Нефтеперерабатывающая промышленность

ВВЕДЕНИЕ

Основными задачами нефтеперерабатывающей промышленности являются наиболее полное удовлетворение народного хозяйства в высококачественных нефтепродуктах и обеспечение сырьем смежных производств.

В настоящее время одной из важнейших проблем нефтеперерабатывающей промышленности является дальнейшее углубление переработки нефти и увеличение доли перерабатываемого сырья во вторичных процессах. Одним из этих процессов является коксование нефтяных остатков, позволяющее:

1) углубить отбор светлых нефтепродуктов из тяжелых остаточных фракций первичной и вторичной переработки нефти;

2) получить нефтяной кокс.

К остаточным фракциям относятся: гудроны, асфальтены деасфальтизации, крекинг- остатки, экстракты масляного производства.

Переработка тяжелых нефтяных остатков позволяет существенно увеличить выработку газов и моторных топлив (бензинов, керосинов, дизельных топлив), а также сырья для химической, нефтехимической и микробиологической промышленности.

Далеко не последнее место занимает в нефтехимической промышленности производство нефтяного кокса.

Основное количество нефтяного кокса получают на установках замедленного коксования.

Включение в схему НПЗ процессов коксования оправдано как при переработке малосернистых, сернистых, так и высокосернистых нефтей. На

коксование направляются фактически все отходы от переработки нефти.

Нефтяные коксы используются в основном для производства электродной продукции. Наиболее крупными потребителями кокса является алюминиевая промышленность (производство анодов для выплавки алюминия), а на втором месте стоит производство графитированных электродов, которые в дальнейшем применяются при получении электростали, магния, хлора. Кроме этих отраслей, нефтяной кокс может быть успешно использован в цветной и черной металлургии при шахтной плавке окисленных никелевых руд, в производстве ферросплавов, кремния; в химической промышленности - в производстве карбида кальция, сульфата натрия, сероуглерода. В настоящее время в народном хозяйстве ощущается острый недостаток углеродистого сырья. В связи с этим облагораживание и рациональное использование ресурсов нефтяного кокса представляют актуальную задачу.

Производство нефтяного кокса в нашей стране развивается по следующим направлениям:

- строительство новых установок;

- наращивание мощностей действующих установок;

- увеличение выработки кокса за счет утяжеления и повышения коксуемости сырья;

- разработка и освоение технологии производства новых сортов кокса;

- инженерная разработка и усовершенствование коксовых производств, средств механизации и дистанционного управления.

К настоящему времени назрела необходимость обобщения опыта

эксплуатации отечественных установок коксования в необогреваемых камерах с выдачей рекомендаций по улучшению их технико-экономических

показателей, качества получаемых продуктов и их рациональному использованию.

1 УСТАНОВКА ЗАМЕДЛЕННОГО КОКСОВАНИЯ

1.1 Типы установок и методы коксования.

Нефтяной кокс получают при коксовании нефтяного сырья в горизонтальных обогреваемых кубах, в необогреваемых камерах и в аппаратах с движущимся теплоносителем. Исходным сырьем для коксования являются обычно нефтяные остатки: гудрон, мазут, крекинг-остаток. В меньшем количестве используют тяжелые ароматизированные дистилляты пиролиза, каталитического крекинга. В зависимости от технологии получения нефтяной кокс содержит от 90 до 95% углерода, 2-5% водорода, 2-3% кислорода и азота. Важнейшими показателями качества кокса являются:

1) содержание серы;

2) зольность;

3) содержание влаги;

4) выход летучих веществ.

Эти показатели зависят от состава перерабатываемой нефти (остатка). Содержание серы в коксе различных марок должно быть не более 1,5% вес., зольность - не более 0,3-0,6% вес., содержание влаги - не более 3,0% вес., выход летучих - не более 5,0 - 7,0% вес. Большое значение имеет также структура кокса. Существуют установки трех типов процессов коксования: коксование в горизонтальных обогреваемых кубах (периодический метод), термоконтактное (непрерывное) коксование, замедленное коксование в необогреваемых камерах.

1.1.1 Кубовый метод коксования.

