Diseño hardware del proceso. Esquemas de producción tecnológica en el diseño de hardware con justificación de la elección de los esquemas Revisión de documentación reglamentaria y técnica para monografía de refrigerantes.

Sistema tecnológico- Se trata de una secuencia y lista de operaciones tecnológicas fijadas de una forma u otra que deben realizarse para transformar la materia prima en un producto terminado. Objetivo La elaboración de un diagrama es una representación visual de la secuencia del proceso de producción.

El esquema más simple es vector. Representa cada operación con figuras geométricas simples con las correspondientes inscripciones explicativas y flechas, pero no refleja los dispositivos en los que se lleva a cabo el proceso, vehículos, y no indica el uso de agua, vapor, refrigerantes o residuos de producción.

La imagen más apropiada es diagrama tecnológico-hardware, en el que los dibujos reproducen en líneas generales los contornos de la máquina en la que se realizará tal o cual operación.

Se traza un diagrama hardware y tecnológico, partiendo de la aceptación de las materias primas y finalizando con el almacenamiento de los productos terminados, observando estrictamente el flujo del proceso.

El diagrama se dibuja de izquierda a derecha o de arriba a abajo, lo que está determinado por la dirección del flujo de producción tecnológica. En el edificio de producción de una planta, la ubicación de los equipos no siempre cumple con este requisito. En vista de esto, al elaborar un diagrama de flujo del proceso, es necesario ignorar la posición relativa de los equipos en el edificio de la empresa y colocar los equipos en la hoja a lo largo del flujo de producción.

El equipo se dibuja en el diagrama tecnológico en forma de un contorno que se asemeja al objeto representado, en una escala elegida arbitrariamente, pero respetando las dimensiones relativas (proporcionalidad), indicando las principales características de diseño (chaquetas, bobinas, mezcladores, etc.).

Solo se dibuja la cantidad de unidades de equipo del mismo nombre (por ejemplo, fermentadores) que es necesaria para representar completamente la secuencia de procesos tecnológicos (la mayoría de las veces se representa una unidad de equipo, independientemente de cuántos realmente resultaron en el cálculo). ).

Las imágenes de máquinas y aparatos deben colocarse en los intervalos necesarios para la entrada y salida de diversas comunicaciones.

El flujo principal de productos, comenzando con las materias primas, se muestra en todo el diagrama como una línea continua y gruesa. Se suministra y descarga en aquellos puntos previstos por el diseño del equipo. En la entrada y salida, flechas en forma de triángulos equiláteros indican la dirección del movimiento del producto. Las comunicaciones no deben cruzar la imagen del equipo.

Si la comunicación del producto es larga, se puede interrumpir y en un extremo de la línea interrumpida escribir qué se debe asignar a qué posición según el diagrama, y ​​en el otro extremo de la pausa, qué se debe suministrar y desde qué posición. Por ejemplo: “mosto de pos. 25, levadura a pos. 70".

Además de las principales comunicaciones del producto, el diagrama muestra el suministro de agua, vapor, dióxido de carbono, refrigerante, etc., destinados a necesidades tecnológicas.

En las comunicaciones que muestran la entrada de materias primas a la producción, la retirada de productos terminados y residuos, se realizan inscripciones que indican de dónde proceden las materias primas y dónde se elimina tal o cual producto o residuos. Por ejemplo: “lúpulo del almacén”, “grano en aerosol para la venta”.

El principal aparato del esquema tecnológico es la columna de oxidación. Se trata de un cilindro con la parte superior expandida, que hace la función de trampa para salpicaduras, de 12 metros de alto y 1 metro de diámetro. La columna está hecha de aluminio o acero al cromo-níquel, que son ligeramente susceptibles a la corrosión en un ambiente de ácido acético. En el interior de la columna hay estantes, entre los cuales se encuentran refrigeradores serpentinos para eliminar el calor de reacción y varios tubos para suministrar oxígeno.

Capítulo 9. Producción de etilbenceno.

Áreas de aplicación del etilbenceno: utilizado en la producción de estireno, una materia prima importante para la producción de varios polímeros, poliestireno utilizado en la industria automotriz, la industria eléctrica y de radio, en la fabricación de artículos para el hogar y embalajes, en la producción de resinas de intercambio iónico - catalizadores para el proceso de obtención de aditivos que contienen oxígeno en la producción de gasolina reformulada, etc.

En la industria, el etilbenceno se produce haciendo reaccionar benceno con etileno:

C6H6 + C2H4 = C6H5C2H5 (9.1.)

Varias reacciones secundarias ocurren simultáneamente con la principal. Las reacciones más importantes son la alquilación secuencial:

C 6 H 5 C 2 H 5 + C 2 H 4 = C 6 H 4 (C 2 H 5) 2 (9.2.)

C 6 H 4 (C 2 H 5) 2 + C 2 H 4 = C 6 H 3 (C 2 H 5) 3 (9.3.)

C 6 H 3 (C 2 H 5) 3 + C 2 H 4 = C 6 H 2 (C 2 H 5) 4 (9.4.)

Para suprimir las reacciones secundarias (2-4), el proceso se lleva a cabo en un exceso de benceno (relación molar etileno:benceno = 0,4:1), a una temperatura de aproximadamente 100 0 C y una presión de 0,15 MPa.

Para acelerar la reacción principal (1), el proceso se lleva a cabo en presencia de un catalizador selectivo. Como catalizador se utiliza un compuesto complejo de AlCl 3 y HCl con hidrocarburos aromáticos, que se encuentra en fase líquida.

Proceso catalítico heterogéneo, etapa limitante:

difusión de etileno a través de la película límite del complejo catalítico de cloruro de aluminio. La reacción de alquilación avanza muy rápidamente.

En las condiciones seleccionadas, la conversión de etileno es del 98-100%, la reacción principal (1) es irreversible y exotérmica.

Para aumentar la utilización de materias primas, se ha organizado el reciclaje de benceno.

Un catalizador a base de cloruro de aluminio promueve la reacción de transalquilación del dietilbenceno:

C 6 H 4 (C 2 H 5) 2 + C 6 H 6 = 2C 6 H 5 C 2 H 5 (9.5.)

Por lo tanto, se devuelven pequeñas cantidades de dietilbenceno al reactor alquilador para la transalquilación.

La reacción de transalquilación promueve la conversión casi completa de etileno y benceno en etilbenceno.

Los procesos de alquilación y transalquilación están influenciados por los siguientes factores principales: concentración de catalizador (cloruro de aluminio), promotor (ácido clorhídrico), temperatura, tiempo de contacto, relación molar de etileno y benceno, presión.

Esquema tecnológico para la producción de etilbenceno.

Figura 9.1. Esquema tecnológico para la producción de etilbenceno mediante un catalizador a base de AlCl 3.

1,3,15-17 - columnas de destilación, 2 - recipiente florentino, 4 - reactor de preparación de catalizador, 6 - condensador, 7 - separador líquido-líquido, 8,9,11,13 - depuradores, 10,12 - bombas, 14 - calentador, 18 - receptor de vacío, 19 - refrigerador de polialquilbenceno, I - etileno, II - benceno, III - dietilbenceno, IV - solución alcalina, V - etilbenceno, VI - polialquilbenceno, VII - a la línea de vacío, VIII - agua, IX - gases a quemar, X - cloruro de etilo y cloruro de aluminio, XI - aguas residuales.

En una unidad de destilación heteroazeotrópica de dos columnas, compuesta por una columna de destilación 1, una columna de extracción 3 y un recipiente florentino 2, se seca el benceno de partida. El benceno deshidratado se elimina del fondo de la columna 1, parte del cual ingresa al aparato 4 para preparar la solución de catalizador y el resto como reactivo al reactor 5. La columna 1 recibe benceno fresco y reciclado. Las corrientes de vapor superiores de las columnas 1 y 3 son mezclas heteroazeotrópicas de benceno y agua. Después de la condensación en el condensador y la separación en el recipiente florentino 2, la capa superior, benceno regado, ingresa a la columna 1, y la capa inferior, agua que contiene benceno, se envía a la columna 3.

El complejo catalítico se prepara en un aparato con agitador 4, al que se suministra benceno, así como cloruro de aluminio, cloruro de etileno y polialquilbencenos. El reactor se llena con solución de catalizador y luego, durante el proceso, la solución de catalizador se suministra como complemento a medida que se retira parcialmente del reactor para la regeneración, así como con el agua de reacción.

El reactor de alquilación es un aparato de columna 5, en el que el calor de la reacción se elimina suministrando materias primas enfriadas y evaporando benceno. La solución de catalizador, el benceno seco y el etileno se alimentan a la parte inferior del reactor 5. Después del burbujeo, la mezcla de vapor y gas sin reaccionar se retira del reactor y se envía al condensador 6, donde se evapora el benceno que se ha evaporado en el reactor. primero condensado. El condensado se devuelve al reactor y los gases no condensados ​​que contienen cantidades significativas de benceno y HCl ingresan a la parte inferior del depurador 8, irrigados con polialquilbencenos para capturar benceno. Se envía una solución de benceno en polialquilbencenos al reactor y los gases no condensados ​​ingresan al depurador 9, irrigado con agua para capturar el ácido clorhídrico. El ácido clorhídrico diluido se envía para neutralización y los gases para recuperación de calor.

La solución de catalizador, junto con los productos de alquilación, ingresa al tanque de sedimentación 7, cuya capa inferior (solución de catalizador) regresa al reactor, la capa superior (productos de alquilación) se envía a la parte inferior del depurador 11 usando una bomba. 10. Los depuradores 11 y 13 están diseñados para lavar cloruro de hidrógeno y cloruro de aluminio, disueltos en alquilato. El depurador 11 se riega con una solución alcalina, que es bombeada por la bomba 12. Para completar el flujo de álcali en recirculación, se suministra álcali fresco en la cantidad necesaria para neutralizar el HCl. A continuación, el alquilato ingresa a la parte inferior del depurador 13, irrigado con agua, que elimina el álcali del alquilato. La solución acuosa alcalina se envía para neutralización y el alquilato se envía a través del calentador 14 para rectificación en la columna 15. En la columna de rectificación 15, se separa en el destilado un heteroazeotropo de benceno con agua. El benceno se envía a la columna 1 para su deshidratación y los fondos se envían para su posterior separación en la columna de destilación 16 para aislar el etilbenceno como destilado. El producto de cola de la columna 16 se envía a la columna de destilación 11 de polialquilbencenos en dos fracciones. El producto superior se envía al aparato 4 y al reactor 5, y el producto inferior se elimina del sistema como producto objetivo.

Diseño hardware del proceso.

El proceso de alquilación de benceno con etileno en presencia de un catalizador a base de AlCl 3 es en fase líquida y se desarrolla con liberación de calor. Para realizar el proceso se pueden proponer tres tipos de reactor: el más sencillo es un aparato tubular (Fig. 9.2.), en cuya parte inferior se encuentra un potente agitador diseñado para emulsionar la solución del catalizador y los reactivos. Este tipo de aparato se utiliza a menudo para organizar un proceso por lotes.

Fig.9.2. Reactor tubular.

Reactivos: en la parte inferior del reactor se alimentan benceno y etileno, así como una solución de catalizador. La emulsión sube por las tuberías y se enfría con agua suministrada al espacio entre tuberías. Los productos de síntesis (alquilatos), el benceno y el etileno sin reaccionar, así como la solución del catalizador, se retiran de la parte superior del reactor y ingresan al separador. En el separador se separa la solución del catalizador de los productos restantes (alquilato). La solución de catalizador se devuelve al reactor y los alquilatos se envían para su separación.

Para garantizar la continuidad del proceso, se utiliza una cascada de 2 a 4 reactores tubulares.

Arroz. 9.3. Cascada de dos reactores.

La solución de catalizador se alimenta a ambos reactores y los reactivos a la parte superior del primer reactor. Ambos reactores son aparatos huecos con agitadores. El calor se elimina utilizando agua suministrada a las "chaquetas". La masa de reacción de la parte superior del primer reactor ingresa al separador, desde donde la capa inferior (catalizador) regresa al reactor y la superior ingresa al siguiente reactor. Desde la parte superior del segundo reactor la masa de reacción también entra al separador. La capa inferior (catalizador) del separador ingresa al reactor y la capa superior (alquilatos) se envía para su separación.

La alquilación continua de benceno con etileno se puede realizar en columnas de burbujeo.

Fig.9.4. Reactor tipo columna.

La superficie interior de las columnas está protegida con baldosas resistentes a los ácidos. La parte superior de las columnas se llena con anillos de Raschig, el resto con una solución de catalizador. El benceno y el etileno se alimentan al fondo de la columna. El gas etileno que burbujea a través de la columna mezcla intensamente la masa de reacción. La conversión de reactivos depende de la altura de la capa de catalizador. Parte del calor se elimina a través de una “chaqueta” dividida en secciones, y el resto del calor se elimina calentando los reactivos y evaporando el exceso de benceno. Los vapores de benceno, junto con otros gases, ingresan al condensador, en el que se condensa principalmente benceno. El condensado se devuelve al reactor y las sustancias no condensadas se eliminan del sistema para su eliminación. En este caso, puede configurar el modo autotérmico variando la presión y la cantidad de gases de escape.

Es conveniente realizar el proceso a una presión de 0,15-0,20 MPa y con una pequeña cantidad de gases residuales. En este caso, la temperatura no supera los 100 0 C y la formación de resina disminuye.

La solución del catalizador, junto con los productos de alquilación y el benceno sin reaccionar, se retira de la parte superior de la columna (antes del empaquetamiento) y se envía al separador. La capa inferior (catalizador) se devuelve a la columna y la capa superior (alquilato) se envía para su separación.

Ejemplo: Producción de ácido nicotínico a partir de β-picolina en la producción de ácido nicotínico, sustancia medicinal con una capacidad de 100 toneladas/año. EL ÁCIDO NICOTÍNICO es vitamina PP, así como un producto intermedio para la producción de muchos medicamentos y amida de ácido nicotínico (vitamina B). 2Lesina Yu.A. Esquema de síntesis química.

Descripción del proceso: La etapa de oxidación de la β-picolina ocurre en una solución acuosa de permanganato de potasio al 10,5% con agitación y calentamiento a 60°C durante 8 horas con un rendimiento del 90%. La proporción de reactivos es la siguiente: por 1 mol de β-picolina, se toman 2 moles de permanganato de potasio. Al finalizar, la masa de reacción se filtra en caliente durante una hora y se separa el lodo de dióxido de manganeso (la pérdida de producto durante la filtración es del 15 %, la humedad del sedimento es del 15 %). La solución de la sal potásica del ácido nicotínico se enfría durante 4 horas a 18-20°C y se neutraliza con ácido clorhídrico, añadiéndola durante una hora (2,02 moles de HCl por 1 mol de sal) en forma de una solución acuosa al 10%. , y se consigue el 100% de neutralización. Luego, después de una hora de exposición, los cristales precipitados de ácido nicotínico se filtran durante 20 minutos, se lavan con agua a razón de 10 litros por 50 kg de producto, la pérdida es del 2%. El producto húmedo (contenido de humedad del 15%) se seca durante 2 horas hasta que el contenido de humedad residual es del 2%, rendimiento del 97%. Composición de las materias primas: Nombre de las materias primas Contenido de la sustancia principal, % β-picolina 98,0 KMnO Ácido clorhídrico 33,0 Capacidad de producción-100 toneladas/año. 3Lesina Yu.A. Esquema de síntesis química Esquema tecnológico.

Factores que determinan la elección del esquema de síntesis: el número de etapas de síntesis y su duración; número de etapas de síntesis y su duración; rendimientos y selectividad por etapa; rendimientos y selectividad por etapa; pureza patente del método de síntesis; pureza patente del método de síntesis; capacidad de fabricación del proceso; capacidad de fabricación del proceso; calidad comparativa de los productos obtenidos mediante diversos métodos y su estabilidad durante el almacenamiento; características ambientales del proceso (toxicidad, riesgo de explosión e incendio de las sustancias utilizadas, composición de las aguas residuales y emisiones a la atmósfera); calidad comparativa de los productos obtenidos mediante diversos métodos y su estabilidad durante el almacenamiento; características ambientales del proceso (toxicidad, riesgo de explosión e incendio de las sustancias utilizadas, composición de las aguas residuales y emisiones a la atmósfera); disponibilidad y costo de todo tipo de materias primas; disponibilidad y costo de todo tipo de materias primas; cuestiones de mecanización y automatización del proceso; cuestiones de mecanización y automatización del proceso; evaluación aproximada de la posible instrumentación del proceso, desgaste (corrosión) de los equipos en las condiciones operativas esperadas; evaluación aproximada de la posible instrumentación del proceso, desgaste (corrosión) de los equipos en las condiciones operativas esperadas; teniendo en cuenta las posibilidades del lugar propuesto de implementación a escala industrial de la síntesis desarrollada. teniendo en cuenta las posibilidades del lugar propuesto de implementación a escala industrial de la síntesis desarrollada. 1 5Lesina Yu.A.

