Файл: Автоматизация переработки каменноугольной смолы..pdf

Приведенные уравнения представляют собой мате­ матическую модель статики антраценовой колонны при сырье, стабильном по количеству, величине испарения и температуре питания, и дают возможность оптимизиро­ вать технологический процесс по качеству и максималь­ ному выходу I антраценовой фракции.

Для оценки степени влияния технологических пара­ метров в их совокупности на качество I антраценовой фракции уравнение (Ш-16) представлено в стандарти­ зованном масштабе

Как видно из этого уравнения, основное влияние в рабочих интервалах на количество отгона до 360° С в I антраценовой фракции (? ) оказывает количество ее

раценовой фракции меняется соответственно на 0,618 а

своего среднего квадратичного отклонения.

При анализе статических характеристик обращает на себя внимание тот факт, что качество и температура I антраценовой фракции в большей степени реагируют на количество ее отбора, чем на расход орошения. Это можно объяснить тем, что при изменении количества от­ бора I антраценовой фракции состав жидкости на тарел­ ке отбора изменяется более интенсивно, чем состав па­ ровой фазы при изменении расхода орошения.

ФРАКЦИОННАЯ КОЛОННА

Активный метод исследования режима работы колонны

Для изучения статических характеристик с целью оп­ ределения влияния отдельных факторов на технологиче­ ский режим фракционной колонны вносили скачкообраз­ ные возмущения, а также возмущения типа прямоуголь­ ного и волнового импульса по следующим параметрам: расход перегретого водяного пара, расход рефлюкса и количество отбора нафталиновой фракции.

Во время опытов регистрировали температуру верха колонны, паров дистиллята (питания), температуру на тарелках отборов фенольной, нафталиновой и поглоти­ тельной фракций, перегретого водяного пара; количест­ во отборов фенольной, нафталиновой и поглотительной

74

фракции; расход орошения, водяного пара; количество питающих колонну паров дистиллята.

Фракции отбирали через каждые 15 мин во время пе­ реходных процессов и через 30 мин в установившихся режимах. Смолу, поступающую на переработку, отбира­ ли через каждый час и усредняли в одну пробу за сутки. Анализ фракций и смолы выполняли в соответствии с ТУ на их качество.

Влияние на режим ко­ лонны расхода перегрето­ го водяного пара. Стати­ ческие характеристики

расход пара — качество фенольной, нафталиновой и по­ глотительной фракций представлены на рис. 31.

Изменение расхода пара аналогичным образом отра­ жается и на температурном режиме колонны. Так, при увеличении расхода пара в рабочих интервалах 520— 360 кг/ч наибольшее изменение температуры происходит в верхней и нижней частях колонны. В средней части, особенно на тарелках отбора нафталиновой фракции, температура практически не меняется (рис. 32).

Таким образом, наибольшее влияние при неизменном количестве орошения расход пара оказывает на содер­

75

жание нафталина в поглотительной фракции, в меньшей степени — на содержание нафталина в фенольной фрак­ ции и почти не оказывает влияния на содержание наф­ талина в нафталиновой фракции (при изменении расхо­ да пара в рабочих интервалах).

Влияние на режим колонны расхода орошения. Из­ менение количества орошения, подаваемого на верхнюю тарелку колонны, оказывает большое влияние на качество фенольной, нафталиновой, по­ глотительной фракций и на рас­ пределение температур по вы-

Расход рефлюкса, кг/ч

колонны остается более инертной, и только при измене­ нии расхода орошения на 20% от номинального значе­ ния (т. е. за рабочим интервалом) содержание нафтали­ на в нафталиновой фракции начинает заметно меняться.

Статические характеристики по каналам: расход оро­ шения — температуры верха колонны, фенольной, нафта­ линовой и поглотительной фракций приведены на рис. 33. Как видно из рис. 33, наибольшее влияние расход реф­ люкса оказывает на верхнюю часть колонны. При увели­ чении расхода рефлюкса на 6% от номинального зна­ чения температура паров на выходе из фракционной ко­ лонны снизилась на 9 град, температура фенольной фракции — на 5 град, поглотительной фракции — на

76

2 град и нафталиновой фракции — на 1 град, т. е. тем­ пература нафталиновой фракции практически не изме­ нилась.

На рис. 34 приведена статическая зависимость, ха­ рактеризующая взаимосвязь между температурой фе­ нольной фракции на тарелке отбора и содержанием в ней нафталина. Как видно из графика, температуре фе­

из колонны; фенольной, нафталиновой и поглотительной фракций; расход рефлюкса на антраценовую и фракци­ онную колонны;.перегретого водяного пара, паров дис­ тиллята, питающих колонну; содержание нафталина в парах дистиллята; в фенольной, нафталиновой и погло­ тительной фракциях.

Распределение нафталина по высоте фракционной ко­ лонны в зависимости от количества отбора нафталино­ вой фракции очень наглядно представлено на рис. 35. Как видно из графика, при уменьшении количества от­

77

бора на 13,2% содержание нафталина в жидкой фазе і-іа 40-й тарелке (отбор фенольной фракции) изменилось на 5,9%, на 20-й (отбор нафталиновой фракции) на 4,7% и ниже 1-й тарелки (отбор поглотительной фракции) на 7,6%.

При этом содержание нафталина в питающих колон­ ну парах дистиллята соответствовало 26,4% (кривая 1), 25,4% (кривая 2) и 28,8% (кривая 3).

Пассивный метод исследования

Для расчета математической модели статики процес­ са фракционирования применен метод множественной корреляции. В качестве зависимых и независимых пере­ менных выбраны следующие параметры:

х1— содержание нафталина в поглотительной фракции;

х2 — содержание нафталина в смоле;

хв — расход перегретого водяного пара; X, —температура пара;

х8— количество отбора нафталиновой фракции; Хд— содержание нафталина в фенольной фракции; х10— количество отбора фенольной фракции.

Исходя из физико-химических основ процесса, зави­ симости искали в форме уравнений множественной рег­ рессии, характеризующих распределение нафталина по фракциям во взаимосвязи с основными технологически­ ми параметрами в колебательном режиме.

Как уже отмечалось в I главе, одной из основных задач процесса переработки каменноугольной смолы является наиболее полное извлечение нафталина как на стадии ректификации, так и при дальнейшей переработ­ ке его в отделении кристаллизации. Таким образом, что­ бы правильно решить поставленную задачу, необходимо изучить весь комплекс взаимосвязанных превращений, происходящих в исследуемом объекте, и выделить влия­ ние как отдельных факторов, так и их совокупности, на основные выходные параметры.

Такими возможностями обладают статистические ме­ тоды, позволяющие математическим анализом устранить

78