Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Химическая технология переработки нефтяных остатков и природных битумов. Учебное пособие
.pdf
Рис. 2.7. Принципиальная схема установки непрерывного
коксования с псевдоожиженным слоем кокса
1 – реактор; 2 – коксонагреватель; 3 – парциальный конденсатор
(скруббер); 4 – ректификационная колонна; 5 – холодильник –
классификатор кокса; 6 – отпарная колонна; 7 – рефлюксная емкость;
8 – газосепаратор; 9 – стабилизатор; 10 – конденсатор;
11 – холодильник; 12 – компрессор; 13 - топка;
14 – котел – утилизатор
Это позволяет уменьшить вероятность протекания вторичных
реакций (крекинг бензиновых фракций, коксообразование). А также
при этом происходит механическая очистка устья циклонов. В нижней
части, там, где осуществляется подача водяного пара на отпарку
теплоносителя, аппарат заужен для снижения расхода водяного пара.
Нижняя часть оборудована полками для увеличения пути и,
соответственно, продолжительности контакта теплоносителя с
водяным паром. Сверху на реакторе расположен скруббер
(парциальный конденсатор). Парциальный конденсатор орошается
захоложенной газойлевой фракцией, при этом происходит
конденсация наиболее тяжелой части паров, а также отмывка их от
коксовой пыли. Смесь газойля с коксовой пылью подается на
смешение с сырьем. Аппарат изготовлен из низколегированной стали,
а изнутри покрыт торкретбетоном, толщиной 200 мм.
21
Рис. 2.8. Реактор коксования с порошкообразным коксом
А-А – границы уровня слоя; 1 – зона паровой фазы; 2 – переходный
конус; 3, 4 – зона кипящего слоя; 5 – отпарная секция; 6 – циклоны;
7 – скруббер.
Коксонагреватель 2 проще по конструкции, в нем происходит
частичное сгорание образовавшегося кокса и разогрев за счет
выделившегося тепла оставшегося кокса до температуры 560 ºС (рис.
2.9).
22
Рис. 2.9. Коксонагреватель
1 – распределительная решетка; 2 – сливной колодец; 3 – циклон;
4 – линия ввода кокса; 5 – сборная камера и вывод дымовых газов;
6 – кипящий слой
В период пуска запускается топка под давлением, которая
состоит их двух камер – камеры сгорания и камеры смешения. В
камере сгорания происходит сгорание газообразного топлива при
подаче воздуха. В камере смешения дымовые газы смешиваются с
воздухом и эта смесь подается в коксонагреватель. Теплоноситель
циркулирует между реактором 1 и коксонагревателем 2, пока не будет
достигнута нужная температура. Для того, чтобы ускорить процесс,
используют форсунки, которые располагаются на внутренней
поверхности коксонагревателя по периметру. Форсунки горят, пока не
будет достигнута температура самовоспламенения кокса.
23
Выход товарного кокса составляет примерно 15 %, количество
сжигаемого кокса – 5 %, кокс получается порошкообразным. Такой
кокс используется как топливо. Процесс протекает очень интенсивно.
Большая поверхность контакта позволяет делать установки большой
мощности до 1,8 – 3 млн.тонн /год.
Варианты коксования:
– Черри II – установка коксования типа УЗК, но сырье
перемешивается с угольной крошкой. Частички угля образуют центры
коксообразования. Суспензия вводится в реактор, в этом случае
образуется примерно 50 % жидких продуктов и 30% пека – твердый
остаток.
– Японской фирмой предложен процесс, который похож
коксование установки «Флюид», но вместо кокса в качестве
теплоносителя используется дробленая железная руда. Закоксованный
теплоноситель направляется в печи, где происходит восстановление
руды.
– LR – Coking (Lurgi, ФРГ) – непрерывный процесс коксования
на основе быстрой передачи тепла сырью в псевдоожиженном слое
порошкообразного коксового теплоносителя.
Основной особенностью процесса является трубчатый
горизонтальный реактор, снабженный шнеком, в котором происходит
интенсивное перемешивание сырья с нагретым коксовым
теплоносителем при температуре 500–600 ºС. Сырье в реакторе
находится 2–3 секунды. Образовавшийся в процессе кокс
откладывается на частицах теплоносителя.
