденции

в объектах организаций (фирм)

в исследуемом объекте

 

Патент РФ

2013142009/05 B01J19/32

 

1 Регулярная насадка для тепло- и массообменных аппаратов, включающая размещенные в аппарате блоки, выполненные из вертикально установленных гофрированных пластин, отличающаяся тем, что гофры на гофрированных пластинах выполнены с просечками, образованными за счет смещения соседних рядов гофр относительно друг друга, а гофрированные пластины установлены с зазором относительно друг друга в ряду одного блока и с зазором в соседних по высоте блоках на величину, соизмеримую с высотой гофры, при этом высота гофры на гофрированных пластинах составляет от 0,2 до 0,5, а величина зазора между соседними гофрированными пластинами в ряду одного блока составляет от 0,6 до 0,8 от величины эквивалентного диаметра канала - dэ, где dэ=4 /a; - порозность насадки, м3/м3; а - удельная поверхность насадки, м2/м3.

2. Регулярная насадка по п.1, отличающаяся тем, что гофрированные пластины во всех рядах блока могут быть выполнены с горизонтальным расположением гофры.

3. Регулярная насадка по п.1, отличающаяся тем, что гофрированные пластины во всех рядах блока могут быть выполнены с вертикальным расположением гофры.

4. Регулярная насадка по п.1, отличающаяся тем, что гофрированные пластины, соседние в ряду блока могут быть выполнены с чередующимся горизонтальным и вертикальным расположением гофры.

5. Регулярная насадка по п.1, отличающаяся тем, что гофрированные пластины в соседних по высоте блоках могут быть выполнены и установлены с поворотом относительно друг друга в горизонтальной плоскости на угол, находящийся в пределах от 60 до 120°.

6. Регулярная насадка по п.1, отличающаяся тем, что гофрированные пластины в соседних по высоте рядах блока могут быть выполнены иустановлены с чередующимся наклоном в разные стороны относительно оси аппарата на угол, находящийся в пределах от 10 до 50°.

7. Регулярная насадка по п.1, отличающаяся тем, что гофрированные пластины могут быть выполнены с криволинейными изгибами.

Продолжение таблицы 1.2

Выявленные тенденции развития объекта исследования

Источники информации

Технические решения, реализующие тенденции

в объектах организаций (фирм)

в исследуемом объекте

 

Патент США

2015/0251155

B01J19/32

 

1. Регулярная насадка для тепло- и массообменных аппаратов, включающая размещенные в аппарате блоки, выполненные из вертикально установленных гофрированных пластин Регулярные насадки, отличающийся тем, что основное направление первого листа регулярные насадки параллельна основному направлению второму слою регулярной насадки.

2. Насадка по любому из пп. 1, отличающаяся тем, что в первый и второй пакет регулярной насадки располагаются в виде упаковки блоков, где каждый блок является составленной упаковкой окруженными блоками

3. Насадка, как утверждают в п. 2, отличающийся тем, что блоки расположены по существу в форме параллелепипеда, цилиндра, призмы и/ или имеют форму цилиндра частично

.

Список использованных источников

1. Абдульминев. К.Г. Получение автомобильных супербензинов на базе

продуктов нефтепереработки и нефтехимии. / К.Г. Абдульминев. М.А. Танатаров.А.Ф. Ахметов. // Нефтепереработка и нефтехимия. - 1993. - № 10. - с. 8-11.

2. Атександров. И.А. Перегонка и ректификация в нефтепереработке. / II.А. Александров. - М. : Химия. 1981. - 351 с.

3. Атександров. И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. / II.A. Александров. - М. : Химия. 1965. - 308 с.

4. Атександров. И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. / И.А. Александров. - М. : Химия. 1978. - 280 с.

5. Атексеев. Ю.А. Выбор рациональной технологической схемы и системы автоматического регулирования установок вторичной перегонки бензинов / Ю.А.

Атексеев. С.Г. Мазина. Ю.Г. Мясницев. // Химия и технология топлив и масел. - 1971. - №10. - С.45-47.

6. Антонов. Г.Н. Опыт производства автомобильных бензинов с пониженным содержанием бензола в «ЛукойлНефтехим»./ Г.Н. Андонов. Д.Д. Пехтиванов. Р.С. Милина. А.С. Иванов. // Нефтепереработка и нефтехимия. - 2003. - №3. - с. 7-12.

7. Аниспмов. II.В. Математическое моделирование и оптимизация

ректификационных установок. / II.B. Аниспмов. В.II. Бодров. В.Б. Покровский. -М. : Химия. 1975.-216 с.

8. Астахов. А.А. Совершенствование установки вторичной перегонки широкойбензиновой фракции / А.А. Астахов. К.Ф. Богатых. П.Д. Нестеров. // Нефть и газ Украины - 2000: сб. матер. 6 Международной Научно – практической конференции. Ивано-Франковск. - 2000. - т.З. - с. 135-136.

