CC BY
65
УДК 665.662.5
DOI 10.25513/1812-3996.2018.23(4).98-102
МОДЕРНИЗАЦИЯ БЛОКА РЕГЕНЕРАЦИИ РАСТВОРИТЕЛЯ УСТАНОВКИ ДЕПАРАФИНИЗАЦИИ МАСЕЛ
А. А. Щербакова, А. А. Дюсембаева
Омский государственный университет им. Ф. М. Достоевского, г. Омск, Россия
Информация о статье
Дата поступления 05.09.2018
Дата принятия в печать 17.10.2018
Аннотация. Методом математического моделирования в прикладной программе Aspen Hysys показана принципиальная возможность регенерации растворителя из растворов депарафинизированного масла и гача. Данная технология исключает образование «влажного» растворителя на установке депарафинизации масел. В результате весь растворитель, циркулирующий на установке депарафинизации, можно будет отнести к категории «осушенного» растворителя.
Дата онлайн-размещения 14.12.2018
Ключевые слова
Процесс депарафинизации масла, образование «влажного» растворителя, регенерация растворителя
MODERNIZATION OF REGENERATION SOLUTION OF SOLVENT OF DEPARAFINIZATION PLANT OF OILS
A. A. Shcherbakova, A. A. Dyusembaeva
Dostoevsky Omsk State University, Omsk, Russia
Article info Abstract. The method of mathematical modeling in the Aspen Hysys application program
Received shows the principal possibility to implement the technology of solvent regeneration from
05.09.2018 dewaxed oil and greach solutions. This technology eliminates the formation of a "wet" sol-
vent on the oil dewaxing unit. As a result, all the solvent circulating in the dewaxing unit can Accepted be classified as a "dried" solvent.
17.10.2018
Available online 14.12.2018
Keywords
Dewaxing process, elimination of formation of "wet" solvent, modernization of solvent recovery technology
Технический процесс немыслим без смазочных материалов. Для многих видов техники масла следует рассматривать как неотъемлемую часть, без которой невозможна нормальная ее эксплуатация. Поэтому с каждым годом увеличивается потребность в высококачественных маслах, и в результате производители стремятся создать и модернизировать собственные технологии производства. Большое значе-
ние в производстве масел имеет стадия депарафинизации, в которой в качестве основного растворителя используется смесь метилэтилкетона с толуолом. Этот процесс основан на способности парафинов и церезинов кристаллизоваться при охлаждении масел до определенных температур [1].
Общепринятая технология регенерации растворителя из растворов депарафинированного масла и
Вестник Омского университета 2018. Т. 23, № 4. С. 98-102
ISSN 1812-3996-
гача предусматривает образование «влажного» растворителя с содержанием воды 1,2^-2,3 % масс. Такое количество воды в циркулирующем растворителе соответствует нормам регламента установки, но приводит к снижению эффективности работы теплообмен-ного и фильтровального оборудования, к уменьшению отбора депарафинированного масла.
Цель настоящей работы - разработка технологии регенерации растворителя из растворов депара-финированного масла и гача, исключающей образование «влажного» растворителя, в котором содержание воды составляет 1,2-2,3 % масс. Объектом исследования является отделение регенерации растворителя типовой установки депарафинизации масел.
Техническое решение заключается в сочетании создания вакуума в отпарных колоннах К-4, К-7 с заменой водяного пара, подаваемого в кубовую часть этих колонн, на незначительное количество азота для снижения парциального давления отгоняемых компонентов [2]. Принципиальная схема процесса регенерации растворителя в отпарных колоннах, сочетающего получение осушенных потоков целевой продукции с предотвращением образования «влажного» растворителя, показана на рис. 1.
На первом этапе в ПП Aspen Hysys [3] была построена компьютерная модель отделения регенерации растворителя для двух сырьевых потоков -фильтрата I ступени и раствора гача до модернизации. В качестве исходных данных были заданы параметры, соответствующие регламенту установки. Проверка адекватности модели путем сопоставления расчетных значений с экспериментальными
данными показала, что построенная компьютерная модель отделения регенерации растворителя до модернизации адекватно описывает промышленные данные: относительная погрешность модели по материальному балансу составляет 0,23 %, по тепловому балансу — 6,45 %. Таким образом, модель пригодна для проведения технологических расчетов.
