Установка непрерывного коксования в псевдоожиженном слое кокса (термоконтактный крекинг)

Назначением процесса термоконтактного крекинга (ТКК) является получение дистиллятов, богатых ароматическими углеводородами, и газа, содержа­щего до 50 % (об.) непредельных углеводородов. В качестве сырья используют высокосернистые неф­тяные остатки — гудрон вакуумной перегонки или мазут атмосферной перегонки.

Процесс может быть направлен на получение сырья для нефтехимии: увеличенного выхода газа, более богатого непредельными углеводородами, жидких продуктов, из которых могут быть выделены бензол, толуол и нафталин. Тяжелые фракции могут являться сырьем для производства технического углерода. В этом случае режим процесса более жест­кий: температура в реакторе 600 °С и коксонагревателе 670—700°С. Газойли коксования используют на некоторых заводах (иногда после гидроочистки) как компоненты сырья установки каталитического крекинга.

Установка термоконтактного крекинга состоит из реакторного блока (реактор, коксонагреватель, сепа­ратор-холодильник кокса, воздуходувка и др.) и блока разделения (парциальный конденсатор, ректи­фикационная колонна, отпарная колонна, газосепа­ратор). Технологическая схема установки представ­лена на рис. III-7.

Сырье — гудрон, отводимый с низа вакуумной колонны, или мазут с низа атмосферной колонны — подается насосом 14 в реактор 11 через систему распылителей 9 (форсуночного типа) под уровень псевдоожиженного слоя частиц кокса, непрерывно циркулирующих в реакторном блоке и обеспечиваю­щих подвод тепла в реактор. Форсунки размещаются обычно по высоте слоя в несколько ярусов, на круп­ных установках их число достигает 100.

Процесс крекинга осуществляется на поверхности горячих частиц кокса при температуре (600—620 °С). Продукты коксования — газы и пары — по выходе из слоя проходят через систему циклонных сепарато­ров 12 для отделения коксовой пыли и поступают в скруббер — парциальный конденсатор 13, который для уменьшения закоксовывания передаточных ли­ний расположен непосредственно на реакторе 11. На верх скруббера в качестве орошения подается охлажденный тяжелый газойль. За счет контакта паров продукта с тяжелым газойлем конденсируются наиболее тяжелые компоненты паров. Сконденсиро­ванная смесь (рециркулят) забирается с низа скруб­бера 13 и направляется насосом 15 в реактор 11.

Частицы кокса-теплоносителя с отложившимся на них тонким слоем образовавшегося в процессе кокса (балансового кокса) опускаются вниз отпарной секции реактора, при этом они продуваются встреч­ным потоком водяного пара. Далее они перемещаются по изогнутому трубопроводу 8 (пневмотранспорт) в коксонагреватель 5. С помощью воздуходувки 1 под распределительную решетку 6 коксонагревателя подается воздух в объеме, необходимом для нагрева циркулирующего кокса до заданной температуры. Кокс нагревается за счет теплоты сгорания части балансового кокса. Продукты сгорания (дымовые газы) проходят двухступенчатые циклоны 4, где от них отделяются мелкие частицы кокса, и поступают в паровой котел утилизатор (на схеме не показан).

Нагретый в коксонагревателе 5 кокс возвращается по изогнутому трубопроводу 7 (пневмотранспорт) в реактор 11. Транспортирующей средой также является водяной пар. Поскольку количество сжи­гаемого кокса меньше вновь образующегося, то избыток его в виде фракции более крупных частиц непрерывно выводится из системы через сепаратор-холодильник 3. Менее крупные частицы возвраща­ются из сепаратора-холодильника в коксонагреватель 5. Отделение мелких частиц кокса от крупных обеспечивается с помощью водяного пара, подавае­мого вниз сепаратора. Выходящий с низа сепаратора 3 кокс транспортируется водяным паром в приемник (на схеме не показан). Размеры частиц кокса, цирку­лирующего в реакторном блоке колеблются в преде­лах от 0,075 до 0,300 мм, а частиц балансового кокса — от 0,4 мм и выше.

Из коксонагревателя 5 к верхнему днищу реак­тора 11 по линии 10 подается «горячая струя» частиц кокса. Таким образом, здесь повышается концентра­ция частиц кокса в парах: частицы, механически воздействуя на устья циклонов 12, предотвращают их закоксовывание.

Пары бензина и воды, а также газ коксования, выходящие с верха колонны 18, охлаждаются в аппа­рате воздушного охлаждения 22 и холодильнике 23 и поступают в водогазоотделитель 24. Здесь про­исходит разделение продуктов на жирный газ, неста­бильный бензин и водный конденсат. Бензин насосом 29 частично подается как орошение на верхнюю та­релку колонны 18, а балансовое его количество после теплообменника 25 направляется на стабилизацию.

С низа отпарной колонны 19 насосом 21 выводится легкий газойль. Обычно он используется как тепло­носитель в теплообменнике 25 для нагрева нестабильного бензина (этот бензин передается в блок физи­ческой стабилизации, который на схеме не показан) утилизатор (на схеме не показан). Далее легкий газойль доохлаждается в холодильнике воздушного охлаждения 26 и выводится с установки. Тяжелый газойль выводится с низа колонны 18, насосом 20 прокачивается через парогенератор 27 и аппарат воздушного охлаждения 28. Частично тяжелый газойль используется как орошение в скруб­бере 13, а балансовое его количество отводится с установки.

Избыток тепла отводится из колонны 18 промежу­точным циркуляционным орошением (насос 16 и аппарат воздушного охлаждения 17). Топка 2 под давлением служит для разогрева системы при пуске.

Технологический режим реакторного блока:

Температура, °С Реактора Коксонагревателя Давление в реакторе и коксонагревателе, МПа Кратность циркуляции кокс: сырьё Массовая скорость подачи сырья

510-540 600-620 0,14-0,16 7-8 0,6-1,0

Ниже приводятся выходы продуктов коксования при переработке мазута и гудрона ромашкинской нефти:

Показатели	Мазут	Гудрон
Характеристика сырья Плотность при 20°С, кг/м3 Коксуемость, % (масс.) Содержание серы, % (масс.) Материальный баланс Взято, % (масс.) Сырьё	967 11,5 2,55 100,0	1025 19,0 3,15 100,0
Итого	100,0	100,0
Получено, % (масс.) Газ Бензин Легкий газойль Тяжелый газойль Кокс в т.ч. товарный	8,4 10,7 9,9 59,5 11,5 6,3	15,7 20,0 19,2 24,6 20,5 11,5
Итого	100,0	100,0

Учитывая высокое содержание серы в порошко­образном коксе, вызывающее значительное образо­вание диоксида серы в продуктах сгорания, было предложено этот кокс газифицировать. В зарубеж­ной литературе процесс термоконтактного кре­кинга, совмещенный с газификацией кокса, называют флексикокинг.