Коксование

Содержание
  1. Коксохимическая промышленность
  2. История отрасли
  3. Область применения
  4. Сырье и виды кокса
  5. Процессы производства
  6. Наиболее крупные коксохимические представители
  7. Влияние на экологию
  8. Трудности и перспективы отрасли
  9. Нефтяной кокс и Коксование нефти – Добыча и Применение
  10. Что такое нефтяной кокс простыми словами
  11. Получение и производство
  12. Применение
  13. Замедленное коксование
  14. Периодическое коксование
  15. Термоконтактный крекинг
  16. Характеристики, состав и качество
  17. Заключение
  18. Установка замедленного коксования
  19. Сырье и продукты
  20. Технологическая схема
  21. Блок предварительного подогрева
  22. Печь
  23. Коксовые камеры
  24. Фракционирование
  25. Блок разделения газов
  26.  Аминовая очистка
  27. Пропарка/продувка коксовой камеры
  28. Раскоксовывание
  29. Система выгрузки кокса
  30. Недостатки
  31. Достоинства
  32. Материальный баланс
  33. Существующие установки
  34. Как пекут кокс на Московском коксогазовом заводе (часть 1)
  35. Что такое кокс и зачем он нужен
  36. Москокс
  37. Уголь
  38. Станция Заводская
  39. Склады угля
  40. Угольная башня и углезагрузочная машина
  41. Печи и батареи

Коксохимическая промышленность

Коксование

Коксохимия – обособленная часть химии и химической промышленности, специализирующаяся на переработке природного топлива (каменного угля) в кокс методом коксования.

При этом даже побочные продукты, образующиеся в процессе (коксовый газ, масла, смолы), становятся исходным сырьем для ряда других производств: изготовления удобрений, химических реагентов, выпуска полимеров, моющих средств и прочего. Поэтому нужность этой отрасли сложно переоценить.

История отрасли

Коксовый уголь долгое время не находил промышленного применения. И это несмотря на то, что как ископаемое он был известен давно. Массовое использование началось только с середины XVIII века после того, как при доменной плавке стал использоваться кокс, а не древесный уголь.

Извлечение побочных продуктов из коксового газа началось гораздо позже, так как до этого времени считалось, что смола, содержащаяся в газе – просто отход производства, поэтому она не находила практического применения. Хотя уже тогда промышленники знали, что эти «побочные продукты» содержат бензол, аммиак, нафталин, однако технологии тех времен попросту не позволяли извлечь их.

Ситуация изменилась во второй половине XIX века: в это время налаживалось производство синтетических красителей, а потому спрос на смолу, бензол и прочие «отходы» коксохимической промышленности вырос.

В России, несмотря на богатейшие месторождения марганцевых и железных руд, каменного угля и известняков, коксохимическая промышленность начала «расти» только после Октябрьской революции. Правда, развивалась отрасль гигантскими темпами: строились заводы, оснащенные по последним техническим возможностям.

Начавшаяся в 1941 году ВОВ временно затормозила развитие промышленности, однако в период 1946-1950 гг. все разрушенные заводы были восстановлены и даже запущены новые.

В настоящее время отрасль продолжает развиваться: разрабатываются месторождения, изыскиваются новые технологии обработки сырья и переработки отходов.

Область применения

Основной потребитель коксохимической отрасли – черная металлургия (доменное производство). При этом уголь должен обладать определенными характеристиками:

  • приемлемым содержанием примесей (серы и влаги);
  • более высокими температурами сгорания;
  • возможностью спекаться (это обуславливает наличие витрена в составе) и приобретать пластическое состояние;
  • «правильной» калорийностью;
  • необходимой механической прочностью.

Несоблюдение этих требований приведет к расстройству хода домны.

Примечание: только 10% каменного угля подвергаются коксованию.

Также находят применение и побочные продукты. Речь идет о таких веществах:

  • коксовый газ – используется как промышленное топливо и сырье для химического синтеза;
  • каменноугольная смола – содержит около 300 различных компонентов, среди которых толуол, бензол, фенол, нафталин, ксилол;
  • надсмольная вода – слабый водный раствор аммиака и аммонийных солей, служит для получения сульфата аммония (удобрение) и аммиачной воды.

Они используются «смежными» индустриями:

  • цветной металлургией;
  • при изготовлении стройматериалов;
  • для металлообработки;
  • пищевой индустрией (изготовление сахара);
  • производством электродов;
  • при производстве электрокорунда;
  • производством огнеупоров;
  • для изготовления искусственного графита;
  • в химической промышленности (изготовление углеродистого кальция, карбида кремния, фосфора, соды, сульфида натрия) и других отраслях.

Есть еще одна область применения – бытовая (топливо). В этом случае к продукту не предъявляется высоких требований относительно его прочности.

Сырье и виды кокса

Основной продукт – искусственное твердое топливо (кокс). Получается он в процессе нагрева природного горючего (древесина, каменный уголь, нефтепродукты) до высоких температур. В зависимости от состава и качества исходного материала, а также от техники его обработки можно получить несколько видов продукта:

  • Нефтяной (низкозольный – до 0,8%). Его получают путем пиролиза (термическое разложение без доступа кислорода) и крекинга (высокотемпературная переработка) жидких отходов нефтепроизводства.
  • Электродный пековый (зольность до 0,3%) – результат коксования каменноугольного пека при высоких температурах.
  • Каменноугольный – самый распространенный – выделяют доменный, литейный, бытовой и прочие виды.

По качеству наилучшим считается доменный кокс.

