Среди термических процессов наиболее широкое распространение в нашей стране и за рубежом получил процесс замедленного коксования, который позволяет перерабатывать самые различные виды ТНО с выработкой продуктов, находящих достаточно квалифицированное применение в различных отраслях народного хозяйства. Другие разновидности процессов коксования ТНО — периодическое коксование в кубах и коксование в псевдоожиженном слое порошкообразного кокса — нашли ограниченное применение. Здесь рассматриваются только установки замедленного коксования (УЗК).
Название «замедленное» в
Достоинством замедленного коксования является больший выход кокса. При переработке, одного и того же сырья замедленным коксованием можно получить в 1,5—1,6 раза больше кокса, чем при коксовании в кипящем слое. Освоенная технология прокалки кокса приспособлена только для переработки кускового кокса.[1]
Установки замедленного, коксования строятся в тех случаях, когда необходимо удовлетворить потребность в нефтяном коксе.
Основное целевое назначение УЗК — производство крупно-кускового нефтяного кокса. Наиболее массовыми потребителями нефтяного кокса в мире и в нашей стране являются производства анодной массы и обожженных анодов для алюминиевой промышленности и графитированных электродов для электросталеплавления. Широкое применение находит нефтяной кокс при изготовлении конструкционных материалов, в производствах цветных металлов, кремния, абразивных (карбидных) материалов, в химической и электротехнической промышленностях, космонавтике, в ядерной энергетике и др.
Первые промышленные установки замедленного коксования были построены за рубежом в середине 30-х гг. и предназначались в основном для получения дистиллятных продуктов. Кокс являлся побочным продуктом и использовался в качестве топлива. Однако в связи с развитием электрометаллургии и совершенствованием технологии коксования кокс стал ценным целевым продуктом нефтепереработки. Всевозрастающие потребности в нефтяном коксе обусловили непрерывное увеличение объемов его производства путем строительства новых УЗК. В нашей стране УЗК эксплуатируются с 1955 г. мощностью 300,600 и 1500 тыс. т/г по сырью. Средний выход кокса на отечественных УЗК ныне составляет около 20 % масс, на сырье (в США = 30,7 % масс.), в то время как на некоторых передовых НПЗ, например на УЗК НУНПЗ, выход кокса значительно выше (30,9 % масс.).
Установка замедленного коксования. Studlancer net закажи , курсовую, диплом!
... замедленного коксования (УЗК). В них происходит формирование и накопление нефтяного кокса - целевого продукта процесса, и, следовательно, правильно сконструированный аппарат определяет технико-экономические показатели работы ... коксования. 2. Гидрообеесеривание нефтяных остатков являющихся сырьем коксования. 3. Обессеривание нефтяных коксов с применением различных добавок. 4. Прокалка нефтяного кокса ...
Низкий показатель по выходу кокса на многих УЗК обусловливается низкой коксуемостью перерабатываемого сырья, поскольку на коксование направляется преимущественно гудрон с низкой температурой начала кипения (< 500° С), что связано с неудовлетворительной работой вакуумных колонн АВТ, а также тем, что часто из-за нехватки сырья в переработку вовлекается значительное количество мазута.[2]
1.1 Сырье и продукты замедленного коксования
Сырьем установок коксования являются остатки перегонки нефти — мазуты, гудроны; производства масел — асфальты, экстракты; термокаталитических процессов — крекинг-остатки, тяжелая смола пиролиза, тяжелый газойль каталитического крекинга и др. За рубежом, кроме того, используют каменноугольные пеки, сланцевую смолу, тяжелые нефти из битуминозных песков и др.
Основными показателями качества сырья являются плотность, коксуемость по Конрадсону, содержание серы и металлов и групповой химический состав (таблица1).
Таблица 1
Характеристика остатков
|
Показатель |
Мазуты (> 350°С) |
Гудроны (> 500 °С) |
ТКГ |
ЭМФ-4 |
||||
|
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
4 |
4 |
|
|
Плотность, г/см 3 |
932 |
985 |
965 |
993 |
1030 |
1014 |
941 |
968 |
|
Коксуемость, % масс. |
6,04 |
12,8 |
9,9 |
13 |
21,8 |
18,52 |
2,3 |
1 |
|
Содержание, % масс. |
||||||||
|
Углерода |
85,08 |
84,04 |
85,38 |
85,7 |
84 |
85,66 |
— |
— |
|
Водорода |
11,44 |
11,15 |
11,53 |
10,86 |
10,38 |
10,8 |
— |
— |
|
Серы |
2,05 |
4,11 |
3,12 |
2,86 |
4,35 |
2,98 |
1,48 |
3,08 |
|
Азота |
0,25 |
0,41 |
0,36 |
0,4 |
0,63 |
0,44 |
— |
— |
|
Содержание металлов, мг/г |
||||||||
|
Ванадия |
56 |
210 |
120 |
140 |
485 , |
260 |
— |
|
|
Никеля |
22 |
90 |
42 |
55 |
230 |
74 |
|
— |
|
Групповой химический состав, % масс. |
||||||||
|
Масла, в т.ч. |
85,1 |
74 |
74,6 |
70,4 |
48,4 |
59 |
93,7 |
95,2 |
|
парафино-нафтеновые |
33 |
— |
16,3 |
— |
— |
— |
— |
|
|
Легкие ароматические |
18,4 |
— |
— |
15,9 |
— |
— |
||
|
Средние ароматические |
9,3 |
— |
— |
7,6 |
— |
— |
>57Д |
>74,6 |
|
Тяжелые ароматические |
26,1 |
— |
— |
30,6 |
— |
— |
||
|
Смолы |
13,2 |
18 |
18,1 |
25,1 |
34,4 |
26,3 |
5,9 |
4,8 |
|
Асфальтены |
1,7 |
8 |
7,3 |
4,5 |
17,2 |
14,7 |
0,4 |
нет |
|
Выход на нефть, % |
48 |
57 |
— |
22+23 |
30 |
— |
— |
— |
Коксуемость сырья определяет прежде всего выход кокса, который практически линейно изменяется в зависимости от этого показателя. При замедленном коксовании остаточного сырья выход кокса составляет 1,5-1,6 от коксуемости сырья.
В зависимости от назначения к нефтяным коксам предъявляют различные
Коксы замедленного коксования подразделяют на марки в зависимости от размеров кусков: КЗ-25 — кокс с размером кусков свыше 25 мм, КЗ-8 — от 8 до 25 мм КЗ-0 — менее 8 мм. Коксы, получаемые коксованием в кубах, подразделяются на марки в зависимости от исходного сырья и назначения: КНКЭ — крекинговый электродный, КНПЭ — пиролизный электродный и КНПС — пиролизный специальный. Характеристика этих коксов приведена в таблице 2.[1]
|
Кокс |
||||
|
Выход фракций, %(масс.) |
||||
|
выше 25 мм |
41,5 |
35,7 |
45,0 |
45,0 |
|
ниже 25 мм |
58,5 |
64,3 |
55,0 |
55,0 |
|
Содержание, % (масс.) |
||||
|
серы |
0,52 |
0,56 |
4,0 |
0,92 |
|
золы |
0,43—0,5 |
0,25-0,47 |
0,46-0,49 |
0,38-045 |
|
летучих |
8,7—10,2 |
8,0—9,5 |
6,8-7,2 |
6,8—9,3 |
|
Механическая |
||||
|
прочность, МПа …. |
4,0—5,7 |
3,5-4,6 |
5,3—6,0 |
9,0 |
Таблица 2
Основные характеристики нефтяных коксов, полученных замедленным коксованием
По содержанию серы коксы делят на малосернистые (до 1 %), среднесернистые (до 1,5 %), сернистые (до 4 %) и высокосернистые (выше 4,0 %); по гранулометрическому составу — на кусковой (фракция с размером кусков свыше 25 мм), «орешек» (фракция 8-25 мм) и мелочь (менее 8 мм); по содержанию золы — на малозольные (до 0,5 %), среднезольные (0,5 — 0,8 %) и высокозольные (более 0,8 %).
Содержание серы в коксе зависит почти линейно от содержания ее в сырье коксования. Малосернистые коксы получают из остатков малосернистых нефтей или подвергнутых гидрооблагораживанию. Как правило, содержание серы в коксе всегда больше ее содержания в сырье коксования.
Содержание золы в коксе в значительной мере зависит от глубины обессоливания нефти перед ее переработкой.
Кроме кокса, на УЗК получают газы, бензиновую фракцию и коксовые (газойлевые) дистилляты. Газы коксования используют в качестве технологического топлива или направляют на ГФУ для извлечения пропан-бутановой фракции — ценного сырья для нефтехимического синтеза. Получающиеся в процессе коксования бензиновые фракции (5 -16% масс.) характеризуются невысокими октановыми числами (=60 по м.м.) и низкой химической стабильностью (> 100 г 1 2 /100 г), повышенным содержанием серы (до 0,5 % масс.) и требуют дополнительного гидрогенизационного и каталитического облагораживания. Коксовые дистилляты могут быть использованы без или после гидрооблагораживания как компоненты дизельного, газотурбинного и судового топлив или в качестве сырья каталитического или гидрокрекинга, для производства малозольного электродного кокса, термогазойля и т.д.[2]
1.2 Технологические схемы и режим работы установки замедленного коксования
Технологическая схема. Схема установки приводится на рисунке 1. Сырье коксования подается насосом Н-1 через печи П-1 и П-2 в ректификационную колонну К-1 на верхнюю каскадную тарелку. Под нижнюю каскадную тарелку колонны К-1, конструкция которой аналогична колонне термического крекинга, подаются горячие пары продуктов коксования из реакционных камер. За счет контакта паров, имеющих температуру около 430 °С, с менее нагретым сырьем последнее подогревается. При этом часть паров конденсируется. Сконденсировавшиеся продукты коксования служат рециркулятом, вместе с первичным сырьем они уходят с низа К-1 в реакционные змеевики, расположенные в радиантной части трубчатых печей.
В печах сырье подогревается до температуры начала коксования (500—510 °С) и поступает через нижний загрузочный штуцер в реакционные камеры.
На установке имеются четыре камеры, работающие попарно, независимо друг от друга. Каждую пару камер можно отключать на ремонт, не останавливая установки. Сырье из П-2 подается в коксовую камеру Р-1 или Р-2, а из печи П-1 — в камеру Р-3 или Р-4.
Из камер продукты реакции направляются в ректификационную колонну К-1. Нижняя часть колонны снабжена каскадными тарелками, верхняя — ректификационными. В верхней части колонны происходит разделение продуктов реакции на фракции. Бензиновые пары и газ уходят с верха колонны в конденсаторы-холодильники ХК-1. Конденсат из ХК-1 подается в водогазо-отделитель Е-1, где происходит отделение газа от бензина и бензина от воды. Вода сбрасывается в емкость Е-2 и затем используется для получения пара в специальном змеевике печи. Избыток воды переливается в канализацию. Бензиновая фракция и газ самостоятельными потоками направляются на дальнейшую переработку в газовый блок.
