Установка земельного коксования

 

Главным потребителем кокса является алюминиевая промышленность, где кокс служит восстановителем (анодная масса) при выплавке алюминия из алюминиевых руд. Кроме того, кокс используют в качестве сырья при изготовлении графитированных электродов для сталеплавильных печей, для получения карбидов (кальция, кремния) и сероуглерода.

Основными показателями качества кокса являются истинная плотность, содержание серы, зольность и микроструктура. Для игольчатого кокса истинная плотность должна быть не ниже 2,09 г/см3, для кокса марки КНПС (пиролизного специального), используемого в качестве конструкционного материала, она находится в пределах 2,04—2,08 г/см3 .

Содержание серы в коксе почти всегда больше, чем в остаточном сырье коксования. Из остатков малосернистых нефтей получают малосернистый кокс, содержащий, как правило, до 1,5 % (масс.) серы; кокс из сернистых остатков содержит обычно 2,0— 4,5 % (масс.) серы, а из высокосернистых — более 4,0 % (масс.). Содержание золы в коксе в значительной мере зависит от глубины обессоливания нефти перед ее перегонкой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II. РАСЧЕТ УСТАНОВКИ ЗАМЕДЛЕННОГО КОКСОВАНИЯ

                                      2.1 Материальный баланс УЗК

Рассчитать материальный баланс УЗК мощностью 800000 тысяч в год. Сырьем для которого является гудрон славянской нефти, с плотностью 1.0723 кг/м³ и коксуемостью 20.18%

1. Рассчитать производительность  установки:

.2 кг/ч

2. Формула для расчета  выхода кокса:

Хк=3+1.66×Хк; Хк=2+1.66×20.18=35.5%

3. Формула для расчета  суммарного выхода кокса и  газа:

Хкг=5.5+1.76×Кс; Хкг=5.5+1.76×20.18=41.02%

4. Формула для расчета и выхода бензина:

Хб=

5. Выход газа:

Хг=Хкг-Хк; Хг=41.02-35.5=55%

6. Выход газойля:

Хг=100-Хг-Хб-Хк; Хг=100-35.5-26.3-5.5=32.7%

 

 

 

 

Таблица 3

Сводный материальный баланс УЗК

Приход	%	Кг/ч	Т/г	Расход	%	Кг/ч	Т/г
Гудрон		98039.2	800000	Бензин	26.3	25784.3	210400
				Кокс	35.5	34803.9	284000
				Газ	5.5	5392.2	44000
				Керосин газойль	32.7	32058.8	261600
Итого	100	98039.2	800000	Итого	100	98039.2	800000

                 

2.2 Расчет теплового  баланса замедленного коксования

Основная цель составления теплового баланса заключается в определении температуры уходящих паров.

Основное уравнение теплового баланса имеет вид:

∑Q прих = ∑Qрасх

где: ∑Qприх - тепло, приносимое в камеру, кДж/ч;∑Qрасх – тепло, уносимое из камеры, кДж/ч.

Для реакционной камеры:

∑Q прих = Qс + Qр+ Qтурб+ Qх.р

где: Qс-тепло, приносимое с сырьем кДж/ч;Qр -тепло, приносимое в камеру, кДж/ч;Qтурб -тепло, уносимое из камеры, кДж/ч; Qх.р - тепло, образующееся в результате хим. реакции коксования, кДж/ч

 

 

Тепло, приносимое с нефтяным сырьем рассчитывается по формуле:

Qс = Gс ∙ J/n,

где n – число реакционных камер (4);J – энтальпия нефтяного сырья при t входа сырья в камеру, кДж/ч; Gс – количество поступающего сырья (кг/час);          

При температуре 495°С, Jс = 1300 кДж/ч.

Qс =800000×1300/4 =260000000 кДж/ч

Тепло, приносимое в камеру с рециркулятом определяется по формуле:

Qрец = Gр ∙ J /n;

где: n-число коксовых камер -4; Qрец - тепло приносимое рециркулятом;

J-энтальпия рециркуляции, 1300кДж; Gр-количество рециркулята,кг/ч.

Принимаем Gр в 2 раза превышающие количество сырья.

Qрец =200000×1300/4=65000000 кДж/ч

Тепло, приносимое в камеру с турболизатором , определяется по формуле:

Qтурб = Gтурб ∙ J /n;

где:  J= 3328 кДж/;Gтурб- количество турболизата принимаем равным 2% от количества сырья кг/ч; n-число коксовых камер -4.

Qтурб=1600000×3328 /4=1331200000 кДж/ч

Тепло, образующееся в результате химической реакции коксования:

Qх.р. = Qс ∙ g /4.

где: g – суммарный тепловой эффект реакции коксообразования, g = - 280 кДж/ч; Qс-тепло, приносимое с сырьем кДж/ч; ; Qх.р - тепло, образующееся в результате хим. реакции коксования, кДж/ч;

Qх.р. =800000∙(-280) /4 =-56000000 кДж/ч

Рассчитываем ∑Qприх=260000000+65000000+1331200000+(-56000000)=1600200000

∑Q рас = Q пар + Q пот

Величину тепловых потерь принимаем равной 0,2% от ∑Q прих

Q пот = 0,2%  ∙ ∑Q прих/100

Q пот = 0,21600200000/100=3200400 кДж/ч

Тепло, уносимое из камеры с парами и газами нефтепродуктов, найдем из уравнения:

Q пар = ∑Q прих - Q пот

Q пар=1600200000-3200400=1596999600 кДж/ч

Таблица 4

Тепловой баланс реакционной камеры

Приход	%	кДж/ч	Расход	%	кДж/ч
Qс	16.2	260000000	Пары	99.8	1596999600
Qтурб	4.1	65000000	Потери	0.2	3200400
Qрец	83.2	1331200000
Qх.р	-3.5	-56000000
Итого	100	1600200000		100	1600200000

 

 

 

 

2.3Описание  конструкции  аппарата.

Коксовая камера, представляющая собой стальную, сварную, вертикальную емкость с теплоизоляцией вместимостью более 300 литров цилиндрической формы с выпуклым (эллиптическим, полусферическим) днищем, расположенную на опорах, классифицируется в подсубпозиции7309 00 300 0 ТН ВЭД ТС в соответствии с Основными правилами интерпретации ТН ВЭД ТС 1 и 6. Емкость оснащена штуцерами для ввода сырья и выхода продукта, штуцерами контрольно-измерительных приборов и автоматики, люком для выгрузки кокса. Камера используется в нефтегазовой промышленности для выработки крупнокускового нефтяного кокса из тяжелых нефтяных остатков как первичной, так и вторичной переработки (гудроны, мазуты, крегинг-остатки и др.) в составе установок замедленного коксования. В конструкцию коксовой камеры не входит механическое или теплотехническое оборудование.

1 - корпус; 2 - штуцер для выхода  паров; 3 - штуцеры для предохранительного  клапана; 4 - люк; 5 - штуцер для входа  антивспенивателя; 6 - воздушник; 7 - люк для выгрузки  кокса; 8 - штуцеры для входа  сырья на коксование; 9 - штуцер-датчик уровня; 10 - штуцер-датчик АЭ (акустической  эмиссии); 11 - штуцер-датчик температуры; 12 - опора; 13 - штуцеры монтажные.

 

2.3.Конструктивный  расчет

1. Выход кокса

Gк=;

Gк==778.97

2. Находим общий реакционный  объем по формуле:

Vp=    G/c /(24 . pк . ω)

Vp=м3

 3. Принимаем диаметр реакционных камер равный 4,6 м, тогда площадь сечения будет:

S= G/n /Vл

D=

S=3,14 ∙ 4,62/4=16,6 м3

4. Объем кокса за 1 час определим по формуле:

V/ к=Gк/24

V/ к=3

5. Определяем приращение высоты коксового слоя:

hк= Vк/ S

hк=м

5. Определяем общую высоту коксового слоя за рабочий цикл по формуле:

h1 = hк∙τ

h1 =1.9×24=45,6м

6. Найдем коэффициент  вспучивания:

kвс =4,5+0,11(486-490)= =4,06

7. Высота вспученной массы:

h2= 4 06 ∙1,9=7.7м

8. Общая высота рабочей  камеры:

H=h1+h2

H=26,4+7,7=34.1

9. Так как полученная  высота велика для одной камеры, то делим на 4 следовательно:

H=34.1/4=8,5м

III. ОХРАНА ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ.

3.1 Охрана  труда.

Обеспечение безопасных и здоровых условий труда на нефтеперерабатывающих установках возможно только при  строгой трудовой и производственной дисциплине всех работающих, точном выполнении ими правил и инструкций по технике безопасности. Без этого самая совершенная техника и технология не в состоянии создать на установке безопасные условия.

Очень велика роль непосредственных исполнителей - рабочих. Помимо знания технологии они должны иметь навыки в работе, чтобы не допускать возникновения опасностей, а если они возникли, уметь их устранить. В результате отступлений от нормального режима работы и нарушений правил техники безопасности на установках замедленного коксования могут произойти аварии, пожары, несчастные случаи (ожоги, поражения электрическим током ) , отравления парами УВ и сероводородом. Наиболее огне- и взрывоопасными нефтепродуктами на установке являются газ и бензин – они могут образовать взрывоопасную концентрацию в любой точке установки. Горючая и взрывоопасная смесь УВ паров с воздухом может образоваться и внутри аппаратов, если из них (при ремонте) нефтепродукты удалены не полностью и если аппараты (при пуске) предварительно не продуты паром или инертным газом. Особую опасность представляет скопление УВ газов в насосных помещениях, где при малейших пропусках газа и розливе нефтепродукта может образоваться взрывоопасная концентрация их смеси с воздухом.