Кубовый метод коксования является самым старым из существующих процессов коксования. Коксование проводится в нескольких обогреваемых камерах, работающих самостоятельно. Кубы представляют собой горизонтальные аппараты диаметром 2-4,5 м и длиной 10-13 м. Сырье загружают в куб и постепенно подогревают его снизу открытым огнем. При температуре 300°С начинаются выделения дистиллятных паров, которое

усиливается по мере разогревания кубов. После того как температура в

паровой фазе куба достигнет 445-460°С начинается ее снижение. Понижение температуры говорит о том, что выделение погонов прекратилось и процесс образования коксового «пирога» в основном закончился. Дальнейший подогрев куба необходим для завершения процесса коксования, прокалки и просушки кокса. Прокалку кокса ведут при температуре 700-720 °С.

После прокалки, которая продолжается 2-3 часа, температуру в топке под кубом постепенно снижают, выключают форсунку и охлаждают куб. Для охлаждения куба подается сначала водяной пар, а затем воздух.

Когда температура кокса понизится до 150-250 °С, приступают к его выгрузке. Кокс выгружают через люк. Для этого перед шуровкой в куб закладывают цепь или щиты, которые лебедкой вытягиваются из люка, взламывая коксовый «пирог». Оставшаяся часть кокса извлекается вручную.

На кубовых установках благодаря хорошей прокалке в кубах удается получить крупнокусковой кокс с малым содержанием летучих (2-5%) компонентов, что позволяет выпускать качественный электродный кокс.

На рис. 1 представлена технологическая схема коксования в кубах.

Рис. 1.1 Технологическая схема коксования в кубах

1- куб; 2- разгрузочный люк; 3- шлемовая труба; 4- конденсатор-холодильник; 5- сепаратор; 6- приемник дистиллята коксования;7- труба для хвостовых погонов; 8 - аварийный бачок.

1.1.2 Термоконтактный метод коксования.

При термоконтактном (непрерывном) коксовании нагретое сырье вступает в контакт с подвижным, нагретым до более высокой температуры инертным теплоносителем и коксуется на поверхности этого теплоносителя. Кокс, отложившийся на поверхности теплоносителя, вместе с ним выводится из зоны реакции .

Поскольку основное количество тепла, необходимое для коксования, сообщается за счет контакта сырья с нагретым теплоносителем, сырье перед подачей в реактор можно подогревать до более низкой температуры, чем требуется при замедленном коксовании. Это облегчает переработку наиболее высоковязких, смолистых продуктов, например асфальтов масляного производства, которое быстро коксуется при подогреве в трубчатых печах.

На работающих установках непрерывного коксования теплоносителем является порошкообразный кокс с размером частиц до 0,3 мм, а коксование происходит в кипящем слое теплоносителя. Используется принцип пневмотранспорта. Движущей силой является поток газа или пара, захватывающий коксовые частицы и несущий их.

Высокая температура коксового теплоносителя способствует испарению продуктов разложения и удалению их с поверхности коксовых частиц. Возможность образования продуктов вторичного происхождения уменьшается. Поэтому выход кокса при термоконтактном коксовании меньше, чем при замедленном коксовании.

При непрерывном коксовании в кипящем слое происходит одновременно три процесса: коксование, сопровождающееся образованием продуктов разложения и уплотнения, прокалки кокса, и вторичные реакции распада и уплотнения продуктов коксования, находящихся в паровой фазе.

Получаемый на этой установке кокс представляет собой мелкие и плотные шарики с блестящей поверхностью и с выходом летучих 1-4%.

Максимальный размер шариков 2 мм, минимальный - 0,07 мм; из них 90% - мельче 0,4 мм .

Процесс непрерывного коксования испытан в масштабе опытно промышленной установки.

Рис. 1.2 Схема установки непрерывного коксования в псевдоожиженном слое кокса.

1- парциальный конденсатор (скруббер); 2- реактор; 3- коксонагреватель; 4 - топка; 5-холодильник-классификатор кокса; 6-ректификационная колонна; 7-конденсатор; 8-компрессор; 9-холодильник; 10-газосепаратор; 11-стабилизатор; 12-отпарная колонна; 13-котел-утилизатор.