Antes de continuar con los cálculos tecnológicos, es necesario comprender claramente el sistema y su estructura 6Lesina Yu.A. Formas de representación de estructuras Descripción verbal (verbal) En documentos de texto Diagramas gráficos Operador funcional (diagrama de proceso) hardware estructural

Símbolos en diagramas tecnológicos proceso tecnológico (operación) residuos sólidos obtenidos en la etapa producto intermedio o producto terminado residuos líquidos materias primas utilizadas en el proceso producto intermedio cargado en el proceso tecnológico residuos gaseosos (emisiones a la atmósfera) control tecnológico, químico y microbiológico Kt , Kx , Km 8Lesina Yu.A. Sistema tecnológico

Símbolos de etapas (índices): etapa “VR” de trabajo auxiliar; etapa “VR” de trabajo auxiliar; Etapa “TP” del proceso tecnológico principal; Etapa “TP” del proceso tecnológico principal; Etapa “PO” de procesamiento de residuos usados; Etapa “PO” de procesamiento de residuos usados; “OBO” - etapas de neutralización de residuos; “OBO” - etapas de neutralización de residuos; Etapa “OBV” de neutralización de emisiones tecnológicas y de ventilación a la atmósfera; Etapa “OBV” de neutralización de emisiones tecnológicas y de ventilación a la atmósfera; Etapa “UMO” de embalaje, etiquetado, envío del producto terminado. Etapa “UMO” de embalaje, etiquetado, envío del producto terminado. 9Lesina Yu.A. Sistema tecnológico

Esquema de operador: los elementos son operadores tecnológicos unidos en un sistema mediante conexiones materiales. El diagrama ofrece una representación visual de la esencia física y bioquímica de los procesos tecnológicos utilizados por el sistema para la transformación secuencial de materias primas en el producto terminado. El diagrama ofrece una representación visual de la esencia física y bioquímica de los procesos tecnológicos utilizados por el sistema para la transformación secuencial de materias primas en el producto terminado. Operadores tecnológicos: Básico: a - transformación bioquímica; 6 - mezclando; c - separación; g transferencia de masa interfacial; Auxiliar: d calefacción o refrigeración; e compresión o expansión; g cambios en el estado de agregación de la materia 10Lesina Yu.A.

Diagrama de bloques Elaborado a partir de una sala de control, siendo sustituidos los operadores por dispositivos específicos que mejor respondan a las exigencias del funcionamiento tecnológico al que está destinado el dispositivo (reactor, mezclador, intercambiador de calor, etc.) Elaborado a partir de un sala de control, con operadores reemplazados por dispositivos específicos que más se corresponden con los requisitos de la operación tecnológica para la cual está destinado el aparato (reactor, mezclador, intercambiador de calor, etc.). Las líneas horizontales del diagrama representan conexiones de materiales, las líneas verticales representan Conexiones energéticas. Se utiliza para elaborar diagramas de hardware y elaborar balances de calor. Las líneas horizontales del diagrama representan conexiones materiales, las líneas verticales representan conexiones energéticas. Se utiliza para elaborar diagramas de hardware y elaborar balances de calor. 11Lesina Yu.A.

El diagrama de hardware es una representación gráfica del proceso tecnológico y está ubicado en estricta secuencia a lo largo del proceso tecnológico e interconectado por los correspondientes (tuberías, vehículos, etc.). El diagrama de hardware es una representación gráfica del proceso tecnológico y es una imagen convencional de máquinas y dispositivos ubicados en estricta secuencia a lo largo del proceso tecnológico y conectados entre sí por líneas de comunicación apropiadas (tuberías, vehículos, etc.). Diagrama de hardware elaborado por Lesin Yu.A.

Algoritmo para el desarrollo de un circuito hardware Principal (selección preliminar de los equipos principales y auxiliares como objetos para su posterior cálculo, equipamiento del circuito con recursos materiales y energéticos, herramientas de automatización y control). Un conjunto de cálculos técnicos y químicos (cantidad de materias primas y residuos, tipo y parámetros principales de los dispositivos, su cantidad, consumo de todo tipo de energía). (aclaración) del diagrama de hardware teniendo en cuenta los datos calculados. Refinamiento (aclaración) del diagrama de hardware teniendo en cuenta los datos calculados. Lesina Yu.A.13

Requisitos básicos para la elaboración de un diagrama de equipo. La ubicación de las unidades de equipo en el diagrama debe corresponder a la secuencia del proceso tecnológico, independientemente de la ubicación del equipo en las instalaciones de producción; El diagrama muestra el nivel de colocación del equipo; Todas las posiciones de los equipos están numeradas según el proceso tecnológico. En las especificaciones del equipo y en la nota explicativa se debe respetar estrictamente esta numeración. El diagrama debe mostrar un diseño viable de la instalación que garantice el progreso óptimo del proceso tecnológico y su seguridad; Lesina Yu.A.14

Requisitos básicos para elaborar un diagrama de hardware El diagrama muestra las líneas de material que conectan el equipo en un solo sistema; En líneas de ductos (material, energía, de acuerdo con los requisitos de la ESTD, accesorios de ductos necesarios para la regulación manual o automática de flujos y transporte seguro de líquidos y gases (válvulas, grifos, trampillas, mirillas, cortafuegos, etc.) se muestran); el equipo general de la planta y del taller (almacenamiento general de materias primas en el taller, recolección de desechos generales del taller, instalaciones para el procesamiento y regeneración de solventes y reciclaje de desechos de producción) no se muestran en el dibujo, pero los símbolos o palabras indican de dónde provienen y adónde se envían las sustancias, residuos, etc. de la producción Lesina Yu. A.15

Requisitos básicos para la elaboración de un esquema de equipo El dibujo no muestra esquemas de suministro de energía para instalaciones y tuberías con portadores de energía de planta en general (agua, vapor, aire comprimido, refrigerantes, etc.), pero los símbolos indican el suministro de portadores de energía al dispositivos, los lugares de su entrada y salida; Si en producción hay varias líneas tecnológicas idénticas (roscas paralelas) o varios dispositivos (instalaciones) similares que realizan el mismo tipo de trabajo, entonces en el dibujo solo se muestra una línea o dispositivo de producción, y su número se indica en la especificación del dibujo; Al elegir el equipo, se deben utilizar en la medida de lo posible instalaciones, reactores y sus equipos estándar y, solo si es necesario, incluir en el diseño equipos únicos y no estándar. Lesina Yu.A.16

El diagrama de hardware debe contener: imágenes convencionales y alfanuméricas de los equipos principales y auxiliares (instalaciones de almacenamiento y recolección, tanques de medición, tanques de emergencia, bombas, etc.), tuberías principales y auxiliares y accesorios de tuberías que proporcionan el proceso tecnológico; imágenes convencionales y alfanuméricas de equipos principales y auxiliares (instalaciones de almacenamiento de colecciones, tanques de medición, tanques de emergencia, bombas, etc.), tuberías principales y auxiliares y accesorios de tuberías que apoyan el proceso tecnológico; dispositivos, equipos de automatización y control, representados mediante símbolos, así como líneas de comunicación entre ellos; dispositivos, equipos de automatización y control, representados mediante símbolos, así como líneas de comunicación entre ellos; características técnicas de la instalación; características técnicas de la instalación; explicación de equipos y tabla con símbolos de tuberías; explicación de equipos y tabla con símbolos de tuberías; inscripción principal. inscripción principal. 18Lesina Yu.A.

Escala Se realiza el dibujo del esquema hardware y tecnológico. Para equipos de dimensiones muy pequeñas (por ejemplo, una planta piloto), es aceptable una escala aproximada de 1:25. El dibujo del esquema hardware y tecnológico se realiza a escala aproximada 1:50. Para equipos de dimensiones muy pequeñas (por ejemplo, una planta piloto), es aceptable una escala aproximada de 1:25. Se permite representar elementos y dispositivos en el diagrama sin escala, pero respetando la proporción de dimensiones. Se permite representar elementos y dispositivos en el diagrama sin escala, pero respetando la proporción de dimensiones. 19Lesina Yu.A.

Imagen y designación de elementos y dispositivos En la industria farmacéutica, se recomienda utilizar el método de "bandera" para representar los equipos de proceso (dependiendo de las condiciones básicas de operación) a) a presión atmosférica; b) aumentado; c) reducido; d) aumento y disminución Todos los elementos y dispositivos se representan en forma de símbolos gráficos convencionales establecidos por OST - para equipos tecnológicos de la industria química y farmacéutica y los estándares ESKD. No está permitido cruzar imágenes de dispositivos con líneas de tuberías Lesina Yu. A.

Imagen y designación de elementos y dispositivos A los elementos y dispositivos que se muestran en el diagrama se les asigna: una designación de letra (reactor - P; compresor - K; ventilador - B; bomba - N; medidor - M) un número correspondiente al orden de mención en el texto de la descripción del proceso tecnológico ( M1, P3). La designación de letras de dispositivos, máquinas y mecanismos se coloca directamente sobre su imagen y, en pequeña escala, en las inmediaciones de la imagen (en los estantes de las líneas guía extraídas de la imagen); para refuerzo – junto a su imagen. 22Lesina Yu.A.

Líneas de comunicación y sus designaciones GOST ESKD Líneas de comunicación y sus designaciones GOST ESKD La transferencia de flujos de material de un dispositivo a otro se representa en forma de líneas de comunicación Lesina Yu.A.

Las tuberías de proceso incluyen tuberías dentro de empresas industriales a través de las cuales se transportan materias primas, productos semiacabados y terminados, vapor, agua, combustible, reactivos y otras sustancias, asegurando la conducción del proceso tecnológico y el funcionamiento de los equipos, así como entre fábricas. oleoductos que se encuentran en el balance de la empresa. Están destinados directamente al transporte de medios gaseosos, vaporosos y líquidos en el rango desde una presión residual (vacío) de 0,001 MPa hasta una presión nominal de 320 MPa y temperaturas de funcionamiento de -196 a 700 grados. 24Lesina Yu.A.

