Анализ сложной химико-технологической системы, включающей в себя вакуумные ректификационные колонны и вакуумсоздающую систему на базе ЖКВН

Э. В. Осипов, С. И. Поникаров, Э. Ш. Теляков

АНАЛИЗ СЛОЖНОЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ, ВКЛЮЧАЮЩЕЙ В СЕБЯ ВАКУУМНЫЕ РЕКТИФИКАЦИОННЫЕ КОЛОННЫ И ВАКУУМСОЗДАЮЩУЮ СИСТЕМУ НА БАЗЕ ЖКВН

Ключевые слова: химия, нефтехимия, вакуумные системы, реконструкция.

Разработана концепция создания вакуума в системе ректификационных колонн с использованием единой вакуумсоздающей станции с подрегулированием глубины вакуума в отдельных колоннах предвключенными газовыми или паровыми эжекторами.

Keywords: ^emical, Petrochemical, vacuum systems, reconstruction.

Created the concept of creating a vacuum in the system of ratification columns using the unified vacuum system. It allows regulating vacuum depth in the columns preswitched gas or vapor ejectors.

В химической технологии распространены производства, в которых работают несколько вакуумных ректификационных колонн (РК), разделяющих родственные продукты (производства фенола, ацетона, этиленгликолей, этаноламинов и др.), причем колонны работают при близких значениях рабочего вакуума. Традиционно каждая из колонн в этом случае комплектуется собственной вакуумсоздающей системой (ВСС). В этом случае более эффективной окажется единая централизованная вакуумная станция (ЦВС), откачивающая не-сконденсированные газы из всех колонн. Преимущества данного решения очевидны.

В качестве ВСС в промышленной практике наибольшее распространение нашли пароэжекторные насосы (ПЭН), жидкостно - кольцевые вакуумные насосы (ЖКВН), жидкостные эжекторы (ЖЭ), а также комбинированные системы. Наиболее эффективными системами для области остаточного вакуума в колоннах 4 кПа и выше являются ЖКВН, в которых в качестве рабочей жидкости используется дистиллят одной из РК [1].

Для ЦВС становится необходимым принятие для всех колонн примерно одинакового рабочего давления. В случаях, когда в отдельных колоннах целесообразно использовать более глубокий вакуум, для них может быть введен узел индивидуального подрегулирования давления с помощью предвключенных газовых или паровых эжекторов [2], устанавливаемый на соответствующей транспортной линии.

Рассматриваемые ректификационные системы подпадают под понятие «сложных химико-технологических систем (СХТС)», поскольку в составе объекта отчётливо могут быть выделены самостоятельные элементы, разные по назначению, но одновременно совместимые. В принятой схеме все откачиваемые газы собираются в один откачиваемый поток, давление верха каждой из РК будет определяться не только условиями конденсации дистиллятных паров, но и характеристикой транспортной сети для откачиваемых газов. Для технологических установок обычно ищут связи между параметрами технологического режима работы установки. Поиск характеристики СХТС может быть выполнен только методами математического моделирования. Для моделирования СХТС в настоящее время

имеются мощные инструментальные средства (программы Chem Cad, Pro2, HYSYS и др.). С помощью этих программ имеется возможность получить интегральную характеристику для любых заданных условий эксплуатации ректификационного агрегата. Анализ свойств СХТС предполагает выполнение следующих этапов:

1. Расчленение СХТС на элементы более низкого иерархического уровня;

2. Построение математических моделей для всех элементов одного иерархического уровня;

3. Исследование свойств этих элементов для определения их основных характеристик;

4. Сопряжение полученных характеристик на более высоком иерархическом уровне для получения интегральной характеристики СХТС.

С использованием данного подхода в КГТУ были разработаны рекомендации по реконструкции технологической схемы цеха переработки отходов производства фенола и ацетона для ОАО «Казаньоргсинтез» с заменой индивидуальных ВСС для каждой из колонн на ЦВС. В качестве ВСС был использован двухступенчатый ЖКВН фирмы SIHI, обеспечивший работу всех колонн при давлении 5,3^5,5 кПа. Поскольку для одной из колонн из технологических соображений потребовалось использование более глубокого вакуума, на соответствующем коллекторе отвода ПГС был установлен индивидуальный паровой эжектор, который обеспечил поддержание давления в этой колонне 4,9 кПа. Схема реконструкции цеха представлена на рис. 1.

Рис. 1 - Принципиальная схема реконструкции цеха переработки отходов производства фенола и ацетона: 1 - ректификационные колонны; 2 - дефлегматоры; 3 - жидкостно-кольцевой вакуумный насос; 4 - сепаратор-конденсатоотделитель; 5 - теплообменник для охлаждения рабочей жидкости ЖКВН; 6 - предвключенный паровой эжектор; I - несконденсированные пары; II - дистиллят; III - флегма; IV - углеводородный газ; V - отведенная углеводородная фаза; VI - рабочая жидкость; VII - оборотная вода; VIII - водяной пар

Литература

1. Осипов, Э.В. Исследование процесса откачки газов разложения из вакуумных колонн установок АВТ / Э.В. Осипов, А.П.Егоров, Э.Ш. Теляков // Матер. II всерос. студ. науч.-техн. конф. «Интенсификация тепло- массообменных процессов промышленная безопасность и экология». - Казань: Бутлеровское наследие, 2008. - С. 223-226.

2. Пат. 2067222 Российская федерация, С1 МПК6 Е04С7/00, Е0409/00. Способ откачки газов и паров из вакуумируемых объектов / Райзман И.А., Теляков Э.Ш., Рутман Г.И.; заявитель и патентообладатель Райзман И.А..- №5058894/06; заявл: 14.08.1992; опубл: 27.09.1996.

© Э. В. Осипов - асп. каф. машин и аппаратов химических производств КГТУ, Lipogi@mail.ru; С. И. Поникаров - д-р техн. наук, проф., зав. каф. каф. машин и аппаратов химических производств КГТУ mahp_kstu@mail.ru; Э. Ш. Теляков - д-р техн. наук, проф. той же кафедры, mahp_kstu@mail.ru.