Установка земельного коксования

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.

 

 

 

 

Схема образования нефтяного кокса.

 

 

Рис.4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2 Описание технологической  схемы УЗК

Рис.5.

Сырье коксования подается насосом Н-1 через печи П-1и П-2в 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 ~4300С, 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 (500-5100С) 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 газосепаратореЕ-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 4500С (тяжелый газойль), фракция 350-4500С (легкий газойль) , фракция 180-3500С (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 180-3500С используется как абсорбент в доабсорбереК-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 повыситьантиокислительную стабильность бензина, к нему добавляется ингибитор, который подается в линию вывода бензина с установки. Газ с верха абсорбера – деэтанизатораК-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 180-3500С) 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 сырьем. 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 4750С первый период продолжается  5 ч, а при температуре 5100С – 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 400-4050С, поток паров отключается от К-1 и направляется в емкость Е-4. Водяным паром кокс охлаждается до 2000С, 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. Гидрорезакснабжен 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 3600С, 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.

 

1.4 Характеристика сырья, готовой продукции установки замедленного коксования

Процесс замедленного коксования в не обогреваемых камерах предназначен для получения крупнокускового нефтяного кокса как основного целевого продукта, а также легкого и тяжелого газойлей, бензина и газа.

Сырьем для коксования служат малосернистые атмосферные и вакуумные нефтяные остатки, сланцевая смола, тяжелые нефти из битуминозных песков, каменноугольный деготь и гильсонит. Эти виды сырья дают губчатый кокс. Для получения высококачественного игольчатого кокса используют более термически стойкое ароматизированное сырье, например смолу пиролиза, крекинг-остатки и каталитические газойли.

Основными показателями качества сырья являются плотность, коксуемость по Конрадсону и содержание серы. Выход кокса определяется коксуемостью сырья и практически линейно изменяется в зависимости от этого показателя. При коксовании в необогреваемых камерах остаточного сырья выход кокса составляет 1,5—1,6 от коксуемости сырья. При коксовании дистиллятного сырья выход кокса не соответствует коксуемости сырья, поэтому составлять материальный баланс расчетным методом для такого сырья нельзя.

Таблица 1

Характеристика сырья

Остаток выше, °С	Выход (на нефть), % масс.		ВУ80	ВУ100	Температура, °С		Содержание, % масс.		Коксуемость, % масс.
					застывания	вспышки	серы	парафина
560	15,0	1,0723	-	284,00	55	304	4,53	0,8	20,18

 

 

 

                                 Таблица 2 

Характеристика готовой продукции

3№	Наименование материала	Номер стандарта	Показатель качества для контроля	Едизм	Норма
3
11	Кокс нефтяной малосернистый замедленного коксования марки КЗ-А	ГОСТ 22898-78 с изм.№1,2,3,4	1)Массовая доля общей  влаги 2)Массовая доля летучих  веществ 3)Зольность 4)Массовая доля серы 5)Массовая доля мелочи (куски размером меньше 8мм) 6)Действительная плотность  после прокаливания при температуре 1300С в течении 5 часов 7) Массовая доля: Кремний Железо Ванадий	% % %   %   %   г/см   % % %	Не более 3,0 Не более 9,0 Не более 0,6 Не более 1,5 Не более 10   2,08-2,13   Не более 0,08 Не более 0,08 Не более 0,015
22	Кокс нефтяной замедленного коксования марки «В» с размером кусков 0-25 мм	ТУ 38001310-78 с изм.№1,2,3	1)Содержание основных  фракций 2)Выход летучих веществ 3) Зольность 4) Массовая доля серы 5) Массовая доля влаги	% % % % %	Не менее 80,0 Не более 12,0 Не более 0,6 Не более 1,5 Не более 6,0
33	Кокс нефтяной, суммарный, малосернистый	ТУ 38601-01-183-90	1)Массовая доля мелочи (куски размером меньше 8 мм) 2)Массовая доля летучих  веществ 3)Зольность 4)Массовая доля серы 5)Действительная плотность  после прокаливания при температуре 1300С в течении 5 часов 6)Массовая доля: Кремний Железо Ванадий 7)Массовая доля общей  влаги	%   % % % г/см       % % % %	Не более 50,0   Не более 10,0 Не более 0,6 Не более 1,5 2,08-2,13       Не более 0,08 Не более 0,08 Не более 0,015 Не более 3,0
4 4       4.	Кокс нефтяной УВМЦ 3-25 восстановитель углеродистый для цветной металлургии	ТУ 38601-01-176-92 с изм №1	1)Массовая доля летучих  веществ 2) Массовая доля общей  влаги 3) Зольность 4) Массовая доля серы 5) Массовая доля мелочи (куски размером меньше 3 мм) Летом Зимой	% % % %     % %	Не более 11,50 Не более 3,0 Не более 0,8 Не более 1,5     Не более 12,0 Не более 20,0
55	Газ сероводородсодержащий	СТП 010705-401050-98	1) Содержание H2S 2) Содержание СО2+ H2S 3) Содержание углеводородных  газов от С1 до С5	%об %об   %об	88,0 97,0   3,0
66	Бензин (компонент автомобильных бензинов)	СТП 010705- 101009-98	1) Фракционный состав: а)н.к.летом зимой б) к.к. 2)Коррозионные свойства: 3) Содержание воды и  механических примесей 4) Внешний вид	С   С   -   -	Не ниже 38 Не нормир. Не выше 205 Не корроз. Отсутствуют Светло-желтый
77	Топливо дизельное	СТП 010705-401005-94	1)Фракционный состав: а) 50% перегоняется при температуре б) 96% перегоняется при температуре 2) Содержание воды 3) Цвет	С С - -	Не выше 280 Не выше 340 Отсутствие Светло-желтый
8 8	Газойль (тяжелый, легкий)	СТП 010705- 401018-91	1)  Температура вспышки (определяется в закрытом тигле) 2) Содержание воды	С   -	Не ниже 110   Следы
9  9	Газ топливный	СТП 010705- 401012 -91 с изм №1	1)  Объемная доля сероводорода  ( до очистки) 2) Массовая концентрация  H2S (после очистки) 3) Объемная доля компонентов: а)водорода б) метана в) этан-этилена г) пропан-пропилена д) бутан-бутилена е) сумма 02 и аргона ж) пентана з) азота 4) Плотность при 20 С 5) Массовая концентрация  водяных паров 6) Теплота сгорания (низшая)	%   мг/нм     % % % % % % % % г/дм г/нм кДж/м	Не более 9,0   70,0     5,0-15,0 15,0-20,0 5,0-15,0 10,0-35,0 25,0 1,0 1,5 20,0 1,15-1,35 5,0 11000-17000