Процессы производства

Условно процесс можно разделить на три стадии:

  1. Подготовка. Сюда относится обогащение малозольных коксующихся углей с низким содержанием серы – это необходимо, чтобы удалить примеси, затем последующее измельчение (в результате получаются «угольные зерна» размером до 0,3мм), смешивание нескольких пород угля, сушка полученной смеси (шихты).
  2. Коксование. На этой стадии полученную смесь загружают в коксовую печь на 14-16 часов при температуре 900-1050°C. Полученный продукт (спекшийся «коксовый пирог») выталкивается специальными устройствами в железнодорожные вагоны, где он будет охлаждаться азотом или водой.
  3. Полученная при охлаждении парогазовая смесь через газосборник отводится для улавливания и переработки.

Полученные газо- и парообразные продукты также нуждаются в охлаждении. Делается это при помощи воды, которая впрыскивается (она необходима для разделения газовой смеси). Процесс дальнейшего «остывания» проходит в кожухотрубчатых холодильниках. Полученные вещества (конденсаты) смешивают. Затем оттуда извлекают надсмольную воду и каменноугольную смолу.

Следующая стадия – очистка сырого коксового газа от аммиака и сероводорода:

  • улавливание фенола и сырого бензола происходит в результате промывки газа специальным поглотительным маслом;
  • улавливание пиридиновых оснований происходит при участии серной кислоты.

 «Чистый» коксовый газ используют как топливо в батареях коксовых печей.

Из надсмольной воды выделяется аммиак, фенолы, пиридиновые основания.

Оставшуюся воду, предварительно разбавленную технической, используют для охлаждения кокса после печи или направляют на очистные сооружения с целью последующей биоочистки.

Из каменноугольной смолы ректификацией (разделение многокомпонентных смесей за счет противоточного массообмена между паром и жидкостью) получают такие фракции:

  • каменноугольный пек;
  • нафталиновую;
  • антраценовую;
  • поглотительную.

Из них в последующем будут выделены каменноугольные масла, фенантрен, фенолы, антрацен, нафталин.

Наиболее крупные коксохимические представители

Другие компании, работающие в данной отрасли, представлены в разделе Коксохимические предприятия.

Влияние на экологию

На всех стадиях производства происходит выделение вредных веществ (аммиак, сероводород, угарный газ, бензол, синильная кислота). Это наносит вред не только экологии, но и здоровью человека (влияет на нормальную работу печени, системы кроветворения, органов дыхания и пр.). Кроме того, действие токсических веществ может усиливаться (эффект суммации).

Причем распределение токсических веществ «по окрестностям завода» с течением времени происходит неравномерно: в одном месте показатели могут продемонстрировать небольшие отклонения от нормативов, а в другом – значительные.

Для того чтобы улучшить экологическую ситуацию в регионах расположения коксохимических предприятий, нужно продолжать совершенствовать технологические процессы: стараться довести их до малоотходного или безотходного производства.

Но это потребует значительных финансовых инвестиций.

Поэтому для начала необходимо хотя бы вывести из использования устаревшие агрегаты и оборудование (а таких на заводах большинство) и заменить их на более новые аппараты, оснащенные современными природоохранными установками.

Трудности и перспективы отрасли

Несмотря на свою полезность и востребованность, эта отрасль промышленности также имеет свои сложности. В первую очередь они касаются сырья: большинство угля на территории России добывается открытым способом, а это значит, что спекаемость у этого материала недостаточна для того, чтобы получить кокс высокого качества.

Примечание: сырье, поставляемое из соседних стран, хотя и имеет более высокую спекаемость, но также содержит и большое количество примесей (сера). Полученный из них кокс не будет обладать необходимой прочностью.

Кроме того, многие коксохимические предприятия России находятся на значительном расстоянии от места добычи (например, уголь из Кузбасса нужно везти в центр страны или на Урал), поэтому транспортировка материала всегда связана со значительными расходами. А еще с потерями: уголь перевозится в открытых вагонах, поэтому часто большое количество сырья попросту остается на железнодорожном полотне. Все это будет накладывать свой отпечаток на себестоимость конечного продукта.

Однако спрос на сталелитейную продукцию только растет. То же самое можно сказать и о производстве чугуна. Это приводит к тому, что потребности в коксе «элитного» качества будут только прогрессировать, что, возможно, сделает отрасль более привлекательной в плане инвестиций. А увеличившееся финансирование позволит вывести индустрию на более высокий уровень.

13.01.2020

Источник: https://fabricators.ru/article/koksohimicheskaya-promyshlennost

Нефтяной кокс и Коксование нефти – Добыча и Применение

Коксование

Несмотря на то, что получение кокса происходит путём переработки углеводородных отходов, этот продукт имеет большое количество способов применения и пользуется спросом со стороны ряда отраслей.

Торговля этим продуктом нефтепеработки осуществляется не только на уровне компаний, но и на товарных биржах, что позволяет судить о наличии значительной потребности в нём.

В статье ниже будет рассмотрено, что представляет собой нефтяной кокс, какие разновидности он имеет и для чего может быть использован.

Что такое нефтяной кокс простыми словами

Существует огромное множество продуктов, изготавливаемых из углеводородного сырья в 21 веке, и кокс является одним из них.

Нефтяной кокс (Petroleum coke, сокращенно – petcoke) – это продукт вторичной переработки нефтепродуктов под воздействием высоких температур, имеющий темный цвет и более чем на 90% состоящее из углерода.

Внешне он представляет собой небольшие пористые камешки, способные иметь различный размер в зависимости от класса того или иного кокса. Пузырьки внутри заполнены газовой или жидкой углеводородной фракцией.