На следующем этапе рассмотрена модернизация блока регенерации растворителя из растворов депарафинированного масла и гача. При реализации этой схемы отключается существующая вакуумная колонна осушки депарафинированного масла. Для создания вакуума предлагается использовать жидкостно-кольцевой насос, в котором «уплотняющей жидкостью» является используемый на установке растворитель.
Согласно новой схеме (рис. 2), в кубовую часть колонн К-4, К-7 вместо водяного пара подается азот. Парогазовая смесь из этих колонн после охлаждения в холодильнике-конденсаторе поступает в сепаратор. Холодильник-конденсатор и сепаратор расположены на постаменте отделения регенерации растворителя.
Сконденсированные пары из сепаратора направляются в емкость. Несконденсированные пары и азот из сепаратора поступают на прием жид-костно-кольцевого вакуумного насоса марки ЖВН1-25-01-01, в который также подается уплотняющая жидкость (охлажденный растворитель).
Основные показатели работы традиционной и предлагаемой технологии регенерации растворителя представлены в таблице.
Холодильник
Растворитель
в испарительные ф, т холодильники
Конденсатор-холодильник
В-1
Продукт из куба К-3
Продукт то куба К-6
К-4
Азот
К-7
Азот
Азоте
систему
дыхания
Жидкостно-кольцевой насос
Е-6
Сконцентрированные пары растворителя то К-1Д.3.5.6
Гач в парк
"Теплый" растворшель
Е-ба
Е-7а
К-11
Вод. пар
Вода'в пром. канат гзацгао
Границы блока оборудования, включаемого периодически
Деп. масло в парк
Рис. 1. Принципиальная схема реализации основных решений предлагаемой технологии регенерации растворителя
■ ISSN 1812-3996
0=14979 кг/ч
Рис. 2. Компьютерная модель отделения регенерации растворителя установки депарафинизации масел
после модернизации
Основные параметры технологического режима блока отпарных колонн и показатели работы отделения регенерации растворителя
Показатель Технология
Традиционная Предлагаемая
Отпарная колонна на потоке раствора депарафинированного масла К-4
Давление верха, МПа Температура в зоне, °С: питания 0,02 150 0,02 148
верха низа 148 167 145,9 164,7
Отпарная колонна на потоке раствора гача К-7
Давление верха, МПа Температура в зоне, °С: питания 0,01 160 0,02 160
верха низа 158 168 159 166
Кетоновая колонна К-11
Давление верха, МПа Температура в зоне, °С: питания 0,01 42 *
верха низа 71 107
Расход острого пара, кг/ч
в К-4 500 -
в К-7 300 -
в К-11 70 *
Расход азота, кг/ч
Поток в К-4 - 50
Поток в К-7 - 40
Показатели работы отделения регенерации
Содержание воды в растворителе, % масс.:
«влажный» растворитель в Е-6а 1,3 *
«сухой» растворитель в Е-6 общий поток из отделения регенерации 0,5 * 0,1-0,3
содержание воды в деп. масле из К-4 0,03 (следы) отсутствие
Примечание. * Кетоновая колонна включается периодически, при ее включении технологические параметры аналогичны параметрам традиционной технологии.
ISSN 1812-3996-
Сравнительный анализ результатов моделирования до и после модернизации показывает, что с внедрением предлагаемого технического решения:
1) выход продуктовых потоков масла и гача остается неизменным;
2) расход инертного газа значительно меньше расхода острого пара;
3) содержание воды в масле и гаче достигает отметки «отсутствие»;
4) содержание воды в растворителе соответствует категории специально осушенного растворителя.
масло гач
Рис. 3. Выход продуктов до и после модернизации
Рис. 4. Расходы острого пара и инертного газа
1,5
0,5
□ Масло □ Гач
Реализация технического решения позволит:
- сократить расход водяного пара на 9001000 кг/ч;
- увеличить отбор депарафинированного масла за счет улучшения фильтрационных характеристик суспензии и стабилизации технологического режима;
- обеспечить возможность охлаждения растворителя до любых температур;
- увеличить межремонтный пробег кристаллизационного и фильтровального оборудования за счет снижения его коррозионного износа;
- повысить экологическую безопасность производства за счет сокращения количества сточных вод.
Технико-экономическая оценка проекта показала, что ввод в систему инертного газа является экономически целесообразным. Годовой экономический эффект составит 31,5 млн руб. Срок окупаемости проекта - 7 лет.
Таким образом:
1. Для модернизации технологии регенерации растворителя, исключающей образование «влажного» растворителя, предлагается в систему вместо острого водяного пара вводить 50 кг/ч азота. На компьютерной модели в ПП «Aspen HYSYS» (отн. погрешность по материальному балансу - 0,23 %, по тепловому балансу - 6,45 %) показано, что внедрение предлагаемого технического решения обеспечит получение «сухого» растворителя с содержанием воды не более 0,02 % (масс.) и отсутствие влаги в депарафинированном масле и гаче.
2. Для создания вакуума в колоннах К-4, К-7 предложена переобвязка существующей аппаратуры с добавлением в схему жидкостно-кольцевого вакуумного насоса марки ЖВН1-25-01-01, который обеспечит запас по мощности 29 %.
До модернизации После модернизации
Рис. 5. Содержание воды в продуктах и растворителе до и после модернизации
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Капустин В. М., Тонконогов Б. П., Фукс И. Г. Технология переработки нефти: учеб. пособие: в 4 ч. Ч. 3. Производство нефтяных смазочных материалов. М. : Химия, 2014. 328 с.
1
0
Вестник Омского университета 2018. Т. 23, № 4. С. 98-102
-ISSN 1812-3996
2. Старкова Н. Н., Шуверов В. М., Рябов В. Г., Гордеев Ю. Н., Шейна Н. В., Кожевникова И. В. Повышение эффективности депарафинизации на стадии обезмасливания // Химия и технология топлив и масел. 2003. № 6. С. 12-14.
3. Aspen HYSYS. Руководство пользователя. Aspen Technology, Inc. 2010. 28 с.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Щербакова Анастасия Александровна - магистрант факультета элитного образования и магистратуры, Омский государственный технический университет, 644050, г. Омск, пр. Мира, 11; e-mail: [email protected].
Дюсембаева Айкен Амангельдыевна - кандидат химических наук, доцент кафедры химической технологии, Омский государственный университет им. Ф. М. Достоевского, 644077, г. Омск, пр. Мира, 55а; e-mail: [email protected].
ДЛЯ ЦИТИРОВАНИЯ
Щербакова А. А., Дюсембаева А. А. Модернизация блока регенерации растворителя установки депарафинизации масел // Вестн. Ом. ун-та. 2018. Т. 23, № 4. С. 98-102. DOI: 10.25513/1812-3996.2018. 23(4).98-102.
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Shcherbakova Anastasia Alexandrovna - Master's Student Faculty of Elite Education and Graduate, Omsk State Technical University, Omsk State Technical University, 11, pr. Mira, Omsk, 644050, Russia; e-mail: [email protected].
Dyusembaeva Aiken Amangeldyevna - Candidate of Chemical Sciences, Docent of the Department of chemical engineering, Dostoevsky Omsk State University, 55a, pr. Mira, Omsk, 644077, Russia; e-mail: [email protected].
FOR GTATIONS
Shcherbakova A.A., Dyusembaeva A.A. Modernization of regeneration solution of solvent of deparafinization plant of oils. Vestnik Omskogo universiteta = Herald of Omsk University, 2018, vol. 23, no. 4, pp. 98-102. DOI: 10.25513/1812-3996.2018.23(4).98-102. (in Russ.).