Рис. 1.3 Схема установки замедленного коксования в необогреваемых камерах

1,6,12,15 - насосы; 2,3 - трубчатые печи; 4- приемник; 5,5' - камеры замедленного коксования; 8,19,21 - аппараты воздушного охлаждения; 9- ректификационная колонна; 10,11 - отпарные колонны; 16 - холодильник; 17 -газоотделитель; 18-20-теплообменни

1.2 Физико-химические основы процесса.

Основную массу нефтяного кокса составляют карбоиды - продукты глубокого уплотнения нефтяных остатков (гудронов, крекинг-остатков, асфальтов деасфальтизации, экстрактов масляного производства), образующихся в результате действия на эти углеводороды высокой температуры - до 510 °С. Карбоиды - сложные соединения, богатые углеродом и бедные водородом, характеризуются полной нерастворимостью в бензоле .

При нагреве сырья коксования до температуры 460-510 °С происходят реакции распада и конденсации молекул с образованием свободных радикалов. Под свободными радикалами подразумеваются осколки молекул, имеющие неспареный электрон, в силу этого обладающий повышенной реакционной способностью.

Коксообразующими компонентами в нефтяных остатках являются смолы,

Выход кокса из асфальтенов, смол и масел составляет соответственно: 60 - 75 % , 25 - 30 % и 1%. При совместном присутствии всех указанных выше компонентов, суммарный экспериментальный выход кокса заметно выше, чем рассчитанный по содержанию в сырье масел, смол и асфальтенов по правилу смешения. Это объясняется тем, что в реакции коксообразования углеводородов совместно с аналогичными осколками молекул смол и асфальтенов. Изменяя условия процесса, можно влиять превращение компонентов сырья и, следовательно, регулировать материальный баланс в сторону меньшего или большего выхода тех или иных продуктов.

Влияние температуры на ход и результаты коксования многообразно. В частности, при повышении температуры в камере количество продуктов, остающихся в жидкой фазе и подвергающихся полному разложению, уменьшается и выход кокса снижается.

Начиная с некоторой температуры, тем более низкой, чем менее ароматизировано сырье, и обычно большей 500°С, наиболее ароматизированные асфальтены выделяются из раствора в смолах и маслах в виде капель второй жидкой фазы и наблюдается образование сферических колец кокса. Чрезмерная глубина разложения сырья в печи, растущая с повышением температуры, может приводить для относительно малоароматизированного сырья, например для гудронов высокопарафинистых нефтей, к закоксовывания змеевика печи. Одной из наибольших трудностей при эксплуатации установок замедленного коксования является вспенивание (вспучивание) продукта в коксовой камере и переброс его вследствие этого в ректификационную колонну. Продукт в коксовой камере, концентрация асфальтенов в котором достигает пороговой, является студнем, т.е. обладает высокой вязкостью.

При прохождении паров и газов слой жидкого высоковязкого продукта вспенивается; высота пенного слоя тем выше, чем больше поток газовой фазы. Конденсация асфальтенов до кокса, начинающаяся при застудневании раствора асфальтенов, происходит с большим газовыделением; происходит интенсивное вспенивание пластичной массы студня, высота его слоя увеличивается в 3-8 раз. Повышение температуры в камере снижает вязкость коксующегося продукта, и вспучивание уменьшается. Кроме того при этом снижается срок заполнения камеры коксом и увеличивается деструкция первично образующегося кокса (прокалка), что уменьшает содержание в коксе продуктов, выделяющихся при его прокаливании («летучих»).

Повышение температуры в камере ограничено закоксовыванием труб печи, для различных видов сырья температура на выходе из печи не может быть выше 505-515 о
С, что сильно снижает гибкость процесса замедленного коксования. Температура в камере ниже вследствие затрат тепла главным образом на крекинг и испарение продуктов крекинга и обычно составляет 420-450 °С. Первичные относительно легкие продукты распада переходят в газовую фазу. В результате бензиновые фракции процесса коксования содержат много олефиновых углеводородов.

Давление в камере обычно порядка 0,2-0,3 МПа (2-3 кгс/см2
), и изменение его несущественно. Качество сырья влияет на выход продуктов, качество и ход технологического процесса. Выход кокса тем выше, чем больше в сырье асфальтенов и выше его ароматизированность. Под ароматизированностью понимают долю углеродных атомов сырья, содержащихся в ароматических кольцах. Чем выше ароматизированность жидкого продукта в коксовой камере, тем выше пороговая концентрация асфальтенов, при которой раствор

застудневает и начинается коксообразование, и меньше газовыделение при

поликонденсации асфальтенов (благодаря большей ароматизированности

последних); в результате пористость кокса снижается. При меньшем газовыделение высота вспененного слоя в коксовой камере снижается, и предельная высота, до которой может быть заполнена коксом камера без опасности переброса в колонну, повышается. Содержание в сырье

асфальтенов и асфальтенообразующих компонентов определяет время начала коксообразования. Чем меньше асфальтенов в сырье и ниже скорость их накопления при крекинге, тем больше период до начала коксообразования. Высококачественный кокс может быть получен из дистиллятного высокоароматизированного сырья. В коксе, полученном из остаточного сырья, содержится много гетероэлементов, особенно серы, так как в асфальтенах и смолах нефти концентрируется сера, азот , и кислородорганические и металлорганические соединения. Большие затруднения возникают при коксовании высокопарафинистых остатков нефти. Парафины очень плохо растворяют асфальтены, поэтому при нагреве сырья в печи с повышением температуры змеевик быстро закоксовывается. Кроме того, в условиях коксования парафиновые углеводороды подвиваются только эндометрическим реакциям крекинга, и эндометричность суммарного процесса с увеличением концентрации в сырье парафинов возрастает.

Рис. 1.4 Схема образования нефтяного кокса.

Асфальтены высокопарафинистых остатков также относительно малоароматизированы, при их разложении выделяется много газообразных продуктов, что увеличивает высоту вспененного слоя в камере; образуется высокопористый кокс.

Поэтому при работе на высокопарафинистом сырье необходимы специальные меры, обеспечивающие достаточно длительную работу

змеевика печи: повышенная кратность циркуляции тяжелых газойлевых фракций коксования; повышенный расход турбулизатора в печном змеевике, введение в сырье специальных добавок. Рециркуляция тяжелых ароматизированных фракций коксования повышает ароматизированность сырья, поступающего в печь. Турбулизатор (водяной пар) препятствует осаждению асфальтенов, выделяющихся из раствора, на стенки печных труб. Кремнийорганические жидкости, добавляемые в небольших (менее 0,001 %) количествах, эффективно снижают высоту вспененного слоя в коксовой камере.

Известно, что скорости распада компонентов сырья и уплотнения образующихся осколков неодинаковы. Обычно с повышением температуры процесса распад протекает более интенсивно, чем уплотнение, таким образом, между распадом и уплотнением проходит некоторое время, и регулируя процессы соответствующим образом, можно получить значительное количество жидких и газообразных продуктов без существенного карбоидообразования, например, при термическом крекинге или большое количество кокса при уменьшенном выходе газообразных и жидких продуктов.

В начальный момент при загрузке реакторов горячим сырьем разогреваются стенки камеры. Происходит усиленное выделение паров и на дне камеры накапливается жидкая масса - тяжелая часть загрузки. При незначительном уровне жидкости в реакторе, дистиллят, уходящий через верх реактора, представляет собой в основном малоизмененные фракции исходного сырья. В этом случае процесс испарения преобладает над процессом разложения - что приводит к повышенным значениям плотности и

вязкости дистиллята, коксуемости и содержания серы. Выход продуктов разложения в этот период относительно мал.

В дальнейшем, по мере накопления в реакторе жидкой части загрузки, подаваемый продукт вынужден проходить через слой жидкости, где происходит разложение молекул высокомолекулярных соединений на структурные звенья, это естественно отражается на свойствах дистиллятов. С разогревом камеры роль реакции разложения повышается и снижается вязкость и плотность дистиллятов.

Для интенсивного протекания процесса уплотнения асфальтенов в коксе необходима высокая концентрация асфальто-смолистых веществ, карбенов и карбоидов. На границе раздела жидкой и паровой фаз в камере образуется прочный поверхностный слой. Газы и пары дистиллятов, прорывающихся через этот слой вызывают пенообразование.

Карбоиды или мелкие частицы кокса прилипая к поверхности пузырьков, переходят в пену, и образуя своего рода скелет, повышают ее устойчивость. По мере повышения в остатке концентрации асфальто-смолистых веществ он переходит в пластическое состояние.

Пластическая масса представляет собой сложную коллоидную систему, содержащую газовую, жидкую и твердую фазы.

Твердая фаза образуется в результате столкновения осколков распавшихся молекул асфальто-смолистых веществ при их достаточной концентрации в жидкой фазе. Возникшие коксовые зародыши в дальнейшем растут, превращаясь в микроскопические коксовые частицы - агрегаты конденсированных ароматических углеводородов. На поверхности твердых частиц карбоидов адсорбируются осколки распавшихся сложных молекул, при помощи которых в дальнейшем разрозненные частицы карбоидов сжимаются в прочную сплошную массу.

1.3 Описание технологической схемы УЗК

Замедленное коксование. Схема установки.
Принципиальная схема установки замедленного коксования.

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 ~4300
С, с менее нагретым сырьем последнее нагревается. 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 (500-5100
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 установку. Сырье из П-2
подается в коксовую камеру Р-1
илиР-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 разделения продуктов реакции на фракции .

Бензиновые пары и газ уходят с верха колонны, охлаждаются и частично конденсируются в ХК-1
, а затем конденсат отделяется от газа в газосепараторе Е-1
, где происходит также сепарация воды . Вода сбрасывается в емкость Е-2
и затем используется для получения водяного пара в специальном змеевике печи . Бензиновая фракция и газ самостоятельными потоками направляются в абсорбердеэтанизатор .

С 31- , 26- , 18-й тарелок колонны К-1
отбираются боковые погоны : фракция выше 4500
С (тяжелый газойль), фракция 350-4500
С (легкий газойль) , фракция 180-3500
С (керосин) . В отпорной колонне К-5
из боковых пагонов удаляются отпаркой легкие фракции. Затем фракции с низа соответствующих секций колонны К-5
через теплообменники отводятся с установки. Часть фракций 180-3500
С используется как абсорбент в доабсорбере К-3
. Для снятия избыточного тепла с 21-й тарелки К-1
выводится промежуточное циркулирующее орошение, которое после охлаждения возвращается в колонну. Тепло циркулирующего орошения используется в кипятильнике стабилизатора.

Абсорбер К-2
предназначается для выделения бензиновых фракций из жирного газа и одновременно деэтанизации бензина. Абсорбентом является стабильный бензин. Он вводится в верхнюю часть абсорбера. С низа абсорбера бензин, содержащий углеводороды С3
и выше, через теплообменник Т-4
подается в стабилизатор К-4
.

В стабилизаторе под давлением 8,5 происходит дебутанизация бензина . С верха К-4
выводится головка стабилизации (пропан-бутановая фракция) , а с низу – стабильный , не содержащий легких углеводородов , бензин .

Стабильный бензин охлаждается в теплообменнике Т-4
и холодильнике Х-1
, очищается от сернистых соединений щелочной промывкой. Чтобы повысить

антиокислительную стабильность бензина, к нему добавляется ингибитор, который подается в линию вывода бензина с установки. Газ с верха абсорбера – деэтанизатора К-2
направляется в дополнительный абсорбер К-3
, где из него удаляются унесенные углеводороды С3
и выше. Сухой газ из К-3
выводится в общую топливную сеть завода, а насыщенный абсорбент (фракция 180-3500
С) возвращается К-1
для отправки поглощенных углеводородов. Реакционные камеры установки замедленного коксования работают по циклическому графику. В них последовательно чередуются циклы: реакции, охлаждение кокса, выгрузки кокса и разогрева камеры.

В начальных моментах при подачи сырья в наработавшую камеру происходит разогрев ее стенок горячим сырье. в этот период процессы испарения преобладают над крекингом, а дистиллят, уходящий с верха реакционной камеры, состоит из почти не подвергшихся разложению легких фракций сырья. В нижней части камеры накапливается жидкая масса, которая представляет собой тяжелую часть загруженного сырья .

Продолжительность первого периода зависит от качества сырья и от того, до какой температуры оно было подогрето. Так, для крекинг - остатков с высоким содержанием асфальтенов при температуре нагрева сырья 4750
С первый период продолжается 5 ч, а при температуре 5100
С – всего 2 ч. При коксовании полугудрона, содержащего меньше асфальтенов, продолжительность первого периода составляет при тех же температурах нагрева сырья соответственно 8-9 и 5-6 ч.

При дальнейшей работе подаваемое в камеру сырье проходит через все более высокий слой жидкости, в котором интенсивно происходят реакции деструкции. Вязкость жидкого остатка постепенно повышается, в нем накапливаются коксообразующие вещества, и этот остаток постепенно превращается в кокс. Второй период коксования отличается постоянным выходом и качеством продуктов разложения.

Когда камера заполняется коксом примерно на 80%, поток сырья с помощью специального четырехходового крана переключают на другую камеру. В отключенной реакционной камере коксообразование из-за понижения температуры замедляются. В верхней части камеры в этот период откладывается губчатая рыхлая масса кокса. Всего по высоте камеры насчитывается три слоя кокса – нижний, образовавшийся в первый период и верхний слой, который откладывается в конце при охлаждении камеры. Кокс в верхнем слое наименее прочен, содержит много летучих соединений, и обладают повышенной зольностью, так как он образовался за счет коксования смолисто-асфальтеновых веществ.

Зольные элементы и сера, как правило, концентрируются в этих веществах.

После отключения камеры, заполненной коксом, ее продувают водяным паром для удаления жидких продуктов и нефтяных паров. Удаляемые продукты поступают сначала в колонну К-1
. После того как температура кокса понизится до 400-4050
С, поток паров отключается от К-1
и направляется в емкость Е-4
. Водяным паром кокс охлаждается до 2000
С, после чего в камеру начинают подавать воду. Вода подается до тех пор, пока вновь подаваемые порции воды не перестанут испаряться. Сигналом прекращении испарения служит появление воды в сливной трубе Е-4
.

Закончив охлаждение, приступают к выгрузке кокса из камеры. Для очистки камер на современных установках замедленного коксования применяется гидравлический метод. Разрушение пластов кокса производится струей воды, имеющей высокое давление (до 150). Над каждой камерой устанавливаются буровые вышки высотой 40м, предназначенные для подвешивания бурового оборудования. Конструкция вышки и бурового оборудования, применяемого для удаления кокса, аналогично оборудованию для добычи нефти и скважин.

На вышки закрепляется гидродолото, с помощью которого в слое кокса

пробуривается центральное отверстие. Размеры отверстия достаточны для свободного прохода гидрорезака. После пробуренного отверстия гидродолото снимают и заменяют гидрорезаком. Гидрорезак снабжен соплами, из которых подаются сильные струи воды, направляемые к стенкам камеры. Гидрорезак перемещается по камере, полностью удаляя со стенок кокс.

Удаление из камеры кокс и вода через разгрузочный люк диаметром 1,4 м попадают в питатель-дробилку, где кокс дробится на куски размером не более 150 мм. Раздробленный кокс поступает на конвейер, снабженный обезвоживающими днищами, через которые удаляется вода. Обезвоженный кокс элеватором подается в двух ситовой грохот, где кокс сортируется на три фракции: 150-25 мм , 25-6 мм , 6-0 мм.

Вода, удаленная через обезвоживающие днища, содержит коксовую мелочь, которую в специальных фильтрах-отстойника отделяют от воды и переносят грейферным краном в бункер коксовой мелочи. Вода из отстойников возвращается в цикл.

Коксовую камеру, из которой выгружен кокс, опрессовывают и прогревают острым водяным паром. Затем в течении некоторого времени через камеру пропускают горячие пары продуктов коксования из работающей камеры. Пройдя через подготавливаемую камеру, эти пары поступают затем в ректификационную колону К-1
. Когда подготавливаемая камера прогреется до 3600
С, заканчивается образование кокса в работающей камере. В этот момент производится переключение камер.

Примерный график работы коксовой камеры следующий (в ч):

Подача сырья _______________________________24

Переключение камеры _______________________0,5

Пропаривание камеры водяным паром__________2,5

Охлаждение кокса водой_______________________3

Слив воды__________________________________2,5

Бурение отверстий в коксе гидродолотом________0,5

Расширения отверстий для прохода гидрорезака__1,5

Удалении кокса гидрорезаками__________________4

Испытание камеры____________________________2

Разогрев камеры_____________________________7,5

_____________

Итого______48

Процесс замедленного коксования проводится в необогреваемых коксовых камерах. Сырье (смесь исходного сырья с рециркулирующей тяжелой газойлевой фракцией) нагревается в трубчатых нагревателях печи до 480-520 °С и закачивается в один из реакторов, предварительно прогретый. Коксовые реакторы (или камеры) представляют собой вертикальные полые цилиндры с люками вверху и внизу.

Коксование проводится за счет аккумулированного сырьем тепла. Продукты распада исходного сырья отводятся сверху камеры на ректификацию, а в камере накапливаются тяжелые жидкие остатки разложения сырья. При достижении пороговой концентрации асфальтенов в камере образуется коксовая масса. Время пребывания в камере различно для газовой и жидкой фаз. Компоненты газовой (паровой) фазы покидают зону высоких температур быстро, компоненты жидкой фазы находятся в камере, практически до полного разложения на газофазные продукты и кокс. Непрерывно выделяющиеся из реактора горячие пары и газы подвергаются ректификации в колонне, а затем поступают в конденсаторы-холодильники. Кокс в реакторе охлаждается водой и выгружается при помощи струи воды, вводимой специальными устройствами (резаками) в пробуренную центральную скважину под давлением 15 МПа. Разделка кокса на необходимые фракции осуществляется на прирельсовом складе.

Процесс замедленного коксования имеет периодический характер по выгрузке кокса и непрерывный по подаче сырья и выделению дистиллятных продуктов.

2 РАСЧЕТ УСТАНОВКИ ЗАМЕДЛЕНОГО КОКСОВАНИЯ.

Представим схему блоков установки замедленного коксования:

Рис.2.1 Схема блоков установки замедленного коксования

2.1 Материальный баланс реактора.

Годовая производительность 800000 тонн в год.

Время работы установки: Т= 365- Ткап
– Ттек
(1)

365-30-10=325суток

Т= 24·325 = 7800 ч

Часовая производительность установки равна:

Π= (2)

Из практических данных известно, что из 100% сырья (гудрон), в результате коксования получено:

Расчет выхода кокса:

К= 17%

Хк
=2,0 + 1,66·К (3)

Хк
=2,0 + 1,66·17= 30,22≈ 30%

Расчет выхода газа:

Хк+г
= 5,5+1,76·К (4)

Хк+г
= 5,5+1,76·17 = 35,42%

Хг
= Хк+г
– Хк
= 35,42 – 30= 5,42% (5)

Из практических данных выход бензина = 20%

Хб
=20%

Хг.сумар.
= Хк
-Хг
-Хб
(6)

Хг.сумар.
=100-30-5,42-20= 44,58

Хм+т.г
=44,58%

Хм
=24%

Хт,г
=20,58%

Проверка:30+5,42+20+44,58= 100%

Свободный материальный баланс.

1%=102564,10кг∕
час

Выход С1-С2
: 102564,10·1,5=15,38 (7)

Выход С3-С4
: 102564,10·3,52= 3610,26

Выход бенз.фр
: 102564,10·19,9= 20410,25

Выходкокса
: 102564,10·30= 30769,23

Выход лег.газ
: 102564,10·24= 24615,38

Выход тяж.газ
: 102564,10·20,58= 21107,69

Потери: 102564,10 ·0,5=512,82

Выход продуктов коксования в т
/год

1%=800000 т
/год