Las líneas de comunicación indican la dirección del flujo de material. La dirección del flujo de material está indicada por flechas. Las flechas están indicadas en cada tubería, al principio y al final de cualquier tubería dibujada en el diagrama, incluida la principal, en el punto de bifurcación de la tubería desde la principal, en el punto de bifurcación de la máquina o aparato. Las flechas indican: Las flechas también indican el tipo de medio: claro (sin sombreado) – medio gaseoso, oscuro (sombreado) – medio líquido Lesina Yu.A.

Requisitos básicos para la designación de líneas de comunicación: Representadas en forma de segmentos horizontales y verticales con el menor número de curvas e intersecciones; Representado en forma de segmentos horizontales y verticales con el menor número de torceduras e intersecciones; No está permitido cruzar imágenes de dispositivos y otros equipos con líneas de tuberías; No está permitido cruzar imágenes de dispositivos y otros equipos con líneas de tuberías; La distancia entre líneas paralelas adyacentes debe ser de al menos 5 mm; La distancia entre líneas paralelas adyacentes debe ser de al menos 5 mm; Está permitido cortar líneas de comunicación. Los descansos terminan con flechas que indican la ubicación de la conexión. Por ejemplo, está permitido cortar las líneas de comunicación. Los descansos terminan con flechas que indican la ubicación de la conexión. Por ejemplo, para secar Lesina Yu.A.

Requisitos básicos para la designación de líneas de comunicación: Para distinguir líneas de comunicación (tuberías) para diversos fines en el diagrama, se utilizan símbolos digitales colocados en su ruptura. La cantidad de símbolos digitales en las líneas de tuberías debe ser mínima, pero debe garantizar la comprensión del dibujo y la facilidad de uso. Con una longitud significativa de líneas de comunicación, las designaciones digitales (números) se colocan cada mm. De acuerdo con GOST, se han establecido 10 grupos ampliados de sustancias para designar el medio transportado Lesina Yu.A.

Requisitos básicos para la designación de líneas de comunicación: Las líneas de flujo de materiales indican la ubicación de los accesorios principales que determinan la dirección del flujo (válvulas, grifos), así como los sistemas de instrumentación y automatización. Los accesorios y dispositivos se representan en diagramas utilizando símbolos estándar. Las líneas de flujo de material indican la ubicación de los accesorios principales que determinan la dirección del flujo (válvulas, grifos), así como los sistemas de instrumentación y automatización. Los accesorios y dispositivos se representan en diagramas utilizando símbolos estándar Lesin Yu.A.

Descripción del diagrama de hardware La descripción (según OST “descripción del proceso”) debe corresponder exactamente al dibujo del diagrama de hardware, incluidas las designaciones de equipos e instrumentación Lesina Yu.A.

En las primeras etapas del desarrollo de la gasificación, los dispositivos utilizados en este proceso tenían una capa de combustible relativamente densa y una parrilla fija. La escoria se descargaba manualmente, por lo que la productividad de los generadores de gas era baja. El chorro de aire se suministraba mediante tiro natural, por lo que los gases resultantes se caracterizaban por un bajo poder calorífico y el proceso de gasificación en sí tenía una distribución muy limitada. Este método recibió un uso industrial generalizado en el primer cuarto del siglo XX. gracias al desarrollo de generadores de gas con parrilla giratoria. Esto permitió mecanizar el proceso de eliminación de escoria que requiere mucha mano de obra y aumentar la productividad del equipo. Los generadores de gas de este tipo fueron ampliamente utilizados en la mayoría de los países industrializados hasta los años 60, satisfaciendo casi por completo la necesidad de gases combustibles tecnológicos, energéticos y domésticos.

El diagrama de un generador de gas con rejilla giratoria se muestra en la Fig. 1.

Sobre los rodillos 2 que se mueven a lo largo del soporte del riel 1, se instala un recipiente de metal 3, que gira desde un accionamiento 13. En el centro del recipiente hay una rejilla 5 hecha de placas de hierro fundido con agujeros, con forma de tienda de campaña. El recipiente 3 está lleno de agua destinada a enfriar la escoria que entra en él; además, sirve como sello hidráulico que aísla el interior del aparato de la atmósfera. La parte inferior 4 ("delantal") del eje del generador de gas 7 está sumergida en el agua del recipiente. La profundidad de inmersión del "delantal" determina la presión permitida en el aparato. El eje descansa sobre la base mediante soportes ubicados en su parte media (no mostrados en la figura). El eje tiene en la parte superior un dispositivo 10 para cargar combustible, un racor 9 para salida de gas (descarga de gas), un revestimiento 8 y una camisa de agua 6. Sobre la parrilla hay una densa capa de combustible, cuya altura es casi llega al racor 9. El chorro se suministra desde abajo a través de la tubería. Para una distribución más uniforme de la explosión a lo largo de la sección transversal, la rejilla superior de la rejilla (llamada "cabeza" o "tapa") no está ubicada en el centro, sino ligeramente desplazada hacia un lado. En la capa de combustible adyacente directamente a la parrilla se produce su combustión, como resultado de lo cual se desarrollan altas temperaturas y se libera el calor necesario para la gasificación. Esta es la llamada zona de oxidación. La corriente de productos de combustión gaseosos calientes obtenida aquí ingresa a las capas superiores del combustible (zona de reducción), donde ocurren las principales reacciones de gasificación, que conducen a la formación de los productos objetivo (CO, H 2, CH 4). Debido a la fuerte endotermia de las reacciones de formación de monóxido de carbono e hidrógeno, los gases se enfrían a 300-500 ° C y luego ingresan a las capas superiores, donde, debido a su calor, se produce la semicoquización (destilación seca) y el secado. del combustible. En esta zona se libera alquitrán y productos volátiles, así como toda la humedad contenida en el combustible, es decir, aquí es donde se prepara el combustible para la gasificación. La escoria que queda en la parrilla, al girar, cae, se enfría en un recipiente con agua y se retira del aparato al receptor 12. En el generador de gas considerado, la escoria se adhiere periódicamente a las paredes. Se eliminó manualmente utilizando varillas de metal que pasaron a través de los orificios de los tornillos 11. Al procesar combustibles sinterizados, para evitar que se pegue, la capa de combustible se agitó continuamente con un agitador capaz de moverse simultáneamente en un plano vertical. Para la gasificación de combustibles jóvenes con un alto rendimiento volátil, la zona de preparación tenía una altura de 4 a 5 m (se llamaba "eje Schwelch").

Hasta mediados del siglo XX. El proceso de producción de gas agua en aparatos periódicos estaba muy extendido. El gas agua, que es principalmente una mezcla de CO y H 2 con una pequeña mezcla de otros componentes, se utilizó ampliamente con fines energéticos, como materia prima para la síntesis de amoníaco y combustible líquido artificial, para las necesidades domésticas, así como para Procesos de alta temperatura como corte y soldadura de metales. La característica principal de los generadores de gas utilizados para este fin es la ausencia de un sello de agua (en su lugar se instala un eliminador de escoria seca). El cenicero se sustituyó por una carcasa sellada con uno o dos contenedores, de los que se retiraba periódicamente la escoria. El calor necesario se obtuvo soplando aire a través de la capa de combustible (fase de chorro caliente), por lo que se desarrollaron altas temperaturas (850-900 ° C). Luego, se suministró vapor de agua sobrecalentado a 600-700 °C al generador de gas, que, al interactuar con el combustible caliente, formó el producto objetivo: gas agua (fase de explosión fría). Después de que la temperatura bajó a ~650 °C, se detuvo el suministro de vapor y se reanudó el chorro de aire. La duración de la fase de ráfaga caliente fue de ~1 min, y la fase de ráfaga fría fue de ~3 min.

En la década de 1920 se generalizaron los generadores de gas sin red con una densa capa de combustible y eliminación de escoria líquida. Esto hizo posible procesar combustibles con alto contenido de cenizas.

Los métodos considerados de gasificación de combustible sólido en una capa densa a presión atmosférica casi han perdido su importancia industrial debido a la baja productividad de los equipos de reacción. La única variante de este proceso que se utiliza ampliamente en la industria es la gasificación de esquisto bituminoso. Como es sabido, durante el procesamiento de esquisto se forma una gran cantidad de resina valiosa, para cuya destilación el generador de gas está equipado con un eje de soldadura alto. Debajo hay una zona de gasificación de semicoque, diseñada para producir gas que, al elevarse en la mina de carbón, actúa como refrigerante interno. La parte inferior del aparato (Fig. 2) tiene un recipiente giratorio 1 lleno de agua y una rejilla 2, encima de la cual hay una zona de gasificación para el semicoque que desciende del pozo de carbón 4. Debido al alto contenido de cenizas del semicoque -coque, el calor liberado durante su gasificación en chorro de aire proporciona sólo el 60 % del calor necesario para la semicoquización del esquisto en una mina de carbón. Por lo tanto, en la mina de carbón hay un horno 5, en cuyo quemador 6 se quema parte del gas de retorno (purificado de vapores de alquitrán). Los gases de combustión ingresan a la capa de combustible a través de las boquillas 7 y se mezclan con los productos gaseosos que se elevan desde la zona de gasificación. La mezcla de vapor y gas se retira del aparato a través de la salida de gas 9 y el semicoque se baja a la zona de gasificación.