У этого продукта есть различные классы качества в зависимости от достаточно большого количества характеристик, однако все они представляют собой очень похожее по своим характеристикам вещество.

Нефтяной кокс простыми словами – это твердое вещество, получаемое из нефти и нефтепродуктов путем переработки. По сути, кокс может изготавливаться из отходов нефтепереработки, что делает его полезным не только в экономическом, но и в экологическом смысле – ведь расходуемые на его производство остатки перегонки нет необходимости утилизировать, загрязняя окружающую среду.

Получение и производство

Сырьём для производства кокса являются остатки от нефтепереработки. Это может быть гудрон, крекинг-остатки, тяжелые газойли каталитического крекинга, смолы пиролиза, а также побочные продукты изготовления масла. Производство нефтяного кокса происходит под воздействием высоких температур и носит название коксование.

В используемом для изготовления сырье содержатся смолисто-асфальтеновые вещества, которые и способствуют превращению продуктов с их содержанием в кокс. Сам процесс происходит при температуре в 450-520 градусов по Цельсию без участия воздуха, чтобы не провоцировать сжигание смеси.

При этом необходимо учитывать от условий, при которых происходит изготовление, будут зависеть физические и химические свойства получаемого продукта. При регулировке температуры и скорости нагрева происходит получение нефтяного кокса с различной внутренней структурой. Для изменения состава в процессе коксования к смеси добавляются различные присадки.

Вид сырья, используемый для производства, также в значительной степени определяет будущие свойства и качество нефтяного кокса. Например, использование в качестве исходной смеси дистиллятных крекинг-остатков позволяет получать продукт наиболее ценной высокоупорядоченной анизотропной структуры.

В последующем такой продукт станет сырьем для изготовления специализированных электродов. Однако помимо этого существует немало других направлений,  в которых требуется применение нефтяного кокса.

Применение

В большинстве случаев перед непосредственным использованием кокс проходит процедуру облагораживания. Она необходима для удаления из состава летучих веществ и части гетероатомов, а также снижения удельного электрического сопротивления.

Сам процесс представляет собой прокаливание под воздействием высоких температур. На разных стадиях происходит нагрев от 500 до 2800 градусов Цельсия. Конкретная процедура варьируется в зависимости от изначального качества и свойств продукта, а также необходимых изменений в его составе под воздействием облагораживания.

Прокаленный нефтяной кокс имеет широкую сферу применения.

Существует несколько направлений деятельности, в которых он используется, однако подавляющее большинство потребления приходится на металлургическую отрасль. При этом с участием кокса изготавливаются не только электроды. Он применяется при производстве следующих продуктов:

  • Алюминий. На производство этого металла уходит значительная часть всего производимого кокса. При выплавке алюминия из алюминиевой руды он играет роль анодной массы для электролиза.
  • Медь. При производстве некоторых цветных металлов кокс используется в качестве сульфидизатора.
  • Никель. При работе с ним нефтяной кокс также играет роль сульфидирующего агента.
  • Элементы, для синтеза которых необходим углерод – сероуглерод (СS2), карбид кальция (СаС2), карбида кремния (SiC).
  • Ферросплавы и дисульфид бария. При производстве этих элементов кокс используется в качестве восстановителя.
  • Шлифовальные материалы. Нефтяной кокс используется при изготовлении нескольких видов абразивов.
  • Огнеупорные изделия и проводники.
  • Аппаратура, устойчивая к коррозии и агрессивным средам.

Кроме того, нефтяной кокс может быть использован практически в любой отрасли в качестве топлива.

Как правило, для этих целей используют низкокачественные марки нефтяного кокса с высоким содержанием серы. Массовая доля серы в таком продукте, как правило, превышает 1%.

Качество и цена нефтяного кокса зависит не только от первоначального сырья, но и от того, какой способ был использован для его получения. Рассмотрим основные из них более подробно.

Замедленное коксование

Это весьма продуктивный способ, позволяющий получить примерно в 1,5 раза больше конечного продукта, чем при непрерывном варианте, из-за чего производители нефтяного кокса часто предпочитают именно эту технологию. Процесс коксования нефти замедленным способом происходит на протяжении 24-36 часов.

Для этого начальное сырьё нагревают в трубчатых печах до температуры в 350-380 градусов, после чего выливают на каскадные тарелки ректификационной колонны. Перемещаясь по ним вниз под собственным весом, нагретое вещество взаимодействуют с паром из реакционных аппаратов.

Пар конденсируется, соединяясь с исходным сырьём.

Полученная масса доводится до температуры в 490-510 градусов, после чего начинается её подача в коксовые камеры. Благодаря постепенно поступающей нагретой массе, передающей свою теплоту, и происходит замедленное коксование нефти.

Когда осуществляется заполнение камеры до 70-90%, процесс останавливается, после чего происходит остывание готового кокса. Удаление его из камеры осуществляется под воздействием струй воды под высоким давлением.

После извлечения кокс измельчается до необходимого размера в зависимости от назначения.

Благодаря повышенной производительности при одинаковом объёме сырья, этот способ является наиболее распространённым на территории многих стран, в число которых входит и Россия.

Периодическое коксование

Менее распространённым, но всё же встречающимся является вариант изготовления кокса в обогреваемых кубах, нагреваемых не за счёт температуры поступающей массы, а за счёт открытого огня. Этот способ используется преимущественно для изготовления электродного и других специальных видов кокса.

Начальное сырьё при периодическом коксовании размещается в специальных камерах, которые постепенно нагревают снизу при помощи огня. В течении 2-3 часов происходит высушивание и прокаливание расположенного в камерах кокса. После этого температура процесса постепенно снижается до 150-200 градусов, после чего следует извлечение готового продукта.

