ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 191
Скачиваний: 5
нию его днища. Коксообразующую способность каждого вида сырья определяют по его плотности: чем больше плотность сырья, тем больше оно образует кокса. Поэтому до начала загрузки куба про бу сырья направляют в лабораторию для определения его плотно сти и содержания воды. Во избежание вскипания и выброса про дукта при нагревании содержание воды в сырье не должно превы шать 1%. Температура загружаемого сырья должна быть не ниже температуры листов днища куба. Обычно сырье загружают в куб нагретым до температуры не менее 100° С.
Прежде всего куб пропаривают острым паром для удаления воздуха и предотвращения образования взрывчатой смеси с пара ми загружаемого нефтепродукта. Одновременно с поступлением в куб сырья под кубом зажигают форсунку, но прежде чем зажечь форсунку, необходимо продуть камеру сгорания и дымоход паром, чтобы вытеснить из них газ, который мог так случайно остаться.
Технологический режим коксования зависит от свойств исход ного сырья и от особенностей данной установки (конструкции куба, степени начального подогрева сырья и пр.). Если начальная тем пература загружаемого сырья была невысока (90—100°С), то шу
ровку ведут с таким расчетом, чтобы в первые 2 |
ч нагрева темпе |
|
ратура в кубе повышалась в час на 35—55, а затем па |
10—30° С. |
|
Пока жидкость в кубе не прогреется полностью, |
вести |
шуровку |
форсированно опасно, так как это может вызвать преждевременное коксование пограничного слоя нефтепродукта и привести к образо ванию на днище куба корки кокса, ухудшающей теплообмен.
Скорость выделения погонов следует регулировать так, чтобы температура охлажденных погонов при поступлении их в резервуар была не выше 80° С. Это предупреждает в случае попадания в ре зервуар воды ее вскипание и выброс продукта. Наиболее сильно идут погоны при температуре внутри куба 360—400° С. Выше 400° С температура повышается значительно медленнее и скорость погоновыделения уменьшается. Наивысшая температура в кубе при отго не жидких дистиллятов 450—460° С, при этом выделяются послед ние тяжелые погоны, затем температура начинает снижаться. Этот момент совпадает с началом покраснения днища куба и считается началом прокалки кокса.
Прокаливают (или подсушивают) коксовый «пирог» для полно го завершения процесса коксования и удаления из кокса дистил лятных паров (так называемых «летучих»). Для этого в течение 1,5 ч поднимают температуру днища куба от 550 до 750° С, т. е. до водят цвет днища до малинового, и поддерживают эту температуру в течение 2—3 ч. После окончания прокалки в течение 2,5 ч сни жают температуру днища куба (доводят его цвет до темного), за тем гасят форсунку и оставляют куб на 3—4 ч для «томления».
Пропаривание куба-после окончания процесса «томления» прес ледует двоякую цель: удалить из куба углеводородные пары и газы и охладить куб. Когда температура в кубе снизится до 175—200° С, открывают разгрузочный люк, дают коксу еще остыть, продувоч ный пар закрывают и выгружают кокс при непрерывном венти
лировании куба. Электролебедкой при помощи стального тро са извлекают из куба на площадку предварительно заложенные в него поперечные пластины вместе с коксом. Затем куб доочищают от кокса вручную.
При переработке малосернистого сырья с малым содержанием солей выход электродного кокса от всего количества получаемого кокса достигает 98%. Однако коксование в кубах имеет много недо статков: малая производительность, значительный расход топлива (до 8 %) и металла (быстрый износ куба, особенно днища), боль шая трудоемкость процесса, особенно при выгрузке кокса.
Замедленное коксование
Принципиальная схема установки для замедленного коксования показана на рис. 79.
Сущность этого процесса заключается в том, что предваритель но нагретое до высокой температуры (495—520° С) сырье закачи вают в необогреваемые изолированные снаружи реакторы (каме ры), где проводится коксование за счет аккумулированного сырьем
Рис. 79. Принципиальная схема установки для замед ленного коксования:
1 — реакционные камеры; 2 — нагревательная печь; 3 — ректи фикационная колонна; 4 — отпариая колонна; линии: / —
сырья; II — газа; /// — бензиновой фракции; IV — воды; V —
водяного пара; VI — газойля; VII — кокса
тепла. Коксовые камеры представляют собой вертикальные полые цилиндры с люками вверху и внизу. Сырье нагревается в трубча тых печах. Непрерывно выделяющиеся из камеры горячие пары и газы подвергаются ректификации в колонне, а затем, пройдя тепло обменники, поступают в конденсаторы-холодильники. Обычная про изводительность таких установок от 2000 до 5000 т/сут.
Для обеспечения нормальной работы трубчатой печи необходи мо, чтобы процесс коксования протекал замедленно (отсюда и его название) до тех пор, пока сырье, нагревшись до требуемой темпе
9* |
131 |
ратуры, не поступит в коксовые камеры. Это достигается благо даря большим скоростям сырья, нагретого в трубах змеевика печи. Для увеличения скорости потока и уменьшения закоксовывания печ ных труб при температуре 430—460° С в нагреваемое сырье подают водяной пар (турбулизатор), который предварительно перегревают,
до 400—450° С.
В установке бывает от двух до шести коксовых камер. Работают они поочередно: в то время как одну (или две) загружают нагре тым сырьем и заполняют образующимся коксом, остальные стоят на чистке (разгрузке от кокса). Таким образом, каждая камера рабо тает периодически, но так как камер несколько, то это дает воз можность другим аппаратам установки (трубчатой печи, ректифи кационной колонне), а следовательно, и всей установке в целом
работать непрерывно.
Каждая камера заполняется на 80% своего объема за 24 ч при работе на гудроне и за 18—19 ч при работе на крекинг-остатке. После этого аппарат отключают, пропаривают *(для отгона из кок са дистиллятных нефтяных фракций, которые поступают в колон ну) и примерно через 30 мин поток паров сбрасывают в бачок, сое диненный с вытяжной трубой. Затем кокс охлаждают водой и вы гружают из аппарата при помощи струи воды, вводимой специаль ными резаками (в предварительно пробуренную центральную сква жину) под давлением 150—200 кгс/см2. Для создания требуемого напора применяют многоступенчатые центробежные насосы. При водом для насоса служит турбина, развивающая до 4000 об/мин. Потребляемая мощность находится в пределах 1500—2000 квт/ч. На резку расходуется около 250 м3/ч воды, а на охлаждение кокса
200—250 м3.
После выгрузки кокса камеру закрывают и подготавливают к новому циклу. Перед включением ее прогревают водяным паром, а затем парами продуктов коксования из работающего реактора до 150—180° С, т. е. до температуры, при которой гарантировано от сутствие воды; пары и конденсат отводят в соответствующие емко сти, затем пары направляют в ректификационную колонну. Камеру включают на поток при помощи четырехходового крана, который одновременно отключает действующую камеру.
Для нормальной работы установки большое значение имеет транспортировка кокса. Во время выгрузки из камер кокс частично измельчается от действия режущей струи воды и при падении кус ков на выгрузочную площадку. Количество мелочи (до 25 мм) не должно превышать 30% всего количества полученного кокса. От способа дальнейшей транспортировки кокса с выгрузочной площад ки до бункеров или погрузки в вагоны зависит работоспособность всей установки. Это особенно важно в зимнее время из-за смерза ния частиц кокса с водой. Поэтому на установке должно прово диться разделение кокса по крупности с одновременным обезвожи ванием. Обычно кокс разделяют на фракции: больше 25, 8—25 и мельче 8 мм. Первая фракция может быть использована на алюми ниевых и электродных заводах, вторая — при производстве карби
132
дов и ферросплавов, а третья — в производстве абразивных материалов в качестве топлива; ее можно также брикетировать для превращения в кусковой кокс.
Кокс с содержанием серы выше нормы можно обессеривать путем про калки его при высоких температурах. При температуре прокалки кокса по рядка 2000° С содержание серы сни жается до 0,2—0,4% по сравнению с 4—6 % в исходном коксе.
Контактное коксование
Контактное коксование заключает ся в том, что предварительно нагретое сырье контактируется с подвижным, нагретым до более высокой темпера туры инертным твердым теплоносите лем и откоксовывается на нем.
В процессах контактного коксова ния тяжелых нефтяных остатков на твердом теплоносителе откладывается кокс в количестве, соответствующем коксуемости сырья или превышающем его. Теплоносителем может служить минеральный материал или кокс.
Уже говорилось, что существует два типа контактного коксования: коксование на гранулированном (кус ковом) коксе, который в процессе пе редвижения внутри аппаратуры при нимает вид округленных гранул раз мерами 3— 11 мм и коксование на по рошкообразном коксе с частицами раз мером 0,25—0,75 мм. Обычно первый процесс называют контактным коксо ванием, а второй имеет несколько на званий: коксование на порошкообраз ном коксе, коксование в псевдоожижен ном состоянии, коксование в кипящем слое и, наконец, термоконтактное кок сование. В дальнейшем процесс второ го типа мы будем называть «коксова ние на порошкообразном коксовом теплоносителе».
Контактное коксование на грану лированном коксовом теплоносителе.
Рис. 80. Схема реакторного бло ка для коксования нефтяных ос татков на гранулированном коксе:
1 — классификатор кокса; 2 — коксо-
нагреватель; |
3 — дозатор |
горячего |
теплоносителя; |
4 —реактор; |
5*—до |
затор теплоносителя в парлнфт; 6 — парлнфт; линии: / — ввода сырья из печи в реактор; // — вывода нефтя
ных |
паров |
из |
реактора |
|
в колонну; |
||
I I I — пара |
в |
парлнфт; |
I V — пара |
||||
для |
пропарки |
теплоносителя; |
V — |
||||
воздуха |
в |
коксонагреватель; |
VI — |
||||
выхода |
дымовых газов; |
в |
VII — горя |
||||
чего |
теплоносителя |
дозатор; |
|||||
VIII — дополнительного |
потока |
теп |
|||||
лоносителя в реактор; IX — кокса на склад
133
Основой процесса (разработан ГрозНИИ и Гипрогрознефтью) яв ляется работа реактивного блока. Из реактивного блока нефтяные пары выводятся в ректификационную колонну, в которой они раз деляются на фракции. Аппаратура и оборудование, применяемые для разделения газообразных и жидких продуктов, не отличаются от обычно применяемых в нефтеперерабатывающей промышлен ности.
Важным продуктом процесса является кокс.
На рис. 80 показана схема реакторного блока для коксования нефтяных остатков на гранулированном коксе. Сырье, нагретое в теплообменниках и трубчатой печи до 380—420° С, пройдя верхнюю часть смесителя, имеющего вид вертикальной трубы, поступает в реактор 4. Туда же через дезатор 5 поступает гранулированный теплоноситель (кокс), предварительно нагретый в расположенном выше коксонагревателе 2 до 580—600° С. Находящиеся внутри сме сителя слабонаклонные стержни рассекают и несколько задержи вают падающий сверху вниз поток теплоносителя и вызывают ин тенсивное перемешивание теплоносителя и жидкого сырья. На по верхности стенок смесителя отлагается кокс, но он непрерывно сби вается потоком теплоносителя, поэтому смеситель остается чистым. Далее смоченный сырьем теплоноситель проходит через двойной конусный распределитель и падает вниз в виде двух кольцевых кон центрических потоков на поверхность сплошного слоя теплоноси теля в основной части реактора. Через эту часть реактора тепло носитель проходит с небольшой скоростью в течение 6 — 8 мин. За это время сырье, покрывающее тонкой пленкой гранулы теплоно
сителя, |
успевает при температуре 510—520° С полностью разло |
|
житься |
с образованием |
кокса, который остается на поверхности |
гранул, |
и паровой фазы. |
Образующиеся пары выводятся из средней |
и нижней частей реактора. Для предупреждения коксования трубо провода, по которому выводятся пары, они охлаждаются в трубо проводе до 390°С струей более холодного нефтепродукта и посту пают далее во фракционирующую колонну для разделения на газ, фракции до 200, 200—350, 350—500° С и тяжелый остаток, который возвращается в реактор в смеси со свежим сырьем. Весовое соотно шение потоков теплоносителя и сырья на входе в смеситель состав ляет примерно 9—10 : 1.
Внижней части реактора поток кокса продувается паром (2—3% всего количества сырья), затем кокс из реактора попадает
вдозатор 5 и подается парлифтом 6 в классификатор кокса, отку да основная масса кокса попадает в коксонагреватель, а избыточ ное его количество через холодильник выводится из установки.
Всистеме должно циркулировать более или менее определенное количество кокса с определенным размером частиц, поэтому часть кокса выводят из системы как товарный кокс, а часть наиболее крупных частиц (примерно 5% общего потока) измельчают. Для сортировки кокса и служит классификатор.
Состав по фракциям кокса, циркулирующего в системе и выво димого из нее, характеризуется следующими данными, %:
134