Из реактора кокс направляется в бункер 2 , где завершается
процесс коксования. Из бункера 2 кокс выводится потребителю и
дозированное количество направляется в лифт-трубу при помощи
подаваемого снизу сжатого воздуха. При подъеме теплоносителя по
трубе происходит его частичное сгорание и разогрев до температуры
600–650 ºС. Теплоноситель вместе с дымовыми газами поступает в
сепаратор 3. Частицы кокса отбиваются о перегородку, газы уходят
сверху. Продукты коксования отсасываются насосом и поступают на
разделение (рис. 2.10).
24
Рис. 2.10. Реактор процесса коксования LR - Coking
1 – реактор; 2 – сборный бункер; 3 – лифт-труба; 4 – бункер-сепаратор
25
3. ТЕРМОКОНДЕНСАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ
Предназначены для получения нефтяного пека, потребность в
котором в разных отраслях промышленности постоянно возрастает.
Нефтяные пеки должны заменить пеки каменноугольного
происхождения, которые дефицитны и концерогенны. Пеки
представляют собой битуминозный материал черного или бурового
цвета с блестящим раковистым изломом. При нормальных условиях
пеки – твердые вещества, при нагревании переходят в вязко-текучее
состояние.
По назначению пеки делятся на:
- пропитывающие;
- брикетные;
-связующие, применяемые для изготовления
самообжигающихся электродов;
- волокнообразующие;
- специальные;
- сырье для коксования.
Наибольшее количество пеков используется для
приготовления анодов и графитированных электродов. В качестве
сырья для получения пеков используются различные нефтяные
остатки – остатки деасфальтизации, крекинг-остатки, остатки
висбрекинга, гудрон. Эти продукты обладают низкой коксуемостью,
низкой температурой размягчения, поэтому в чистом виде в качестве
пеков использоваться не могут, требуется предварительная
термоконденсация.
Процессы термоконденсации по режиму и аппаратурному
оформлению близки к термическому крекингу и замедленному
коксованию. В России получение пека осуществляют на установках
термокрекинга и реконструированных установках висбрекинга, то
есть на установках из двух реакторов и печи. Крекинг-остаток снизу
ректификационной колонны нагревается дополнительно в печи до
400–420 ºС и поступает в два последовательно соединенных реактора,
в которые подается на поток по 2 % водяного пара для турбулизации.
Сырье в этих реакторах выдерживается продолжительное время
(около часа). Затем полученный продукт поступает в вакуумную
колонну, снизу которой выводится пек в жидком состоянии, а из
аккумуляторной части выводится термогазойль.
26
За рубежом такие установки строятся специально. Особенно
популярны в Японии, процесс получил название Юрека (Эврика)
фирмы «Куреха» (рис. 3.1).
Рис. 3.1. Схема процесса «Юрека»
1 – трубчатые печи; 2 – реакторы; 3 – буферная емкость; 4 –
ректификационная колонна; 5 – газосепаратор
Сырье (гудрон) проходит через печь 1 и подается под
аккумулятор колонны 4, где в результате контакта с парами,
поступающими из реакторов, происходит дополнительный нагрев
сырья и конденсация наиболее тяжелой части продуктов,
поступающих из реактора с t=400 ºС с низа колонны. Смешанное
сырье поступает в печь 1, в которой нагревается до 500 ºС и поступает
в один из попеременно работающих реакторов 2. Для предотвращения
быстрого закоксовывания змеевиков печи используются
многопоточные печи и повышенные скорости движения потока.
Один из реакторов заполняется сырьем, а через другой, уже
заполненный, подается перегретый до температуры 680–800 ºС
водяной пар, подачей которого регулируется глубина процесса. Также
осуществляется перемешивание реакционной массы и отпарка легких
компонентов (2–3 ч). Водяной пар нагревается в специальной печи.
Пары из реакторов направляются под нижнюю тарелку
ректификационной колонны, где происходит разделение. Сверху
27
колонны выводятся газы, водяной пар, легкий дистиллят (бензин и
дизельное топливо). Они разделяются в трехфазном сепараторе на
воду, газ и легкий дистиллят. Часть дистиллята направляется на
орошение колонны, а остальное выводится. Из средней части через
стриппинг секции выводятся газойлевые фракции. Тяжелый продукт
из обоих реакторов выводится в буферную емкость 3, откуда
поступает на грануляцию на ленточный транспортер. Если
использовать гудрон с плотностью больше 1, можно получить жидких
продуктов суммарно от С5 до 500 ºС – 65 % и 30 % пека.
Пек имеет температуру размягчения 226–241 ºС. Пек
получается недостаточно высокого качества, так как в нем много
трехмерных карбоидных частиц. Он применяется в виде
синтетических углей или спекающей добавки.
В отличие от процесса Юрека, процесс HSC является
непрерывным и больше напоминает традиционный процесс
термического крекинга с выносной реакционной камерой (рис. 3.2).
Рис. 3.2. Схема процесса HSC
1 – трубчатая печь; 2 – реакционная камера;
3 – ректификационная колонна; 4 – отпарная колонна;
5 – газосепаратор; 6 – конденсатор-холодильник
28
Гудрон подогревается в теплообменнике за счет тепла,
отходящего пека, и подается в нижнюю часть колонны 3, где
происходит контакт с парами из реактора 2. Вторичное сырье подается
в печь 1, где нагревается до температуры 460 ºС. С этой температурой
вторичное сырье подается в реактор, который работает при
атмосферном давлении. Одновременно с сырьем в камеру в две точки
подается перегретый водяной пар, который перегревается в печи 1.
Реакционная масса стекает по перфорированным тарелкам
противотоком водяному пару. Процесс эндотермический, поэтому
температура снижается до 420–440 ºС. Пары из реактора направляются
в нижнюю часть колонны 3, где происходит разделение на фракции и
выводится вода.
Пек выводится снизу реактора в жидком состоянии и, в случае
необходимости, частично вновь возвращается в реактор. Реактор
снабжен механической мешалкой для интенсификации
перемешивания и уменьшения прилипания пека. Выход дистиллята
около составляет 35 %, то есть меньше, чем в процессе Юрека
(Эврика). Температура размягчения подукта составляет 144–145 ºС.
Это связано с различием выходов и разной глубиной превращения. В
процессе HSC сырье в реакторе находится от 30 до 60 минут. Такие
установки есть в Германии и несколько установок в Японии.
Разновидность процесса УЗК представляет процесс Эктив, но он
проводится при более низком общем и парциальном давлениях.
Общий перепад температур по реактору – 150–200 ºС, содержание
летучих в продукте – 20–25%. Получается брикетный пек или
полукокс.
Процесс компании Red Mountain процесс НОUР Heavy oil
Upgrading предназначен для переработки тяжелых и сверхтяжелых
нефтей, но может быть использован для переработки нефтяных
остатков. Добыча тяжелых нефтей составляет всего лишь 13 %. Это
связано с тем, что перерабатывать тяжелые нефти труднее, в них мало
содержится легких фракций (бензиновых и дизельных), поэтому эти
нефти дешевле. Процесс HOUP прост по аппаратурному оформлению,
не требует катализаторов и высоких давлений.
Нестандартным оборудованием является относительно
малогабаритный инжектор и реакционная камера. Сырье
подогревается до температуры немного ниже термокрекинга,
примерно до 440–450 ºС, и распыляется в струю перегретого водяного
пара среднего давления – 20–25 атм. В основном процесс происходит
29
в инжекторе, где за счет температуры в 600 ºС и гидравлического
сопротивления происходит разрыв наиболее слабой связи в молекулах
тяжелого сырья (по середине молекулы). В камере реакционная масса
находится в течение нескольких секунд. Этого достаточно для
стабилизации продуктов. Снизу камеры выводится реакционная масса,
состоящая из жидких продуктов, представляющая собой
синтетическую нефть, и продукты уплотнения – пек. Реакционная
масса попадает в блок сепарации, где отделяется пек. Он может быть
использован в производстве дорожного нефтяного битума,
компонентов печного топлива, а также в качестве сырья для
газификации. Выход синтетической нефти составляет 85–95%. Эта
нефть практически не содержит тяжелых металлов.
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]