Actualmente, la gasificación más común de combustible de grano grueso en una capa densa es el método Lurgi, que se lleva a cabo a presión elevada. Este método se utiliza en fábricas de todo el mundo, que utilizan más de 60 generadores de gas Lurgi. Anteriormente se demostró que el aumento de presión puede aumentar significativamente el calor de combustión del gas resultante debido a la aparición de reacciones de metanación. Estas reacciones son exotérmicas, por lo que a P = 2,8-3 MPa es posible reducir la necesidad de oxígeno en un 30-35%. Además, simultáneamente aumenta la productividad del generador de gas (en proporción a la presión) y aumenta la eficiencia de la gasificación.

En el generador de gas Lurgi (Fig. 3), el carbón original (tamaño de partícula 5-30 mm) del búnker 2 se carga periódicamente en el eje del generador de gas 7, equipado con una camisa de agua 12. Usando un distribuidor giratorio enfriado 5 y un Dispositivo mezclador 6, el combustible se distribuye uniformemente sobre la sección transversal del aparato, la ráfaga se alimenta debajo de una parrilla giratoria 11, sobre la cual hay una capa de ceniza, que contribuye a una distribución uniforme del agente gasificante. Cuando la parrilla gira, el exceso de ceniza se vierte en la tolva 14 usando cuchillos 8. El gas generado en el aparato pasa a través del depurador 10, donde primero se limpia de polvo de carbón y alquitrán (si es necesario, el alquitrán se puede devolver a el eje del generador de gas). La rotación del distribuidor 5 y la parrilla 11 se realiza desde los accionamientos 4 y 9. Se mantiene una presión de ~3 MPa en el eje del generador de gas, por lo tanto, para garantizar una carga segura de combustible y una descarga de cenizas, cada uno de los bunkers 2 y 14 están equipados con dos válvulas en forma de cono (1, 3, 13 y 15). Al cargar combustible en la tolva 2, la puerta 1 está abierta y la puerta 3 está cerrada. Para transferir combustible al pozo, se cierra la compuerta 1, se conecta la tolva a través de la línea de gas de derivación al eje del generador de gas (para igualar la presión) y se abre la compuerta 3. Antes de la siguiente carga de combustible en la tolva 2, se cierra la compuerta 3. cerrado, el gas se descarga en la línea de baja presión, el búnker se purga con nitrógeno o vapor de agua y luego se abre el obturador 1. De la misma manera se descargan las cenizas del búnker 14. Un generador de gas Lurgi típico tiene un diámetro de 4-5 m, una altura de 7-8 m (sin tolvas) y una capacidad de carbón de 600-1000 toneladas por día. Junto a las ventajas mencionadas del método Lurgi, cabe señalar que en este proceso es necesario comprimir oxígeno, y no el gas final, lo que es mucho más sencillo en términos tecnológicos. Desventajas del método Lurgi:

Restricciones estrictas en el tamaño de las partículas: al menos 5 mm (ya que un gran contenido de finos reduce la productividad del dispositivo);

Junto con la gasificación, se produce la descomposición térmica del combustible con la formación de productos semicoquizables, que deben extraerse del gas y procesarse;

Bajo grado de descomposición del vapor de agua (30-40%), por lo que el resto de su cantidad, al enfriar el gas, se condensa para formar agua químicamente contaminada, lo que requiere una purificación completa.

Fig. 1. Generador de gas con rejilla giratoria:

1 – soporte de riel, 2 – rodillo, 3 – cuenco; 4 – “delantal”, 5 – rejilla, 6 – camisa de agua, 7 – eje, 8 – revestimiento, 9 – drenaje de gas, 10 – dispositivo de carga, 11 – orificio para tornillo; 12 – recipiente para escoria, 13 – accionamiento

Arroz. 2. Generador de gas para procesamiento de esquisto:

1 – recipiente, 2 – parrilla, 3 – zona de gasificación, 4 – eje de soldadura, 5 – cámara de combustión, 6 – quemador, 7 – boquillas, 8 – revestimiento, 9 – drenaje de gas, 10 – dispositivo de carga, 11 – orificio para tornillo, 12 – accionamiento, 13 – rodillo, 14 – recipiente para escoria

Fig. 3. Generador de gas Lurgi:

1, 3, 13, 15 – compuertas, 2, 14 – tolvas, 4, 9 – accionamientos, 5 – distribuidor de carbón, 6 – dispositivo mezclador, 7 – eje, 8 – cuchillas, 10 – fregadora, 11 – parrilla, 12 – chaqueta de agua

Diseño hardware y tecnológico de procesos.

refinación primaria de petróleo

La rectificación de mezclas simples y complejas se realiza en columnas.periódico o continuo comportamiento.

Las columnas discontinuas se utilizan en instalaciones de baja capacidad cuando es necesario seleccionar un gran número de fracciones y tener una alta claridad de separación. Los componentes de una de estas instalaciones son (Fig. 1) cubo de destilación 1, columna de destilación 2 , condensador 3, refrigerador 5 y contenedores. La materia prima se vierte en el cubo hasta una altura igual a 2/3 de su diámetro. El calentamiento se realiza con vapor silencioso. Durante el primer período de funcionamiento de la unidad de destilación, se selecciona el componente más volátil de la mezcla, por ejemplo, la cabeza de benceno, luego los componentes con un punto de ebullición más alto (benceno, tolueno, etc.). Los componentes de la mezcla con el punto de mayor punto de ebullición permanecen en el cubo, formando un residuo en el fondo. Al final del proceso de rectificación, este residuo se enfría y se bombea. Se vuelve a llenar el cubo con materias primas y se reanuda la rectificación. La frecuencia del proceso da como resultado un mayor consumo de calor, una menor productividad laboral y un uso menos eficiente de los equipos.

Las instalaciones con columnas continuas no presentan estos inconvenientes. En la figura 1 se muestra un diagrama esquemático de una instalación de este tipo para separar una mezcla de pentanos. 2. La instalación consta de un calentador de materia prima. 1, columna de destilación 2, intercambiadores de calor 3 , condensador-refrigerador 4 y caldera 5. La materia prima calentada se introduce en una columna de destilación, donde se separa en fases líquida y vapor. Como resultado de la rectificación, se selecciona isopentano de la parte superior de la columna como producto principal y de la parte inferior de la columna - norte-pentano como resto.

Dependiendo del número de productos obtenidos al separar mezclas multicomponentes, existen simple Y complejo columnas de destilación. En el primero, la rectificación produce dos productos, por ejemplo gasolina y semifuel oil. Los segundos están diseñados para producir tres o más productos. Son columnas simples conectadas en serie, cada una de las cuales separa la mezcla que ingresa en dos componentes.

Cada columna simple tiene secciones de extracción y concentración. La sección de desforre o desforre se ubica debajo de la entrada de materia prima. La placa sobre la que se suministra la materia prima para su separación se denomina placa de alimentación. El producto objetivo de la sección de extracción es el residuo líquido. La sección de concentración o fortalecimiento está ubicada encima del plato de comida. El producto objetivo de esta sección es el vapor rectificado. Para el funcionamiento normal de la columna de destilación, es necesario suministrar irrigación a la parte superior de la sección de concentración de la columna e introducir calor (a través de una caldera) o vapor de agua caliente en la sección de extracción.

Dependiendo del dispositivo interno que asegura el contacto entre los vapores ascendentes y el líquido descendente (reflujo), las columnas de destilación se dividen en embalado, de disco, rotativo etc. Dependiendo de la presión, se dividen en columnas de destilación. alta presión, atmosférica Y vacío Los primeros se utilizan en los procesos de estabilización de aceites y gasolinas, fraccionamiento de gases en plantas de craqueo e hidrogenación. Las columnas de destilación atmosférica y al vacío se utilizan principalmente para la destilación de aceites, productos de petróleo residuales y destilados.

Selección de platos para columnas de destilación.

No puede haber una respuesta clara a la pregunta de qué plato es el mejor. En cada caso concreto, la elección del tipo de placa requiere una cuidadosa justificación. La columna de destilación debe funcionar satisfactoriamente, teniendo en cuenta posibles fluctuaciones en la carga de materias primas, y garantizar la claridad de separación especificada con un mínimo de costes operativos e inversiones de capital específicas.

En la industria del refinado de petróleo, las bandejas tipo tapa son las más utilizadas y se han acumulado importantes datos sobre su rendimiento, por lo que suelen servir como estándar para comparar con bandejas de otros diseños. Las características comparativas de varias placas se dan a continuación.

Estos datos muestran que las placas de tapa funcionan peor que otras placas en varios aspectos. Por ello, en muchas instalaciones en construcción y en funcionamiento, nuevos tipos de bandejas están sustituyendo a las con forma de tapón. La ventaja de las bandejas de celosía, tamiz y válvula no sólo es el menor costo, sino también una mayor productividad, baja resistencia hidráulica, menor arrastre de gotas de líquido por el aumento del flujo de vapor y otros factores importantes.