Из-за значительных затрат на топливо и небольшой производительности периодическое коксование нефти считается малоэффективным, из-за чего в промышленности используется редко.

Термоконтактный крекинг

Такой способ производства кокса является наиболее сложным с технической стороны. При нём первоначальное сырьё нагревается в теплообменнике, после чего помещается в реактор, в котором коксуется на поверхности разогретого теплоносителя на протяжении 6-12 минут. Далее прошедшую коксование массу вместе с теплоносителем перемещают коксонагреватель.

Под воздействием потока воздуха сгорает часть кокса, а нагретый при этом процессе теплоноситель отделяется и возвращается обратно в реактор. Такой способ является более технологичным и позволяет увеличивать объём выхода светлых нефтепродуктов. Кроме того, при совмещении его с газификацией появляется возможность получения дизельного и котельного топлива.

Характеристики, состав и качество

Существует несколько основных характеристик, являющихся значимыми для определения качества нефтяного кокса. В них включаются:

  • Размер фракции.
  • Химический состав.
  • Физические свойства.

Выделяется ряд классификаций нефтяного кокса по различным основаниям. Ключевые из них можно увидеть ниже.

По содержанию серы различают следующие разновидности продукта:

  • Малосернистый – менее 1% серы.
  • Сернистый – 1-2% серы.
  • Высокосернистый – более 2% серы.

В зависимости от содержания в составе золы выделяют следующие виды:

  • Малозольный – менее 0,5% золы.
  • Среднезольный – 0,5-0,8% золы
  • Высокозольные – более 0,8% золы.

По размеру фракции можно назвать три основных вида кокса:

  • Кусковой – размер более 2,5 сантиметров.
  • «Орешек» – от 6 миллиметров до 2,5 сантиметров.
  • Мелочь – менее 6 миллиметров.

Кроме того, для коксов существуют шкалы отнесения к различным сортам, включающие в себя всевозможные характеристики продукта. Ниже представлена таблица, подробно описывающая эти критерии.

ТаблицаПоказательМарки кокса
КНПС-СМвысший сортОКП 02 5821 0111КНПС-КМпервый сортОКП 02 5821 0112КНГОКП 02 5821 0115КЗГОКП 02 5821 0132КЗАвысший сортОКП 02 5821 0141КЗАпервый сортОКП 02 5821 0142КНАОКП 02 5821 0121КЗООКП 02 5821 0171
Массовая доля обшей влаги, %, не более3,03,03,03,03,03,03,03,0
Массовая доля летучих веществ, %, не более6,06,08,09,07,09,08,011,5
Зольность, %, не более0,150,300,500,600,400,600,500,80
Массовая доля серы, %, не более0,200,401,001,001,201,501,001,50
Массовая доля мелочи, %, не более:
    куски размером меньше 25 мм4,04,0
    куски размером меньше 8 мм10,010,08,010,010,0
Действительная плотность после прокаливания при 1300°С в течение 5 ч, г/см32,04÷2,082,04÷2,082,08÷2,132,08÷2,132,08÷2,132,08÷2,132,08÷2,13
Истираемость, %, не более9,011,0
Массовая доля, %, не более:
    кремния0,040,080,04
    железа0,050,080,05
    ванадия0,010,0150,012
Оценка микроструктуры, балл, не менеене норм.не норм.

На основании этих характеристик происходит разделение готового кокса по различным отраслям в зависимости от степени пригодности для использования в тех или иных процессах.

Заключение

Нефтяной кокс представляет собой продукт вторичной переработки нефтепродуктов и имеет широкую сферу применения, от металлургии до химической промышленности.

Существуют различные технологии его производства, отличающиеся по уровню эффективности, скорости и качеству получаемого продукта.

Классификация готового кокса осуществляется на 8 марок в зависимости от его химического состава и физических свойств.

(4 4,50). Оцените пожалуйста, мы очень старались!
Загрузка…

Источник: https://barrel.black/neftyanoj-koks.html

Установка замедленного коксования

Коксование

Коксование — процесс переработки жидкого или твёрдого топлива нагреванием без доступа кислорода. При разложении топлива образуется твёрдый продукт —нефтяной или каменноугольный кокс и летучие продукты.

Общий вид установки замедленного коксования

 Типы коксования по аппаратурному оформлению:

  1. замедленное коксование в необогреваемых камерах (для получения малозольного кокса)
  2. обогреваемых кубах (для получения электродного и специальных видов кокса)
  3. коксование в «кипящем слое» порошкообразного кокса (так называемый «термоконтактный крекинг»)

Наиболее часто в современной нефтепереработке и нефтехимии применяется технология замедленного коксования.

Процесс замедленного коксования представляет собой процесс термического крекинга для переработки тяжелых фракций нефти в более легкие газообразные и жидкие продукты и твердый (сырой) кокс.

Сырье и продукты

Сырье коксования может представлять собой смесь одного или нескольких видов сырья, таких как вакуумные остатки, атмосферные остатки или смолы. Эта смесь поступает на установку через резервуарный парк или напрямую с других технологических установок.

Установка замедленного коксования предназначена для производства следующей продукции:

  • отходящие газы коксования,
  • пропан-пропилен,
  • бутан-бутилен,
  • нафта коксования,
  • легкий газойль коксования (ЛГК),
  • тяжелый газойль коксования (ТГК),
  • топливный кокс.

Нефтяной кокс привлекает внимание специалистов как перспективное технологическое топливо в производстве вяжущих материалов — цемента, извести и гипса.

Кокс широко используется в качестве исходного сырья в производстве электродов для дуговых электропечей. Его применение в указанном качестве и в других производствах ограничивается содержанием серы.

