pdf.php@id=6125

Для предотвращения закоксовывания реакционных змее­ виков печей (объемно-настильного пламени) в них преду­ сматривают подачу турбулизатора — в. п. на участке, где t потока достигает 430.. .450 °С.

ВБ с ВП. На ряде НПЗ (Омском и Ново-Уфимском) пу­ тем реконструкции установок ТК разработана и освоена тех­ нология комб. процесса ВБ гудрона и ВП КО на легк. и тяж. ВГ и тяж. ВБО. Целевым продуктом процесса явл. тяж. ВГ, характеризующийся высокой плоти. (940...990кг/м3), содерж. 20...40% полициклических углев-дов, к-рый может использоваться как сырье для получения высокоиндексного термогазойпя или электродного кокса, а также в кач-ве сырья процессов КК или ГК и ТК как без, так и с предваритель­ ной ГО. Легк. ВГ используется преим. как разбавитель тяж. гудрона. В тяж. ВБО концентрированы полициклические арены, смолы и асфальтены. Поэтому этот продукт может найти применение как пек, связующий и вяжущий мат-л, неокисленный битум, компонент КТ и СТ и сырье коксова­ ния. Для повышения степ, ар-и газойпевых фр-й и сокраще­ ния выхода остатка ВБ целесообразно проводить при max возможной высокой t и сокращенном времени пребывания. Комбинирование ВБ с ВП позволяет повысить глубину пе­ реработки нефти без применения вторичных КП, сократить выход остатка на 35... 40 %. Ниже приведены мат. баланс (в % мае.) комб. процесса ВБ и ВП гудрона зап.-сиб. нефти:

Лекция 19. Технология процесса замедленого коксования

Среди термических процессов наиб, широкое распро­ странение в нашей стране и за рубежом получил процесс ЗК, к-рый позволяет перерабатывать самые разл. виды ТНО с выработкой продуктов, находящих достаточно квалифици­ рованное применение в разл. отраслях народного хозяйства. Др. разновидности процессов коксования ТНО — периоди­ ческое коксование в кубах и коксование в псевдоожиженном слое порошкообразного кокса — в ТКК нашли ограниченное применение. Здесь рассматриваются только УЗК.

Основное целевое назначение УЗК — произ-во крупнокускового нефт. кокса. Наиб, массовыми потребителями нефт. кокса в мире и в нашей стране явл. произв-ва анодной массы и обожженных анодов для алюминиевой пром-сти

играфитированных электродов для электросталеплавления. Широкое применение находит нефт. кокс при изготовлении конструкционных мат-лов, в произ-ве цветных металлов, кремния, абразивных (карбидных) мат-лов, в хим. и электротехн. пром-стях, космонавтике, ядерной энергетике и др.

Кроме кокса на УЗК получают газы, бензиновую фр-ю

икоксовые (газойлевые) дистилляты.

Газы коксования используют в кач-ве технол. топлива или направляют на ГФУ для извлечения пропан-бутановой фр-и — ценного сырья для нефтехим. синтеза.

Получающиеся в процессе коксования бензиновые фр-и (5... 16 % мае.) характ-ся невысокими ОЧ 60 по ММ) и низ­ кой хим. стабильностью, повышенным содерж-ем серы (до 0,5 % мае.), и требуется их дополнительное гидрогенизационное и катал, облагораживание.

Коксовые дистилляты могут быть использованы без или после гидрооблагораживания как компоненты ДТ, ГТТ и СТ или в кач-ве сырья КК или ГК, для произв-ва малозольного электродного кокса, термогазойля и т. д.

Процесс ЗК на протяжении XX в. являлся и в наст, время остается одним из способов углубления перераб. нефти,что обусловливается как большой потребностью в коксе, так и отсутствием дешевых катал, методов перераб. ТНО изза высокого содерж-я в них металлов-ядов кат-ров. Общая

мир. мощи, установок ЗК ныне составляет ~ 140 млн т/год, что эквивалентно выработке ~40 млн т/год кокса. При этом в США, нефтеперераб. к-рых характ-ся наиб, высоким по­ казателем в мире по глубине перераб. нефти, сосредоточено 70% от мир. мощн. ЗК.

На НПЗ США наиб, распространена схема, сочетающая процессы коксования и гидрооблагораживания дистиллятов коксования.

Сырьем установок коксования явл. остатки перегонки нефти — мазуты, гудроны; произв-ва масел — асфальты, экстракты; термокатал. процессов — КО, тяж. смола пиро­ лиза, ТГ КК и др. Кроме того, за рубежом используют камен­ ноугольные пеки, сланцевую смолу, тяж. нефти из битуми­ нозных песков и др.

