Министерство образования и науки России

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Казанский национальный исследовательский

технологический университет»
 

Контрольная работа

по дисциплине

«Основы инженерных расчетов»

Вариант 19

Выполнил студент заочного отделения

Александрова Лиана

Группа № 4193-42

Казань, 2023г.

1. 
   Расчет давления в ректификационной колонне и блоке конденсации верхнего продукта.
   

При принятых значениях флегмового числа, числа и типа тарелок на экономические показатели процессов перегонки наибольшее влияние оказывают давление и температурный режим в колонне. Оба эти рабочих параметра тесно взаимосвязаны: нельзя оптимизировать, например, только давление без учета требуемого температурного режима и наоборот.

  При оптимизации технологических параметров колонн ректификации целесообразно выбрать такие значения давления и температуры, которые:

1. 
   обеспечивают состояние разделяемой системы, далекое от критического (иначе нельзя реализовать процесс ректификации), и возможно большее значение коэффициента относительной летучести;
   
2. 
   исключают возможность термодеструктивного разложения сырья и продуктов перегонки или кристаллизации их в аппаратах и коммуникациях;
   
3. 
   позволяют использовать дешевые и доступные хладоагенты для конденсации паров ректификата (вода, воздух) и теплоносители для нагрева и испарения кубовой жидкости (например, водяной пар высокого давления), а также уменьшить требуемые поверхности холодильников, конденсаторов, теплообменников и кипятильников;
   
4. 
   обеспечивают нормальную работу аппаратов и процессов, связанных с колонной ректификации с материальными и тепловыми потоками;
   
5. 
   обеспечивают оптимальный уровень по удельной производительности, капитальным и эксплуатационным затратам.
   

  По величине давления колонны ректификации, применяемые на промышленных установках перегонки нефтяного сырья, можно подразделить на следующие типы:

---

• 
  атмосферные, работающие при давлении несколько выше атмосферного (0,1…0,2 МПа), применяемые при перегонке стабилизированных или отбензиненных нефтей на топливные фракции и мазут;
  
• 
  вакуумные (глубоковакуумные), работающие под вакуумом (или глубоким вакуумом) при остаточном давлении в зоне питания (≈ 100 и 30 гПа соответственно), предназначенные для фракционирования мазута на вакуумный (глубоковакуумный) газойль или узкие масляные фракции и гудрон;
  
• 
  колонны, работающие под повышенным давлением (1…4 МПа), применяемые при стабилизации или отбензинивании нефтей, стабилизации газовых бензинов, бензинов перегонки нефти и вторичных процессов и фракционировании нефтезаводских или попутных нефтяных газов.
  

  Повышение или понижение давления в ректификационной колонне сопровождается, как правило, соответствующим повышением или понижением температурного режима. Так, для получения в качестве
ректификата пропана требуемая температура верха колонны при давлениях 0,1 и 1,8 МПа составит соответственно –42 и +55 °С. Предпочтительность второго варианта ректификации очевидна, поскольку повышенное давление позволяет использовать для конденсации паров пропана воду, а не специальные хладоагенты и дорогостоящие низкотемпературные системы охлаждения. Перегонка, например, под вакуумом позволяет осуществить отбор без заметного разложения фракций нефти, выкипающих при температурах, превышающих температуру нагрева сырья более чем на 100…150 °С.

Давление насыщенных паров индивидуальных углеводородов и воды рассчитывается по формуле Антуана, ата:


где А, B, C – константы Антуана;

Т – температура, при которой определяются Р_i, К

Для каждого компонента эмпирические регрессионные коэффициенты А,В,С приводится в справочных таблицах.

Давление насыщенных паров фракций рассчитывается по формуле Ашворта, атм.:



где:

Т – температура при которой определяется давление, К;

Т₀ – средняя температура кипения фракции, К.

Давление в верхней части колонны принимается на основе данных производства. Задаются температурой верха, при которой уравнение паровой фазы равно единице.

---

Давление в низу колонны принимается с учетом перепада давления. Задаются температурой низа колонны, при которой уравнение жидкой фазы равно единице. Это определяется методом постепенного приближения.

2 Насосы для перекачки нефти и нефтепродуктов. Типы насосов. Расчеты насосов.

Насосы для нефтепродуктов предназначены для перекачки мазута, пластовой воды с примесями, высоковязких жидкостей и отличаются способностью работать в специфических условиях. К таким условиям относятся широкий диапазон рабочих температур, давлений, способность осуществлять перекачивание нефти со значительных глубин и функционировать в самых разных климатических средах.

Конструкционные модификации делают нефтяные насосы пригодными для использования не только для использования в такой сфере как перекачка нефти, но и в системах подачи топлива, масла, при перекачке буровых вод и шламов, а также как аварийные насосы.

Насосы для нефтепродуктов способны перекачивать как нефть, так и следующие среды:

• 
  Сжиженные газы
  
• 
  Бензин, бензол
  
• 
  Битум
  
• 
  Шламовые воды
  
• 
  Канализационные стоки
  
• 
  Мазут
  
• 
  Парафин
  
• 
  Питьевую, пластовую, техническую и промывную воду
  
• 
  Пропан, этан
  
• 
  Серу
  

Некоторые из этих сред агрессивны или коррозийны, поэтому проточная часть насосов для нефтепродуктов изготавливается из стойких к этим воздействиям веществ (титан, нержавеющая сталь). Кроме этого, торцевые уплотнения насосов являются либо промывными, либо имеют особую конструкцию для защиты от твердых включений.

Нефтяные насосы адаптированы для работы с высоковязкими веществами (до 2000 сСт), поэтому способны перекачивать битумы и гудрон.