Нефтяной кокс используется в качестве топлива при сжигании которого на ТЭЦ вырабатывается электроэнергия.

Потребление нефтяного кокса в промышленности

Технологическая схема

Установка состоит из следующих секций:

  • буферная емкость сырья и предварительный подогрев сырья,
  • коксование
  • секция первичного фракционирования
  • секция разделения газов
  • секция аминовой очистки
  • пропарка/продувка коксовой камеры
  • раскоксовывание
  • система выгрузки кокса.

Технологическая схема установки замедленного коксования

Блок предварительного подогрева

Свежее сырье совместно с рециркулирующими дистиллятами направляется через линию теплообменника предварительного нагрева подачи, чтобы максимизировать рекуперацию тепла из потоков циркулирующих орошений (ЦО) и продуктовых газойлей.

Через цепь теплообменников предварительного нагрева сырье обычно нагревается до 280-300 °С. Точная температура на выходе из теплообменника оценивается с помощью пинч-анализа для оптимального проектирования схемы теплообмена.

Предварительно нагретый вакуумный остаток направляется в нижнюю часть фракционирующей колонны, которая выполняет роль буферной емкости и обеспечивает равномерную подачу для печных насосов.

Печь

Печь коксования работает на топливном газе. Каждая печь оборудована независимой системой подогрева воздуха (включающей в себя вытяжной вентилятор, нагнетательные вентиляторы, подогреватель пара и подогреватель воздуха) и дымовой трубой, установленной в верхней части каждой печи.

Кстати, прочтите эту статью тоже:  Установка производства водорода

Поток рециркуляции дистиллята способствует испарению в процессе коксования.

В печи повышенное испарение также увеличивает скорость в трубах, что, в свою очередь, уменьшает общее время пребывания сырья внутри печи.

Цель состоит в том, чтобы уменьшить общее время в печи выше этой температуры, чтобы ограничить отложения кокса внутри труб, тем самым увеличивая длину межремонтного пробега.

Сырье выходит из печи с приблизительной температурой 500 °C и давлением 3,5 кг/см2 (изб.)

Коксовые камеры

Нагретое в печи сырье поступает в коксовые камеры, где происходит его крекинг с образованием кокса и продуктов крекинга. В результате протекания реакций крекинга, циклизации, ароматизации, дегидрирования, поликонденсации и уплотнения образуется сплошной слой кокса. Заполнение каждой коксовой камеры коксом до безопасного эксплуатационного уровня производится в течение 18 часов.

Продукты крекинга выходят из верхней части коксовых камер в виде потока пара с приблизительной температурой 449 °C и давлением 1,05 кг/см2 (изб.).

Рабочее давление в коксовой камере поддерживается как можно более низким для снижения количества образующегося кокса и увеличения выхода дистиллята.

Горячий поток паров из коксовой камеры немедленно охлаждается до температуры 429 °C или менее при теплообмене с ТГК для прекращения реакций крекинга и полимеризации, вследствие чего коксообразование в линии паров с верха коксовой камеры к фракционирующей колонне установки коксования сводится к минимуму.

Фракционирование

Во фракционирующей колонне установки коксования происходит разделение потока паров из коксовой камеры на:

  • жирный газ коксования
  • нафту коксования
  • легкий газойль коксования
  • тяжелый газойль коксования
  • внутренний рецикловый продукт

Колонна разделена на две основные секции тарелкой для отвода ТГК. В верхней части установлены ректификационные тарелки клапанного типа; в нижней части размещены два уровня распылительных распределителей для повышения качества ТГК.

Охлажденные пары из коксовой камеры поступают вверх через распределительное устройство паров и через зону распыления, при этом пары охлаждаются при соприкосновении со стекающим вниз жидким ТГК, который распыляется в верхней части зоны распыления.

Тяжелая рецикловая жидкость образуется в нижней части распылительной камеры. После охлаждения этот поток используется в качестве орошения для поддержания температур в кубе колонны ниже температур начала коксования.

Пары из верхней части фракционирующей колонны установки коксования охлаждаются и конденсируются в воздушном конденсаторе и концевом холодильнике верхнего продукта фракционирующей колонны. Часть жидких углеводородов из приемника подается на верхнюю тарелку в качестве флегмы. Сконденсированная кислая вода перекачивается насосом на границу технологической установки.

Блок разделения газов

Несконденсированные пары из приемника верхнего продукта направляются на прием газового компрессора и далее на блок разделения.

Кстати, прочтите эту статью тоже:  Установка висбрекинга

Секция разделения паров предназначена для разделения паров и жидких верхних продуктов, поступающих из фракционирующей колонны, на осушенный газ коксования, пропан-пропилен, бутан-бутилен и нафту коксования.

После компримирования жирного газа он вместе с нестабильной нафтой поступает на блок абсорбции, где из него удаляются легкие углеводороды С1-С2.

Смесь нафты и СУГ поступает на блок стабилизации, где из нафты выделяются углеводороды С3-С4.

 Аминовая очистка

Углеводороды С1-С2 и С3-С4 отдельными потоками отправляются на блок аминовой очистки, где из них в результате процесса абсорбции с помощью МДЭА удаляется H2S.

Очищенный топливный газ С1-С2 частично отправляется в топливную сеть предприятия, а также используется в качестве топлива для печи коксования.

Очищенный СУГ С3-С4 направляется на дальнейшее фракционирование на пропан-пропиленовую и бутан-бутиленовую фракции.

Пропарка/продувка коксовой камеры

Коксование представляет собой полунепрерывный процесс с 18-часовым циклом коксования в коксовых камерах при эксплуатации. Каждая камера должна быть включена в процесс в течение 18 часов для заполнения и исключена из процесса на 18 часов для декоксования. Таким образом, суммарная продолжительность цикла между последовательными подачами нефтепродуктов в камеру составляет 36 часов.

По завершении цикла заполнения одной камеры поток из печи коксования переводится в другую (пустую) камеру посредством входного клапана переключения. Затем в нижнюю часть заполненной коксом камеры в течение 30 минут подается пар, а летучие легкие углеводороды отводятся во фракционирующую колонну установки коксования.

На протяжении следующих 60 минут расход пара увеличивается, а полученные пары (в основном водяной пар) направляются в нижнюю часть колонны продувки.

Раскоксовывание

Кокс удаляется их коксовых камер путем гидравлического декоксования за два этапа. Сначала в слое кокса проделывают отверстие диаметром около 915 мм. На втором этапе кокс разрезается на слои по мере опускания инструмента оператором.

Гидравлические режущие инструменты монтируются на конце полой ударной штанги, которая подвешена на поворотном соединении. Ударная штанга вращается посредством электродвигателя.

Лебедка на площадке поднимает и опускает ударную штангу в пределах конструкции вышки, построенной над коксовыми камерами.

Вода для резки подается насосом для резки кокса под давлением приблизительно 270 кг/см2 (изб.). Чтобы избежать частых пусков и остановов насоса, применяется специальный гидравлический байпасный регулирующий клапан.

После удаления кокса обеспечивается повторная установка крышки на неработающую камеру, продувка паром для удаления воздуха и опрессовка паром. После этого в сборник подаются пары из работающей коксовой камеры, которая заполняется в данный момент.

Парожидкостная смесь, образовавшаяся в результате конденсации пара в неработающем сборнике, поступает в колонну продувки. После достаточного прогрева коксовой камеры она готова к работе в целях ее заполнения.

Кстати, прочтите эту статью тоже:  Катализаторы каталитического крекингаГидравлическая резка кокса

Система выгрузки кокса

Система выгрузки кокса (СВК) предназначена для переработки кокса, образовавшегося в установке замедленного коксования (УЗК) и является надежной и безопасной системой с отсутствием выбросов.

СВК способна дробить кокс и затем направлять его в виде суспензии (смеси частиц раздробленного кокса с водой) из коксовых камер в бункер обезвоживания и затем на участок хранения. Система обеспечивает высокоэффективное отделение кокса от воды и производит чистую воду для повторного использования в процессе декоксования.

СВК состоит из следующих технологических стадий:

  • охлаждение сточной воды из коксовых камер
  • дробление кокса и транспортировка суспензии
  • обезвоживание
  • выгрузка сухого кокса.

Недостатки

  • высокая вероятность коксования змеевиков печи и куба фракционирующей колонны
  • сложность очистки сточных вод после гидравлической резки кокса водой
  • возможные проблемы при выгрузке и транспортировке кокса, связанные с большим количеством движущихся механизмов
  • несоответствие кокса заявленным требованиям при смене качества нефтяного сырья, неверного выполнения технологических стадий
  • контакт персонала с сыпучими/пыльными материалами, выбросы в атмосферу.

Достоинства

  • низкие капиталовложения по сравнению с величиной достижения глубины переработки (90-95%) и выхода светлых нефтепродуктов (70-75%)
  • широкая степень изучения и внедрения процесса коксования в мировой нефтепереработке
  • относительная простота технологического процесса
  • отсутствие катализатора для проведения процесса

Материальный баланс

Один из вариантов материального баланса установки замедленного коксования.

Сырье%
Гудрон45
Остатки масляного производства13
Остатки висбрекинга42
ИТОГО100
Получено
Сухой газ4,1
H2S+NH30,9
ППФ0,9
ББФ1,5
Нафта (30-150°C)10,0
Легкий газойль коксования37,5
Тяжелый газойль коксования18,6
Кокс26,5
ИТОГО100

Существующие установки

Наиболее крупными установками замедленного коксования на НПЗ России по данным на 2017 год являются установки на «Газпромнефть-ОНПЗ» (Омск) и ПАО «ТАНЕКО» (Нижнекамск). В период 2017-2020 были запущены УЗК на «ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез», Антипинском НПЗ, Уфимском НПЗ.

ПредприятиеВвод в эксплуатациюПроектная мощность по сырью, тыс. тонн в год
ОАО «Роснефть-Ангарская НХК», г. Ангарск1970600
ОАО «Роснефть-Комсомольский НПЗ», г. Комсомольск-на-Амуре20121000
ОАО «Роснефть-Новокуйбышевский НПЗ», г. Новокуйбышевск19851500
ООО «ЛУКОЙЛ-Волгограднефтепереработка», г. Волгоград1966, рекон. 2009, 2011600, 400, 1000
ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез», г. Пермь1970, рекон. 20121000
ООО «Газпромнефть-Омский НПЗ», г. Омск1971, рекон. 20172000
ОАО «НОВОЙЛ», г. Уфа1956, рекон. 2009700
ОАО «Уфанефтехим», г. Уфа20091200
ПАО «ТАНЕКО», г. Нижнекамск20162000

Источник: https://pronpz.ru/ustanovki/zamedlennoe-koksovanie.html

Как пекут кокс на Московском коксогазовом заводе (часть 1)

Коксование
Это начало рассказа. Продолжение –в следующей публикации

Это происходит из раза в раз. Сперва все замирает, затем горновой открывает лётку и из горна печи вырывается наружу поток жидкого чугуна, который по желобам направляется на литейный двор, а там разливается по чугуновозам.

