Назначение, основные типы, сырье и продукция установок коксования нефтяных остатков

 

летучих веществ, снижается электросопротивление и устраняются усадочные явления. Прокалочные печи, работающие на алюминиевых и электродных заводах, предназначены только для кокса с размером частиц выше 25 мм. Поэтому коксовую' мелочь (а она составляет ~50% кокса замедленного коксования) в этих печах прокаливать нельзя.

По содержанию серы нефтяные коксы делятся на три  класса: малосернистые (до 1,5% серы), сернистые (1,5—4,0%), высокосернистые (>4% серы). Малосернистые коксы после удаления летучих вполне пригодны для использования в производстве электродов. Кокс с повышенным содержанием серы необходимо подвергнуть обессериванию, которое проводится с помощью высокотемпературной прокалки. Для удаления серы необходимо прокаливать кокс при 1500—1600 °С, т.е. приблизительно на 300 град выше, чем обычная прокалка для удаления летучих. 

 

Замедленное коксование. Схема установки. Принципиальная схема установки замедленного коксования приведена на рис. 45.

Сырье коксования подается насосом Н-1 через печи 11-1 и П-2 в ректификационную колонну К-1 на верхнюю каскадную тарелку. Под нижнюю каскадную тарелку колонны К-1, конструкция кото

Рис. 45. Технологическая схема установки  замедленного коксования. 

сырье; //-сухой газ; ///-головка стабилизации; IV — стабильный бензин; V - керосиновая фракция; VI - легкий газойль- VII- тяжелый

газойль; VIII — водяной пар; IX — вода.

рой аналогична колонне термического крекинга, подаются горячие пары продуктов коксования из реакционных камер. За счет контакта паров, имеющих температуру ~430 °С, с менее нагретым сырьем последнее подогревается. При этом часть паров конденсируется. Сконденсировавшиеся продукты коксования служат рецир- кулятом, 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- 510 °С) 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 установки. Сырье  из П-2 подается в коксовую камеру Р-1 или Р-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 разделение 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 газосепараторе Е-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 абсорбер- деэтанизатор.

С 31-, 26-, 18-й тарелок колонны К-1 отбираются боковые погоны: фракция выше 450 °С (тяжелый газойль), фракция 350—450 °С (легкий газойль), фракции 180—350 °С (керосин). В отпарной колонне К-5 из боковых погонов удаляются отпаркой легкие фракции. Затем фракции с низа соответствующих секций колонны К-5 через теплообменники и холодильники отводятся с установки. Часть фракции 180—350 °С используется как абсорбент в доабсорбере К-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 одновременной деэтанизации бензина. Абсорбентом является стабильный бензин. Он вводится в верхнюю часть абсорбера. С низа абсорбера бензин, содержащий углеводо роды С₃ и выше, через теплообменник Т-4 подается в стабилиза тор К-4.

В стабилизаторе  под давлением 8,5 ат происходит дебутаниза ция бензина. С верха К-4 выводится головка стабилизации (про- пан-бутановая фракция), а с низа — стабильный, не содержащий легких углеводородов, бензин.

Стабильный  бензин охлаждается в теплообменнике Т-4 и холодильнике Х-1, очищается от сернистых соединений щелочной промывкой. Чтобы повысить антиокислительную стабильность бензина, к нему добавляют ингибитор, который подается в линию вывода бензина с установки.

Газ с  верха абсорбера — деэтанизатора К-2 направляется в дополнительный абсорбер К-3, где из него удаляются унесенные углеводороды Сз и выше. Сухой газ из К~3 выводится в общую топливную сеть завода, а насыщенный абсорбент (фракция 180—350 °С) возвращается К-1 для отпарки поглощенных углеводородов.

Реакционные камеры установки замедленного коксования работают по циклическому графику. В них последовательно чередуются циклы,: реакции, охлаждения кокса, выгрузки кокса и разогрева камеры.

В начальный  момент при подаче сырья в неработавшую 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 крекииг-остатков с высоким содержанием асфальтенов  при температуре нагрева сырья 475 °С первый период продолжается 5 а  при температуре 510 °С — 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 замедляется. В верхней части камеры в этот период откладывается губчатая рыхлая масса кокса. Всего но высоте камеры насчитывается три слоя кокса — нижний, образовавшийся в первый период, средний — во второй период и верхний слой, который откладывался в конце при охлаждении камеры. Кокс в верхнем слое наименее прочен, содержит много летучих соединений и обладает повышенной зольностью, так как он образовался за счет коксования смолисто-асфальтеновых веществ.

Зольные элементы и сера, как правило, концентрируются  в этих веществах. г

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—405 °С, поток паров отключается от К-1 и направляется в емкость Е-4. Водяным паром

Рис. 4'о. Общий вид установки замедленного коксования. 

кокс  охлаждается до 200 °С, после чего в камеру начинают подавать воду. Вода подается до тех пор, пока вновь подаваемые порции воды не перестанут испаряться. Сигналом, о 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 ат). Над каждой камерой (рис. 46) устанавливаются буровые вышки высотой 40 м, предназначенные для подвешивания бурового оборудования. Конструкция вышки и бурового оборудования, при меняемого для удаления кокса, аналогична оборудованию для добычи нефти из скважин.

Ma вышке закрепляется гидродолото (рис. 47, а), с помощью которого в слое кокса пробуривается центральное отверстие. Размеры: отверстия достаточны для свободного прохода гидрорезака. После пробуривання отверстия гидродолото снимают и заменяют гидрорезаком. Гидрорезак (рис. 47, б) снабжен соплами, из которых подаются сильные струи воды, направляемые к стенкам камеры. Гидрорезак перемещается по камере, полностью удаляя со стенок кокс.

Удаленные 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 посту-

я 5 6

Рис. 47. Гидродолото (а) и гидрорезаки (б. о). 

пает  на конвейер, снабженный обезвоживающими  днищами, через которые удаляется  вода. Обезвоженный кокс элеватором подается в двухситовой 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-отстойниках 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. Подаваемый в камеру пар вытесняют находящийся в ней воздух. Затем в течение, некоторого времени через камеру пропускают горячие пары продуктов коксования из работающей камеры. Пройдя через подготавливаемую камеру, эти пары поступают затем в ректификационную колонну К-1. Когда подготавливаемая камера прогреется до 360 °С, 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 отверстия в коксе гидродолотом 0,5

Расширение  отверстия для прохода гндрорезака . . 1,5

Удаление  кокса гидрорезаком 4

Испытание камеры   2

Разогрев  камеры   7,5

Итого ... 48

Материальный  баланс. Ниже приводится материальный баланс установки замедленного коксования при работе на гудроне жир- новской (Г) и ромашкинской (II) нефти и крекинг-остатке  ромаш- кинской нефти (III). Наибольший выход кокса наблюдается при  коксовании крекинг-остатка, который  содержит больше смолисто- асфальтеновых  веществ, чем гудрон.