Технологическая схема установки

На рис.1. представлена схема установки пропускной способностью 600 тыс. т. в год, рас­считанная на переработку малосернистого сырья. Установка имеет четыре коксовых камеры и две трубчатых нагревательных печи.

Исходное сырье насосами 5 падают двумя параллельными потоками в трубы подовых и потолочных экранов печей 3 и 4, на­гревают там до 350-380 ^оС и направляют в нижнюю часть ректи­фикационной колонны 6. В этой секции сырье встречается с пото­ком, парообразных продуктов коксования из двух параллельно ра­ботающих камер 1. В результате этого контакта наиболее тяжелая часть паров конденсируется и, смешивается с сырьем; в нижней части колонны образуется таким образом смесь сырья с рецирку­лятом, обычно называемая вторичным сырьем. Если сырье содер­жало некоторое количество легких фракций, они в результате, кон­такта с парами из камер испаряются и уходят в верхнюю часть ко­лонны 6.

Вторичное сырье с низа колонны 6 насосами 7 возвращают в печи 3 и 4 – в верхнюю часть конвекционных труб и правые подо­вые, и потолочные экраны. Эта часть труб относится к «реакцион­ному» змеевику, вторичное сырье: нагревается там да 490-510 ^оС. Во избежание Закоксовывания труб этой секции в трубы потолочного экрана падают перегретый водяной пар-турбулизатор (~3% на вторичное сырье), который увеличивает, скорость прохождения потока через реакционный змеевик. Паро-жидкостная смесь вводится параллельными потоками через четырехходовые краны в две работающие камеры 1 (остальные две камеры в этот период под­готавливают к рабочей части цикла). Входя в низ камер, горячее сырье постепенно заполняет их; так как объем камер большой, время пребывания сырья в них также значительно, и там проис­ходит крекинг сырья. Пары продуктов разложения непрерывно уходят из камер в колонну, а утяжеленный остаток задерживается в камере.

Практика эксплуатации установок замедленного коксования показала, что процесс протекает постадийно. Вначале тепло затра­чивается на прогрев камер и испарение образующегося конденсата, что замедляет разложение. В этот период вследствие преоблада­ния испарения над крекингом образуются дистилляты, более тяжелые па фракционному составу. Продолжительность первого периода тем меньше, чем тяжелее и смолистее сырье и чем выше тем­пература его подогрева в печи. Так, для полугудрона первый период при 475 ^оС длится 8-9 ч, а при 500-510 ^оС всего 5, 4 ч; для крекинг-остатков, богатых асфальтенами, он составляет соответственно 5 и 2 ч. Именно в этот период наблюдаются «перебросы», сырья в колонну, так как уровень в камере возрастает, а по­степенное повышение концентрации асфальтенов в жидком, содержимом камеры вызывает вспучивание асфальтенов образующи­мися газами. В результате постепенного накопления коксообразующих веществ в жидком остатке он превращается в кокс.

Вторая, стадия коксования, сопровождается равномерным нарастанием коксового, слоя и постоянными (в течение некоторого времени) выходом и качеством продуктов разложения. По мере заполнения камеры коксом свободный реакционный объем уменьшается и одновременно увеличивается средняя температура коксования; при этом качество дистиллятов снова может колебаться, а коксовый слой получается более платным и с меньшим, содержанием летучих.

Из сказанного следует, что чем выше температура нагрева сырья, в печи, тем меньше опасность «переброса» остатка из каме­ры в колонну и тем лучше качество получаемого кокса (вследствие снижения в нем летучих). Процессы поликонденсации, свойст­венные коксованию, протекают с выделением тепла, но, поскольку коксование сопровождается и реакциями разложения, суммарный тепловой эффект отрицателен; в итоге пары, выходящие из камер, имеют температуру на 30-50 ^оС ниже, чем температура ввода сырья в камеры.

Пары из камер, как упоминалось выше, проходят в колонну 6 (см. рис. 1.), отгонная секция отсутствует, нижняя часть работает как конденсатор-смешения и отделена от верхней части сборной тарелкой с горловиной. Предусмотрен отбор трех боковых погонов. Тарелки с S –образными элементами. В результате ректи­фикации с верха колонны уходят пары бензина и воды и газ кок­сования, которые после конденсатара-холодильника 8 разделяются в водогазоотделителе 10на водный конденсат, стекающий в сборник 13, на откачиваемый насосом 11 нестабильный бензин и жир­ный газ. Нестабильный бензин частично подается насосом 11 на орошение колонны 6, а балансовое количество, как и жирный газ, поступает во фракционирующий абсорбер 16, где происходит отде­ление сухого газа, т. е. частичная, стабилизация бензина. Бензин с низа абсорбера 16 направляют на стабилизацию в колонну 18, с верха которой выводится отгон стабилизации (бутан–бутиленовая и частично пропан-пропиленовая фракции), а с низа – стабиль­ный бензин коксования. Боковые погоны выводят из колонны 6 через секции отпарной колонны; с низа этих секций насосами 12 и 14 откачивают соответственно фракции дистиллята коксования­ – керосин, легкий и тяжелый газойли. Тепло отходящих потоков ис­пользуют в теплообменниках 13 и 16 (нагрев нестабильного бен­зина и пара-турбулизатора) и рибойлере 15 фракционирующего абсорбера 20. Водяной конденсат из емкости 12 используют для производства водяного пара (в нижней части конвекционных труб печей 3 и 4).

