Совершенствование эжекторных аппаратов и разработка устройств ввода сырья в колонну для процессов нефтепереработки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.09, кандидат технических наук Хайрудинова, Сахия Сахиуллиновна

• Хайрудинова, Сахия Сахиуллиновна
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Хайрудинова, Сахия Сахиуллиновна

Введение

1. Современное состояние эксплуатации вакуумсоздающих систем установок АВТ €

1.1. Характеристика установок АВТ. Технологические особенности вакуумного блока б

1.2. Принцип работы и классификация струйных аппаратов <f

1.3. Конструктивные особенности пароэжекторных вакуум- 22 насосов АВТ

1.4. Анализ работы пароэжекторных вакуум-насосов на уста- «?<Р новках АВТ

Цель и задачи исследований ^ ?

2. Объекты и методы исследований ' *

2.1. Принципиальная технологическая схема лабораторного j стенда струйного вакуум-насоса 4/

2.2. Принципы разработки и описание конструкции струйного вакуум-насоса для исследования гидродинамических характеристик

2.3. Методика проведения исследований и обработки результатов эксперимента

Выводы к главе 2 £

3. Исследование гидродинамических характеристик струйного эжектора £2.

3.1. Известные закономерности изменения дроссельных характеристик прямоструйных эжекторов

3.2. Закономерности изменения статических и динамических напоров в различных сечениях диффузора ££

Выводы к главе

4. Определение параметров и разработка конструкции струйного аппарата для компрессии газового потока

5. Разработка конструкций распределительных устройств для ректификационных колонн

Выводы к главе 5 ^

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование эжекторных аппаратов и разработка устройств ввода сырья в колонну для процессов нефтепереработки»

Научно-технический прогресс в нефтепереработке и нефтехимии во многом определяется внедрением процессов глубокой переработки нефти, совершенствованием аппаратурного оформления существующих производств топлив, масел, существенным улучшением экологии, снижением энергозатрат и достижением технико-экономических показателей, позволяющих сохранить конкурентоспособность в условиях рыночной экономики.

Среди этих задач важное место занимает проблема модернизации нефтезаводского оборудования, в частности, используемого для создания вакуума, для компрессии нефтезаводских газов и более эффективного распределения парожидкостного потока, вводимого в ректификационные колонны.

В диссертационной работе представлены результаты обобщения экспериментальных исследований и расчетных данных по определению гидродинамических параметров и конструктивных размеров струйных аппаратов и устройств для ввода парожидкостных потоков сырья в ректификационные колонны.

Диссертация состоит из 5 глав. В первой главе приведены результаты анализа работы установок АВТ по отрасли, выявлены основные недостатки вакуумсоздающих устройств, в результате этого намечены объекты для исследования.

Во второй главе описана методика проведения экспериментов по совершенствованию конструкции пароструйного эжектора для создания вакуума.

В третьей главе представлены экспериментальные результаты, полученные при определении гидродинамических параметров струйного эжектора, оснащенного успокоителями и устройством для отсоса пограничного слоя.

В четвертой главе даны результаты, полученные путем математического моделирования процесса компремирования углеводородных газов низкого давления, газами аналогичного состава, но с высоким давлением, а также определены конструктивные размеры струйного эжектора.

В пятой главе обобщены результаты работ по совершенствованию конструкции устройств для ввода парожидкостного потока в ректификационные колонны.

В результате проведенных исследований и расчетов предложены для внедрения: новый вариант вакуумсоздающего устройства пароэжекторного типа, струйный компрессор для компремирования углеводородных газов с высоким содержанием сероводорода и два устройства для ввода сырья в колонные аппараты установок ректификации нефти и нефтепродуктов.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с ГНТП АНРБ "Проблемы машиностроения, конструкционных материалов и технологий" по направлению 6.2 "Надежность и безопасность технических систем в нефтегазохимическом комплексе" на 1996-2000 годы, утвержденной постановлением КМ РБ № 204 от 26.06.96, а также в соответствии с ФЦП "Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки на 1997-2000 годы (ФЦП "Интеграция") по государственному контракту № 28 "Создание совместного учебно-научного центра "Механика многофазных систем в технологиях добычи, транспорта, переработки нефти и газа".