Los datos publicados en la literatura muestran que el costo relativo de fabricación (sin instalación) es 1 metro 2 superficies de las placas son: tapa 100%; placas con válvulas redondas 70%; tamiz, reticular y con elementos en forma de S 50%.

Tipos de riego

La eliminación de calor desde la parte superior de la columna para formar reflujo se lleva a cabo utilizando uno de los siguientes métodos: reflujo caliente (usando un condensador parcial); riego por circulación evaporativa (frío); Riego por circulación no evaporante.

El reflujo caliente se suministra mediante un condensador parcial, tubular o serpentín, que se instala encima o dentro de la columna de destilación (Fig.3, A). El agente refrigerante es agua u otro refrigerante, con menos frecuencia materias primas. Los vapores que ingresan al espacio entre tubos se condensan parcialmente y regresan a la placa superior en forma de irrigación caliente.

Debido a la dificultad de instalar y reparar un condensador parcial, este método de creación de riego ha tenido un uso limitado, principalmente en instalaciones de baja capacidad para la rectificación de materias primas no agresivas.

El riego en frío se organiza según el esquema (Fig.3, b). Los vapores salen por la parte superior de la columna. 1 y pasar por el condensador-refrigerador 2. La condensación se recoge en un recipiente. 3, desde donde se bombea parcialmente de regreso a la columna de destilación como reflujo frío, y la cantidad restante de producto rectificado se descarga como producto terminado.

Riego circulante no evaporativo (Fig.3, V) desde la primera o segunda placa se bombea a través del intercambiador de calor 4 y refrigerador 5 en la placa superior. El medio receptor de calor en el intercambiador de calor suele ser el material de alimentación que se calienta de esta manera.

El riego por circulación a veces se combina con el riego por evaporación en frío. La cantidad de este último en tales casos es limitada y se utiliza principalmente para un control más preciso de la temperatura en la parte superior de la columna. En las plantas de destilación directa de petróleo que utilizan columnas complejas, el riego por circulación se organiza en dos o tres secciones intermedias. El riego por circulación intermedia permite descargar la columna de destilación en las secciones superiores, así como mejorar el precalentamiento de las materias primas y reducir la carga térmica de los hornos.

La introducción del riego circulante ha aumentado significativamente la productividad de las plantas de refinación de petróleo. Para implementar esto, se necesitan bombas más potentes para bombear más líquidos. El bombeo va acompañado de un consumo de energía ligeramente mayor, que, sin embargo, se compensa con creces con el ahorro de combustible y agua.

Suministro de calor por la columna.

En la práctica industrial, esto se lleva a cabo mediante un haz de tubos montados directamente en la columna (Fig.4, a), un intercambiador de calor, convencional o con cámara de vapor (Fig.4, antes de Cristo) o un chorro caliente que circula a través de un horno tubular (Fig.4, GRAMO). El calor suministrado por la columna evapora parte del líquido, formando el flujo de vapor necesario para la rectificación, y calienta el resto a una temperatura superior a la del plato inferior de la sección de extracción.

Arroz. 4. Métodos para suministrar calor a la columna:A - un haz de tubos de intercambio de calor montados en una columna; b - caldera vertical remota; V- caldera con cámara de vapor; GRAMO- chorro caliente.

El uso de un haz de tubos dentro de una columna sólo es posible si hay una superficie de intercambio de calor relativamente pequeña, un entorno corrosivo no agresivo y un refrigerante limpio.

El método más común de suministro de calor es el uso de calderas e intercambiadores de calor horizontales o verticales estándar. En caso de utilizar el primero (ver Fig. 4, b) es necesario que el líquido se mueva en ellos de abajo hacia arriba, evitando la formación de esclusas de vapor. Cuando se suministra calor desde un hervidor con un espacio de vapor (ver Fig. 4, c), el líquido del fondo de la columna ingresa al hervidor, que, después de pasar a través del tabique, fluye hacia la sección izquierda del aparato y es descargado desde allí como producto final. Al pasar entre los tubos del intercambiador de calor, el líquido se evapora parcialmente, calentándose desde la temperatura en la placa inferior de la sección de extracción hasta la temperatura a la salida de la caldera. Los vapores formados en él regresan a la columna de destilación, debajo del plato inferior. Un regulador de nivel mantiene un nivel de líquido constante detrás de la partición de la caldera.

Al aplicar calor usando un chorro caliente (ver Fig. 4, GRAMO) El líquido de la placa inferior se bombea a través de un horno tubular, donde se le proporciona la cantidad de calor necesaria. q . Desde el horno, la mezcla de vapores generados y líquido calentado regresa a la columna.

Régimen de temperatura de la columna de destilación.

La temperatura es uno de los principales parámetros del proceso, cuyo cambio regula la calidad de los productos de rectificación. Los puntos de control más importantes son las temperaturas de las materias primas entrantes y de los productos de destilación que salen de la columna de destilación.

Al calcular columnas de destilación para separar aceites y fracciones de aceite, el régimen de temperatura se determina mediante curvas de evaporación instantánea (ES). Cuanto más ligero es el aceite destilado, más plana será la curva OI y cuanto menor sea la presión en el evaporador y la fracción de destilación dada, menor será la temperatura del aceite a la entrada de la columna. Como ha demostrado la práctica de operar plantas tubulares, la destilación del petróleo a presión atmosférica se lleva a cabo a temperaturas en la entrada de las materias primas a la columna de destilación de 320-360 ° C. La destilación del fueloil se realiza al vacío y a temperatura a la salida del horno no superior a 440 ° C. Temperatura de calentamiento del fueloil en el horno limitada por su posible descomposición y deterioro de la calidad de los destilados de petróleo resultantes (viscosidad, punto de inflamación, color, etc.).

Métodos para construir curvas IR. .

La curva OI para petróleo o productos derivados del petróleo se puede construir mediante el método analítico desarrollado por el profesor A. M. Tregubov para una mezcla multicomponente o utilizando gráficos empíricos propuestos por varios autores. El método analítico proporciona resultados más precisos, pero requiere cálculos relativamente complejos y que requieren mucho tiempo. Los métodos empíricos para construir la curva OI son simples y convenientes en la práctica de cálculo, pero menos precisos, especialmente para aceites y residuos de petróleo. La base de los métodos empíricos son los gráficos de la dependencia de la pendiente de las curvas ITC o de Engler (ASTM) de la pendiente de la curva OI. Estos incluyen los métodos de Pirumov, Nelson, Obryadchikov y Smidovpch, etc. El método de Obryadchikov y Smidovich, basado en el uso del gráfico que se muestra en la Fig. 5. El procedimiento para construir la curva OI es el siguiente. Calcula la pendiente de la curva ITC usando la ecuación:

y encuentre la temperatura del 50% de destilación. Según el gráfico, desde el punto correspondiente a la pendiente de la curva ITC, se baja y restablece la perpendicular hasta cruzar con las curvas correspondientes a las temperaturas del 50% de destilación del producto petrolífero estudiado a lo largo de la ITC. Desde los puntos de intersección con las curvas anteriores, se dibujan líneas horizontales, que se cortan en el eje de ordenadas del valor de desplazamiento (en%) por
Curva ITC correspondiente a las temperaturas de inicio y final de evaporación única.

Fig.5

Determinación de las principales dimensiones de la columna. Número de platos.

Los métodos para determinar el número de platos teóricos en una columna se dividen en analíticos y gráficos. Los métodos analíticos proporcionan resultados más precisos, pero requieren mucha mano de obra; en las condiciones modernas, el uso de estos métodos se ve facilitado por el uso de computadoras. Los métodos gráficos son menos precisos, pero convenientes y visuales, de los cuales el método de McCabe y Tiley se utiliza ampliamente.

El número requerido de placas teóricas depende de varios parámetros, principalmente de: la diferencia en las temperaturas de ebullición de los componentes separados de la mezcla (el valor del coeficiente de volatilidad relativa); claridad de la división del producto, es decir, sobre la composición del producto rectificado y del residuo recibido; relación de reflujo, es decir, desde la frecuencia de riego hasta la rectificación. Cuanto menor sea la diferencia en las temperaturas de ebullición de los componentes separados de la mezcla, más plana será la curva de equilibrio y más placas se necesitarán.

La relación entre los puntos de ebullición de los componentes separados de la mezcla y el número de platos teóricos se caracteriza por el gráfico de Breg y Lewis (Fig.6), que se basa en la ecuación:

Para aumentar la claridad de la separación lineal, es necesario aumentar el número de placas teóricas y viceversa. Lo más difícil es obtener productos de gran pureza. El número de placas teóricas necesarias también depende de la frecuencia de riego: cuanto mayor es la frecuencia de riego al producto rectificado, menos placas se necesitan, y viceversa. A medida que aumenta el número de platos, aumenta la altura de la columna de destilación y, por tanto, su coste, mientras que un aumento en la cantidad de reflujo aumenta los costes operativos asociados al consumo de calor en la caldera y de agua en el condensador. La cantidad óptima de riego es aquella en la que los costos totales son mínimos.