В этот момент доменная печь словно облегченно выдыхает – “уфф”. Даже чувствуется, как спадает напряжение, но это буквально на несколько минут.

После того, как завершится выпуск чугуна, горновой закроет лётку и начнется загрузка печи новой партией шихты, в состав которой входят руда, известняковый флюс и кокс.

Для производства 1 т. чугуна требуется 430 – 490 кг. кокса.

Что такое кокс и зачем он нужен

Кокс – очень твердый пористый материал серого цвета. На 98 – 99% он состоит из углерода.

Так чем же кокс так полюбился металлургам, которые активно применяют его в доменном и литейном производстве?

Он является высококачественным бездымным топливом, источником тепла. Углерод, содержащийся в коксе, играет ключевую роль в восстановлении железа.

Кроме того, в процессе плавки кокс служит разрыхлителем шихты, его куски образуют что-то вроде сита, через которое проходят доменные газы, стекают вниз расплавленный металл и шлак.

Эта способность кокса обусловлена еще одной особенностью – он очень прочный и, нагреваясь, не становится вязким или жидким. Поэтому столб шихты, загруженной в печь, не способен раздавить кокс и тот играет свою роль разрыхлителя – сита до тех пор, пока не сгорит.

Изначально в доменных печах в качестве топлива применялся древесный уголь. Но уже в XVIII веке истребление лесов для его производства достигло таких масштабов, что металлурги всерьез задумались об альтернативном источнике топлива.

Информацию о том, кто и как придумал выжигать каменный уголь в кокс, мне не удалось найти. Однако известно, что первая плавка чугуна на коксе состоялась аж в 1735-м году.

С тех пор процесс коксования прошел огромный путь развития, но одно осталось неизменным: качество кокса определяется свойствами угля, из которого его делают.

Москокс

То, как готовят кокс, нам удалось увидеть на заводе АО “Московский коксогазовый завод”, входящем в состав Группы “Мечел”.

Условная схема Московского коксогазового завода: 1 – склад угля, 2 – мостовые грейферные краны, з – электрический вагонотолкатель, 4 – вагоноопрокидыватель, 5 – подземный конвейер доставки углей на склад, 6 – подземный конвейер доставки углей в закрытый склад (силосы), 7 – бункер разгрузки угля, 8 – башня сортировки и погрузки кокса в вагоны, 9 – электрический вагонотолкатель, 10 – закрытый склад углей (силосы), 11 – конвейер подачи шихты в угольную башню, 12 – конвейер подачи кокса на погрузку, 13 – рампа выгрузки кокса из коксотушильного вагона, 14 – двересъемная машина, 15 – коксотушильный электровоз, 16 – коксотушильный вагон, 17 – кокостушильная башня, 18 – коксовыталкиватель, 19 – коксовый цех, 20 – коксовая батарея, 21 – угольная башня

Уголь

Процесс коксования заключается в том, что при нагреве из каменного угля испаряется вода, улетучиваются газы, соединения азота и фосфора, водород. А сам каменный уголь при этом сперва становится вязким, а с повышением температуры спекается в единую массу. Свойство становиться вязким при нагреве отличает коксующиеся угли от некоксующихся.

Существует несколько марок коксующихся углей: коксовые (К), коксовые спекающиеся (КС), коксовые отощенные (КО), жирные (Ж), газово-жирные (ГЖ), отощенно-спекающиеся (ОС) и слабо-спекающиеся (СС).

Идеально для коксования подходят угли марки К. Но как это часто бывает, запасы наиболее подходящего сырья на нашей планете невелики и приходится как-то выкручиваться.

Поэтому коксохимики придумывают свои рецепты: берут, к примеру, марку Ж, которая обладает отличными показателями вязкопластичности. Но вот незадача: при нагреве из нее вместе с летучими веществами уйдет до 30% массы и кокс получится очень пористым, а соответственно механически слабым.

Чтобы этого избежать, добавляют марки КС и КО. Однако они совсем не спекаются и обладают высокой реакционной способностью. Чтобы ее компенсировать, добавляют марку ГЖ. В общем, процесс поиска правильной формулы – творческий.

Математика здесь не помогает, тут важнее личный опыт, эксперимент, знание угля, технологии и техники.

Зачем я все это рассказываю? Да затем, что производство кокса начинается со склада углей. А коксогазовый завод – с заводской станции.

Станция Заводская

Московский коксогазовый завод производит в год до 1.1 млн. тонн кокса. На это уходит примерно 1.3 млн. тонн угля. Т.е. ежедневно завод принимает в среднем до 50 вагонов угля и отправляет около 45 вагонов кокса. Этот грузопоток обеспечивает железнодорожная станция Заводская.

Станция условно разделяет завод на две части. В северной стороне находится склад угля, в южной – производство. Для разгрузки угля оборудованы бокс для размораживания вагонов на два стойла и вагоноопрокидыватель, а для погрузки кокса – башня сортировки кокса и его погрузки в вагоны.

Подачу вагонов на разгрузку в вагонооопрокидыватель обеспечивает электрический вагонотолкатель. Уголь высыпается в бункер, расположенный под вагонооопрокидвателем, а затем по подземному конвейеру отправляется на склад угля.

Станция Заводская. Синее сооружение на фоне – бункер для разгрузки угля, кирпичное сооружение правее – башня сортировки и погрузки кокса в вагоны, силосные башни в правой части кадра – закрытый склад угляСтанция Заводская.

ТГМ6А-2073 выполняет маневровую работу.

В левой части кадра вагоны, груженые коксом, ожидают отправки с завода, а в правой части кадра – стоят в очередь на погрузку коксаМаневровый тепловоз ТГМ6А-2073 с составом коксаДиспетчерский пульт станции ЗаводскаяДиспетчерская станции Заводская

Склады угля

Угольный склад – это открытая площадка, по которой ровными штабелями – конусами разложены угли. А над ним парит мостовой кран с грейфером (специальным захватом для сыпучих грузов).

Как мы уже говорили, для производства кокса используют угли разных марок, которые смешиваются в определенных пропорциях в зависимости от тех свойств, которые ожидаются от продукта.

Поэтому они раздельно хранятся и раздельно подаются на закрытый склад (силосные башни): грейферный кран берет уголь из соответствующего штабеля и грузит его на подземный конвейер, которым тот доставляется в соответствующую силосную башню.

Подземные конвейеры – дань чистоте. Благодаря им такое понятие, как угольная пыль, Москоксу почти не знакомо.

Кроме конвейеров, со склада угля на станцию Заводская ведет подъездной путь . Если конвейеры встанут, уголь грузят в полувагоны и доставляют на разгрузку в бункер, который находится на станции.

Из закрытого склада угли каждой марки подаются в дозировочное отделение углеподготовительного цеха. Начинается подготовка шихты для загрузки в коксовые печи.

В дозировочном отделении угли измельчаются в барабанных дробилках, отбираются дозаторами, смешиваются в необходимой пропорции, а затем еще раз измельчаются, на этот раз молотковыми дробилками. Когда угольная смесь измельчена до зерен размером около 0.3 мм., подготовка шихты завершается и она подается в угольную башню.

Слева – гараж для размораживания вагонов, справа – вагоноопрокидватель. На путях перед ним – электрический вагонотолкательСклад угляТГМ6А-2073 перед бункером разгрузки угляБункер разгрузки угля

Угольная башня и углезагрузочная машина

В распоряжении коксового цеха “Москокса” находится 178 печей, объединенных в четыре коксовые батареи. Угольная башня возвышается над ними, прямо по центру . Она предназначена для хранения шихты и ее погрузки в углезагрузочные машины. Поэтому в угольной башне творит организованное двоевластие: верхняя часть принадлежит углеподготовительному цеху, а нижняя – коксовому.

Под башней работает углезагрузочная машина, выполняющая загрузку шихты в печь. Она самоходная, с электрическим приводом, передвигается по рельсам, уложенным по крыше коксовых батарей, а ее питание осуществляется по троллеям.

Поскольку у коксовой печи в крыше предусмотрено три загрузочных люка (один в центре, два по краям), углезагрузочная машина оборудована тремя бункерами для шихты.

Для погрузки шихты машина заезжает под угольную башню. Шихта загружается в бункеры. Затем она направляется к печи, загрузку которой нужно выполнить.

Благодаря загрузке через три люка шихта равномерно распределяется по коксовой камере печи. По завершении загрузки угольную смесь дополнительно выравнивают планирной штангой.

А затем печь плотно закрывают и начинается процесс коксования. Он продлится от 18 до 40 часов при температуре 1000 – 1100 градусов.

Угольная башня

Печи и батареи

Камера коксовой печи расположена горизонтально. Ее длина составляет около 12 м, высота – 4 м, а ширина – 0.5 м. В верхнем перекрытии камеры предусмотрено три отверстия для загрузки шихты и отверстия для отвода летучих продуктов коксования. Они через газоотоводную арматуру направляются в газосборник. Газы, выделяющиеся при кокосовании, используются для нагрева коксовых печей.

С торцов камера печи плотно закрывается дверьми, которые открываются только по завершении процесса коксования для выталкивания готового кокса. Для успешного протекания процесса коксовая камера должна быть герметична как для наружного воздуха, так и для отопительных газов.

Коксовые печи. В каждой из них запекается по 13 т. кокса

Коксовые печи собираются в батареи. В состав батареи входит несколько десятков печей. Камеры печей разделены между собой обогревательными простенками, каждый из которых содержит несколько десятков вертикальных отопительных каналов (вертикалов), разделенных между собой глухими перегородками.

Качество кокса зависит от равномерности прогрева загруженной в печь шихты. Поэтому в простенке так много вертикалов, а каждый из них оборудован устройствами для регулирования поступающих в него на сгорание газа и воздуха. Это позволяет очень точно настроить необходимый прогрев шихты.

Кроме вертикалов, в состав отопительной системы батареи входят регенераторы – накопители тепла отходящих дымовых газов. Дым проходит через регенератор и нагревает его до температуры около 1000 градусов.

Затем происходит смена потока и через регенератор направляется газ, который подогревается в нем перед подачей в отопительные каналы. В это время тепло отходящих дымовых газов накапливает другой регенератор.

Через 20 – 30 минут, когда первый регенератор остынет до 300 – 400 градусов, а второй наоборот нагреется, произойдет очередная смена потоков газов. Соответственно вертикали поочередно используются то для сжигания газа, то для отвода продуктов горения.

Из всего этого вытекает ответ на вопрос о том, зачем печи собирают в батареи: одной сложной термической системой управлять проще, чем четырьмя десятками.

Коксовый цех Московского коксогазового заводаКоксовые печиПост управления коксовыми печами

Продолжение – в следующей публикации

Если Вам понравилась эта публикация, буду рад Вас видеть на своих страницах ви.Список всех моих рассказов о предприятиях можно найтиздесь >>>.

Источник: https://zen.yandex.ru/media/b282/kak-pekut-koks-na-moskovskom-koksogazovom-zavode-chast-1-5d2d4a80bc228f00aec3641e

Ваш педагог
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: