Отчет по практике на примере ОАО «НУНПЗ»

Основными показателями качества жидких продуктов коксования являются: фракционный состав, температура  вспышки и застывания, содержание серы, вязкость, процентное содержание непредельных углеводородов. Качество жидких продуктов коксования регламентируется техническими условиями, разработанными данным предприятием.

Основными показателями качества кокса являются: содержание летучих веществ, зольность, содержание серы, влаги.

 

2.2 ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ ПРОЦЕССА КОКСОВАНИЯ

 

Температура процесса.

От правильного подбора  и регулирования технологического режима во многом зависит продолжительность  межремонтного пробега установки. При прочих равных условиях, чем  выше температура нагрева сырья, тем выше качество кокса, ниже содержание летучих веществ в коксе, выше его механическая прочность и, как правило, выше выход электродных фракций кокса. Однако, повышение температуры нагрева сырья в реакционном змеевике печи приводит к более интенсивному закоксовыванию труб печи. Таким образом, возможные пределы изменения температуры коксования ограничиваются, с одной стороны, условиями получения качественного кокса, а с другой – длительностью работы реакционного змеевика печи.

Поэтому каждому виду сырья подбирается оптимальная температура коксования, которой следует считать ту область температур, при которой достигается получение качественного кокса с одной стороны и минимальная интенсивность коксования печных труб и обеспечение длительности межремонтного пробега установки с другой стороны.

 

Давление  процесса.

Из других технологических  показателей, влияющих на выход кокса  и его качество, следует считать  давление, при котором протекает  технологический процесс. Повышение  давления в системе приводит к  увеличению выходов кокса, газа, бензина, легкого газойля и к уменьшению выхода тяжелого газойля.

При повышении давления увеличение выхода кокса обуславливается  вовлечением в процессы коксообразования тяжелых газойлевых фракций, т.к. при этих условиях переход их в газовую фазу и удаление из зоны реакции затрудняется. С другой стороны, данный фактор препятствует удалению из зоны реакции легких углеводородов, снижает испарение тяжелых промежуточных продуктов (смол вторичного происхождения), находящихся в порах коксовых частиц, которые и являются теми летучими веществами, которые ухудшают качество кокса, снижают его прочность.

 

Коэффициент рециркуляции «Кр».

Коэффициент рециркуляции Кр характеризует собой количество рециркулята (тяжелых газойлевых фракций) во вторичном сырье и регулируется изменением температуры низа колонны. Коэффициент рециркуляции колеблется в пределах от 1,1 до 2,0 и зависит от давления процесса, температуры, времени контакта паров с жидкостью.

При выборе Кр руководствуются  несколькими соображениями:

производительность установки;

улучшение условий работы реакционных змеевиков печи при  переработке очень тяжелых или  нетехнологичных (высокопарафинистых) остатков нефти;

подбор тепловых эффектов коксования и оптимальной температуры  нагрева в реакционном змеевике печи;

время заполнения коксовых камер.

В ряде случаев в выборе Кр исходят из потребностей в продуктах  коксования.

Вовлечение в сырье  коксования более высокоароматизированных, термически устойчивых углеводородов  позволяет несколько снизить  температуру нагрева сырья на выходе из печи без ухудшения качества кокса. С повышением Кр несколько увеличивается выход кокса от исходного сырья. Одновременно возрастает выход легкого газойля, а количество тяжелого газойля уменьшается. Однако, увеличение Кр приводит к снижению производительности установки по исходному сырью, увеличению времени заполнения реактора коксом. Правильный подбор Кр и температуры нагрева вторичного сырья позволяют увеличить межремонтный пробег установки.

 

 

Время пребывания сырья в реакторе.

На степень термического разложения сырья в реакторе кроме  температуры, природы сырья большое  влияние оказывает время пребывания его в зоне высоких температур. Жидкая часть сырья претерпевает сложные изменения, прежде чем окончательно превратится в кокс. Недостаточное время пребывания сырья в зоне реакции приводит к образованию продуктов с консистенцией, промежуточной между битумообразной массой и коксом.

Учитывая химизм преобразования сырья в кокс, а также предъявляемые  к коксу требования по содержанию летучих веществ, установлено, что время коксования может составлять 18 и более часов.

 

Вспенивание сырья.

Одной из наибольших трудностей при эксплуатации установки замедленного коксования является вспенивание продукта в коксовой камере и переброс его  вследствие этого в ректификационную колонну. Высота пенного слоя тем выше, чем больше газовой фазы. Конденсация асфальтенов до кокса, начинающаяся при застудневании раствора асфальтенов, протекает с большим газовыделением; вследствие чего происходит интенсивное вспенивание пластичной массы студня, высота его слоя увеличивается в 3-8 раз. Повышение температуры в камере снижает вязкость коксующегося продукта, и вспенивание уменьшается. Однако повышение температуры в камере ограничено вероятностью закоксовывания реакционных змеевиков печи.

Периодичность процесса при заполнении реакционных камер  коксом сопровождается изменением давления и температуры в камерах. При  снижении давления в реакторе возрастает линейная скорость паров, что вызывает вспенивание жидкой части загрузки в реакторе, повышает вероятность переброса пены в низ ректификационной колонны. Чтобы избежать резкого колебания давления в момент переключения реакторов и при прогреве, данные операции необходимо выполнять плавно и с большой осторожностью.

Повышение давления в начале подключения объясняется тем, что первые порции сырья с поступлением в реактор конденсируются, а с увеличением расхода горячего потока скопившийся конденсат начинает бурно испаряться. Последующее снижение давления обуславливается снижением температуры в реакторе ниже оптимальной. После полного испарения и удаления конденсата объем паров резко уменьшается. Оптимальное (рабочее) давление в реакторе достигается лишь через 30-35 минут после подключения его на поток.

Медленное переключение реакторов способствует постепенному испарению конденсата и меньшему колебанию давления в системе.

Рекомендуется операцию перевода потока с одного реактора на другой производить не менее 0,8-0,9 часа. Вспенивание сырья и перебросы  пены довольно часто наблюдаются в случаях низкой температуры на выходе из печи, т. к. в этом случае возрастает устойчивость пены и высота вспученной массы над коксом.

Температуру на выходе из печи нельзя резко поднимать в  конце цикла коксования, т.к. резкое увеличение объема паров приводит к перебросу пены. Возможны случаи переброса пены и после отключения реактора. Это объясняется тем, что после вынужденного снижения скорости паров вспененная масса оседает и соприкасается с поверхностью более горячего кокса (разница температур в слое кокса и пены 40-50˚С). В результате повторного испарения жидкости и возможен переброс пены. Для предотвращения оседания пены и переброса в реактор сразу же подается водяной пар.

 

Сера.

Одним из основных показателей  качества кокса является содержание в нем серы, которое зависит от качества нефтяных остатков. Из остатков малосернистых нефтей получают малосернистый кокс. Кокс из сернистых остатков содержит обычно 2…4% (масс.) серы, из высокосернистых – более 4% (масс.).

Количество серы в  коксе почти всегда больше, чем в исходном сырье. Вовлечение в процесс коксования тяжелых газойлевых фракций способствует снижению в нем серы и золы, причем содержание гетероэлементов (серы, кислорода, зольных компонентов) тем ниже, чем выше выход кокса.

По фракционному составу нефтяные коксы делятся на три фракции в зависимости от размеров кусков:

от 0 до 8 мм (марка КЗ-0);

от 8 до 25 мм (марка КЗ-8);

свыше 25 мм (марка КЗ-25).

    Эти фракции  имеют неодинаковые свойства. Внизу  кокс, образующийся при сравнительно  низких температурах (так как часть тепла тратится на разогрев стенки), получается худшего качества. Верхний слой кокса образуется из вспененной массы сырья также при низких температурах. Такой кокс содержит много летучих и имеет низкую механическую прочность. Наиболее качественный кокс получается в средней части камеры.

Соотношение выходов  фракций в процессе замедленного коксования зависит от качества сырья, режимов коксования, режимов гидровыгрузки  и транспорта кокса. Обычно выход  летучих фракций составляет 60% от общего выхода кокса.

