Հետաձգված կոքսացման միավոր. նախագիծ, շահագործման սկզբունք, հզորության հաշվարկ և հումք

2024 Հեղինակ: Howard Calhoun | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 10:30

Հետաձգված կոքսացման միավորները ծանր նավթի վերամշակման համար ամենատարածված ապարատային լուծումն են: Նրանց սարքը ներառում է 2 հիմնական մոդուլ՝ ռեակտոր, որտեղ հումքը տաքացվում և կոքսվում է, և մեխանիկական մշակում։ Գործարանների նախագծումն իրականացվում է փուլերով և ներառում է տեխնոլոգիական սարքավորումների հաշվարկն ու ընտրությունը, տեխնիկական և տնտեսական ցուցանիշների որոշում։

Նպատակակետ

Քոքինգի տեխնոլոգիական գործընթացը նավթի վերամշակման եղանակներից մեկն է։ Դրա հիմնական նպատակն է ստանալ խոշոր զանգվածային նավթային կոքս: Արդյունաբերությունում օգտագործվում են կոքսացման 3 եղանակ՝

1. Պարբերական, խորանարդ. Հումքը լցնում են հորիզոնական ապարատի մեջ, տակը կրակատուփով տաքացնում, ապա 2-3 ժամ կալցինացնում։ Դրանից հետո վառարանը սառչում է, իսկ պատրաստի արտադրանքը բեռնաթափվում է: Այս մեթոդը ամենապարզն է և ամենաարդյունավետը:
2. Շարունակական. Այս մեթոդը դեռ արդյունաբերական զարգացման փուլում է։
3. Կիսաշարունակական, ներկայումս ստացվածամենատարածվածը։

Ուլտրա-հետաձգված կոքսավորման միավորները տեխնոլոգիական սարքավորումների վերջին տեսակն են: Դրանցում հումքը նախապես տաքացվում է ջեռոցում, այնուհետև տեղափոխվում է չտաքացվող ռեակցիայի խցիկներ, որոնք ունեն ջերմամեկուսիչ շերտ՝ պահանջվող ջերմաստիճանը պահպանելու համար։ Ռեակտորների քանակն ու չափը, վառարանների հզորությունը ազդում են ամբողջ կայանի աշխատանքի վրա։

Ռուսաստանում առաջին DCU-ի շահագործումը սկսվել է 1965 թվականին Ուֆանեֆտեխիմում։ Գործարանի հետաձգված կոկերն այսօր էլ գործում է: 2007 թվականին վերակառուցումից հետո նրա արտադրողականությունը վերամշակված հումքի զանգվածով կազմում է մոտ 700-750 հազար տոննա/տարի։։

Վերջնական արտադրանք

Ուլտրաձայնային փորձարկումից ստացվում են հետևյալ նյութերը, բացառությամբ կոքսի.

|

բենզին;

կոքսի թորվածքներ (վառելիք, կրեկինգային հումք):

Կենցաղային ուլտրաձայնային փորձարկման մեքենաների վրա կոքսի ելքը կազմում է 20-30% ըստ քաշի: Այս ցուցանիշը առաջին հերթին կախված է հումքի որակից։ Մետաղագործական արդյունաբերությունը զգում է այս արտադրանքի ամենամեծ կարիքը (անոդների և էլեկտրոդների, ալյումինի, հղկանյութերի, կարբիդների, ածխածնային-գրաֆիտային նյութերի, ֆերոհամաձուլվածքների արտադրություն): Ի լրումն առաջին Ufa DCU-ի, Ռուսաստանում կառուցվել են նաև այլ հետաձգված կոկերային ագրեգատներ՝ Օմսկի նավթավերամշակման գործարանում, Նովոկուիբիշևսկի նավթավերամշակման գործարանում, ՍՊԸ-ում LUKOIL-Volgogradneftepererabotka, LUKOIL-Permnefteorgsintez, LUKOIL-:Permnefteorgsintez, Անգարսկի նավթաքիմիական ընկերությունում, NOVOIL ԲԲԸ (Ուֆա), TANECO PJSC (Նիժնեկամսկ):

Հումք

Կոքինգի համար նախատեսված սննդամթերքը բաժանվում է 2 խմբի՝ առաջնային և երկրորդային վերամշակման արտադրանք։ Հետևյալ նյութերը որպես հումք օգտագործվում են հետաձգված կոքսացման միավորներում.

