книги / 940

Dodiflow 4273 . . . . . . . . . . . . . . . . 19,99

Dodinax 4500 . . . . . . . . . . . . . . . . . 19,79

Изменение поверхностного натяжения дизельных фракций ГО и ГДА в зависимости от концентрации присадок Dodiflow 4273 и Dodinax 4500 приведено в табл. 1.

Таблица 1

Изменение поверхностного натяжения дизельных фракций ГО и ГДА при добавлении депрессора Dodiflow 4273 и диспергатора Dodinax 4500

Далее были рассчитаны коэффициенты растекания (Е) и проникания (S) для обеих присадок по формулам:

где σ 1 – поверхностное натяжение присадки; σ 2 – поверхностное натяжение дизельной фракции; σ 2,1 – поверхностное натяжение дизель-

ной фракции с добавкой присадки.

Отношение коэффициента проникания к коэффициенту растекания ( K ) при добавлении каждой присадки определяли по формуле

K = E / S .

Далее эффект смешения обеих присадок в каждой фракции рассчитывали по величине (J) корня квадратного от произведения отношений коэффициента проникания к коэффициенту растекания депрессора

Dodiflow 4273 (Ki) и диспергатора Dodinax 4500 (Kj):

211

Jij = Ki K j .

В дальнейшем величина J – расчетный коэффициент.

Идея применения методики расчета коэффициента вспениваемости моторных масел для расчета вероятности кристаллизации дизельных топлив состоит в следующем:

1)одним из методов понижения вспениваемости смесей является введение твердых дисперсий (ими могут являться, в частности, и кристаллы парафинов);

2)смесь с кристаллами парафинов имеет меньшую вспенивающую способность (ее коэффициент вспениваемости близок к единице);

3)чем дальше значение коэффициента вспениваемости от единицы, тем больше вероятность вспенивания смеси.

Следуя логике представленных рассуждений, можно предположить, что чем меньше расчетный коэффициент J, тем меньше вероятность образования кристаллов в объеме дизтоплива.

Результаты расчетов вероятности образования кристаллов в дизельных фракциях гидроочистки (ГО) и гидрокрекинга (ГК) после добавления различных количеств обеих присадок представлены нарисунке.

Видно, что увеличение концентрации присадок во фракции дизельного топлива ГО от 600 до 1200 ррм приводит к постепенному уменьшению значений расчетного коэффициента. Увеличение в том же интервале концентрации присадок во фракции дизельного топлива ГК приводит к появлению экстремумов на поверхности значений расчетного коэффициента, но общая тенденция снижения коэффициента сохраняется. Это позволяет предположить, что улучшение низкотемпературных свойств исследуемых дизельных фракций с введением присадки будет протекать с различными скоростями.

Низкотемпературные свойства дизельных фракций с добавками комплексной присадки Dodiflow 4971 представлены в табл. 2.

Таблица 2

Низкотемпературные свойства дизельных фракций ГО и ГДА при добавлении комплексной присадки Dodiflow 4971

212

УДК 665.637.6

С.Х. Загидуллин, А.В. Обидин, В.М. Беляев, А.В. Беляев, Р.Г. Шпенст*

Пермский государственный технический университет, *ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез»

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СЕЛЕКТИВНОЙ ОЧИСТКИ МАСЕЛ ФЕНОЛОМ

С ЦЕЛЬЮ ОПТИМИЗАЦИИ РАБОТЫ ЭКСТРАКЦИОННЫХ КОЛОНН

Предложена модель противоточной непрерывной экстракции нефтяного сырья фенолом, основанная на теории регулярных растворов Д. Гильдебранда. Показана удовлетворительная сходимость результатов модельных прогнозов с экспериментальными данными и выявлена возможность совершенствования работы промышленных аппаратов.

Неотъемлемой частью производства нефтяных масел является селективная очистка избирательными растворителями с целью удаления из масляных дистиллятов и деасфальтизатов примесей смолистых веществ и полициклических ароматических и нафтеноароматических углеводородов с короткими боковыми цепями, а также серосодержащих и металлорганических соединений. В результате улучшаются такие показатели качества, как индекс вязкости, цвет масла, стабильность против окисления и др.

