книги из ГПНТБ / Сарданашвили А.Г. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа учеб. пособие для студентов нефт. спец. вузов

тяжелого газойля

в реакционную камеру входит: 5660 кг/ч газа, 22 490 кг/ч бензи­ на, 49 250 кг/ч легкого газойля, 37 400 кг/ч тяжелого газойля и 54 780 кг/ч остатка.

Расчет реакционных аппаратов установок коксования нефтяных остатков

Процесс коксования осуществляется периодическим, полуне­ прерывным и непрерывным методами. Периодический метод кок­ сования — в коксовых кубах и полунепрерывный — в коксовых керамических печах в настоящее время применяют крайне редко. Наибольшее распространение получил полунепрерывный метод кок­ сования в необогреваемых камерах (замедленное коксование) и непрерывный (коксование в кипящем слое коксового теплоносите­ ля). В меньшей степени применяют коксование в подвижном слое гранулированного коксового теплоносителя.

В данную главу включены задачи по расчету выходов продуктов коксования, составлению материальных и тепловых балансов по­ токов и определению основных размеров аппаратов реакторного блока установок.

Определение выхода продуктов коксования. Существуют различ­ ные методы определения выхода продуктов коксования. Так, при замедленном коксовании выход кокса и газа можно подсчитать по формулам [22]:

где Хк — выход кокса, вес. % на сырье;

Хк+Г — выход кокса и газа, вес. % ; К — коксуемость сырья (по Конрадсону), вес. % .

Для процесса коксования в кипящем слое эти формулы прини­ мают вид:

Значения а находят по табл. 3; выход бензина принимают рав­ ным 15—25 объемн. %, а остальное приходится на газойль коксо­ вания.

Хг,к = 100 — (25,6 + 5,1 + 15,5) = 53,8 вес. %

Д л я определения выхода продуктов коксования в кипящем слое коксового теплоносителя Ю. М. Жоров и Г. М. Панченков с соавторами предложили сле­ дующую методику [23]. Процесс представляется протекающим в две стадии:

исходное сырье (А) в процессе коксования превращается в газ до С 4 включи­ тельно (АО, бензин Н.К.—205 °С (А2 ), газойль 205—500 °С (А3 ) и кокс (А4 ) по схе­ ме:

где у}, ч'/ — выходы продуктов при полном разложении исходного вещества дан­

где gA; — выход продукта, вес. доли от исходного сырья коксования (А).

зительно постоянны. Остальные четыре коэффициента могут быть найдены по ре­ зультатам одного эксперимента из уравнений (144) — (146). З н а я величины vf , можно, перейдя к математическому описанию процесса, рассчитать выход про­ дуктов для различных режимов [24].

Пример 2. Подсчитать выходы газа, бензина и кокса в процессе коксования (в кипящем слое теплоносителя) гудрона арланской нефти, если известно, что: выход газойля (фр. 205—500 °С) составляет 29,1 вес. % ; температура процесса 540 °С.

Решение. Выходы продуктов подсчитывают по уравнениям (144) — (146), дл я чего принимают следующие значения коэффициентов: Vj=0,074; v £ =0,073; v 3 =

Расчет необогреваемых коксовых камер на установках замедлен­ ного коксования [25]. Этот процесс проводят при 475—4,80 °С и

из камеры на 30—60 °С ниже, чем поступающего сырья [25]. Обычно

С целью предотвращения попадания битуминозной пены в ректифи­ кационную колонну камеру заполняют коксом лишь на 70—90%. Более точно высоту вспученной массы можно подсчитать, определив коэффициент вспучивания по следующим эмпирическим формулам 126]:

Размер и число камер коксования определяют следующим обра­ зом. Подсчитывают количество образующегося кокса (GK, т/сутки):

Принимают диаметр и число камер, одновременно включенных на реакцию, таким образом, чтобы высота одной камеры была боль-

Чтобы предотвратить закоксовывание труб печи, устанавливают скорость движения сырья на входе 2 м/сек и более. Кроме того, в трубы радиантной секции в зону температур 410—425 °С вводят турбулизатор — водяной пар под давлением 30—40 am в количест­ ве 1,6—3,0 вес.% на загрузку печи. При этом скорость паро-жид- костной смеси на выходе из печи достигает 30 м/сек. Продолжитель­ ность пребывания сырья в печи составляет 2 мин [26].

Решение. Подсчитывают объем кокса, образующегося в камерах за сутки, по формуле (150):

250

vк = Q = 295 м?/сутки

Определяют реакционный объем камер по формуле (151):

Принимают диаметр реакционных камер D = 4,6 м, тогда сече­ ние камеры составляет:

Находят объем кокса, образующегося за 1 ч, по формуле (154):

295

V ^ ~ ~ W = 1 2 ' 3 м31ч

Определяют приращение высоты коксового слоя в камере за 1 ч по формуле (155):

12 3

Л к = : 1 б Ж = 0 ' 7 4 М / Ч

Подсчитывают высоту коксового слоя в заполненной камере по формуле (156):

^ = 0,74 - 24 = 17,8 м

Находят высоту цилиндрической части камеры по формуле (153):

354

Общая высота камеры (с учетом высоты полушаровых днищ):

D

Я = /гц + 2 — = 21,3 + 4,6 = 25,9 м

Определяют высоту цилиндрической части камеры по формуле (153):

472

к = • 21 - j - = 21,8 м

Общая высота камеры, т. е. с учетом высоты полушаровых днищ, равна:

Я = 21,8 + 5 , 2 = 27 м

Объем кокса, образующегося за 1 ч:

Объем вспученной массы:

V b c = 18,8-3 = 56,4 ма

Коэффициент вспучивания по формуле (147) равен:

^= 4,5 + 0,11 (486 —500) = 3,0

Определяют высоту вспученной массы:

56,4

2 1 ^ " = 2,6 м

Продолжительность заполнения камеры коксом составляет:

в подвижном слое гранулированного коксового теплоносителя [15, 22, 26—29]. Процесс осуществляется при 510—540 °С и 1,5—3,0 am. Сырье поступает в реактор с температурой 380—410 °С. Коксовый теплоноситель нагревается в коксонагревателе до температуры 580—600 °С. Средний диаметр частиц кокса составляет 3—12 мм. Каждая частица кокса пребывает в реакторе 6—10 мин. Кратность циркуляции коксового теплоносителя 14—15 : 1, а при форсиро­ ванном режиме 7 : 1 . Кратность циркуляции коксового теплоноси­ теля можно подсчитать по тепловому балансу реактора. Линейная скорость движения частиц кокса составляет 4—8 мм/сек. Показате­ ли кокса следующие: насыпная плотность 0,85—1,02 т/м3; кажу­ щаяся плотность 0,9—1,27 тім3; истинная плотность 1,40—1,56 тім3; пористость 10—15%.

Сырье подается в реактор с объемной скоростью 0,5—0,7 ч"1 . Удельные нагрузки реактора составляют 0,6 т/ч сырья на 1 м3 реакционного пространства и 6,25 т/ч его на 1 м2 поперечного се­ чения реактора. Скорость паров при входе в коллекторы не превы­ шает 0,5 м/сек. Для подогрева коксового теплоносителя в коксона­ гревателе сжигают либо часть балансового кокса, либо топливо, вводимое извне. Интенсивность сжигания кокса при коэффициенте

где G c — количество сырья, поступающего в реактор, кг/ч;