Автор считает своим долгом выразить глубокую благодарность научному руководителю д.т.н. Ибрагимову И.Г., зав кафедрой "Машины и аппараты химических производств" д.т.н., профессору Кузееву И.Р. за постоянное внимание и помощь при выполнении диссертационной работы, а также коллегам по работе из УГНТУ и ИПНХП АН РБ д.т.н. Шарафиеву Р.Г., к.т.н. Филимонову Е.А., к.т.н. Брондзу Б.И., к. ф-м. н. Султанову Ф.М. и д.т.н., профессору Цегельскому В.Г. за сотрудничество при подготовке материалов диссертации.

Заключение диссертации по теме «Машины и агрегаты нефтеперерабатывающих и химических производств», Хайрудинова, Сахия Сахиуллиновна

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Методами физического и математического моделирования установлены закономерности истечения и основные параметры работы струйных аппаратов, используемых для создания вакуума и компремирования газовых потоков на установках АВТ и термического крекинга.

2. Показано, что на эжекторах вакуумсоздающих систем при наличии специальных устройств - успокоителей потока - уменьшается турбулентность истекающего потока и повышается устойчивость работы эжекторов при повышенных расходах рабочего потока (более 9,44*10" кг / сек).

3. Разработана математическая модель для расчетов эжекторов, оснащенных успокоителями потока, позволяющая определять размеры аппарата и оценивать ее эффективность, которая выражается в увеличении кпд и снижении расхода рабочего потока (водяного пара) на 7 - 12 %.

4. Выполнены расчеты и разработана конструкция струйного аппарата для компремирования сероводородсодержащих углеводородных газов термического крекинга, применение которой обеспечивает сжатие потока низкого давления (0,3 - 0,4 МПа ) до 0,6 - 0,7 МПа за счет применения рабочего газового потока с давлением 1,0 МПа, получаемого на этой же установке.

5. Разработаны и испытаны распределительные устройства для ввода потока сырья в ректификационные колонны, применение которых улучшает отбор светлых фракций на 2% от потенциала и снижает унос жидкой фазы с парами в зоне питания колонны.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Хайрудинова, Сахия Сахиуллиновна, 2000 год

1. Левинтер М.Е., Ахметов С.А. Глубокая переработка нефти. М., 1992. -С. 34-43. "

2. Ахметов С.А. Физико-химическая технологич глубокой переработки нефти и газа. Уфа, 1977. - С. 181-182.

3. Миннуллин М.Н., Калимуллин М.М., Теляшев Г.Г. и др. Модернизация колонной аппаратуры на установках АВТ АО «Ново-Уфимский НПЗ» // Нефтепереработка и нефтехимия. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1996. -№7-8. - С. 36.

4. Брондз Б.И., Соловьев A.M., Тяжкороб Л.А., Худайдатова Л.Б. Пути повышения эффективности работы печей вакуумных блоков установок АВТ // Тематический обзор. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1982. - С. 47-48.

5. Гареев Р.Г. Анализ работы нагревательных печей существующих установок первичной переработки нефти // Нефтепереработка и нефтехимия. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1996. - №7-8. - С. 39.

6. Цейтлин А.Б. Пароструйные вакуумные насосы. М., Л.: Энергия, 1965.-С. 85.

7. Соколов Е.Я., Зингер Н.М. Струйные аппараты. М.: Энергия, 1970. -С. 10-13.

8. Вайас Б.Д., Кар С. Изучение процессов захвата и смешения воздуха в воздушном струйном эжекторе. Пер. №А-9033, ВЦП, М., 1977. 12 с.

9. Вильдер С.И., Ковалев А.И., Маркачев Б.В. Выбор рациональных конструкций конденсаторов для пароэжекторных вакуум-насосов // Химическое машиностроение. 1964.- п. 1. - С. 14-17.

10. Епифанова В.И., Костин В.К., Усанов В.В. Экспериментальные характеристики вакуумного эжектора // Тр. Моск. высш. техн. уч-ща им. Н.Э. Баумана. 1976. - № 239. - С. 82-87.

11. Чекайда С.Г., Бондарь Б.П. Эжекторы для подачи технологических разбавлений растворов // Автоматизация химических производств, Вып.8. Киев.: Науковадумка, 1971.-С. 166-172.