9. Асхабова. P.M. Опыт эксплуатации установки АВТ-3 на Пермском

нефтеперерабатывающем комбинате. / P.M. Асхабова. Ю.В. Баваровская. А.Д. Макаров. // Эксплуатация, модернизация и ремонт оборудования. - 1971. - №9. - с.15-16.

10. Ахмадеев. М.Г. Моделирование переходного процесса многокомпонентной ректификации на ЭВМ. / М.Г. Ахмадеев. А.А. Кондратьев. // Технология нефти и газа вопросы фракционирования, вып. 26 (4). УНИ. - Уфа. 1975. - с. 33-35.

11. Ахметов. С.А. Глубокая переработка нефти и газа./ С.А. Ахметов. - Уфа: Изд-во УГНТУ. 1996.-405 с.

12. Ахметов. С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа : Учебное пособие для вузов. / С.А. Ахметов. - Уфа: Гилем. 2002. - 672 с.

13. Ахметов. С.А. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа. / С.А. Ахметов. Т.П. Сериков. IIP. Кузеев. М.И. Баязитов. - Санкт-Петербург: Недра. 2006 - с. 411.

14. Ахметов. С.А. Физико-химическая технология глубокой переработки нефти и газа: Учебное пособие. ч.2. / С.А. Ахметов. - Уфа: Изд-во УГНТУ. 1996. - 304 с.

15. Ахметшина, М.Н. Усовершенствование работы реконструированной комбинированной установки. / М.Н. Ахметшина. Е.А. Бугай. В.М. Гермаш. //Нефтепереработка и нефтехимия. - 1978. № 3. - с. 1-3.

16. Ахундов. Ч.Ф.Интенсификация узла стабилизации широкой бензиновой фракции на ЭЛОУ-АВТ. / Ч.Ф. Ахундов. Р.Б. Кулиев. Т.Н. Шахтинский. // Нефтепереработка и нефтехимия. - 1986. - № 1.-е. 3-5.

17. Багатуров. С.А. Теория и расчёт перегонки и ректификации. / С.А. Багатуров. - М. : Гостоптехнздат. 1962. - 314 с.

18. Багиров. ИТ. Современные установки первичной переработки нефти. / И Т.Багиров - М. : Химия. 1974. - 240 с.

19. Багиров. ИТ. Высоко - производительные атмосферные и атмосферно-

вакуумные установки. / И Т. Багиров - М. : Химия. 1964. - 132 с.

20. Багиров. И Т. Современные атмосферно-вакуумные установки. / И.Т. Багиров-М. : ГОСИНТИ. 1957. - 123 с.

21. Баев. А. В. Оценка возможности получения изопентановой фракции в

перекрёстноточной насадочной колонне на установке чёткой ректификации

бензина/ А.В. Баев. С.К. Чуракова. И.Д. Нестеров. К.Ф. Богатых // В сб. научных трудов №6: КГТУ, Казань. - Нижнекамск: НИЦ. - 2004. - там же- С. 17-24.

22. Байбурский, Л.А. О работе атмосферной части атмосферно-вакуумных

установок Ново-Уфимского завода. / JI.A. Байбурский. O.K. Одинцов. //

23. Бацелев. А.В. Модернизация атмосферной колонны К-102 секции 100

установки ЛК-6У-2. / А.В. Бацелев. Г.М. Белокурский. B.C. Соболь. //

Нефтепереработка и нефтехимия. - 1999. - с. 15-19.

24. Башаров. М.М. Модель тепломассоопереноса в насадочной колонне с

переменными массовыми расходами по высоте. / М.М. Башаров , А.Г. Лаптев,М.В. Саитбаталов. // Научно-технический вестник Поволжья. - 2012. - №2. - с.85-94.

25. Беликова. А.II. Влияние режима работы К-1 действующих установок AT иАВТ на глубину отбора светлых. / А.И. Беликова. К.Ф. Богатых. // Тезисы докладов Третей Республиканской научно-технической конференции "Проблемы глубокой переработки остатков сернистых и высокосернистых нефтей". - Уфа.1981.-с. 71-72.

26. Берковский, М.А. Гидродинамические и массообменные характеристики ректификационной тарелки с трапециевидными ктапанами. / М.А. Берковский. В.А. Шейнман. Ю.Н. Лебедев. // Химическая технология топлив и масел. - 1982. - №5. - с. 16-18.

27. Берковский. М.А. Исследование контактных устройств для больших удельных нагрузок по жидкости / М.А. Берковский. В.А. Шейнман. Ю.И. Лебедев. //Химия и технология топлив и масел. - 1981. - № 12. - с. 21-24.

Просмотров работы: 1887