• մազութ;
• կես ձյութ;
• tar;
• ածուխի ձյութ;
• ասֆալտ և այլ արդյունաբերական նավթամթերք;
• հեղուկ ածխի մնացորդ;
• ծանր պիրոլիզ և թերթաքարային խեժ;
• ջերմային ճեղքման մնացորդներ;
• նավթային բիտում և ծանր յուղեր.

Խիստ բուրավետ յուղի մնացորդները ներկայումս ամենատարածված հումքն են:

Ազդեցությունը տեխնոլոգիական պարամետրերի վրա

Կոքինգի գործարանի հետևյալ պարամետրերը կախված են կերային նյութերի հատկություններից.

• ռեակցիայի պալատի արդյունավետությունը;
• ստացված ապրանքների որակ;
• coke outlet;
• պայմաններ գործընթացի համար.

Հումքի ամենակարևոր պարամետրերն են՝

• Coking՝ կախված ասֆալտ-խեժային նյութերի պարունակությունից։ Կոքսինգի արժեքը պետք է լինի 10-20% միջակայքում: Ավելի փոքր արժեքի դեպքում կոքսի ելքը նվազում է, իսկ ավելի մեծի դեպքում նստվածքներ են կուտակվում վառարանների կծիկների ներսում։ Կոքսացման հզորությունը որոշվում է կարասի պինդ մնացորդի զանգվածով նավթամթերքի նմուշը դրանում տաքացնելուց հետո։
• Խտություն.
• Քիմիական բաղադրություն. Սկսածվնասակար կեղտերը, որոնք ամենամեծ ազդեցությունն ունեն կոքսի որակի վրա, արտանետում են ծծումբ (այն պետք է լինի ոչ ավելի, քան 1,5% կշռով): Կախված տեխնոլոգիական գործընթացում կոքսի նպատակից՝ նախընտրելի է օգտագործել տարբեր տեսակի հումք։ Այսպիսով, վերջնական արտադրանքի թելքավոր կառուցվածք ստանալու համար օգտագործվում են պարաֆինային հիմքով նյութեր։

Կոքսի ելքը համաչափ է կերակրման խտությանը և ասֆալտինի պարունակությանը:

Coking փուլեր

Տեխնոլոգիական գործընթացը հետաձգված կոքսավորման ագրեգատներում երկար է և շարունակական՝ սկսած հումքի մատակարարումից մինչև պատրաստի արտադրանքի բեռնաթափում: Պայմանականորեն այն բաժանվում է 3 փուլի՝

1. Քայքայման ռեակցիաներ, թորած ֆրակցիաների առաջացում, միջանկյալ նյութեր, խտացում։
2. Գազերում չհագեցած ածխաջրածինների պարունակության զգալի նվազում, մնացորդային բաղադրիչների մոլեկուլային քաշի ավելացում, ցիկլացման ռեակցիաներ։
3. Նստվածքում ասֆալտինների պարունակության ավելացում մինչև 26%, խեժերի և յուղերի քանակի նվազում։ Հեղուկ մնացորդը վերածել պինդ կոքսի։

Դասակարգում

Կա հետաձգված կոքսացման ագրեգատների 2 հիմնական տեսակ՝ ըստ իրենց դասավորության՝ միաբլոկ և երկբլոկ:

Երկբլոկանոց բույսերից առանձնանում են 4 տեսակ, որոնք բնութագրվում են հետևյալ դիզայնով և տեխնոլոգիական առանձնահատկություններով.

1. Քոքսային խցիկների ներքին տրամագիծը – 4,6 մ Վրանային ջեռուցման վառարաններ, չորս խցիկներ, որոնք աշխատում են զույգերով։ Կոքսացման գործընթացում ստացված կերոսինը և գազի յուղն օգտագործվում են տաքացման համար։
2. Cokeխցիկներ Ø 5,5 մ Հումք - ուղիղ վազող վառելիքի յուղեր՝ բարձր արոմատիկ ածխաջրածինների ներմուծմամբ, որոնք բարձրացնում են որակյալ արտադրանքի բերքատվությունը։
3. Լեգիրված պողպատից պատրաստված ռեակտորներ Ø 5,5 մ, բարձրություն 27,6 մ, խողովակաձև վառարաններ՝ ծավալային երեսարկման ջահով, բարձրացված խաչմերուկի վերին փականներ, ռադիոակտիվ մակարդակի չափիչներ, որոնք թույլ են տալիս գրանցել կոքս-փրփուր փուլի բաժանման վայրը։. Վերջին նորամուծությունը օգնում է ավելի լավ օգտագործել ռեակտորի օգտակար ծավալը։ Տուրբուլատորների մատակարարում լվացող հավելումներով՝ պարույրների կոքսացումը նվազեցնելու համար, գլխի խողովակներում սառեցված գազի յուղ։
4. Ռեակցիայի խցիկներ Ø 7 մ, բարձրությունը 29,3 մ. Հումքի առանցքային մուտքագրում ռեակտորներ, հեռակառավարմամբ կոքսի լիցքաթափման հիդրավլիկ համակարգ, էլեկտրական կռունկներ, հատակային պահեստով պահեստներ։