Общие особенности насосов, функцией которых являются перекачка и переработка нефти - это:

• 
  Взрывозащищенность
  
• 
  Специфичные материалы / конструкция торцевого уплотнения (или возможность его промывки)
  
• 
  Одинарные или двойные торцовые уплотнения в зависимости от температуры перекачки нефтепродуктов
  
• 
  Насосы для нефтепродуктов имеют стальную проточную часть (сталь углеродистая, хромистая, легированная и пр.)
  
• 
  Особые материалы для установки и использования насоса вне помещений
  

Широкий перечень моделей позволяет выбрать подходящий насос для определенных эксплуатационных условий. Для работы с продукцией, полученной в результате переработки нефти, используют центробежные, шестеренные и поршневые насосы.

---

Шестеренные насосы для нефтепродуктов

такие модели предназначены для передачи сред повышенной вязкости, чаще всего – больших объемов темных нефтепродуктов.

Преимущества шестеренных моделей:

• 
  высокая производительность;
  
• 
  равномерная перекачка;
  
• 
  способность работать с высоковязкими средами в условиях повышенных температур – до +80°C;
  
• 
  невысокие требования к чистоте перекачиваемых сред;
  
• 
  компактная конструкция.
  

Минусами шестеренных насосов являются: относительно невысокий кпд, значительный уровень шума при функционировании, быстрый износ опор шестеренных колес.

Поршневые насосы – конструктивные отличия

Поршневые насосные агрегаты, предназначенные для транспортировки нефтепродуктов, имеют много общего с шестеренными аналогами. Основное отличие – присутствие дополнительных клапанов – всасывающих и нагнетательных. Оборудование востребовано для работы вязкими нефтепродуктами под высоким давлением, но существует серьезное ограничение по их применению – неравномерность подачи, что требует частого проведения техобслуживания трущихся частей и прокладок между ними.

Центробежные насосы – наиболее популярный вариант для перекачки нефтепродуктов

Это наиболее популярное насосное оборудование востребовано для работы с очищенными жидкостями, которые фильтруются до начала перекачки или в ее процессе. Оно используется для доставки по трубопроводу воды с различными характеристиками, кислотных и щелочных сред, сжиженного газа, концентрированных и других нефтепродуктов.

Преимущества его применения:

• 
  самый высокий коэффициент полезного действия;
  
• 
  экономное энергопотребление при функционировании;
  
• 
  равномерный напор на выходе;
  
• 
  возможность выкачки жидкости с больших глубин – скважин, подземных резервуаров;
  
• 
  возможность регулировать поток;
  
• 
  сохранение работоспособности при работе с высокотемпературными средами – до +400°C;
  
• 
  способность работать с жидкими средами, содержащими твердые примеси.
  

На АЗС для транспортировки бензина, летнего и зимнего, в том числе арктического, дизтоплива, технического спирта и керосина востребованы модели КМН, обладающие следующими техническими характеристиками:

• 
  допустимый температурный диапазон: -40…+50°C;
  
• 
  максимальный диаметр твердых примесей – 0,2 мм;
  
• 
  наибольшая допустимая концентрации твердых примесей – 0,2%.
  

---

Насосные агрегаты ряда КМН, благодаря длительному рабочему периоду, простоте эксплуатации и обслуживания, взрывозащищенному двигателю, широко востребованы на современных АЗС, энергетических предприятиях, аэропортах, производственных объектах различного назначения. При соблюдении технологических правил при эксплуатации насосы КМН обеспечивают высокую производительность и безотказное функционирование в течение длительного периода.

Виды насосов для перекачки топлива и других нефтепродуктов по месту установки

По этому признаку насосное оборудование разделяют на поверхностное и погружное. Погружные модели полностью заглубляются в среду, что обеспечивает возможность откачивать жидкости с нижних уровней резервуара или скважины. Такие агрегаты востребованы в ситуациях, если необходимо откачивать нефтепродукты из цистерн или подземных резервуаров, вести работы в условиях высокого вакуума.

Несмотря на многообразие машин для перекачки жидкостей и газов, можно выделить ряд основных параметров, характеризующих их работу: производительность, потребляемая мощность и напор.

Производительность (подача, расход) – объем среды, перекачиваемый насосом в единицу времени. Обозначается буквой Q и имеет размерность м³/час, л/сек, и т.д. В величину расхода входит только фактический объем перемещаемой жидкости без учета обратных утечек. Отношение теоретического и фактического расходов выражается величиной объемного коэффициента полезного действия:

Однако в современных насосах, благодаря надежной герметизации трубопроводов и соединений, фактическая производительность совпадает с теоретической. В большинстве случаев подбор насоса идет под конкретную систему трубопроводов, и величина расхода задается заранее.

Напор – энергия, сообщаемая насосом перекачиваемой среде, отнесенная к единице массы перекачиваемой среды. Обозначается буквой H и имеет размерность метры. Стоит уточнить, что напор не является геометрической характеристикой и не является высотой, на которую насос может поднять перекачиваемую среду.

Потребляемая мощность (мощность на валу) – мощность, потребляемая насосом при работе. Потребляемая мощность отличается от полезной мощности насоса, которая затрачивается непосредственно на сообщение энергии перекачиваемой среде. Часть потребляемой мощности может теряться из-за протечек, трения в подшипниках и т.д. Коэффициент полезного действия определяет соотношение между этими величинами.

---

Смотрите также файлы

• А. В. Маслихи.docx

• Определите из предложенного списка свойства человека, которые обусловлены социальными и биологическими факторами. Занесите их в соответствующую группу в таблице.docx

• Аскер Алмажан Орыс тілді мектептерде 24 жне 57 сыныптар шін аза тіліне арналан тапсырмалар жинаы.docx

• Экономическое развитие стран Западной Европы в раннее новое время.docx

• Екатерина ii исторический портрет.docx