Моделирование процесса экстракции для совершенствования установок селективной очистки масляных фракций

• Автор: Зиганшин, Руслан Галимзянович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 201 с. : ил.

Введение.

1. Конструкции, технологические особенности и моделирование

экстракторов литературный обзор

1.1. Типы и классификация экстракционного оборудования.

1.1.1. Экстракторы с механическими мешалками

1.1.2. Проточные экстракторы с перемешивающими устройствами.

1.1.3. Одноступенчатые экстракторы типа смесительотстойник

1.1.4. Многоступенчатые экстракторы

1.1.5. Центробежные экстракторы

1.1.6. Экстракционные колонны

1.1.7. Параметры, влияющие на выбор экстрактора

1.1.8. Совершенствование процесса жидкостной экстракции с
использованием новых контактных устройств.
1.2. Особенности технологии экстракциионного разделения.
1.2.1. Методы экстрагирования
1.2.2. Одноступенчатая экстракция
1.2.3. Многоступенчатая прямоточная экстракция.
1.2.4. Многоступенчатая противоточная экстракция.
1.2.5. Сравнение экстракции прямоточной и противоточной
1.2.6. Многоступенчатая противоточная экстракция с рециркуляцией
1.2.7. Многоступенчатая экстракция смесью растворителей
1.2.8. Фракционирующая экстракция
1.2.9. Фракционированная многоступенчатая периодическая
экстракция с двумя растворителями.
1.3. Моделирование процесса экстракции
1.3.1. Метод статистического планирования эксперимента.
1.3.2. Описание фазового равновесия
1.3.3. Метод масштабного перехода
1.4. Выводы
2. Методика проведения эксперимента
2.1. Характеристика сырья и растворителей.
2.2. Описание лабораторной установки
2.3. Методика проведения эксперимента.
2.4. Методика исследования эффективности промышленных экстракторов с различными кон тактными устройствами установок селективной очистки масел
2.5. Методика математического моделирования многоступенчатой проти воточной экстракции
2.6. Выводы.
3. Формирование модельного сырья.
3.1. Моделирование состава деасфальтизата.
3.2. Оценка адекватности описания состава масляного сырья.
3.3. Выводы.
4. Математическое моделирование процесса селективной очистки
деасфальтизата.
4.1. Оценка влияния эффективности массобмена фаз в экстракторе на содержание сероорганических соединений в продуктах и технологические показатели процесса
4.2. Сравнительная оценка работы модели при очистке деасфальтизата фенолом и ТЧметилпирролидоном при равных технологических условиях с изменением числа ступеней экстракции.
4.3. Изучение методом математического моделирования влияния вида растворителя на процесс селективной очистки деасфальтизата
4.4. Выводы.
5. Физическое моделирование процесса селективной очистки
деасфальтизата Иметилпирролидоном
5.1. Определение эффективности промышленного экстрактора
5.2. Изучение возможности снижения расхода раствори геля
5.3. Выводы
6. Математическое моделирование структуры потоков в экстракторе в
процессе селективной очистки масел
6.1. Анализ капельного движения дисперсной фазы
6.2. Моделирование динамики движения дисперсной.фазы
6.3. Выводы
7. Совершенствование процесса селективной очистки масляных фракций и деасфальтизата при использовании новых контактных устройств.
7.1. Модернизация насадки в колонне секции С0 комплекса производства масел КМ2 ОАО СлавнефтьЯрославнефтеоргсинтез.
7.2. Улучшение техникоэкономических показателей в результате
снижения кратности растворителя.
7.3. Модернизация контактных устройств колонны К1А второго
блока установки селективной очистки масляных фракций А3 цеха
1 НПЗ ОАО Ангарская нефтехимическая компания
7.3.1. Переработка маловязкого дистиллята
7.3.2. Переработка вязкого дистиллята
7.4. Выводы
Основные выводы.
Список использованных источников


В других конструкциях роторных колонн, например в колонне Шайбеля, расслаивание происходит не только на концах, но и внутри аппарата. Перемешивание в пульсационных экстракторах создастся с помощью пульсаторного механизма. В вибрирующей тарельчатой колонне перфорированные тарелки находятся в возвратнопоступательном движении. В пульсационной колонне одна фаза диспергируется в другой вследствие пульсаций ее внутри насадки, или же при продавливании ее через отверстия в перфорированных тарелках, расположенных равномерно по длине колонны. Комбинация вращательного и пульсирующего перемешивания увеличивает эффективность работы аппарата в большей степени, чем каждая форма перемешивания в отдельности. Для этого применяются дисковые турбинные или шестилопастные мешалки которые фиксируются на центральном вращающемся валу внутри пульсирующей тарельчатой колонны 7. Перед окончательным выбором экстрактора следует учитывать некоторые конструктивные особенности, а также параметры процесса. Число требуемых ступеней. Если для экстракции требуется небольшое число теоретических ступеней например, 2 или 3, то на практике можно использовать любой тип аппарата. Когда число ступеней более наиболее целесообразно применять аппараты типа смесительотстойник, при ступенях колонные аппараты . Производительность. Для низких и средних нагрузок можно использовать распылительную или насад очную колонну, для умеренных и высоких нагрузок роторнодисковую колонну, пульсационную тарельчатую колонну или смесительотстойник. Пульсационная тарельчатая колонна имеет самую высокую производительность на единицу объема экстрактора, исключение составляют лишь центробежные экстракторы. Время пребывания экстрагента. Для процессов, требующих малого времени пребывания экстрагента, наиболее целесообразно применять центробежный экстрактор. Смесительноотстойные экстракторы с гравитационным расслаиванием фаз при большом числе ступеней применяются для длительных процессов для таких аппаратов расслоение и разделение фаз зависит от скорости коалесценции дисперсной фазы и будет происходить после каждой смесительной ступени . Отношение потоков фаз. Во всех непрерывных дифференциальных экстракторах, где задержка дисперсной фазы составляет долю от соотношения фазовых потоков, размеры аппарата уменьшаются при снижении соотношения скоростей потоков дисперсной фазы и сплошной. Физические свойства. Размер капли в дифференциальных экстракторах является функцией отношения аАр где а межфазное натяжение, а Др разность плотностей фаз. При большом отношении аАр образуются крупные капли и, следовательно, уменьшается поверхность раздела фаз, что приводит к ухудшению массопередачи. Ар, могут быть преодолены увеличением энергии, вводимой в систему. Поэтому при работе с очень вязкими жидкостями лучше использовать экстракгор с механическим перемешиванием. Диспергирование и задержка дисперсной фазы. Чтобы получить наибольшую межфазную поверхность нужно диспергировать ту фазу, производительность по которой максимальна. Однако создаются некоторые трудности при использовании в качестве дисперсной фазы водных растворов в колонных экстракторах, так как многие материалы насадки предпочтительно смачиваются водной фазой. В этом случае дисперсная фаза будет двигаться через колонну не отдельными каплями, а потоками и большими каплями неправильной формы. В качестве насадок в таком процессе желательно применять гидрофобные материалы ,8. Если желательна малая задержка одной из фаз, например, когда растворенные вещества нестабильны или растворители очень дороги, используются центробежные экстракторы с минимальным временем контакта и минимальным объемом экстрактора. Присутствие твердых веществ. Когда в одном или в обоих питающих растворах присутствуют твердые вещества, многие экстракторы необходимо периодически останавливать для удаления твердых остатков. Исключение составляет пульсационная тарельчатая колонна, в большой степени самоочищающаяся, и экстрактор Лувеста , имеющий приспособления для удаления твердых осадков.