Смазочные материалы

Тепловой  баланс отпарной секции составляем с  целью определения количества растворителя, подаваемого на орошение.

    Температуру входа рафинатного раствора принимаем  на 5-10 ⁰С ниже температуры выхода рафинатного раствора из испарительной секции.

Принимаем Т_входа = 255 ⁰С

Определим температуру низа колонны по формуле:

       ,где                                                                                        (30)                                                                            

r – скрытая теплота испарения растворителя, кДж/кг;

c – удельная теплоемкость рафината (около 63 кДж/кг·⁰С).

   ⁰C.

Параметры перегретого водяного пара: P = 1,0 МПа, Т_ВП = 180 ⁰С, q_ВП =  2845 кДж/кг.

Определим парциальное давление паров растворителя с учетом водяного пара [6]:

       ,где                                                                                       (31)                                                                         

Z – количество вводимого в колону водяного пара, (3-5 %масс от рафината), кг/ч;

P – общее давление над верхней тарелкой в колонне;

G_NMП – количество отгоняемого растворителя;

М_NMП – молекулярная масса растворителя;

18 –  молекулярная масса воды.

       МПа.

Этому давлению соответствует Т_верха = 119 ⁰С.

1. Определяем  тепловую нагрузку прихода:

                                                                                                (32)                                                                          

   а)                                                                                              (33)

                                                                                                       (34)

Энтальпию рафината находим по формуле Крэга:

       573,11 кДж/кг

Тогда тепловая нагрузка рафината по (1.39):

        кДж/ч

Тепловая  нагрузка N-МП:

        кДж/ч

Энтальпию N-метилпирролидона берем из справочника [5]

      

   б) кДж/ч                                                          (35)

Тогда: кДж/ч.

2. Определяем  тепловую нагрузку расхода:

                                                                                                        (36)              

 а) кДж/ч                                                  (37)

Энтальпию N-метилпирролидона берем из справочника [5]

      кДж/ч

Энтальпию водяного пара находим по диаграмме.

      кДж/ч                                                     (38)

б)                                                                       (39)

      кДж/кг

      кДж/ч

Тогда: кДж/ч

3. Найдем тепло орошения:

  кДж/ч                                      (40)

4. Количество орошения:

  кг/ч                                                                (41)

Все данные по тепловому балансу заносим  в таблицу 8. 
 
 

Таблица 8 -Тепловой баланс отпарной секции

Определение диаметра отпарной колонны:

 Рассчитаем  по (1.41) количество паров, проходящих в  наиболее нагруженном сечении колонны [8]:

   м³/с                                          

 Рассчитаем  допустимую линейную скорость паров:

Определим плотность паров по (1.31):

       кг/м³

Определим по (1.46) плотность жидкости [9]:

       кг/м³ ,                                                                         

- поправка на изменение плотности при изменении температуры на один градус (из таблицы) [9].

Тогда по (1.29):

     

Тогда диаметр колонны по (1.47):

       м

Из стандартного ряда принимаем диаметр D = 1 м.

5. Определение высоты отпарной колонны [8].

  , где                                                                               

h₁ – высота до первой ректификационной тарелки;

h₂ – высота отпаривающей зоны;

h₃ – высота слоя жидкости внизу секции;

h₄ – высота низа колонны;

h₅ – высота постамента колонны.

h₁ = 1/2D =0,5·1,0 = 0,5 м.

h₂ = (n-1) ·h_t = (10-1) ·0,6 = 5,4 м.

h₃ принимаем равной 1 м.

h₄ определяем, исходя из запаса остатка на 300 сек.

Объем рафината внизу колонны составляет:

                                                                                                                      (42)                                                                                    

G_p - расход рафината

- плотность рафината

      G_p = 41341,34 кг/ч = 11,48 кг/сек.

         м³/кг.

Площадь поперечного сечения:

       м                                                                           (43)                                                                                                                                 

Тогда: h₄ = V_p/F = 3,51/0,78 =4,5 м.

Высоту  h₅ принимаем равной 2 м.

Тогда: H_отп = 0,5+5,4+1+4,5+2=13,4 м.

Таким образом общая высота рафинатной колонны составляет:

       м                                                                  (44)                                                                                    

        Расчет печи

Печь  предназначена для нагрева рафинатного  раствора до температуры t₂ = 250°С. Начальная температура сырья (на выходе из теплообменника) t₁ = 200°С. Согласно литературным данным [6], вследствие малой растворимости селективных растворителей в рафинате, содержание их в рафинатном растворе обычно составляет 10-20 % масс. Содержание N-метилпирролидона в рафинатном растворе составляет 12,7 % масс. Производительность печи по сырью составляет 43940,04 кг/ч:

    Состав  топлива приведён в таблице:

Таблица 9 - Компонентный  состав газа

      Расчет процесса горения:

Определим  низшую  теплоту  сгорания  топлива  (в  кДж/м³)  по формуле:

Q_р^н = 360,ЗЗ×СН₄ +590,4·С₂Н₄+ 631,8×С₂Н₆ + 913,8×С₃Н₈ + 1092,81·изо-С₄Н₁₀++1195×н-C₄Н₁₀+1092,81×С₄Н₁₀+1146·С₄Н₈+1460,22·С₅Н₁₂+251,2·Н₂         (45)

где  СН₄, С₂Н₆ и т.д. - содержание соответствующих компонентов в топливе, % об.

Низшая  объемная теплота сгорания:

Q_р^н = 913,8×8,6 +1195×18,9+1092,81×72,5 = 115150,3 кДж/м³

Низшая  массовая теплота сгорания:

Q_н=Q_р^н/r_г=115150,3/2,60=44228,24кДж/кг                                                               (46)

Определяем  элементарный состав топлива в массовых процентах.

Содержание углерода в любом i-том компоненте топлива находим по соотношению:

    С_i=12×g_i×n_i/M_i,                                                                                                       (47)

    где n_i - число атомов углерода в данном компоненте.

    Содержание  углерода:

      

    Содержание  водорода:

    H_i=g_i×m_i/M_i,                                                                                                           (48)                                            

    где m_i - число атомов водорода в данном компоненте.

      
 

    Проверка: