Слайд 2ПЛАН ЛЕКЦИИ
1 Теоретические сведения
2 Основные факторы процесса
3 Установка замедленного коксования
(УЗК)
Слайд 3Теоретические сведения
1 Процессы коксования нашли наиболее широкое распространение среди термических
процессов.
2 Решается 2 задачи:
- Получение нефтяного кокса
- Углубление переработки нефти
3 Спрос на нефтяной кокс:
- Производство высоколегированной стали, цветных металлов, электроэнергии
- Развитие реактивной техники, аппаратостроения, атомной энергетики и т.п.
Слайд 4Теоретические сведения
1 Сырьё: гудрон, мазуты, крекинг-остатки, экстракты масляного производства, асфальты
деасфальтизации, тяжелая смола пиролиза и др.
2 Разновидности процесса коксования:
Слайд 5Теоретические сведения
Периодическое коксование (в кубах)
- Простой и старый способ
- Применяется
для получения электродного кокса (крупнокускового)
- Процесс не перспективен – малая
производительность и небольшой срок службы коксовых кубов, большие энергозатраты на выгрузку кокса
Непрерывное коксование (в «кипящем» слое)
- Целевое назначение – газ, жидкие продукты
- Частицы кокса – 0,1-0,5 мм
- Кокс получается порошкообразный
В России – ТКК
За рубежем (США) – система «флюид»
Слайд 6Теоретические сведения
Периодическое коксование. Этапы.
1 Сырьё загружается в куб (d
= 2-6 м).
2 Постепенный нагрев.
- При t=350
ºC из сырья выделяются жидкие и газообразные продукты.
- При t=400-450 ºC температуру стабилизируют и протекают основные реакции.
3 Продукты распада охлаждают и разделяют.
4 В жидкой фазе образуется кокс.
5 После прекращения реакции коксобразования производится прокалка кокса.
6 По окончании прокалки кокс выгружают механически.
* - процесс неэффективен, неэкономичен. Строится в исключительных случаях.
Слайд 7Теоретические сведения
Требования к коксу
1 Гранулометрический состав:
- Целевая фракция (кусковой кокс) – размер частиц > 25
мм.
- Орешек – размер частиц 8-25 мм.
- Мелочь – размер частиц < 8 мм.
2 Содержание серы:
- Малосернистые – S < 1 %.
- Cреднесернистые – S = 1-1,5 %.
- Сернистые – S = 1,5-4 %.
- Высокосернистые – S > 4 %.
3 Зольность:
- Малозольные – до 0,5 %.
- Cреднезольные – 0,5-0,8 %.
- Высокозольные – более 0,8 %.
4 Содержание летучих – не более 6,5-10 % и т.д.
Слайд 8 Применение кокса
В производстве анодной массы и обожженных анодов для
алюминиевой промышленности и графитированных электродов для электродуговых печей
в производстве разных видов ферросплавов, карбида кальция и т.д.
Широкое применение находит нефтяной кокс при изготовлении конструкционных материалов:
- в производстве цветных металлов, кремния, абразивных (карбидных) материалов;
- в химической и электротехнический промышленностях;
- в космонавтике, в ядерной энергетике и др.
Брикеты размером: 90 x 90 x 45 либо 50 x 35 мм
Цилиндры диаметром: (мм)Ø 550, Ø 700, Ø 900,Ø 1000
Гранулы диаметром:32 - 45 мм,
длина макс. 250 мм
Теоретические сведения
Слайд 9Теоретические сведения
КОКС
- Восстановитель и проводник электрического тока
- Восстановитель при осуществлении
ряда химических процессов: производство электродной продукции, абразивных материалов, карбидов, процесса
горения
- Восстановитель и сульфидирующий агент при шахтной плавке некоторых видов окисленных руд цветных металлов, в производстве сероуглерода, сульфида натрия
- Сырье для производства конструкционных материалов
Слайд 10Основные факторы процесса
1 Целевое назначение – получение кокса:
- Много ПЦА – кокс хорошего качества.
- Много САВ – кокса больше, но качество хуже.
2 Целевое назначение – углубление переработки нефти:
- желательные компоненты – парафины, циклоалканы, т.е. склонные к реакциям распада.
3 Чем меньше серы, тем выше качество кокса.
1 Сырьё
Слайд 11Образование кокса из различных классов углеводородов
Ароматика
Нафтены
Парафины
МЦА
Олефины
МЦА
ПЦА
Смолы
Асфальтены
Карбены
Карбоиды
Кокс
Слайд 12Основные факторы процесса
Качество сырья влияет на коксообразование в змеевике печи
Сырье
содержащее
- Смолы, асфальтены – коксогенные компоненты (используют - увеличение скорости
движения сырья по трубам, турбулизатор)
- Асфальтены и недостаток ПЦА – низкая агрегативная и кинетическая устойчивость – коксообразование, прогар труб печей
Выход кокса
Слайд 13Основные факторы процесса
Составляет 450-510 ºС
- чем
выше температура
на УЗК – закоксовывание змеевиков, меньше содержание летучих в
коксе, выше его механическая прочность, образование в камере некондиционного (гроздевидного) кокса
при ТКК – вторичные реакции разложения газов и бензинов.
- чем ниже температура – меньше скорость основных реакций.
2 Температура
Слайд 14Основные факторы процесса
Составляет
на УЗК - 0,35-0,4 МПа
на ТКК - 0,7-1,0
МПа
- чем выше давление - сложность аппаратурного оформления
- чем ниже
давление - меньше скорость основных реакций
3 Давление
Слайд 15Основные факторы процесса
4 Кратность циркуляции непревращенного сырья
0,2-0,6
- Низкие значения
соответствуют – остаточному сырью (гудроны, остатки висбрекинга) при получении рядового
кокса
- При получении игольчатого кокса используют ароматизированное дистиллятное сырье с рециркулятом
5 Время пребывания сырья в реакционной зоне
около 12 ч
6 Объемная скорость подачи сырья
- для прямогонных остатков – 0,12-0,13 ч-1
- для крекинг-остатков – 0, 08-0,1 ч-1
Слайд 16Установка замедленного коксования (УЗК)
Основные блоки
технологических схем УЗК:
- Нагревательный
-
Реакционный
- Фракционирующий
- Механический
Слайд 17УЗК
Блок-схема процесса УЗК
БФ
Р
Сырьё
Газ
Бензин
ЛГ
ТГ
Нагр.
змеевик
Реакц.
змеевик
Кокс
Продукты крекинга
Слайд 18УЗК
1. Реакторы представляют собой не обогреваемые пустотелые цилиндрические аппараты.
2.
Вначале тепло затрачивается на прогрев камер и испарение сырья, что
замедляет процесс разложения.
3. В результате постепенного накопления коксообразующих веществ в жидком остатке он превращается в кокс.
4. По мере заполнения камер коксом свободный реакционный объем уменьшается и одновременно увеличивается средняя температура коксования.
5. Чем выше температура нагрева сырья, тем меньше опасность «переброса» остатка из реактора в колонну и тем лучше качество получаемого кокса.
6. Процессы поликонденсации, свойственные коксообразованию, протекают с выделением тепла, но поскольку коксование сопровождается и реакциями разложения, суммарный тепловой эффект отрицателен.
7. В связи с уменьшением реакционного объема повышается средняя температура, процесс коксообразования ускоряется, коксовый слой становится более плотным. Содержание летучих в нем уменьшается.
Слайд 20УЗК
Реактор УЗК
1 – корпус;
2 ,5 – верхняя и нижняя
горловины ;
3,4 – полушаровое и конические днища;
6 – фундаментное
кольцо;
7 – опорное кольцо;
8 – опора;
9 – штуцер для ввода сырья;
10 – штуцер для выхода паров;
11 – штуцер для ввода антипенной присадки.
Слайд 21РЕАКТОР УЗК
После проведения опрессовки производится прогрев камеры водяным
паром.
При достижении стабильной температуры начинается заполнение реактора сырьем, нагретым
в трубчатой печи до температуры 465…510 °С.
Сырье, представляющее собой парожидкостную смесь, вводится через штуцер, расположенный в нижней горловине.
По мере заполнения реактора происходит образование кокса (это самый длительный процесс до 50 % времени цикла).
Во избежание выноса пены из коксовой камеры и ее переполнения в процессе высота заполнения контролируется с помощью радиоактивных сигнализаторов уровня.
Слайд 22УЗК
Изменение качества кокса в зависимости от температуры нагрева сырья при
замедленном коксовании.
* - меняется температура в реакторе в ходе процесса;
**
- различия в качестве кокса по высоте и сечению реактора;
*** - подача паров тяжелого газойля.
Слайд 24УЗК
Стадии гидроудаления кокса из реактора
Режим бурения
Режим гидровыгрузки
Слайд 25Продукты, % масс.
Газ……………………………………….
Бензин………………………………….
Легкий газойль ……………………….
Бензин + ЛГ……………………………
Тяжелый
газойль……………………..
Кокс.…………………………………….
Потери………………………………….
Примерный материальный баланс процесса УЗК
8,2 – 13,2
4,0 - 15,5
18,3 - 35,0
23,0 - 49,1
14,1 - 35,0
25,7 - 33,0
0,7 - 3,9
Слайд 26Использование продуктов коксования
ГАЗ. Содержит много С1 - С2 (сухая часть),
суммарное содержание непредельных углеводородов 25...30 %. Газ направляют на ГФУ,
где выделяют ППФ, ББФ, которые используются в процессах нефтехимии и при синтезе высокооктановых добавок к бензинам.
БЕНЗИН Содержит много серы, ненасыщенных углеводородов (алкенов, диенов), химически нестабилен. Октановое число низкое около 60 %. Бензин подвергают облагораживанию – гидроочистке. После ГО с целью повышения октанового числа бензин подвергают риформингу.
ЛЕГКИЙ ГАЗОЙЛЬ 200... 350° С. Содержит ненасыщенные углеводороды, химически нестабилен, много серы, подвергаются ГО и используются как компонент дизтоплива.
ТЯЖЕЛЫЙ ГАЗОЙЛЬ ВЫШЕ 350º С. Также содержит много серы, ненасыщенные углеводороды. Обычно его используют как компонент котельных топлив.
Слайд 27Использование продуктов коксования
Слайд 29Совершенствования УЗК
Введение ароматизированных добавок в сырье коксования
повышает агрегативную устойчивость сырья,
уменьшает коксообразование в трубах печи,
улучшает качество кокса
Повышение усталостной прочности
корпусов реакторов УЗК
за счет снижения термических нагрузок на этапах прогрева реактора перед его заполнением и охлаждением кокса
на реакторах устанавливаются поверхностные термопары, фиксирующие степень неравномерности и характер изменения температуры стенок реакторов
Слайд 30УЗК
ОАО «Уфанефтехим»
ООО «Лукойл-ПНОС»