 

Зольность.

Зольность нефтяных коксов нормируется в различных сортах в пределах 0,3…0,8% (масс.); она зависит  от содержания в сырье механических примесей (песок, глина) и растворимых  солей (натрий, кальций, магний). В состав золы входят еще металлы: ванадий, никель и др. Они концентрируются в асфальто-смолистых веществах, при коксовании полностью переходят в кокс. При использовании кокса в производстве алюминия все перечисленные примеси переходят в состав алюминия и ухудшают его электропроводность.

 

Летучие вещества.

В нефтяных коксах содержание 7…15% (масс.) летучих веществ недококсованных  остатков сырья. Содержание летучих  в коксе зависит от длительности заполнения камеры сырьем, с увеличением  длительности содержание летучих снижается  и наоборот. Содержание летучих в коксах замедленного коксования нормируется от 7 до 10% (масс.).

Заметное снижение выхода летучих наблюдается при переходе от прямогонного сырья на остатки  деструктивного происхождения. На коксование крекинг-остатка требуется меньше тепла, чем на коксование гудрона. При одинаковой температуре нагрева сырья в первом случае в реакционной камере поддерживается более высокая температура, что способствует снижению выхода летучих и повышению механической прочности кокса.

 

Влажность кокса.

В промышленных условиях содержание влаги коксов замедленного коксования колеблется в пределах 8…15% (масс.). Влажность кокса не является браковочным показателем; однако надо стремиться к тому, чтобы товарный кокс содержал как можно меньше влаги. Кокс влажностью выше 6…8% (масс.) при транспортировке в зимнее время смерзается, что приводит к затруднению выгрузки вагонов. Летучие вещества и влагу удаляют из кокса прокаливанием его в специальных вращающихся печах при температуре до 1300˚С.

 

2.3 ПРОИЗВОДСТВО МАЛОСЕРНИСТОГО ИГОЛЬЧАТОГО КОКСА

 

Для производства малосернистого кокса необходимо применять крекинг-остаток  малосернистых нефтей, снижение содержания легких и средних ароматических  углеводородов в сырье способствует снижению содержания серы в нефтяном коксе. Это объясняется тем, что полициклические ароматические углеводороды склонны к поликонденсации с выделением водорода. В этих условиях водород весьма активен и приводит к частичной гидрогенизации сернистых соединений и снижению серы в коксе.

Выработка игольчатого кокса из сернистых западносибирских нефтей осуществляется по следующей технологической схеме: гидроочистка вакуумного газойля, термический крекинг смеси гидроочищенного газойля и тяжелого каталитического газойля, коксование малосернистого дистилятного крекинг-остатка.

Основными показателями режима коксования являются:

температура сырья на выходе из реакционного змеевика	500˚С;
температура сырья на входе в реактор	484˚С;
температура паров на выходе из реактора	442˚С;
давление в реакторе	2,2 кг/см2;

При ведении такого технологического режима, качество электродного кокса  выглядит следующим образом:

выход летучих веществ, % масс.	5,5;
массовая доля серы, % масс.	0,66;
зольность, % масс.	0,02;
действительная плотность, г/см3	2,13;

 

 

3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА УСТАНОВКИ 21-10/300

 

Сырьё на установку поступает:

по трубопроводу с  ТК-2,3,4;

по трубопроводу с  УНПЗ. 

На узле" В" трубопроводы соединяются и сырье поступает  в Е-1.

Сырье поступает в  емкость горячего питания Е-1.

Легкий газойль на прием насосов Н-1, Н-1а из резервуара №412 для холодной и горячей циркуляции и для прокачки системы при остановке установки.

С низа ёмкости Е-1 сырьё  забирается сырьевым насосом Н-1 (Н-1а) или Н-3 и подается в сырьевой змеевик  печи П-1.

В печи П-1 сырьё проходит через 84 трубы конвекционной камеры и 5 витков в камере радиации и с температурой не более 410°С поступает двумя потоками на каскадные тарелки в нижней части ректификационной колонны К-1, один поток направляется на четвертую тарелку, другой в низ колоны под первую тарелку, ниже входа паров из реакторов.