В теории растворов можно выделить два направления, описывающих основные закономерности фазовых переходов. Первое из них, созданное В.К. Семенченко [1], носит название теории молекулярных силовых полей. Несмотря на то, что она достаточно строго описывает механизм взаимодействия молекул в растворе, пользоваться ею для практических расчетов по ряду причин затруднительно.

Второе направление, основанное на теории регулярных растворов Д. Гильдебранда, требует знания относительно небольшого числа физико-химических констант, имеющихся в справочной литературе [2, 3]. Используя эту теорию, можно достаточно легко получить кривую фазового равновесия и найти основные показатели разделения при одно- или многоступенчатой экстракции.

215

В общем виде модернизированный параметр растворимости для растворителя (σр) и для растворяемого компонента (σк) будет описываться следующими двумя уравнениями [4]:

кг/кмоль; x′′ – объемная мольная концентрация растворителя в исходной смеси; ∆ Sр и ∆ Sк – изменение энтропии растворителя и распределяемого

компонента, кДж/(кмоль К); ∆ Iр и ∆ Iк – изменение энтальпии растворителя и распределяемого компонента, кДж/кг; Tр и Tк – температуры кипения растворителя и распределяемого компонента, К; Vр и Vк – мольные

объемы растворителя и распределяемого компонента, м3/кмоль; T – температура образования раствора, К.

Для случая частичного растворения переход распределяемого компонента в фазу растворителя можно рассчитать по уравнению Гильдебранда:

где X ′′ – объемная мольная концентрация растворителя в экстрактной фазе.

Для построения кривой фазового равновесия при различных параметрах достаточно найти численные значения (1− X ′′), решая совме-

стно уравнения (1)–(3).

Исходное сырье при расчете многокомпонентных систем разделяют на ряд узких фракций, для каждой из которых определяют физикохимические константы. В параметр растворимости поочередно вносят данные, характеризующие отдельную узкую фракцию при заданной концентрации (соотношение растворителя и сырья), и определяют концентрации каждой фракции в экстрактной фазе.

216

Схема противоточной экстракционной колонны для масляного сырья приведена на рис. 1.

Рис. 1. Схема противоточнойэкстракционной колонны

Многоступенчатый процесс экстракции в такой колонне может быть рассчитан по псевдопротивоточной схеме Нэша (рис. 2).

Каждая ступень такой схемы представляет собой узел контактирования встречных потоков при определенной температуре. Расчет проводят последовательно от одной ступени к другой ступени. При выбранном соотношении растворителя и сырья определяют концентрации всех последовательных фракций, перешедших в фазу растворителя. В сводном балансе суммируют перераспределение фракций между фазами. С учетом нового состава рассчитывают следующую ступень разделения. Эту процедуру продолжают от ряда к ряду до достижения устойчивого равновесия в системе, т.е. до тех пор, пока количество вводимых в систему продуктов не будет равнымколичеству выводимых.

217

Предложенный метод расчета фазового равновесия по узким фракциям сырья также позволяет определять истинную нагрузку экстракционной колонны по жидкости с учетом внутренней циркуляции потоков. Проведенный расчет выявил наличие значительной неравномерности распределения масс взаимодействующих потоков по ступеням и перегруженность по суммарным нагрузкам зоны, расположенной выше точки ввода сырья в колонну. Этот фактор является сдерживающим для увеличения производительности колонны. Полученные данные согласуются с результатами, приведенными в работе [8].

Повысить равномерность нагрузок внутренних потоков по высоте экстракционного аппарата можно за счет перераспределения внешних потоков, например, подавать сырье в нескольких точках, разнесенных по высоте колонны. Результаты расчета работы экстракционной колонны, в которой часть сырья подается на первую, а оставшаяся часть – навторую ступень контактирования фаз, приведены в таблице.

Основные показатели работы экстракционной колонны с распределенным вводом сырья

Из результатов расчетов, приведенных в таблице, следует, что дифференцированный ввод сырья в колонну позволяет не только увеличить выход рафината, при сохранении его качества, но и способст-

219