Внешний вид подобной установки показан на рис. 2. коксовые камеры представляют собой цилиндрические вертикальные аппара­ты (рис. 3.), рассчитанные на давление от 0, 18 до 0, 6 МПа. Они имеют внутренний диаметр 4, 6-5, 5 м и высоту 27-28 м. Камера состоит из цилиндрического корпуса и двух днищ – сферического и нижнего конического, снабженных горловинами и штуцерами. Изготовлена камера из двухслойной стали; внутренняя легирован­ная облицовка имеет толщину 2-4 мм. Камеры заполняют коксом попарно, на ⁴/₅ высоты; продолжительность заполнения зависит от коксуемости исходного сырья и составляет от 24 до 36 ч. После заполнения коксом двух работающих камер их отключают от си­стемы четырехходовыми кранами, позволяющими переключать по­ток сырья из печей без нарушения его непрерывности.

При переключении подачи сырья с одной камеры на другую необходимо предварительно прогреть включаемую камеру. Для этого ее вначале прогревают водяным парам, а затем направляют некоторое количество паров продуктов коксования из действующей камеры в верхнюю часть камеры, подготовленной к включению; пары проходят ее сверху вниз и в виде конденсата или паро-­жидкостной, смеси поступают в емкость, откуда жидкость откачи­вают в колонну. По мере прогрева камеры в емкости появляются пары, которые начинают поступать в колонну. При прогреве верх­няя задвижка камеры полностью открыта для, сообщения этой ка­меры с работающей, а долю паров, поступающих на прогрев, регу­лируют нижней задвижкой, сообщающей камеру с колонной. Когда работающая камера заполнилась коксом (камера, подготавливае­мая к включению, должна к этому времени прогреться до 350­–360 ^ОС), поток сырья переключают. При этом камеру, заполненную коксом, подготавливают к разгрузке: ее в течение 30-60 мин. про­дувают паром, чтобы из коксовой массы удалить нефтяные пары. Эти пары направляют в колонну, а к концу продувки через ем­кость с газоотводящей трубой выводят в атмосферу. После охлаж­дения верхней части камеры до 200-250 ^ОС в нее для охлаждения кокса падают воду до тех пор, пока не прекратится испарение воды в нагретой камере (об этом судят па появлению воды в сливной трубе емкости).

Для выгрузки кокса применяют гидравлический метод, заклю­чающийся в использовании режущей силы водяных струй, подавае­мых под давлением 10-15 МПа. Для этого над камерами установлены буровые вышки высотой ≈ 40 м. для укрепления бурового оборудования. После охлаждения камер открывают верхний и нижний люки и приступают к удалению кокса:

1) высверливают гидродолотом центральную, скважину в толще кокса (рис. 3.) и затем расширяют ее для свободного прохода гидрорезака;

2) удаляют основную массу кокса, перемещая по камере гид­рорезак – приспособление, сна6женное соплами (как и гидродолото), направляющими сильные струи воды на стенки камеры, покрытые коксом.

Продолжительность цикла рабаты двух камер (или четырех при двух параллельно работающих) зависит от вида сырья (тем короче, чем больше выход кокса) и составляет от 48 да 60 ч. В первом случае на подачу сырья в камеру затрачивают 24 ч (сернистое смолистое сырье), а во втором 36 ч (малосернистое сырье). Ниже приводится примерный график (в часах) работы камер при 48-часовом цикле:

Переключение камер… 0, 5 Съем крышек…………………….2, 0

Охлаждение камер Выгрузка кокса…………………..6, 0

Водяным паром……….2, 0 Подготовка (разогрев) камеры….8, 0

Водой…………………..2, 0 Подача сырья……………………24, 0

Слив воды………………...3, 0

Для удаления кокса и воды из-под днища камер предусмотрен железобетонный скат, облицованный листовой сталью и располо­женный под углом ≈ 30^о. На площадке воду дренируют, а кокс за­гружают в самосвалы или вагонетки и вывозят с установки. Воду после отстоя и фильтрования можно использовать повторно. По более совершенной системе предусмотрено комбинировать удале­ние кокса с дренажем воды, сортировкой кусков по размерам (> 25 мм, 25–6 и 6–0 мм) и дроблением особо крупных кусков (> 250 мм).

При системе транспортирования кокса на установке замедлен­ного коксования (рис.4) поток воды и кокса поступает через нижние люки камер 1 в дробильный агрегат 2, где дробятся наиболее крупные куски, чтобы максимальный их размер не превы­шал 250 мм. Из бункера-накопителя 3 кокс ссыпается на ленточ­ные конвейеры 4, 5, 7 и 8, снабженные дренирующими устройствами, и далее элеватором подается в грохот 6, где сортируется на целевую фракцию (> 25 мм), среднюю фракцию (25–6 мм) и мелочь (6–0 мм). Вода, дренированная с конвейеров, отстаива­ется в фильтре-отстойнике 14. Со склада 9 кокс через питатель 10 разгружается конвейером 11 в вагон 2.

Установка замедленного коксования мощностью 1, 5 млн. т сырья в год, отличается от описанной, следующими, особенностями. Она имеет шесть коксовых, камер и три трубчатых печи, каждая из которыхобслуживает две камеры. Одновременно работают, таким образом, три камеры. Диаметр камер 7, 0 м, высота 30 м. Температура нагрева сырья до 510 ^ОС, избыточное давление ≈ 0, 33 МПа. Вторичное, сырье поступает в камеру из печей че­тырьмя потоками. Между камерами и колонной установлен эвапоратор-отбойник, чтобы предотвратить попадание в колонну мелких коксовых частиц, которые могут нарушить нормальную работу горячих насосов. На установке имеется еще одна, печь – для цирку­лирующего газойля; он нагревается до 530 ^ОС и вносит тепло в ка­меру во время коксования и в первый период после отключения (с целью снижения содержания летучих в коксе). На установке используют конденсаторы- холодильники воздушного типа. Избы­точное тепло направляют на производство водяного пара, а также в систему регенерации тепла в теплообменных аппаратах.