Коксование тяжелого нефтяного сырья

Коксование- это термический процесс, который преследует две цели: получение нефтяного кокса, увеличение выхода светлых нефтепродуктов на нефть. Для получения кокса в качестве целевого продукта используют обычно малосернистое сырье, так как содержание серы в коксе ограничено нормами. Коксование позволяет сконцентрировать в коксе большую часть углерода сырья и тем самым получить газ и дистиллятные нефтепродукты, молекулы которых более богаты водородом, чем исходное сырье. В качестве сырья коксования чаще всего применяют высокомолекулярные нефтяные остатки - гудроны, остатки термического крекинга, пек пиролиза, асфальт деасфальтизации, а также высокоароматизированное дистиллятное сырье (тяжелые газойли термического и каталитического крекинга), дающее кокс повышенного качества. Нефтяной кокс находит широкое применение в производстве сталей, цветных металлов, некоторых химических продуктов, для получения графитовых материалов, в качестве восстановителя в производстве ферросплавов и карбидов и в других областях промышленности.

Коксование в кубах периодического действия - это наиболее старая, малоэффективная форма процесса. В настоящее время коксовых кубовых установок сохранилось немного. На них получают некоторые специальные сорта нефтяного кокса. Наиболее распространено коксование полунепрерывное, или замедленное. Процесс проводят в не обогреваемых реакционных камерах. Подогретое в печи до 480-510С сырье (обычно в смеси с рециркулятом) поступает в камеру и там после довольно длительного выдерживания коксуется. Продукты разложения в виде парогазовой смеси поступают на разделение в ректификационную колонну, а остаток постепенно превращается в кокс. Сырье в камеру подают до тех пор, пока кокс не займет около 4/5 высоты реактора, после чего сырье переключают на другую камеру. После пропарки и охлаждения водой реактор освобождают от кокса гидравлическим или механическим способом. Таким образом, процесс можно назвать полунепрерывным (непрерывная подача сырья и периодическая выгрузка кокса). В результате получают кусковой кокс, наиболее ценной частью, которого являются куски размером более 25 мм.

Процессы непрерывного коксования с получением кокса в виде порошка с частицами размером 1-2 мм (реже в виде крупных гранул) применяют в основном для получения дополнительного выхода светлых продуктов из тяжелых нефтяных остатков. Гранулированный кокс обычно используют как топливо.

Выход кокса при коксовании остаточного сырья оценивают по коксуемости сырья (по Конрадсону).

При коксовании в кубах периодического действия выход кокса больше, а выход газа меньше, чем при коксовании другими методами. Значительный выход кокса больше, чем при коксовании другими методами. Значительный выход кокса обусловлен дефлегмацией паров, сопровождающейся реакциями уплотнения. Выход кокса при непрерывном коксовании приближается к коксуемости сырья (по Конрадсону), составляя в среднем 110-115 % от этой величины.

Лабораторная установка периодического коксования в кубике

При периодическом коксовании выход кокса наибольший, так как процесс протекает медленно (при постепенном нагревании) и выделяющиеся пары продуктов коксования подвергаются частичной дефлегмации в верхней, наименее горячей части кубика с последующим повторным закоксовыванием стенок аппарата. По той же причине получаемый коксовый дистиллят более легкий, чем при других формах коксования. Основными параметрами режима периодического коксования являются длительность нагрева до заданной температуры, температура, при которой выделяется основная часть жидких продуктов, температура прокалки кокса. Повышение температуры коксования способствует более быстрому удалению продуктов разложения из зоны реакции и тем самым несколько уменьшает выход кокса. Температура прокалки влияет в основном на содержание летучих в коксе, которое при коксовании обычно составляет всего 2-3 % (масс.).

Лабораторная установка периодического коксования состоит из кубика для коксования 1, холодильника 2, приемника 3, абсорбера 4, термометра на 500С или термопары 5.

Кубик - железный аппарат с отводной трубкой, заканчивающийся резьбой; крышка кубика снабжена карманом для термометра и присоединяется к фланцу кубика на болтах; между фланцами кладут прокладку. Холодильник (железный) соединен с кубиком посредством накидной гайки. Приемником может служить колба. В качестве абсорбера можно использовать дрексельную склянку.