12. Jackson J.H. Chemical Engineering Progress. 1976,- T.72. №7.- С. 77-79 (ЭИЦНИИТЭнефтехим Переработка нефти и нефтехимия. - 1977. - №3. -С. 11-13).

13. Бюл. изобр. в СССР и за рубежом. М., 1972-1982.

14. Пароэжекторные вакуумные насосы: Каталог. М.: Гипронефтемаш, 1965.-С. 3-5, 73, 76.

15. Нормаль машиностроения МН 1804-61. С. 1-6.

16. Багиров И.Т. Современные установки первичной переработки нефти. -М.: Химия, 1974.-С. 190.

17. Кавахара А. Проектирование вакуумных систем. Перевод №Ц-39444, ВЦП, М., 1975.-С. 30.

18. Деннис Н. Трубопроводы вакуумных установок. Перевод №Ц-39445, ВПЦ, М., 1975.-С. 17.

19. Danilov Boris. The control of corrosion in refinery vacuum plants. Anticorros. Meth. and Mater., 1975.- т 22, п. 8, С. 3-6 (Э И ВИНИТИ). Сер. Химия и нефтепереработка нефти и газа. 1976. - п. 3, С. 21-29.

20. Справочник марок сталей. М.: Металлургиздат, 1963. - С. 118, 133134, 140.

21. Воробьева Г.Я. Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств. М.: Химия, 1975. - С. 109, 118.

22. Сталь качественная и высококачественная. Сортовой фасонный прокат калиброванная сталь. 4.1. М.: Изд-во стандартов, 1979. - С. 211, 220, 222.

23. Шакиров М.Г., Гумеров Н.М., Путиловский Ф.Д. и др. Новый отраслевой стандарт на вакуумное оборудование // Хим. и нефт. машиностроение. 1980.- №7. - С.ЗЗ.

24. Брондз Б.И., Хайрудинова С.С. Повышение эффективности работы пароэжекторных вакуум-насосов установок АВТ // Тематический обзор. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1987. - С. 26-28.

25. Брондз Б.И., Хайрудинова С.С., Ибрагимов И.Г. Анализ показателей работы вакуумсоздающих систем и насадок вакуумных колонн установок АВТ // Отчет БашНИИНП, тема 89.024-81 П. Этапы I-III. Инв. №6942814. -Уфа, 1982.- 130 с.

26. Брондз Б.И., Хайрудинова С.С., Хатмуллин И.Г. Поиск путей совершенствования работы вакуумсоздающих систем и распределителей жидкости в вакуумных колоннах // Отчет БашНИИНП, тема 89.024-81 П. Этапы I-III. Инв. №2211. Уфа, 1983. -84 с.

27. Сандлер В.Г. Рудин М.Г. Опыт эксплуатации вакуумсоздающей аппаратуры с конденсаторами поверхностного типа // Нефтепереработка и нефтехимия. М.: ЦНИИТЭнефтехим. - 1971.- №3.- С. 12-15.

28. Короткое П.И., Исаев Б.Н., Литвинов С.С. и др. Эксплуатация вакуумсоздающей системы установки АВТ с аппаратами воздушного охлаждения // Нефтепереработка и нефтехимия. М.: ЦНИИТЭнефтехим. - 1975. - №2. - С. 6-9.

29. Стандартизованные аппараты воздушного охлаждения общего назначения. Каталог. М.: ЦИНТИхимнефтемаш. 1979. - С. 3-4.

30. James J. Hainbach, Raul A. Rubero. Рекомендации по проектированию новых и модернизация старых вакуумных установок. Oil and Gas J, 1978. Т.76. - №12. - С. 72, 77, 78, 80,82-83.

31. Рамм В.М. Пароструйные вакуумэжекторные насосы. М., Л., 1949. -С. 14-93.

32. Чжен П. Отрывные течения. Т.1. М.: Мир, 1972. - С. 75-200.

33. Дейч М.Е. Техническая термодинамика. М., Л., 1961. - С. 67-400.

34. Дейч М.Е., Зарянкин А.Е. Гидродинамика. М.: Энергоатомиздат, 1984.-С. 267-291.

35. Брондз Б.И., Хайрудинова С.С., Хатмуллин И.Г. Разработка усовершенствованной конструкции эжекторного устройства. Промежуточный отчет, тема 89.024-83П. Этап I. Инв. №4074/2. Уфа, 1983.-87 с.

36. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков A.A. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. JL: Химия, 1969. -623 с.

37. Успенский В.А., Кузнецов Ю.М. Струйные вакуумные насосы. М.: Машиностроение, 1973. - 144 с.

38. Морозюк Л.И. Метод анализа работы аппаратов с воздушным охлаждением // Химическое и нефтегазовое машиностроение. М.: Издательский центр "Новый век", 1998. - №9-10. - С. 37-39.

39. Хайрудинова С.С., Хатмуллин И.Г., Брондз Б.И. Совершенствование вакуумсоздающих систем на установках первичной переработки нефти (АВТ, ВТ, ГК) // Проблемы углубленной переработки нефти. Уфа, 1983.-С. 84-85.

40. Пипко А.И. и др. Конструирование и расчет вакуумных систем. М.: Энергия, 1979. - 502 с.

41. Chemie Ingenieur Technik. 1982. - v. 54. - №1. - P. 8-16.

42. Ingenieria guimica. 1979.-v. 11. - №128. - P. 147- 157.

43. Chemie Anlagen + Verfahren. - 1978. - v. 79. - №1. - P. 55-60.

44. Chemie Eng. Progress. - 1983 . - v. 79. - №12. - P. 56-61.

45. A.C. СССР: №347466, 1972; №355389, 1972; №390304, 1977; №399630, 1973; №450033, 1974; №521403, 1976; №543780, 1977; №652357, 1979;687268, 1979; №723236, 1980; №766847, 1980; №868134, 1981; №941695, 1982.

46. Пат. Великобритании: №1420215, 1976; №1572990, 1980; №2078302, 1982.

47. Пат. США: №365037, 1972; №3694107, 1972; №3791764, 1974; №4028009, 1977; №4155682, 1978; №4181512, 1980; №4293283, 1981.

48. Пат. Франции: №2375471, 1978; №2384140, 1978.

49. Пат. ФРГ: №2948559, 1981; №3005653, 1983; №3040848, 1981; №3102617, 1981.

50. Пат. Японии: №47-21381, 1972; №51-43203, 1976; №56-13199, 1981; №57-2799, 1982; №57-40360, 1982.

51. Нефть, газ и нефтехимия за рубежом. 1982. - №7. - С. 76-82.

52. Нефть, газ и нефтехимия за рубежом. 1981. - №11. - С. 26-28.

53. Нефть, газ и нефтехимия за рубежом. 1982. - №12. - С. 93-94.

54. Рекламный проспект фирмы "НЭП!" (Швеция); каталог №Q-531-А.

55. Рекламный проспект фирмы "Гумбольд Ведаг" (ФРГ); каталог №9-700г.

56. Chemical Processing. 1981. - V. 27. - №27. - P. 32.

57. А.С. СССР №460741, 1974; №1103539, 1984.

58. Абросимов А.А. Экологические аспекты производства и применения нефтепродуктов. М.: Барс, 1999. -С. 152-157.

59. Ситников.С.А. и др. Опыт работы вакуумных блоков АВТ-1,3,4 после замены ректификационных тарелок на насадку фирмы «Глитч» // Перспективы развития АО «Уфанефтехим», (материалы НТК). Уфа, 1996.-С. 20-31.

60. Хайрудинов И.Р. и др. Обобщение опыта переработки остатков на АО «Уфанефтехим», там же. С. 46-53.

61. Цегельский В.Г. Изв. вузов. Машиностроение, 1977. №6. - С. 79-85;1976. №5. - С. 98-103; 1977. - №5. - С. 60-65; 1984. - №1. - С. 47-51; 1984. - №3. - С. 63-68; 1988. - №7. - С. 61-67; 1988. - №9. - С. 69-73.

62. Чернухин В.А. и др. Изв. вузов. Машиностроение, 1977. №8. - С. 81-86;1977. №9. - С. 69-74; 1977. - №10. - С. 82-86.

63. Дорофеев A.A. Изв. вузов. Машиностроение, 1978. №11. - С. 82-85.

64. Сидоров С.А. Исключение подачи водяного пара в процессе первичной переработки нефти // Нефтепереработка и нефтехимия. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1993. - №8. - С. 48-50.

65. Александров И.А. Перегонка и ректификация в нефтепереработке. -М.: Химия, 1981.-С. 80.

66. Богатых К.Ф. // Нефтепереработка и нефтехимия: НТИС. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1989. - №1.

67. Ибрагимов И.Г., Хайрудинова С.С., Затолокин C.B. Повышение эффективности работы вакуумных колонн. // Надежность оборудования производств и автоматизированных систем в химических отраслях промышленности. Уфа, 1987. - С. 160.

68. A.C. №1498538. МКИ BOID 45/12. Сепарирующее устройство / И.Г. Ибрагимов, И.Р. Кузеев, Е.А. Филимонов, С.С. Хайрудинова. Бюлл. изобр. №2$, 1989.

69. A.C. №1197698. МКИ ВОЮ 45/12. Сепарирующее устройство / В.В. Фрязинов, И.Г. Ибрагимов, А.М. Соловьев и др. Бюлл. изобр. №46, 1985.

70. A.C. №1517983. МКИ ВОЮ 45/12. Сепарирующее устройство / И.Г. Ибрагимов, Б.И. Брондз, C.B. Затолокин и др. Бюлл. изобр. №40, 1989.

71. Пат №1197698. МКИ ВОЮ 45/12. Сепарирующее устройство / В.В. Фрязинов, И.Г. Ибрагимов, A.M. Соловьев и др. Бюлл. изобр. №32, 1993.

72. Пат РФ по заявке №95100100. МПК ВОЮ 45/12. Сепарирующее устройство / Г.Г. Мощенко, В.Т. Ливенцев, И.Г. Ибрагимов и др. -Полож. реш. от 28.11.95.

73. Пат. Респ. Казахстан по заявке №941032.1 МПК ВОЮ 45/12. Сепарирующее устройство / Г.Г. Мощенко, Б.И. Брондз, И.Г. Ибрагимов и др. Полож. реш. от 11.08.95.

74. Хайрудинова С.С., Брондз Б.И., Ибрагимов И.Г. Совершенствование вакуумсоздающих систем на установках первичной переработки нефти // Актуальные проблемы нефтехимии. Уфа, 1982. - С. 71-72.

75. Хайрудинова С.С., Ибрагимов И.Г. Пути снижения вредных выбросов на установках вакуумной перегонки мазута // Социально-гигиенические аспекты охраны окружающей среды. УфНИИгигиены и профзаболеваний. Уфа, 1982. - С. 43-44.

76. Ентус Н.Р., Шарихин В.В. Трубчатые печи в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. М.: Химия. - 1987. - 303 с. С. 6, 92, 266-286.

77. Степанов A.B. Производство низших олефинов. Киев: Наукова думка, 1978.-Т.1.-492 с.

78. Борзенко В.А., Кузовлев ГФ. // Эксплуатация, модернизация и ремонт оборудования. -М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1977. №3. - С. 7-9.

79. Хайрудинова С.С., Мухаметов Р.Ш., Затолокин C.B. Способы обеспечения работоспособности печных труб // Диагностика, ресурс и прочность оборудования для добычи и переработки нефти. — Уфа, 1989. -С. 106-107.

80. Гарч А. Совершенствование требований к горелкам // Нефть, газ и нефтехимия за рубежом. М., 1989. - №8. - С. 111-113.

81. Хайрудинова С.С., Мухаметов Р.Ш. К вопросу регулирования полноты сгорания топлива в технологических печах // Диагностика, ресурс и прочность оборудования для добычи и переработки нефти. Уфа, 1989. -С. 104-106.

82. Филимонов Е.А., Ибрагимов И.Г. Надежность нагревательных печей // Современные машины и аппараты химических производств «Химтехника-83». Ташкент, 1983. - С.-28-30.

83. Затолокин C.B., Ибрагимов И.Г., Кузеев И.Р. Диагностика трубчатых печей измерением температурного поля // Глубокая переработка углеводородного сырья. -М.: ЦНИИТЭнефтехим. С. 135-137.

84. Патент РФ № 2136720, 1999.

85. Мингараев С.С. и др. Опыт эксплуатации установки висбрекинга на

86. АО " Уфанефтехим " Перспективы развития АО " Уфанефтехим ",материалы НТК) Уфа, 1996. - С.54-64.