4.3 Варианты заданий для расчета процесса замедленного коксования приведены в таблице п4.
5 Процесс термоконтактного коксования
5.1 Технология процесса
При термоконтактном коксовании организован непрерывный вывод кокса из зоны реактора.
Установка состоит из двух блоков: реакторный и блок фракционирования. Основными аппаратами реакторного блока являются реактор и коксонагреватель (рисунок 5.1). Сырьё поступает в реактор при умеренной температуре – около 300˚С, что позволяет использовать в качестве сырья даже остатки типа битум, плотностью более 1.
В качестве теплоносителя используются коксовые частицы, которые в результате контакта с сырьём покрываются тонким слоем вновь образовавшегося кокса. Некоторое количество частиц кокса, наиболее укрупнённых за счет многократного обрастания, непрерывно выводятся из системы.
5.2 Пример технологического расчета процесса термоконтактного коксования
Исходные данные:
- производительность установки по сырью равна 800000 т в год;
- установка работает 330 дней в году;
- кратность циркуляции коксового теплоносителя равна 8;
- плотность кипящего слоя - 450 кг/м3.
Рисунок 5.1 – Реактор и коксонагреватель процесса термоконтактного коксования
Принимаем следующие параметры работы реактора установки термоконтактного коксования:
- температура в слое 530 °С;
- абсолютное давление над слоем 0,18 МПа;
- расход пара на отпарку кокса 0,2 % на циркулирующий кокс;
- кратность циркуляции кокса 8,0;
- продолжительность пребывания кокса в реакторе 6 мин;
- скорость движения паров над слоем 0,4 м/с.
Параметры работы коксонагревателя следующие:
- температура в слое 600 °С;
- абсолютное давление над слоем 0,18 МПа;
- длительность пребывания теплоносителя в коксонагревателе 10 мин;
- скорость дымовых газов над слоем 1,0 м/с.
5.2.1 Расчет реактора установки коксования в кипящем слое коксового теплоносителя
Сечение реактора F, м2, определяется по формуле
,
(5.1)
где Vп – объемная скорость паров, проходящих через реактор, м3/с; u – допустимая линейная скорость движения паров в реакторе, м/с.
Можно принять объемную скорость паров, проходящих через реактор, равной 4,0 м3/с, а допустимую линейную скорость движения паров в реакторе – 0,4 м/с. Тогда сечение реактора будет равно
м2.
Диаметр реактора D, м, можно определить по следующей формуле:
D=
;
(5.2)
D=
=3,6
м.
Масса циркулирующего кокса Gц.к, кг/ч, находится по кратности циркуляции коксового теплоносителя
Gц.к.=Gс·n, (5.3)
где Gс – производительность установки по сырью, кг/ч; n – кратность циркуляции коксового теплоносителя.
Масса циркулирующего кокса по формуле (5.3) будет равна
Gц.к.= 101010·8=808080 кг/ч.
Массу кокса, находящегося в реакторе, Gк, кг, определяют по формуле
Gк=
,
(5.4)
где τ – продолжительность пребывания кокса в реакторе, мин.
Время пребывания кокса в реакторе принимается равным 6 мин, тогда масса кокса, находящегося в реакторе, равна
Gк=
=
80808 кг.
Объем кипящего коксового слоя в реакторе Vк.с , м3:
Vк.с.=
,
(5.5)
где ρ – плотность кипящего слоя, кг/м3.
Объем кипящего коксового слоя в реакторе по формуле (5.5) будет равен
Vк.с.=
=179,6
м3.
Высота кипящего слоя hк.с, м, определяется по формуле
hк.с.=
;
(5.6)
hк.с.=
=18
м.
Высота реактора Н, м, определяется по формуле
Н=hк.с.+hо.з., (5.7)
где hо.з. – высота отстойной зоны, м.
Принимается высота отстойной зоны равной 4,7 м. Подставив числовые значения в уравнение (3.7), получим
Н = 18 + 4,7 = 22,7 м.