Intercambiadores de calor en petroquímica.

Los intercambiadores de calor son una parte integral de casi todas las instalaciones tecnológicas en refinerías de petróleo y plantas petroquímicas. Su costo es en promedio el 15% del costo total de los equipos para plantas de proceso. Los intercambiadores de calor se utilizan para calentar, evaporar, condensar, enfriar, cristalizar, fundir y solidificar los productos involucrados en el proceso, así como como generadores de vapor o calderas de calor residual.

Los medios utilizados para suministrar o eliminar calor se denominan refrigerantes y refrigerantes, respectivamente. Como refrigerante se pueden utilizar sustancias gaseosas, líquidas o sólidas calentadas. Los gases de combustión como refrigerante de calefacción se suelen utilizar directamente en instalaciones donde se quema combustible, ya que su transporte a largas distancias resulta complicado. El aire caliente como refrigerante también se utiliza en muchos procesos petroquímicos. Una desventaja importante de calentar con gases de combustión y aire caliente es el volumen del equipo de intercambio de calor debido a su inherente coeficiente de transferencia de calor relativamente bajo.

El vapor de agua como refrigerante se utiliza principalmente en estado saturado, tanto a alta presión como expulsado de las máquinas y bombas de vapor. La ventaja del vapor de agua saturado es su alto calor de condensación, por lo que se requiere relativamente poco refrigerante para transferir incluso grandes cantidades de calor. Los altos coeficientes de transferencia de calor durante la condensación del vapor de agua permiten tener superficies de intercambio de calor relativamente pequeñas. Además, la temperatura de condensación constante facilita el funcionamiento de los intercambiadores de calor. La desventaja del vapor de agua es un aumento significativo de la presión asociado con un aumento de la temperatura de saturación, lo que limita su uso a la temperatura de calentamiento final de la sustancia de 200-215 ° C. A temperaturas más altas, se requiere una alta presión de vapor y intercambiadores de calor. se vuelven costosos y requieren mucho metal.

En la industria del refinado de petróleo se utilizan ampliamente como refrigerantes destilados altamente calentados y residuos de destilación, así como vapores de petróleo. En algunos casos se utilizan sólidos a granel altamente calentados, incluidos catalizadores sólidos y coque, así como refrigerantes líquidos especiales: difenilo, óxido de difenilo, siliconas y altamente sobrecalentados (bajo una presión de 220soy) agua. Todos estos refrigerantes permiten calentar sólo hasta 250° C. Por encima de esta temperatura, la transferencia de calor se realiza mediante calentadores de fuego: hornos tubulares. Para calentar a altas temperaturas, a veces se utilizan aleaciones líquidas con un alto punto de ebullición: aleación NaN 0 2 (40%) + KN 0 3 (53%) + NaN 0 3 (7%) con un punto de ebullición de 680°C, aleación NaCl + AlCl3 + FeCl3 en proporción molecular 1:1:1s punto de ebullición 800°C.

Clasificación de intercambiadores de calor en tecnología petrolera.

Según su modo de funcionamiento, los intercambiadores de calor se dividen en unidades de superficie y de mezcla. El primer grupo incluye intercambiadores de calor en los que los medios intercambiadores de calor están separados por una pared sólida. En los intercambiadores de calor de mezcla, la transferencia de calor se produce sin una pared divisoria mediante el contacto directo entre los medios de intercambio de calor. Un ejemplo es un condensador mezclador (depurador) lleno de una boquilla. El líquido fluye de arriba hacia abajo, el vapor o el gas se mueve en contracorriente. Los intercambiadores de calor de superficie se utilizan principalmente en refinerías de petróleo. Según su diseño, se dividen en tipo bobina, tipo “tubo en tubo” y de carcasa y tubo, con fijaciones.
Placas tubulares, tubos en U y flotantes.
cabeza.

Según el método de instalación, se distinguen intercambiadores de calor verticales, horizontales e inclinados. Los intercambiadores de calor verticales ocupan menos espacio, pero son menos fáciles de limpiar. En las refinerías de petróleo, los intercambiadores de calor horizontales son los más comunes.

Condensadores y refrigeradores en tecnología petrolera.

PAG
Los primeros están destinados a la condensación de vapores y los segundos a enfriar productos a una temperatura determinada. Estos dispositivos se fabrican en forma de bobinas de tubos lisos o acanalados o en forma de dispositivos de carcasa y tubos de una o varias pasadas. En las refinerías de petróleo se han generalizado los condensadores sumergibles y los refrigeradores seccionales y, con menos frecuencia, los refrigeradores por aspersión; en los últimos años se han utilizado cada vez más unidades de refrigeración por aire. También se utilizan condensadores de mezcla (depuradores).

Hornos tubulares en la tecnología del petróleo.

Los hornos tubulares son el grupo líder de calentadores en la mayoría de las unidades de proceso de refinerías de petróleo y plantas petroquímicas. Las primeras estufas tubulares eran del tipo de fuego con flujo ascendente de gases de combustión. En estos hornos, las filas superiores de tubos de bobina estaban térmicamente subcargadas, mientras que las filas inferiores estaban sobrecargadas y a menudo quemadas; la eficiencia de estos hornos también era baja.

Los hornos de convección han sustituido a los hornos de fuego.
en el que el serpentín del tubo está separado de la cámara de combustión de la transferencia
muro. Al proteger la cámara de combustión y aumentar su volumen, se crearon las condiciones normales para el funcionamiento de la bobina.

En refinerías de petróleo y especialmente en plantas de procesamiento de gas.
Las fábricas han encontrado el uso de hornos cilíndricos verticales.
con tubos ubicados a lo largo de la superficie del cilindro (Fig. 8). Esto asegura una carga térmica uniforme en las tuberías. Estas estufas son compactas y transportables, la intensidad de su espacio de combustión alcanza las 75.000 kcal/(m 3 *h). Un cono hecho de acero resistente al calor está suspendido en la parte superior del calentador de fuego, lo que facilita
Calentamiento uniforme de las materias primas a lo largo de las tuberías como resultado del aumento.
Velocidad del flujo de gases de combustión en la parte superior del horno.

Instalaciones industriales para el procesamiento primario de aceites y fuelóleos.

El procesamiento primario (destilación directa) es el proceso
obtención de fracciones de aceite que difieren en el punto de ebullición sin descomposición térmica de los componentes que componen el destilado. Este proceso se puede llevar a cabo en plantas de tinas o tubos a presiones atmosféricas y elevadas o al vacío.

En la etapa actual de refinación de petróleo, las instalaciones tubulares
son parte de todas las refinerías de petróleo y sirven
proveedores tanto de productos petrolíferos comerciales como de materias primas para procesos secundarios (craqueo catalítico, reformado, hidrocraqueo, coquización, isomerización, etc.).

Los métodos secundarios de refinación de petróleo que se han generalizado han aumentado los requisitos de separación precisa y selección más profunda de fracciones medias y pesadas de petróleo. En relación con estos requisitos, las refinerías de petróleo comenzaron a mejorar el diseño de las columnas de destilación, aumentando su
número de placas y aumentando su eficiencia, utilice secundaria
destilación, vacío profundo, eliminadores de pulverización, aditivos antiespumantes, etc. Además de aumentar la capacidad de las plantas de procesamiento primario de aceite, se comenzó a combinar este proceso con otros procesos tecnológicos, principalmente con deshidratación y desalación, estabilización y destilación secundaria.
gasolina (para obtener fracciones estrechas), con catalizador
craqueo, coquización, etc. La productividad de algunas instalaciones de refinación primaria de petróleo alcanza las 200 mil toneladas por año.

Dependiendo de la presión en las columnas de destilación, las unidades tubulares se dividen en atmosféricas (AT), de vacío (VT) y de vacío atmosférico (AVT). Según el número de etapas de evaporación, se distinguen las instalaciones tubulares.
Evaporación simple, doble, triple y cuádruple. En las unidades de evaporación instantánea, todos los destilados de gasolina se obtienen a partir del petróleo en una columna de destilación a presión atmosférica. El resto de la destilación es alquitrán. En las unidades de doble evaporación, la destilación hasta obtener alquitrán se realiza en dos etapas: primero, a presión atmosférica, el aceite se destila hasta obtener fueloil, que luego se destila al vacío para obtener alquitrán como residuo. Estos procesos se llevan a cabo en dos columnas de destilación; en el primero de ellos se mantiene la presión atmosférica, en el segundo, el vacío. La doble evaporación de aceites a fueloil también se puede realizar a presión atmosférica en dos columnas de destilación; en el primero se toma únicamente gasolina y del residuo de la destilación se extrae aceite; en el segundo, el aceite refinado, calentado a una temperatura más alta, se destila para obtener fueloil. Dos columnas similares
Las instalaciones pertenecen al grupo de las atmosféricas (AT).

En las unidades de triple evaporación, la destilación del aceite se realiza en tres columnas: dos atmosféricas y una de vacío. Una variación de la instalación triple de evaporación de aceite es la instalación AVT con una columna atmosférica y dos de vacío. La segunda columna de vacío está destinada a una evaporación adicional.
alquitrán, mantiene un vacío más profundo que en la columna de vacío principal.