Կիրառական սարքավորում

Սարքավորումները, որոնք հագեցված են այս տեսակի կայանքներով, բաժանվում են հետևյալ խմբերի՝ կախված նպատակից.

1. Տեխնոլոգիական, անմիջականորեն ներգրավված կոքսացման գործընթացում (վառարաններ, սյունակային սարքավորումներ, ջերմափոխանակիչներ, ռեակտորի խցիկներ, խորանարդներ, սառնարաններ, պոմպեր, խողովակաշարեր, գործիքավորումներ, ծորակներ և այլ անջատիչ և անջատիչ փականներ):
2. Կեղտաջրեր - ջրի հավաքում և մաքրում աշխատանքային ցիկլին վերադարձնելու համար (սառեցման և կոքսի արդյունահանման գործողություններ):
3. Խցիկներից կոքսի բեռնաթափման սարքավորում (խորանարդիկ): Ժամանակակից մեքենայացված կայանքներում այն կարող է լինել մեխանիկական և հիդրավլիկ տիպի (պարսատիկներ, ճախարակներ, սանրեր, կտրիչներ, ձողեր, աշտարակներ, ռետինե թևեր):
4. Սարքեր՝ պատրաստի արտադրանքի տեղափոխման և մշակման համար (ընդունիչ խողովակներ և թեքահարթակներ, կռունկներ, փոխակրիչներ, սնուցիչներ, ջարդիչներ, պահեստներ):
5. Մեքենաներ և սարքավորումներ աշխատանքի մեքենայացման համար.

Հետաձգված կոքսավորման կայաններ նախագծելիս անհրաժեշտ է ուշադիր դիտարկել ռեակցիայի խցիկների և վառարանների դիզայնը, քանի որ աշխատանքային ցիկլի տևողությունը կախված է դրանց շահագործման հուսալիությունից:

Գործընթացի պարամետրեր

Coking տեխնոլոգիայի հիմնական պարամետրերն են՝

• Վերաշրջանառության հարաբերակցությունը, որը սահմանվում է որպես հումքի առումով վառարանների ռեակցիոն պարույրների ընդհանուր բեռնվածքի և ամբողջ կայանի բեռի հարաբերակցությունը: Նրա արժեքի աճով բարձրանում է բարձրորակ կոքսի, գազի և բենզինի բերքատվությունը, սակայն նվազում է ծանր գազի նավթի քանակը։
• Ճնշում ռեակցիայի խցիկում. Դրա նվազումը հանգեցնում է գազի նավթի բերքատվության ավելացման, կոքսի և գազի ելքի նվազմանը և փրփրման ավելացմանը։
• Գործընթացի ջերմաստիճանը. Որքան մեծ է այն, այնքան բարձր է կոքսի որակը ցնդող նյութերի քանակով, ուժով և խտությամբ։ Առավելագույն արժեքը սահմանափակվում է վառարանի և խողովակաշարերի կոքսացման վտանգով, ինչը նվազեցնում է պարույրների ամրությունը: Հումքի յուրաքանչյուր տեսակ ունի իր օպտիմալ ջերմաստիճանը։

Հետաձգված կոքսինգի բլոկների կառուցումը կապված է մեծ կապիտալ ծախսերի հետ: Ուստի ամենից հաճախ իրականացվում է արդեն գործող սարքավորումների համալիրի վերակառուցում։ Սա ձեռք է բերվում ցիկլը նվազեցնելու միջոցովկոքսացում, նոր ռեակցիայի խցիկների ներդրում կամ վերաշրջանառության հարաբերակցության նվազեցում։

Գործողության սկզբունք

Հետաձգված կոքսացման միավորները բաղկացած են խցիկների մեկ կամ մի քանի զույգ խմբերից, որոնցում մի պալատը գործում է կոքսի արտադրության փուլում, իսկ մյուսը՝ բեռնաթափման կամ միջանկյալ վիճակում: Աղբյուրի նյութի տարրալուծման գործընթացը սկսվում է խողովակային վառարանում, որտեղ այն տաքացվում է մինչև 470-510 °C: Դրանից հետո հումքը մտնում է չտաքացվող խցիկներ, որտեղ իր հետ եկող ջերմության պատճառով խորը կոքսվում է։

Գազային և հեղուկ ածխաջրածինները արտանետվում են թորման սյունակում կոտորակային բաժանման համար: Կոկը մտնում է մեխանիկական մշակման բաժին, որտեղ այն բեռնաթափվում, տեսակավորվում և փոխադրվում է։ Պատրաստի արտադրանքի շերտում հորատվում է ջրհոր, և դրա մեջ տեղադրվում է հիդրավլիկ կտրիչ։ Նրա վարդակները գործում են մինչև 20 ՄՊա ճնշման տակ: Առանձնացված կոքսի կտորներն ընկնում են դրենաժային հարթակի վրա, որտեղ ջուրը քամվում է: Այնուհետեւ արտադրանքը մանրացված է ավելի փոքր կտորների եւ բաժանվում է ֆրակցիաների: Այնուհետև կոքսը տեղափոխվում է պահեստ։

Ուլտրաձայնի սկզբունքային դիագրամը ներկայացված է ստորև նկարում:

Coke Chambers

Խցիկները ռեակտոր են, որը հանդիսանում է ամբողջ տեղադրման հիմքը։ Խցիկի աշխատանքի ցիկլը սովորաբար 48 ժամ է, սակայն վերջին տարիներին նախագծվել են ուլտրաձայնային սարքեր, որոնք աշխատում են 18 և 36 ժամ ռեժիմով։

Մեկ ռեակտորի շահագործման ցիկլը բաղկացած է հետևյալ գործողություններից՝

• հումքի բեռնում, կոքսացման գործընթաց (1 օր);
• զեղչ (1/2 ժամ);
• հիդրոջերմային բուժում (2,5 ժամ);
• արտադրանքի ջրի սառեցում, ջրի հեռացում (4 ժամ);
• բեռնաթափել արտադրանքը (5 ժամ);
• փակման դիտահորեր, ճնշման փորձարկում տաք գոլորշով (2 ժամ);
• տաքացում նավթի գոլորշիներով, անցում աշխատանքային ցիկլի (3 ժամ):

Դիզայն

Հետաձգված կոքսացման միավորի նախագիծը մշակվում է հետևյալ հաջորդականությամբ՝

• պահանջվող արտադրողականության որոշում, տ/տարի;
• ռեսուրսների բազայի վերլուծություն;
• կազմում է տեսական նյութական հավասարակշռություն կոքսացման գործընթացի տարբեր տեսակի հումքի համար;
• հիմնական նյութական հոսքերի որոշում;
• տեղադրման հայեցակարգի մշակում;
• հիմնավորում ռեակտորների չափի և քանակի համար;
• մեկ խցիկը կոքսով լցնելու տևողության և դրա հիդրավլիկ հաշվարկի որոշում, ռեակտորի աշխատանքի ժամանակացույցի կազմում;
• խցիկի վրա ջերմաստիճանի բեռի հաշվարկ;
• կոնվեկցիոն և ճառագայթային խցիկների հաշվարկ;
• արտադրության գծի դասավորության մշակում;
• այլ հիմնական սարքավորումների տեխնոլոգիական հաշվարկներ (թորման սյուն, վառարաններ, սառնարաններ և այլն);
• մոնիտորինգի և կառավարման համակարգի մշակում, ավտոմատացման գործիքների ընտրություն;
• արտակարգ իրավիճակների պաշտպանության սխեմաների նկարագրություն;
• էկոլոգիական ասպեկտների և անվտանգության միջոցառումների մշակում;
• տնտեսական ցուցանիշների որոշում (կապիտալ ծախսեր, սպասարկող անձնակազմի թվաքանակ, աշխատավարձ,Հումքի և օժանդակ նյութերի արտադրության ծախսերը, տարեկան տնտեսական ազդեցությունը, արտադրանքի ինքնարժեքը):

Հետաձգված կոքսացման միավորի հզորության հաշվարկը տարեկան կտրվածքով կատարվում է ըստ բանաձևի՝

N=P x t, որտեղ P-ը կայանի հզորությունն է, t/օր;

t-ը տարվա աշխատանքային օրերի թիվն է։

Արտադրանքի արդյունքը ֆիզիկական առումով՝ ըստ հիմքի և դիզայնի ընտրանքների, որոշվում է տեղադրման նյութական հաշվեկշռի հիման վրա: