книги / Производство, облагораживание и применение нефтяного кокса

габаритную высоту камеры. Опыт эксплуатации показывает вполне удовлетворительную работу коксовой камеры без уноса из нее жид­ кости при высоте слоя пены 3—5 м над уровнем кокса. Низкие температуры (ниже 480 °С) коксования и более высокие уровни кокса интенсифицируют выброс пены. Температура на выходе из печи, давление в камере, коэффициент рециркуляции для различ­ ных установок колеблются в сравнительно узких пределах. Типич­ ные режимы: температура на выходе из печи 490—515 °С и избы­ точное давление в камере 1,0—5 кгс/см2; температура верха каме­ ры 420—450 °С. За рубежом более 90% установок замедленного коксования работают при следующем режиме: избыточное давле­

На установках замедленного коксования производят кокс раз­ личных видов, включая и электродные коксы высокой плотности.

Отечественные установки замедленного коксования принято раз­ делять в соответствии с производительностью по исходному сырью (в тыс. т/год) на следующие: обычные — 300; укрупненные — 600; сверхкрупные— 1500. Однако такую классификацию нельзя при­ знать удовлетворительной, хотя она и получила распространение на практике. Опыт показывает, что при работе обычной установки на крекинг-остатке, полученном термическим крекингом прямогон­ ных остатков сернистых и высокосернистых нефтей, производится почти столько же кокса, сколько при работе укрупненной установки на парафинистых малосернистых остатках, например типа остат­ ков мангышлакских нефтей. Поэтому установки замедленного кок­ сования целесообразно классифицировать, исходя из их произво­ дительности по коксу. При этом приведенная выше последователь­ ность в классификации установок сохраняется, но количество кок­ са, вырабатываемого на них, не пропорционально количеству сырья. При учете необходимого соотношения производительностей реакционного и ректификационного блоков количество кокса, вы­ рабатываемого на отечественных установках замедленного коксо­ вания, будет следующим (в тыс. т/год): на обычной — 70—100, на укрупненной— 100—120; на сверхкрупной — 250—300.

Особенности технологической схемы обычной установки замедленного коксования

Принципиальная схема обычной установки замедленного коксова­ ния подробно описана в работе [167]; поэтому здесь она не рас­ сматривается. На основании работы опытно-промышленной уста­ новки была разработана и внедрена типовая установка той же мощности (70—100 тыс. т/год по коксу) на некоторых заводах, предназначенная для работы на малосернистом сырье. При этом число реакторов осталось неизменным, а эффективность использо­ вания объема реакционных камер на установках стала ниже, чем

поверхностям транспортного оборудования, получаемых из дистил­ лятов коксования, так как эти фракции снижают приемистость керосино-газойлевых фракций к депрессатору.

На укрупненной установке применяются более современные, чем на обычной, конструкции аппаратуры и оборудования. Коксовые^ камеры, работающие под избыточным давлением 4,0 кгс/см2, имеют диаметр 4,6 м, а работающие под давлением до 1,8 кгс/см2 — 5,5 м. Проводится утилизация тепла горячих потоков. Осуществляется

абсорбция газов и стабилизация бензина. Для гидравлической рез­ ки кокса предусмотрены более компактные насосы высокого дав­ ления и буровое оборудование облегченного типа.

Укрупненная установка замедленного коксования, схема кото­ рой показана на рис. 17, предназначена для работы на малосерни­ стом сырье под избыточным давлением до 4,0 кгс/см2.

Сырье коксования из резервуара подается насосами 5 в на­ гревательную часть печей 3 и 4 (левые подовые и потолочные экраны). После нагревательных змеевиков сырьевые потоки объ­ единяются и направляются в ректификационную колонну 6 под первую и на четвертую каскадные тарелки. Количество сырья, подаваемого в колонну, регулируется в зависимости от темпера­

туры паров, поступающих из реакторов. С низа колонны 6 вторич­ ное сырье горячими насосами 5 закачивается в реакционные змее­ вики печей (верхнюю часть конвекционных змеевиков и правые: подовые и потолочные экраны), откуда каждый поток в отдель­ ности поступает через четырехходовые и проходные краны в реак­ торы, работающие попарно. Обе пары реакторов эксплуатируются, независимо друг от друга, так что одна из них может быть останов­ лена на ремонт.

Продукты реакции из работающей пары реакторов направляют­ ся на разделение в ректификационную колонну 6. Сверху колонны, газы и бензиновые пары отводятся в кожухотрубчатые конденса­ торы-холодильники 10, и затем конденсат подается в водогазоотделитель 14.

Жирный газ, уходящий сверху водогазоотделителя, отправляет­ ся в абсорбер-десорбер 20. Бензин забирается снизу водогазоот­ делителя насосами 11 и частично подается в колонну 6 в качестве орошения, а балансовое количество отводится на стабилизацию' в абсорбер-десорбер 20.

Вода из водогазоотделителя перетекает в вертикальную ем­ кость 12, сверху которой избыточное количество воды переливается,

вканализацию. Основной поток воды из емкости 12 направляется

вспециальную систему для получения пара высокого давления (до 40 кгс/см2), который используется как турбулизатор и как блоки­

ровочный пар для четырехходовых и проходных кранов (пар на блокировку подается, чтобы исключить попадание горячего продук­ та в атмосферу через неплотности кранов, так как при этом он может самовоспламениться и вызвать пожар).

Полученный пар перегревается в нижних частях конвекционных змеевиков печей. Часть его через регулирующие клапаны подается в потолочные экраны. Боковые погоны из ректификационной ко­ лонны 6 (керосин, легкий и тяжелый газойль) выводятся через со­ ответствующие секции совмещенной колонны 7. Для доведения температуры вспышки нефтепродуктов до требуемых норм в каж­ дую секцию колонны 7 подается острый водяной пар. Тепло пото­ ков используется для подогрева продуктов не только в теплообмен­ никах 13, 16, но и в кипятильнике 18. Перед выводом в парк про­ дукты коксования охлаждаются в холодильниках 17, 19. Легкие продукты коксования — жирный газ и нестабильный бензин — под­ вергаются дальнейшей обработке в абсорбере-десорбере 20, в ко­ лонне 24 и в дополнительном абсорбере 28.

Кокс удаляют из камер обычно гидравлическим способом. Раз­ делка кокса на необходимые фракции осуществляется на прирель­ совом складе.

Укрупненная установка замедленного коксования, предназначен­ ная для работы на утяжеленном сырье, имеет сходную технологи­ ческую схему, но отличается следующими особенностями: часть ректификационной колонны, расположенная выше аккумулятора,, оборудована 31 тарелкой с S-образными элементами; в качестве

Особенности технологической схемы сверхкрупной установки замедленного коксования

'При проектировании сверхкрупной установки учтен опыт работы •обычных и укрупненных установок замедленного коксования. Осо­ бенности сверхкрупной установки (рис. 18), обусловленные повы­ шенной производительностью (в 2,5—5 раз выше ранее приведен­ ных), следующие.

В качестве нагревателен используются три трубчатые печи объемно-настильного пламени конструкции Гипронефтемаш с по­ лезной тепловой нагрузкой 35 Мкал/ч. Каждая печь обслуживает две пары реакторов. К. п. д. печи 73%. Количество турбулизатора, подаваемого в радиантные трубы, 3% от загрузки, при доле отгона вторичного сырья на выходе из змеевика печи — около 90% (при 510 °С и 10 кгс/см2). В схеме установки имеется еще одна печь для циркулирующего газойля, который вносит дополнительное тепло в реакционную камеру в период коксования и после ее отключе­ ния. Мощность этой печи 15 Мкал/ч, температура нефтепродукта

до 510 °С, на выходе — до 480 °С, избыточное давление 3,3 кгс/см2, скорость паров 0,12 м/сек. Полный цикл работы камеры 6 6 ч. При этом выход кокса составляет 22% на сырье коксования. Сырье загружают в камеру четырьмя потоками. Оборудование для гидрорезки кокса смонтировано на металлоконструкциях, опираю­ щихся непосредственно на коксовые камеры. Для него не тре­ буется специальных постаментов, таких, какие имеются на других типах установок.

Между коксовыми камерами и ректификационной колонкой предусмотрен специальный отбойник коксовой мелочи, предотвра­ щающий ее попадание в колонну и далее — на прием печного на­ соса.

Установка оснащена высокоэффективными ректификационными устройствами (S-образными и клапанными тарелками) и аппара­ тами воздушного охлаждения.

Тепло боковых потоков ректификационной колонны, физическое тепло дымовых газов и др. используются для получения водяного пара давлением 15—17 кгс/см2.

Транспортная система кокса от реакторов до склада вы­ полнена с учетом минимального измельчения крупных частиц и по­ лучения при этом фракций максимальной чистоты.

Рис. 18. Технологическая схема установки замедленного коксования производительностью 1,5 млн. т сырья в год:

Удаление кокса из камер и его классификация

Удаление кокса из реакционных камер — процесс весьма сложный

и трудоемкий. Гидравлический метод удаления кокса заключается

вразрушении пластов кокса струей воды под высоким давлением. Пробуривание кокса в камере при помощи струи воды высокого давления во многом аналогично бурению нефтяных и газовых сква­ жин. Поэтому оборудование, применяемое для резки кокса в реак­ ционных камерах, в большинстве случаев взято из практики буре­ ния скважин. Подробное описание механизмов и конструкций

дует отметить, что применение новых гидрорезаков (ГРУ-2) суще­ ственно улучшило технико-экономические показатели процесса гидроудаления кокса.

В зависимости от свойств нефтяных коксов удельные показа­ тели процесса гидроудаления на 1 м3 кокса составили: расход во­ ды — 1,4—2,5 м3; расход электроэнергии 15—20 кВт-ч, скорость выгрузки — 2,0—2,5 м3/мин.

Первичный гранулометрический состав нефтяных коксов замед­ ленного коксования формируется в процессе гидрудаления под дей­ ствием струй высокого давления (120—160 кгс/см2). С увеличе­ нием диаметра коксовых камер давление на выкиде насоса для гидравлической резки возрастает. Ожидают, что с увеличением диаметра камер до 8 — 9 м давление на насосе при удалении кокса достигнет 200 кгс/см2 и более. В связи с неоднородностью кокса в камере в мелкие фракции переходят механически слабые слои из нижней и верхней частей камеры. Из среднего слоя формирует­ ся в основном электродный кокс, максимальный размер частиц которого достигает значительных величин (до 1 м и более). Глыбы •с такими габаритами формируются в последний момент гид­ роудаления и составляют, ,в зависимости от качества сырья и режима коксования, в среднем от 3 до 5% на все количество кокса.

кокса широкого гранулометрического состава на узкие фракции. В соответствии с нуждами потребителей на современных установ­ ках замедленного коксования предусматривается получение трех классов кокса, различающихся не только размерами частиц, но и стоимостью. С целью стимулирования производства электрод­ ного нефтяного кокса, пригодного для облагораживания во вра­ щающихся печах, а также учитывая больший выход летучих ве­ ществ из нефтяного сырья, чем при получении пекового кокса, ре-

аналогичных кривых ситового состава можно установить степень отклонения от основной кривой /, т. е. степень измельчения ма­ териала по мере его перемещения по транспортной системе. Для практики важен не только выход, но и чистота отбора целевых продуктов. Так, в соответствии с ГОСТ 15833—70 в электродном коксе (фракция<25 мм) мелочи должно содержаться не более 1 0 %, а во фракции 8—25 мм содержание мелочи < 6 мм должно быть не более 25%. Такое качество кокса достигается при соблюдении

зависящих от размера рассеваемых частиц. Чем мельче размер частиц, подвергаемых классифи­

кации, тем меньше должна быть допустимая скорость их движе­ ния. При классификации коксов замедленного коксования скорость движения кокса на поверхности сита для частиц более 25 и 6 мм составляет соответственно 10 и 2 м/мин;

необходимо, чтобы сортируемый кокс равномерно распределял­ ся тонким слоем на поверхности сита.

Схема транспорта кокса на укрупненной установке замедлен­ ного коксования приведена на рис. 2 0 .

По мере разработки процессов облагораживания суммарного нефтяного кокса (мелочи, орешка и крупных фракций), получае­ мого на установках замедленного коксования, необходимость раз­ деления их на узкие фракции отпадает или же классификация бу­ дет производиться только на две фракции.

Коксы непрерывных процессов, вследствие специфичности их

свойств, специальных и сложных методов классификации и транс­ портирования не требуют.

Рис. 20. Схема транспорта кокса на укрупненной установке замедленного кок­ сования:

1 — открытая площадка для кокса; 2 — наклонная бетонная рампа; 3 — мос­ товой грейферный кран; 4 — бункер; 5 — скребковый конвейер; 6 — универсаль­

КОМБИНИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА КОКСОВАНИЯ

СДРУГИМИ ПРОЦЕССАМИ НЕФТЕПЕРЕРАБОТКИ

Впоследние годы при разработке и проектировании технологиче­ ских установок большое внимание уделяется укрупнению и комби­ нированию их с целью исключения повторяемости однотипных

установок на одном НПЗ и сокращения числа стадий при осуществ­ лении сложных процессов. Необходимость получения коксов спе­ циальных качеств, рационального использования тепла потоков, выводимых с установки, эффективного использования отводимых для застройки территорий, выпуска углеродной продукции, гото­ вой для использования потребителем, и т. д. требуют настоятельно сочетания процесса коксования с другими технологическими про­ цессами.

С процессами коксования можно комбинировать следующие процессы.

Подготовка сырья. Примером такого сочетания может явиться производство волокнистого и обычного коксов на одной и той же установке замедленного коксования, практически осуществленное на одном из заводов в Англии [243]. При производстве обычного кокса готовится дистиллятный продукт (газойль), являющийся ис­ ходным сырьем для получения кокса специальных качеств. Инте­ ресно также сочетание процесса деструктивной переработки остат-