Введение.

Современный этап развития нефтегазоперерабатывающей и нефтехимической промышленности характеризуется значительным ростом объёмов добычи и переработки нефти и газа, расширением ассортимента продуктов нефтепереработки и нефтехимии, повышением качества выпускаемой продукции. Реализация такой программы требует создания современных технологических установок большой единичной мощности.

На нефтеперерабатывающих заводах осуществляется большое число разнообразных процессов, предназначенных для получения из исходного сырья (нефти или газа) целевых продуктов: бензина, керосина, дизельного топлива, масла, парафина, битумов, нафтеновых кислот, сульфо-кислот, диэмульгаторов, кокса, сажи и др., включая сырьё для химической промышленности. Такими процессами являются: транспортирование газов, жидкостей и твёрдых материалов; нагревание, охлаждение, перемешивание и сушка веществ; разделение жидких и газовых неоднородных смесей; измельчение и классификация твёрдых материалов и другие физические и физико-химические процессы.

В последние годы в нефтеперерабатывающей промышленности всё больший объём занимают химические процессы как основа глубокой переработки нефтяного сырья.

I. Технологическая часть

1.1 Теоретические основы процесса.

Абсорбция – поглощение газов или паров из газовых или паровых смесей жидкими поглотителями, называемыми абсорбентами.

При физической абсорбции поглощаемый компонент не взаимодействует химически с абсорбентом. Процесс в большинстве случаев обратим. На этом свойстве основано выделение поглощённого компонента из раствора – десорбция. Если поглощаемый компонент образует с абсорбентом химическое соединение, то процесс называется хемосорбцией.

В промышленности процесс абсорбции обычно сочетают с десорбцией, что позволяет многократно использовать абсорбент.

Экспериментально установлено, что процесс абсорбции всегда сопровождается выделением теплоты.

Возможность осуществления процесса абсорбции основывается на растворимости газов в жидкостях. Процесс абсорбции является избирательным и обратимым, что даёт возможность применять его не только с целью получения растворов газов в жидкостях, но также и для разделения газовых или паровых смесей.

Примерами использования процессов абсорбции в промышленности могут служить разделение углеводородных газов на нефтеперерабатывающих установках, получение соляной и серной кислот, аммиачной воды, очистка газовых выбросов от вредных примесей, выделение ценных компонентов из газов крекинга или пиролиза метана, из газов коксовых печей.

Аппаратурное – техническое оформление процессов сравнительно просто, поэтому процессы абсорбции широко используется в технике.

1.2 Устройство и принцип действия аппарата.

В химической промышленности существуют массообменные аппараты, применяемые для массообменных процессов – абсорберы.

Как и другие процессы массопередачи, абсорбция протекает на поверхности раздела фаз. Поэтому абсорберы должны обеспечивать как можно большую поверхность соприкосновения между жидкостью и газом. По способу образования поверхности абсорберы условно можно разделить на следующие группы:

1. Поверхностные и плёночные (насадочные).

2. Барботажные (тарельчатые).

3. Распылительные

Конструкции абсорберов и десорберов представляющих собой цилиндрические вертикальные аппараты, отличаются большим разнообразием и зависят от конкретного технологического процесса.

Абсорберы и десорберы работают попарно. В некоторых случаях абсорбцию и десорбцию осуществляют последовательно в одном и том же аппарате.

Одним из наиболее распространенного абсорберов поверхностного типа являются насадочный колонный аппарат. Он отличается простотой устройства и пригодностью к работе с агрессивными средами. Его применение допустимо как в тех случаях, когда массообмен контролируется диффузионным сопротивлением жидкой фазы, так и тогда, когда решающим является сопротивление газовой фазы.

Рассмотрим гидродинамические режимы работы насадочных абсорберов при противотоке газа и жидкости.

Первый режим – плёночный – наблюдается при небольших плотностях орошения и малых скоростях газа.

Второй режим – режим подвисания. При противотоке фаз вследствие увеличения сил газа трения о жидкость на поверхность соприкосновения фаз происходит торможение жидкости газовым потоком, в результате чег7о скорость течения жидкости уменьшается, а толщина её плёнки и количество удерживаемой в насадке жидкости увеличивается, спокойное течение плёнки нарушается: появляются завихрения, брызги. Всё это способствует увеличение интенсивности массообмена.

Третий режим – режим эмульгирования – возникает в результате накопления жидкости в свободном объёме насадки. Накопление жидкости происходит до тех пор, пока сила трения между стекающей жидкостью и поднимающимся по колонне газом не уравновесит силу тяжести жидкости находящейся в насадке. При этом наступает инверсия фаз (жидкость становиться сплошной фазой, а газ дисперсной). Гидравлическое сопротивление колонны резко возрастает. Режим эмульгирования соответствует максимальной эффективности насадочных колонн.

Четвёртый режим – режим уноса, или обращённого движения жидкости, выносимой из аппарата газовым потоком. Этот режим в практике не используют.

Насадочные абсорберы изготовляют из различных материалов – даже из таких, которые не применяются для других конструкций (например керамика, графит, стекло). Предназначены для работы с сильными кислотами стальные аппараты футеруют фасонным кислотоупорным кирпичом на кислотоупорном растворе в два или три слоя. Между слоями прокладывают эластичный материал, – например, битум. Кислотные абсорберы больших размеров строят непосредственно из кислотоупорных материалов, используя вместо кожуха стягивающие металлические бандажи. Решетка, поддерживающая насадку, выполняется из кирпича и опирается на столбики каменной кладки, абсорберы диаметром < 1,5 м могут собираться из керамических царч, соединяемых в раструб и муфтами с соответствующим уплотнением. В таких аппаратах используются керамические плиты с отверстиями для равномерного распределения газа или жидкости. Следует учитывать, однако, что керамика не устойчива к быстрым и значительным колебаниям температуры.

В насадочных абсорберах применяется различного вида насадка (размером от 12 до 150 мм) из различных материалов. В промышленных условиях редко используют насадку размером < 15 мм. Наибольшее распространение получили кольца Раниича. Кольца с крестообразными перегородками и кольца со спиралями изготовляют только больших размеров ( > 75 мм). Насадочные тела должны быть механически прочными и устойчивыми к коррозии и колебаниям температуры. Кольца размером >75 мм укладываются регулярно (один слой на другой) так, чтобы их вертикальные оси не совпадали. Правильно уложенные кольца хорошо распределяют жидкость и оказывают меньшее гидравлическое сопротивление. Укладку следует начинать от стенки, следя за тем, чтобы кольца плотно прилегали к ней. Диаметр колец для укладки следует выбирать не более 1/8 диаметра аппарата.