Поскольку выделение вредных газов и паров вследствие не плотностей в аппаратуре и  оборудовании все же не исключено, чтобы не превысить предельно допустимых концентраций существует вентиляция.

 

Правильно спроектированная и эксплуатируемая вентиляция позволяет обеспечить в закрытых помещениях нормальное состояние воздушной среды.

Наиболее опасным нефтепродуктом на установке замедленного коксования является бензин, обладающий при обычной температуре высокой испаряемостью. Концентрация паров бензина в воздухе 30-40г/м3 опасна для жизни при вдыхании такого воздуха несколько минут. При меньших концентрациях отравление происходит не сразу: вначале пострадавший ощущает головокружение, сердцебиение, слабость, иногда появляется состояние опьянения, беспричинная веселость, а затем человек теряет сознание. При действии на кожу бензин и керосино-газойлевая фракция обезжиривают ее, что может привести к кожным заболеваниям.

В УВ газе коксования содержится значительное количество сероводорода, который вызывает тяжелое отравление. Сероводород- бесцветный газ с неприятным запахом тухлых яиц, ощущаемым даже при очень малых концентрациях. При больших концентрациях запах сероводорода не чувствуется, т.к. поражаются дыхательные пути. При еще больших концентрациях сероводорода поражается центральная нервная система, появляется общая слабость, головокружение, рвота. При концентрациях выше 1000мг/м3в результате  паралича легких и сердца мгновенно наступает смерть.

На установке коксования при внутри установочном транспортировании кокса (дроблении, сортировке, транспортировании и хранении0 выделяется коксовая пыль, которая при вдыхании проникает в легкие и может вызвать серьезное заболевание. Предельно допустимая концентрация коксовой пыли в воздухе 5мг/м3. Поэтому при работе в складских помещениях, где выделение пыли особенно заметно. Необходимо систематически проводить влажную уборку.

Для защиты органов дыхания на установках коксования применяют фильтрующие и шланговые противогазы и противопылевые респираторы.

Для предотвращения попадания  на тело нефтепродуктов персонал должен пользоваться спецодеждой и спецобовью.

Основной программой работы на установке всего производственного персонала является технологический регламент. В регламенте указываются требования. Предъявляемые к персоналу при осуществлении технологического режима, а также требования, обеспечивающие безопасность ведения процесса. Приводятся данные о мерах обеспечения пожарной и взрывной безопасности, о мерах предотвращения вредных воздействий на работающих производственной среды. Отступление от технологического регламента не допускается.

Для каждого оборудования характерны свои специфические опасности. Меры их предотвращения подробно изложены в инструкциях и полностью должны соблюдаться работниками установок коксования.

 

3.2 Охрана окружающей  среды.

Очистка промышленных газовых выбросов и сточных вод, а также обезвреживание отходов с целью сохранения чистоты воздушного бассейна, водоемов и подземных вод - непременное требование для всех производств.

 Нормы и требования, ограничивающие вредное воздействие  процессов производства и выпускаемой  продукции на окружающую среду

В соответствии с нормами и требованиями (№06 -11/51 - 1358 от 05.07.90 г «О рассмотрении вопросов экологической безопасности подготавливаемой к производству продукции»), для ограничения вредного воздействия производственных процессов на окружающую среду предусмотрено:

ограниченный вывод отходов производства в количестве и по   составу согласно разделу 10.2. («Отходы производства и промышленные выбросы»);

нормирование концентрации загрязняющих веществ и валового сброса промышленных отходов согласно разделу 10.3. («Выпуск сточных и химически загрязненных вод в канализацию»);

Ограничение концентрации загрязняющих веществ и валового сброса в атмосферу согласно разделу 10.4. («Характеристика промвыбросов в атмосферу»).

Кроме того, при подготовке в ремонт установки, первоначальная продувка системы направлена в закрытую факельную систему. Дренаж аппаратов, трубопроводов осуществляется в закрытую систему дренажа и откачивается в резервуар некондиционных продуктов с последующей переработкой на установке, или откачивается в ловушку.

Фенольно - сульфидная вода с установки откачивается на биологическую очистку. Ведется через каждый час визуальный контроль за сбросами отработанной воды в пролевневую канализацию.