Оси. показателями кач-ва сырья явл. плоти., коксуемость по Конрадсону, содерж-е серы и металлов и групповой ХС. Коксуемость сырья определяет пр.вс. выход кокса, к-рый практ. линейно изменяется в зависимости от этого пока­ зателя. При ЗК остаточного сырья выход кокса составляет 1,5... 1,6 от коксуемости сырья.

В зависимости от назначения к нефт. коксам предъявля­ ют разл. требования. Осн. показателями кач-ва коксов явл. содерж-е серы, золы, летучих, гранулометрический состав, пористость, истинная плоти., мех. прочность, микрострук­ тура и др.

По содерж-ю серы коксы делят на малосернистые (до 1 %), ср.-сернистые (до 1,5%), сернистые (до 4%) и высо­ косернистые (выше 4,0%); по гранулометрическому соста­ ву — на кусковой (фр-я с размером кусков свыше 25 мм), «орешек» (фр-я 8...25 мм) и мелочь (менее 8 мм); по со­ держ-ю золы — на малозольные (до 0,5%), ср.-зольные (0,5.. .0,8%) и высокозольные (более 0,8%).

Содержание серы в коксе зависит почти линейно от со- держ-я ее в сырье коксования. Малосернистые коксы полу­ чают из остатков малосернистых нефтей или подвергнутых гидрооблагораживанию. Как правило, содерж-е серы в коксе всегда больше ее содерж-я в сырье коксования.

Содержание золы в коксе в знач. мере зависит от глуби­ ны обессоливания нефти перед ее перераб.

Название «замедленное» в рассматриваемом процессе коксования связано с особыми условиями работы реакци­ онных змеевиков ТП и реакторов (камер) коксования. Сы­ рье необходимо предварительно нагреть в печи до высокой t (470.. .510 °С), а затем подать в необогреваемые, изолирован­ ные снаружи коксовые камеры, где коксование происходит за счет тепла, приходящего с сырьем.

Поскольку сырье представляет собой тяж. остаток, бо­ гатый смолами и асфальтенами (т. е. коксогенными компо­ нентами), имеется большая опасность, что при такой высо­ кой t оно закоксуется в змеевиках самой печи. Поэтому для обеспечения нормальной работы реакционной печи процесс коксования должен быть «задержан» до тех пор, пока сы­ рье, нагревшись до требуемой t, не поступит в коксовые камеры. Это достигается благодаря обеспечению неболь­ шой длительности нагрева сырья в печи (за счет высокой удельной теплонапряженности радиантных труб), высокой скорости движения по трубам печи, спец, ее конструкции, подачи турбулизатора ит.д. Опасность закоксовывания ре­ акционной аппаратуры, кроме того, зависит и от кач-ва ис­ ходного сырья, пр. вс. от его агрегативной устойчивости. Так, тяж. сырье, богатое асфальтенами, но с низким содерж-ем полициклических аренов, характ-ся низкой агрегативной устойчивостью, и оно быстро расслаивается в змеевиках печи, что явл. причиной коксоотложения и прогара труб. Для повышения агрегативной устойчивости на совр. УЗК к сырью добавляют такие ароматизированные концентраты, как экстракты масляного произв-ва, ТГ КК, тяж. смола пи­ ролиза и др.

Процесс ЗК явл. непрерывным по подаче сырья на кок­ сование и выходу газообразных и дистил. продуктов, но периодическим по выгрузке кокса из камер. УЗК включают в себя два отделения: нагревательно-реакционно-фракцио- нирующее, где осуществляется собственно технол. процесс коксования сырья и фракционирование его продуктов, и от­ деление по мех. обработке кокса, где осуществляется его выгрузка, сортировка и транспортировка.

В зависимости от произв-сти УЗК различаются колвом и размерами коксовых камер, кол-вом и мощи, нагре­

Сырье — гудрон или КО (или их смесь) нагревают в ТО

иконвекционных змеевиках печи и направляют на верх­ нюю каскадную тарелку колонны К-1. Часть сырья подают на нижнюю каскадную тарелку для регулирования коэф. рисайкла, под нижнюю каскадную тарелку этой колонны — горячие газы и пары продуктов коксования из коксовых камер. В рез-те контакта сырья с восходящим потоком га­ зов и паров продуктов коксования сырье нагревается (до t 390.. .405 °С), при этом низкокипящие его фр-и испаряются,

атяж. фр-и паров конденсируются и смешиваются с сырьем, образуя т. н. вторичное сырье.

Вторичное сырье с низа колонны К-1 забирают печ­ ным насосом и направляют в реакционные змеевики печей (их две, работают параллельно), расположенные в ради­ антной их части. В печах вторичное сырье нагревается до 490.. .510°Си поступает через четырехходовые краны двумя параллельными потоками в 2 работающие камеры; 2 др. ка­ меры в это время находятся в цикле подготовки. Входя в низ камер, горячее сырье постепенно заполняет их; т.к. объем камер большой, время пребывания сырья в них также знач.

итам происходит кр-г сырья. Пары продуктов коксования непрерывно уходят из камер в К-1, а утяжеленный остаток задерживается в камере. Жидкий остаток постепенно пре­ вращается в кокс.

Фракционирующая часть УЗК включает осн. РК К-1, отпарные колонны К-2 и К-3, фракционирущий абсорбер К-4 для деэтанизации газов коксования и колонну стабилизации бензина К-5.

К-1 разделяют полуглухой тарелкой на 2 части: нижнюю, к-рая явл. как бы конд-тором смешения, а не отгонной сек­

цией колонны; и верхнюю, выполняющую функцию концен­ трационной секции РК. В верхней части К-1 осуществляют разделение продуктов коксования на газ, бензин, легк. и ТГ. в К-1 температурный режим регулируется верхним ОО и промежуточным ЦО. ЛГ и ТГ выводят через отпарные ко­ лонны соотв. К-2 и К-3.

Газы и нестабильный бензин из сепаратора С-1 направ­ ляют в фракционирующий абсорбер К-4. В верхнюю часть К-4 подают охлажденный стабильный бензин, в нижнюю

часть подводят тепло посредством кипятильника с паровым пространством. С верха К-4 выводят сухой газ, а снизу — насыщенный нестабильный бензин, к-рый подвергают ста­ билизации в колонне К-5, где от него отгоняют головку, состоящую из пропан-бутановой фр-и. Стабильный бензин охлаждают, очищают от сернистых соед. щелочной промыв­ кой и выводят с установки.

Коксовые камеры работают по циклическому графи­ ку. В них последовательно чередуются циклы: коксование, охлаждение кокса, выгрузка его и разогрев камер. Когда камера заполнится примерно на 70...80% по высоте, поток сырья с помощью переключающих кранов переводят в др. камеру. Заполненную коксом камеру продувают в. п. для уда­ ления жидких продуктов и нефт. паров. Удаляемые продукты поступают вначале в К-1. После того как t кокса понизится до 400...405°С, поток паров отключают от колонны и на­ правляют в скруббер (на рисунке не показан). В.п. кокс ох­ лаждают до 200 °С, после чего в камеру подают воду.

После охлаждения кокс из камер выгружают. Для этой операции применяют гидравлический метод. Пласты кокса разрушают струей воды давл. 10... 15МПа. Над каждой ка­ мерой устанавливают буровые вышки высотой 40 м, пред­ назначенные для подвешивания бурового оборуд. На вышке закрепляют гидродолото, с помощью к-рого в слое кокса пробуривают центральное отверстие. Затем гидродолото заменяют гидрорезаком, снабженным соплами, из к-рых по­ дают сильные струи воды, направляемые к стенкам камеры. Гидрорезак перемещается по камере, полностью удаляя со стенок кокс. Далее кокс поступает в отделение внутриустановочной обработки и транспортировки, где осуществляет­ ся дробление, сортировка на три фр-и и транспортировка в склады. Ниже приводим типичный цикл работы камер (в ч):

Коксовую камеру, из к-рой выгружен кокс, спрессовы­ вают и прогревают сначала острым в.п., затем горячими парами продуктов коксования из работающей камеры до t 360.. .370 °С и после этого переключают в рабочий цикл кок­ сования.

Подготовительные операции УЗК занимают 24...34 ч. В отличие от непрерывных нефтехим. процессов, в реак­ ционных камерах УЗК хим. превращения осуществляются в нестационарном режиме с периодическими колебаниями параметров процесса, пр.вс. t и времени. Продолжитель­ ность терм-за в жидкой фазе изменяется от max значения

сначала заполнения камеры до min к моменту переключения на подготовительный цикл. На характер изменения темпе­ ратурного режима по высоте и сечению камеры оказывает влияние эндотермичность суммарного процесса терм-за, а также величина потерь тепла в окружающую среду. Это об­ стоятельство обусловливает непостоянство кач-ва продуктов коксования по времени, в т. ч. кокса по высоте камеры. Так, верхний слой кокса характ-ся высокой пористостью, низкой мех. прочностью и высоким содерж-ем летучих веществ (т. е. кокс недококсован). Установлено, что наиб, прочный кокс

снизким содерж-ем летучих находится в середине по высоте и сечению камеры.

Вмодернизированных крупнотоннажных УЗК (типа 2110/1500) для создания условий, гарантирующих получение стабильного по кач-ву электродного кокса, предусмотрен подвод доп. тепла в коксовые камеры в виде паров ТГ коксо­ вания. Для этой цели часть ТГ, отбираемого с аккумулятора К-1, после нагрева в спец, змеевиках печи до 1520 °С подают в камеры вместе со вторичным сырьем. Подача перегретого ТГ в камеры продолжается и после прекращения подачи сы­ рья в течение 6 ч.