Математическое моделирование процесса депарафинизации масел

• Автор: Меньшов, Виктор Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 128 с. : ил

Оглавление
Введение

Глава 1. Скорость роста кристалла парафина из раствора

1.1. Стадии последовательного роста кристаллов парафина

1.2. Оценка параметров в модели роста

1.3. Влияние среднего расстояния между изломами

на скорость роста

1.4. Источник новых слоев роста

1.5. Морфология кристаллов парафина

1.6. Качественная картина роста кристалла парафина

1.7. Кинетика роста индивидуальных н-алканов
1.8. Упрощение формулы скорости роста
1.9. Принятая рабочая формула скорости роста
Глава 2. Процесс зародышеобразования кристаллов
2.1. Краткий обзор теории гомогенного зародышеобразования .
2.2. Некоторые экспериментальные исследования по зародышеобразованию кристаллов
2.3 Зарождение кристаллов в растворах
парафина в метилэтилкетоне
2.4. Принятая формула зародышеобразования
Глава 3. Математическая модель процесса кристаллизации
3.1. Оценка роли тепловыделения в процессе
роста кристалла парафина
3.2. Аномалии скорости роста кристаллов
при массовой кристаллизации

3.3. Качественное описание модели процесса кристаллизации
3.4. Основные кинетические уравнения
3.5. Скорость зародышеобразования и скорость роста отдельной грани кристалла
3.6. Расчет текущих, равновесных концентраций
парафина и пересыщений
3.7. Температурный профиль охлаждения раствора
Глава 4. Алгоритм управления отделением кристаллизации
секции 400 установки КМ-
4.1. Краткая характеристика объекта управления
4.2.Общие задачи алгоритма управления
4.3. Принципиальное описание этапов работы
алгоритма правления
4.4. Алгоритм расчета расходов фильтрата в последовательно-включенных
регенеративных кристаллизаторах
4.5. Оптимальный режим депарафинизации масел
(режим ОСТИН)
4.6. Программа управления в режиме советчика отделением кристаллизации производства масел
КМ-2 Новоярославского НПЗ
Заключение
Литература
Приложение
ВВЕДЕНИЕ

Широкое внедрение в нефтеперерабатывающую промышленность автоматизированных систем управления, базирующихся на использовании ЭВМ, способствует значительному улучшению выходных характеристик технологических процессов.
В настоящей работе в качестве объекта для создания системы управления взят один из самых сложных процессов нефтепереработки - процесс де-парафинизации масел.
Депарафинизация масел направлена на снижение температуры застывания масляных фракций нефти, применяемых в качестве основы смазочных минеральных масел. Основным блоком установок депарафинизации является отделение кристаллизации, в котором масляные рафинаты разбавляются селективными растворителями и охлаждаются в кристаллизаторах типа “труба в трубе” до температуры фильтрации, которая, как правило, значительно ниже нуля. В ходе процесса охлаждения парафиновые углеводороды, определяющие высокие температуры застывания масляного рафината, выпадают из раствора в виде кристаллов. После фильтрации и отделения растворителя от рафината на выходе установки депарафинизации получается так называемое базовое масло - основной компонент смазочных масел. Температура застывания базовых масел значительно ниже температуры застывания исходных масляных рафинатов.
Управление процессом кристаллизации осуществляется скоростью охлаждения раствора рафината (профилем температуры в кристаллизаторах) а также количеством и точками ввода растворителя в цепочке кристаллизаторов.
Выходными характеристиками установок депарафинизации являются: процент отбора депарафинированного масла и производительность установки

1% вдоль осей а и /3 соответственно [46]. Вследствие сильного теплового бокового движения в молекуле происходит их сдвиг и образование двойной (эффективной прямой оси С). Винтовая спираль эту особенность проносит на весь кристалл. Вероятность возникновения политипных модификаций возрастает с ростом температуры кристаллизации, и увеличением скорости испарения растворителя или охлаждения.
В промышленных условиях кристаллизация углеводородов протекает с образованием кристаллов либо в орторомбической фазе, либо, что значительно реже, в политипных моноклинной и триклинной фазах. Как доказано выше, эти политипные модификации во многом эквивалентны орторомбической фазе, поэтому можно считать, что кристаллизация углеводородов протекает в орторомбической фазе, а при кристаллизации при температурах выше температуры перехода - гексагональной фазе.
1.6. Качественная картина роста кристалла парафина
При низкотемпературной депарафинизации кристалл парафина образует орторомбическую структуру. На плоскости (001) ступени имеют, как правило, одномолекулярную высоту, равную длине оси С углеводородной цепи. Грани (110) имеют также ступени одномолекулярной высоты, равной длине оси а или (5 углеводородной цепи. Хотя высота ступеней на грани (001) значительно превосходит высоту ступеней на гранях (110), скорость роста первой значительно меньше, чем у других. Это объясняется следующим образом. В объеме раствора, прилегающем к поверхности кристалла, происходит ориентирование молекул. Ориентировать линейную молекулу перпендикулярно к поверхности значительно труднее, чем параллельно, прежде всего из-за различия межмолекулярных сил. В первом случае “работают” только концевые группы цепи молекулы, во втором - вся цепь. Поскольку стадия встраивания в