La unidad de evaporación cuádruple es una unidad AVT con una columna de cobertura atmosférica en la cabecera y una columna de vacío de preevaporación para alquitrán en el extremo.

Consideremos con más detalle los diagramas de instalaciones tubulares.

Instalaciones tubulares atmosféricas, de vacío y atmosféricas-vacío.

Plantas de evaporación flash de aceite.

En estas instalaciones, el aceite estabilizado y desalado (Fig. 9) se bombea a través de intercambiadores de calor 4 y el serpentín del horno tubular 1 hacia la columna de destilación 2; El vapor de agua sobrecalentado se suministra a lo largo de la columna. De la columna se seleccionan las fracciones que difieren en el punto de ebullición: gasolina, nafta, queroseno, gasóleo, diesel y otras.

Los componentes de bajo punto de ebullición de la fracción de nafta se eliminan por destilación en una columna de extracción 5 equipada con una caldera. La instalación procesa hasta 1.000 toneladas/día de petróleo ligero. El rendimiento de las fracciones es: gasolina 26-30%, nafta
7-14%, queroseno 5-8%, gasóleo y diésel 19-20%,
Destilados de parafina ligeros y pesados ​​15-18%, el resto es alquitrán.

Las características positivas de una instalación tubular de una sola etapa son el menor número de dispositivos y, como resultado, menos
longitud de las líneas de comunicación; compacidad; área más pequeña,
ocupado por instalación; menor temperatura de calentamiento de las materias primas en el horno; falta de dispositivos de vacío; Menor consumo de combustible y vapor de agua. Las desventajas de tales instalaciones incluyen una alta resistencia hidráulica al flujo de materias primas en los intercambiadores de calor y tuberías del horno y, como consecuencia, un mayor consumo de energía para accionar la bomba de materias primas; aumento de la contrapresión en las tuberías y la carcasa del equipo de intercambio de calor y, en este sentido, la probabilidad de que entre aceite en los destilados si se rompen los sellos del intercambiador de calor.

Instalaciones para doble evaporación de aceite a fuel oil

Estas instalaciones se caracterizan por una evaporación parcial preliminar del aceite.
antes de entrar al horno tubular. La evaporación puede tener lugar en un evaporador (columna hueca) o en una columna de destilación con platos. El evaporador se utiliza en los casos en que la materia prima está estabilizada (desgasificada), ligeramente regada y con aceite libre de sulfuro de hidrógeno. Aceites que contienen gases disueltos (incluido el sulfuro de hidrógeno), agua y sales,
enviado a una columna de destilación de cobertura.

Se utilizan ampliamente las unidades de doble evaporación, en las que se instala una columna de destilación separada en lugar de un evaporador. En tales instalaciones (Fig. 10), el aceite I se bombea en varios flujos paralelos a través de un grupo de intercambiadores de calor 7 hacia la parte media de la columna de evaporación preliminar 2. Gasolina y vapores de agua, junto con gases de hidrocarburos y sulfuro de hidrógeno disueltos en aceite. , pasa a través del condensador-refrigerador 6 al separador de gas 5. El gas III del separador de gas se envía a la unidad de fraccionamiento de gas, y la gasolina se suministra parcialmente a la columna como reflujo, el resto se suministra a la columna de estabilización 4 El principal producto de esta columna, que opera bajo presión, es el gas licuado IV, que también se envía a la unidad de fraccionamiento de gases.

El aceite extraído II de la columna 2 se bombea a lo largo del serpentín del horno 1 hacia la columna principal 3 debajo de la séptima placa, contando desde abajo. Hay un total de 40 platos en la columna. Su principal producto es la gasolina pesada V, cuyos vapores, luego de pasar por el condensador-refrigerador 6, ingresan al separador de gases 5, y de allí parte para riego a la columna 3, y el resto, luego de lixiviación y lavado con agua, para combinación con gasolina estable VI de
columna 4. La instalación también selecciona las fracciones VII de queroseno de aviación, combustible diesel y del fondo de la columna 3 fueloil.

Instalaciones de vacío para destilación de fueloil.

Cuando se destila al vacío, a partir del fueloil se obtienen destilados de petróleo, que se diferencian en puntos de ebullición, viscosidad y otras propiedades.
el resto es medio alquitrán o alquitrán. Instalaciones de vacío
(VT) se dividen en combustible y aceite. En plantas de combustible
Del fueloil se selecciona una fracción amplia hasta 550° C: el gasóleo de vacío, que se utiliza como materia prima para el craqueo catalítico o el hidrocraqueo.

Los requisitos para una separación precisa al seleccionar una fracción amplia son menos estrictos que al seleccionar destilados de petróleo: es necesario principalmente evitar que las gotas más pequeñas de alquitrán entren en el gasóleo de vacío, para que el contenido de compuestos organometálicos que envenenan el catalizador no no aumente en él, y para que la formación de coque no aumente durante el craqueo.
Para ello se utilizan aditivos antiespumantes como siliconas y se instalan defensas de malla metálica prensada o ondulada encima del punto de entrada de la materia prima.

Para una separación más clara de las fracciones de petróleo, el fueloil se destila en unidades de dos columnas. Según una opción, en la primera columna de vacío se selecciona una fracción de aceite ancha y en una segunda columna de vacío con un gran número de platos esta fracción se divide en fracciones más estrechas. En otra versión de la destilación de dos columnas, el fueloil se destila en dos columnas de vacío conectadas en serie. En la primera columna se seleccionan destilados más ligeros y medio alquitrán, que ingresa a la segunda columna para obtener destilados viscosos y alquitrán.

Un ejemplo de la primera opción es el esquema de una instalación de vacío (Fig. 11). En esta instalación, destilar II (

Instalaciones de vacío atmosférico.

Las plantas de tubos de vacío suelen construirse en un único complejo con una etapa de destilación atmosférica del petróleo. Combinación de procesos atmosféricos.
y la destilación al vacío en una instalación tiene las siguientes ventajas: reducción de las líneas de comunicación; menos contenedores intermedios; compacidad; facilidad de mantenimiento; la posibilidad de un aprovechamiento más completo del calor de destilados y residuos; reducción del consumo de metales y costos operativos; mayor productividad laboral.

En la Fig. 12 muestra un diagrama tecnológico de una instalación de perfil de combustible de vacío atmosférico diseñada para procesar petróleo crudo ácido. El gasóleo extraído de la parte superior de la columna de vacío es una fracción amplia y se utiliza como materia prima para el craqueo catalítico.

Instalaciones combinadas

La capacidad cada vez mayor de las refinerías de petróleo en construcción y diseño requiere que cuenten con un mínimo de personal.
número de instalaciones tecnológicas, lo que reduce las inversiones de capital,
Reduce el tiempo de construcción de la planta. La solución a este problema se consigue tanto aumentando la productividad de las instalaciones tecnológicas como combinando procesos en una sola instalación.

Son posibles varias combinaciones de procesos en una instalación:
ELOU - AVT; AVT - destilación secundaria de gasolina ancha
facciones; destilación primaria de petróleo - craqueo catalítico
gasóleo al vacío: destilación destructiva de alquitrán; destilación primaria de petróleo - coquización de fueloil en un lecho fluidizado de coque.

Instalaciones ELOU - AVT

El diagrama tecnológico de la instalación combinada ELOU - AVT se muestra en la Fig. 13. El aceite I calentado en intercambiadores de calor 5 a una temperatura de 120-140° C en deshidratadores 1 se somete a deshidratación termoquímica y eléctrica.
y desalación en presencia de agua, desemulsionante y álcali.

El aceite así preparado se calienta adicionalmente.
en otros intercambiadores de calor y con una temperatura de 220 ° C ingresa a la columna 2. De la parte superior de esta columna se selecciona la fracción XV de gasolina ligera. El residuo III del fondo de la columna 2 se alimenta al horno 7, donde se calienta a 330°C y entra en la columna 3. Parte del aceite del horno 7 se devuelve a la columna 2 como una corriente caliente. Parte superior de la columna 3
Se selecciona gasolina pesada XVII, y lateralmente a través de columnas de extracción.
11 fracciones VI (140-240, 240-300 y 300-350°C). Gasóleo IV desde abajo
La columna 3 se introduce en el horno 15, donde se calienta a 420 ° C y entra.
en la columna de vacío 4 funcionando a presión residual
60mmHg Arte. El vapor de agua, los productos de descomposición gaseosos y el vapor ligero XIV de la parte superior de la columna 4 ingresan al condensador barométrico 12, los gases no condensados ​​son aspirados por el eyector 1.3. Las corrientes secundarias de la columna 4 son fracciones VII, el resto es alquitrán VIII. Las gasolinas IV y XVII, obtenidas de las columnas 2 y 5, se mezclan y se retiran al estabilizador 5. El gas de los separadores de gas 10, después de la compresión, se suministra al absorbente 6, irrigado con gasolina estable V. El gas seco XII se descarga a las boquillas de los hornos. Cabeza
el producto de estabilización de la columna 5 se envía al HFC. La gasolina estable sufre alcalinización.