2.1 Объекты исследования
В настоящей работе исследуются два вида объектов: ректификационные колонны различных типов и образцы нефтесмесей, перерабатываемых нефтеперерабатывающими заводами Самарского региона.
Ректификационные колонны различных типов.
Процессы разделения смесей углеводородов были изучены при проведении модельных экспериментов на примере характеристик колонн 4-х типов. Анализ основных статических характеристик ректификационных колонн, разделяющих ограниченное число компонентов, проведен на примере характеристик промышленных ректификационных колонн четырех типов:колонны К-101 производства присадки MACK, в которой от алкилфенола отделяется фенольная фракция,
колонны К-14 производства изопрена, выделяющей один из полупродуктов,
колонны К-404 секции 400 установки ЛК-6У, разделяющей бутановую и изобутановую фракции,
колонны К-403 секции 400 установки ЛК-6У, разделяющей пропановую и бутан-изобутановую фракции.
Конструктивные характеристики приведены в таблице 2.1. Эти колонны выбраны для модельного анализа, так как именно их статические характеристики наиболее ярко могут проиллюстрировать основные (классические) особенности статики ректификационных колонн. Это связано, прежде всего, со свойствами сырья этих колонн, которое в отличие от нефтяных смесей представляет собой конкретный набор отдельных (индивидуальных) компонентов с хорошо изученными и описанными свойствами, что, во-первых, позволяет достигать высокой адекватности расчетов, а, во-вторых, получать наиболее "яркие" зависимости при исследовании статики.
39
Таблица 2.1- Характеристика вектора конструктивных параметров (К)
исследуемых колонн для ограниченного числа компонентов
Параметр Исследуемая колонна
К-101 К-14 К-404 К-403 Число тарелок 10 60 120 60 Тип тарелок Колпачковые Колпачковые Клапанные Клапанные Число компонентов 8 8 5 б Температура питания, иС 140 40 77 84 Температура орошения, иС 78 35 60 50 Давление верха, кг/см" 0,0277 1,4 10,5 21 Давление верха, кг/см-* 0,105 1,5 11,1 21,3 Питание, кмоль/час 0,93 8,04 207,2 792 Компонентные особенности сырья играют ключевую роль в отличиях процесса ректификации нефти от ректификации ограниченного числа компонентов. Поэтому исследованы две группы различных видов сырья, а именно, смеси углеводородов с ограниченным числом компонентов (характеристика исследуемых смесей приведена в таблице 2.2) и нефтесмеси, поступающие на НПЗ Самарского региона.
Таким образом, одним из важнейших аспектов работы было исследование преобразования входов системы (X) в выходы (Y) в зависимости от компонентного состава сырья (Z). Другими словами решалась задача оперативной идентификации фракционного состава нефтесмеси.Таблица 2.2 - Характеристика состава сырья (входных векторов X ) колонн, разделяющих ограниченное число компонентов
Компонент или фракция Концентрация (доля мольная) Компонент или фракция Концентрация (доля мольная) 1 2 3 4 1. Колонна К-101 2. Колонна К-14 Алкилфенол (фракция 130- 170°С) 0,06850 Изоамилен . 0,000008 Фенол 0,518830 Изопрен 0,901521 Фракция 190-260иС 0,093160 Триметилен 0,056080 Фракция 260-300иС 0,010996 Пиперилен 0,000944 Фракция 300-360иС 0,110840 Метиленциклобутан 0,000397 Фракция 3 60-3 70иС 0,086550 Гексадиен 0,021186 Фракция 370-400иС 0,064750 Диметилдиоксан 0,000977 Фракция 400-580 0,009060 Димеры 0,011826 40
Продолжение таблицы 2.2 •."*,"*k'"v" ..7.'"
1 2 3 4 3. Колонна К-404 4. Колонна К-403 Пропан 0,009170 Этан 0,011523 Изобутан 0,398650 Пропан 0,461016 Бутан 0,585420 Изо-Бутан 0,216963 Пентан 0,004830 Н-Бутан 0,308362 Гексан 0,001930 Изо-Пентан 0,001068 Н-Пентан 0,001068 Образцы нефтесмесей. Для исследования свойств нефтесмесей, динамики их изменений и разработки способов оперативной идентификации качества нефти использовались данные нефтесмесей, перерабатываемых НПЗ Самарской группы, а именно, нефтесмесь с узлов учета 401, 402 ОАО «НК НПЗ», 407 ОАО «КНПЗ» и нефтесмесь с сырьевого насоса установки АВТ-11 (период наблюдения - 4 года, общее количество образцов - 1100). Исследовались двух часовые, суточные, сред-ненедельные, среднемесячные представительные образцы смесей нефтей каждого НПЗ. Ежегодно подвергались исследованию свыше 200 образцов смесей нефти.