книги / Производство, облагораживание и применение нефтяного кокса

ков под повышенным давлением при 420—500 °С с процессами коксования с целью увеличения выхода кокса на исходное сырье.

Процессы, позволяющие рационально использовать физическое тепло выводимых с установки нефтепродуктов. Это особенно ха­ рактерно для установок непрерывного коксования, имеющих боль­ шие ресурсы избыточного тепла.

На одном из отечественных НПЗ намечено строительство ком­ бинированной установки АТ-ТКК (сочетание атмосферной трубча­ той установки с установкой термоконтактного коксования). Кроме АТ установка непрерывного коксования может быть объединена с каталитическим крекингом, а также с энергетической установкой. Такое объединение позволяет получить большой экономический эффект [218].

Прокаливание и обессеривание нефтяных коксов. Предполагает­ ся, что в перспективе весь кокс с новостроящихся НПЗ будет отгружаться в облагороженном виде. В связи с этим возникает необходимость в комбинировании установок коксования с установ­ ками прокалки и обессеривания.

Дальнейшим этапом комбинирования может стать использова­ ние тепла раскаленного кокса с установок обессеривания с целью получения из углеводородных газов технического водорода для гидрогенизационных процессов.

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПОЛУНЕПРЕРЫВНЫХ И НЕПРЕРЫВНЫХ СПОСОБОВ КОКСОВАНИЯ

Полунепрерывный процесс коксования в необогреваемых камерах существенно отличается от непрерывных процессов коксования, что отражается на качестве всех получаемых продуктов, в том числе и нефтяного кокса. Ниже приведены параметры технологического режима реакторных блоков различных процессов коксования. Не­ прерывные процессы коксования отличаются от полунепрерывного процесса (в необогреваемых камерах) более высокой производи­ тельностью единицы реакционного объема, так как из-за высокой температуры средняя длительность пребывания кокса в реакторе не превышает 6 — 12 мин.

По данным [38], объемная скорость подачи сырья в реакторах установок коксования в кипящем слое составляет 1,0 ч”1, установок контактного коксования в движущемся слое гранулированного теп­ лоносителя— 0,25—0,43 ч"1, тогда как при полунепрерывном кок­ совании в необогреваемых камерах (с учетом коэффициента ре­ циркуляции) она не превышает 0,06—0,07 ч-1. Такие низкие объем­ ные скорости обусловливают громоздкость и металлоемкость уста­ новок коксования в необогреваемых камерах и ограничивают производительность установок по исходному сырью/ Поэтому рабо­ ты, направленные на повышение коэффициента эффективности ис­ пользования объема камер (/(), заслуживают всяческого вниманиягМетодика оценки эффективности использования объема камер описана в работе [468]. А в табл. 8 , где показана эффективность их использования при работе на различном сырье и при различных температурах коксования, приведены только результаты расчета коэффициента К по этой методике для установки замедленного кок­ сования при следующих условиях: объем необогреваемой камеры 1/ =450 м3; ее диаметр D = 5,0 м; площадь поперечного сечения ка­

камеры hi=3,6 м; ее объем Vi=35 м3; 5 = 19,6 м2.

Из данных табл.' 8 видно, что значение К при работе на вы­ сокосмолистом сырье в 1,7 раза больше, чем при переработке малосмолистых остатков с низкой коксуемостью.

При проектировании новых установок замедленного коксования необходимо уделять серьезное внимание качеству сырья (коксуе­ мости), чтобы достигнуть максимальной эффективности использо­ вания объема коксовых -камер— И —13 кг/(м3 -ч). К сожалению, проектировщики не всегда придерживаются этого правила, в ре­ зультате чего даже на сверхукрупненной установке имеются боль­ шие резервы по повышению К (табл. 9).

Некоторые удельные расходные показатели сверхкрупной уста­ новки замедленного коксования несколько выше, чем установок этого же вида, но пониженной мощности. Повышенный расход га­ зообразного топлива объясняется низкой его теплотой сгорания, а повышенный расход электроэнергии — следующими причинами:

применением на установке 2 1 —10/5 нового вида транспортной

системы, позволяющей повысить чистоту отбираемых фракций кокса;

использованием более современного газоотделения, обеспечи­ вающего более глубокое извлечение пропан-пропиленовой фракции.

Из отечественных установок замедленного коксования в необогреваемых камерах обычной производительности наиболее отрабо­ тана установка Ново-Уфимского НПЗ. По сравнению с аналогич­ ными установками других заводов она имеет лучшие технико-эко­ номические показатели: наибольший средний межремонтный про­ бег, наиболее низкую себестоимость выпускаемого кокса; кроме того, штат обслуживающего персонала на 30% меньше. Низкая себестоимость кокса НУ НПЗ является следствием не только хоро­ шо поставленной технической и организационной работы на уста­ новке, но и низкой стоимости сырья коксования и большого выхо­ да кокса на единицу сырья.

Несмотря на более суровые климатические условия и повышен­ ную вязкость остатков, удельные расходные показатели НУ НПЗ почти во всех случаях ниже, чем на других установках коксования. Расход пара не является стабильным и зависит от времени года. Разница между удельными показателями расхода пара в I и IV кварталах, а также во II и III кварталах достигает 30%. Это можно объяснить увеличением доли пара в зимних условиях.

Применение укрупненных и сверхукрупнеиных установок и но­ вого вида оборудования позволяет снизить себестоимость выпускае­ мой продукции за счет уменьшения капитальных и эксплуатацион­ ных затрат. Так, на модернизированных укрупненных установках стоимость строительства ниже по сравнению с обычными на 13,8*%, себестоимость продукции — на 8 ,8 %, а на сверхкрупных установках, по сравнению с укрупненными, соответственно на 7,4 и 3,4%.

Обращает внимание тот факт, что в нашей стране среди про­ дуктов коксования наибольшую стоимость имеет кокс, в то врем^ как за рубежом при реализации продуктов коксования доля газа и кокса составляет всего 9—10% от суммарного валового дохода. Продажная цена нефтяного кокса зависит от его назначения. Стоимость кокса, используемого в качестве топлива, 5,5—6,5 долл/т, а кокса, направляемого в алюминиевую промышленность (содержа­ ние серы до 2 ,0 %), в 2—3 раза дороже (13,5—16,5 долл/т). При стоимости сырья коксования менее 1 2 , 6 долл/м3 экономика про­ цесса весьма благоприятна, даже без учета реализации кокса (кокс сбрасывается в отвалы).

На стоимость кокса существенное влияние оказывает его ка­ чество: макро- и микроструктура, пористость, механические свой­ ства, содержание углерода, водорода, серы, зольных компонентов

илетучих веществ.

Втабл. 1 0 приведены физико-химические свойства и элементар­ ный состав различных нефтяных коксов.

Та б л и ц а 10. Физико-химические свойства и элементарный состав

различных нефтяных коксов

Анализ данных табл. 10 позволяет заключить о существенном различии коксов, получаемых в необогреваемых камерах и при не­ прерывных процессах коксования, особенно по величине удельного электросопротивления, удельной поверхности и гранулометрическо­ му составу.

Как и все нефтепродукты, кокс обладает малой электропровод­ ностью. Значение удельного электросопротивления сырого нефтя­ ного кокса, полученного в необогреваемых камерах, около 108 Ом-мм2/м. Эта величина для коксов непрерывного коксования

на два порядка ниже и обусловлена повышенной температурой коксования на поверхности гранулированного и порошкообразного теплоносителя. Такое же влияние температуры наблюдается и при коксовании пековых остатков. В результате повышения температу­ ры коксования пековых остатков с 550 до 650 °С удельное электро­ сопротивление кокса снижается в 2500 раз. Это объясняется энер­ гичным протеканием процессов упаковки ароматических конденси­ рованных сеток в пакеты. "~

При непрерывном коксовании на качество нефтяного кокса влияет не только технологический режим коксообразования в реак­ торе, но и условия обработки в регенераторе. Обработка в регене­ раторе воздухом и другими активными газами при высоких тем­ пературах приводит к обогащению кислородом и изменению вели­ чины удельной поверхности пор. Удельная поверхность пор коксов, непрерывного коксования в несколько раз выше, чем у коксов, полученных в необогрев'аемых камерах. По мере увеличения удель­ ной поверхности кокса существенно возрастает его реакционная способность и влагоемкость.

Коксы, полученные различными способами, значительно разли­ чаются также по гранулометрическому составу. Коксы замедленно­ го коксования имеют широкий гранулометрический состав, непре­ рывно изменяющийся в процессе транспортирования к потребителю. Это должно быть учтено при проектировании транспортных систем..

Кокс, полученный на установках непрерывного коксования, бо­ лее однороден по гранулометрическому составу. Гранулированный кокс контактного коксования в движущемся слое гранулированного теплоносителя-представляет собой зернистый материал с насыпной плотностью-0,880—1,020 г/см3 и диаметром гранул от 3 до 15 мм. Качество гранулированного кокса, полученного коксованием кре- кииг-остатков малосернистых и сернистых нефтей, приведено ниже:.

Кокс, полученный на установке коксования в кипящем слое,, состоит из мелких сферических частиц. Он содержит мало летучих, имеет мелкие поры, обладает высокой механической прочностью,, хорошей текучестью и подвижностью и не склонен к слеживанию.

Типовая характеристика кокса, полученного коксованием в кипя­ щем слое, приведена ниже:

По данным [220], кокс, полученный на установке с кипящим слоем, имеет следующий гранулометрический состав:

Кокс, выгружаемый из необогреваемых камер, предварительно классифицируют по фракциям или отправляют в железнодорожных вагонах к потребителю. Коксы непрерывных процессов транспорти­ руют в упаковке. Порошкообразный кокс можно транспортировать и в открытых вагонах, но при этом для снижения пыления откры­ тую поверхность кокса нужно обрызгивать тончайшим слоем мазу­ та или гудрона.

Перевозка в вагонах из-под цемента, глины и других материа­ лов, а также неправильное хранение могут значительно ухудшить технические свойства кокса. Кусковой кокс измельчается, в нем повышается содержание влаги и золы, изменяется ее состав.

Из сильно измельченного кокса, содержащего влаги более 3— 5%, в районах с суровыми климатическими условиями могут обра­ зоваться сплошные глыбы, что осложняет условия его транспорти­ рования. При содержании 1,5—2,0 вес. % воды кокс в процессе хранения .и транспортирования сильно пылит. Поэтому в сущест­ вующих ГОСТ на нефтяные коксы замедленного коксования до­ пускается содержание воды 3 вес. %.

Ниже приведены основные требования к качеству некоторых

.марок нефтяного кокса (ГОСТ 15833—70):

ботки остатков рекомендуется использовать процесс замедленного коксования. Возможность получения при этом способе высокока­ чественного кокса обусловливает необходимость коксования раз­ личных видов сырья раздельно. При высокой стоимости и повы­ шенных значениях коксуемости сырья, но низкой стоимости водо­ рода предпочтительнее использовать гидрокрекинг нефтяных остатков. Процесс непрерывного коксования экономически выгоден в тех случаях, когда стоимости сырья и водорода имеют среднее значение. Применение процесса в кипящем слое тем выгоднее, чем выше коксуемость исходного сырья. Другими словами, при исполь­ зовании коксования как средства углубления переработки смоли­ стых и высокосернистых остатков повышенной коксуемости рацио­ нальнее оформлять его в виде непрерывного процесса.