Способ коксования нефтяных остатков. Коксование нефти реакции


Химические превращения при коксовании

В процессе коксования тяжелых нефтяных остатков происходят те же реакции распада и синтеза, что и в условиях термического крекинга, т. е. образуются, с одной стороны, продукты более легкие, чем исходное сырье - газ, бензин, керосино-соляровые фракции, и с другой стороны, более тяжелые - кокс, но все эти реакции проходят глубже и полнее.

Углеводороды различных классов, входящие в состав нефти и нефтепродуктов, в условиях высоких температур претерпевают различные превращения.

Наиболее склонны к реакциям уплотнения и образованию кокса ароматические углеводороды. Предельные углеводороды способны только к реакциям распада. Нафтены занимают промежуточное положение. Непредельные углеводороды играют значительную роль в процессах коксообразования, особенно когда они вступают в реакции соединения с ароматическими углеводородами.

В результате распада парафиновых углеводородов образуются более легкие парафиновые и непредельные углеводороды, которые под действием высокой температуры вновь распадаются с образованием еще более легких продуктов; они составляют жидкие фракции коксования. Образование карбоидов происходит в результате вторичных реакций, в которые вступают непредельные углеводороды, получившиеся при распаде предельных углеводородов.

Нафтеновые углеводороды мало способны к реакциям уплотнения, а следовательно, и не образуют кокса. При высоких температурах их кольца разрываются и из обломков молекул образуются непредельные углеводороды. Наряду с реакцией распада нафтены претерпевают реакции дегидрогенизации, т. е. отщепления водорода, и превращаются в ароматические углеводороды, реакция (2.39):

  (2.39)  

Ароматические углеводороды под действием высокой температуры вступают в реакции конденсации, заключающиеся в том, что молекулы соединяются друг с другом, образуя многоядерные ароматические соединения.

Так бензол в условиях высоких температур конденсируется в дифенил, представляющий собой продукт соединения двух бензольных ядер, реакция (2.40):

 

      (2.40)  

Нафталин под действием высокой температуры конденсируется в динафтил:

Как видно из уравнения реакции конденсация нафталина протекает с выделением водорода.

Значительно легче идет конденсация ароматических углеводородов с непредельными углеводородами, имеющими одну двойную связь; при этом образуются полициклические, многоядерные ароматические углеводороды. Например, при конденсации двух молекул бензола с одной молекулой этилена может образоваться антрацен, реакция (2.41):

    (2.41)    

Образовавшиеся многоядерные ароматические углеводороды находясь в зоне высоких температур, уплотняются дальше, образуя еще более высокомолекулярные соединения, составляющие смолы, асфальтены и, наконец, карбоиды.

Непредельные углеводороды под действием высоких температур испытывают разнообразные превращения; в зависимости от условий. Они, взаимодействуя друг с другом, могут образовывать, более тяжелые продукты, либо расщепляются на более мелкие молекулы, образуя новые продукты, которые в свою очередь могут подвергаться реакциям распада либо могут перегруппировываться в нафтены.

В условиях процесса коксования непредельных преобладают реакции распада, а также реакции циклизации, т. е. превращения в нафтены.

Кроме указанных реакций, непредельные углеводороды склонны вступать в реакции уплотнения с ароматическими углеводородами.

Среди продуктов уплотнения, образующихся при процессах термической переработки сырья, различают нейтральные нефтяные смолы и асфальтены. Химический состав их мало изучен. Известно, что они представляют собой смесь углеводородов высокого молекулярного веса, бедных водородом и имеющих полициклическое строение.

Смолы представляют собой очень вязкие тягучие жидкости темно-красного или черного цвета; удельный вес их близок к единице, а иногда и более. Они растворимы в петролейном эфире, бензине, бензоле, спирте. В состав смол входят высокомолекулярные непредельные углеводороды, что проявляется в их химической активности и неустойчивости.

Асфальтены представляют собой твердые хрупкие вещества черного цвета. По сравнению со смолами это продукты еще большего уплотнения углеводородов и еще более бедные водородом. При нагревании асфальтены не плавятся, а при 300° разлагаются на газы и кокс. В отличие от смол они не растворяются в петролейном эфире и бензине, но набухают и растворяются в бензоле.

Карбоиды представляют собой конечный продукт уплотнения углеводородов. Они подобно смолам и асфальтенам представляют собой сложную смесь высокомолекулярных углеводородов полициклического строения, но еще большего молекулярного веса и еще более бедных водородом. Карбоиды — твердые вещества черного цвета. В отличие от асфальтенов они не растворимы не только в бензине и спирте, но и в бензоле. Нефтяной кокс на 90 % состоит из карбоидов.

Таким образом, процесс образования кокса является набором последовательных реакций, конечный продукт которых — кокс — получается не сразу, а через ряд промежуточных соединений (смолы и асфальтены). Схематически это можно изобразить следующим образом:

Ароматические углеводороды Предельные углеводороды

 

Непредельные

Продукты уплотнения

Смолы

Асфальтены

Карбоиды

Технологическое оформление процесса

Под термином «замедленное» понимают процесс коксования с особыми условиями работы реакционных змеевиков трубчатых печей и реакторов (камер) коксования. В процессе замедленного коксования сырье предварительно нагревают в печи до высокой температуры (470-510°С), а затем подают в необогреваемые, изолированные снаружи коксовые камеры, где коксование происходит за счет тепла, приходящего с сырьем. Во избежание закоксовывания змеевиков сырье быстро прокачивается через печь.

Замедленное коксование является непрерывным процессом по подаче сырья на коксование и по выходу газообразных и дистиллятных продуктов, но периодическим по выгрузке кокса из камер. Обычно установки замедленного коксования имеют два отделения: нагревательно-реакционно-фракционирующее отделение, где осуществляется собственно технологический процесс коксования сырья и фракционирование его продуктов и отделение по механической обработке кокса, где осуществляется его выгрузка, сортировка и транспортировка.

На рис. 2.16 приведена принципиальная технологическая схема установки замедленного коксования. Сырье — гудрон или крекинг-остаток (или их смесь) нагревают в теплообменниках и конвекционных змеевиках печи и направляют на верхнюю каскадную тарелку колонны К-1. При этом часть сырья направляют на нижнюю каскадную тарелку для регулирования коэффициента рецикла, а под нижнюю каскадную тарелку этой колонны подают горячие газы и пары продуктов коксования из коксовых камер. В процессе контакта сырья с восходящим потоком газов и паров продуктов коксования сырье нагревается (до температуры 390-405°С), при этом низкокипящие его фракции испаряются. Тяжелые фракции паров конденсируются и смешиваются с сырьем, образуя так называемое вторичное сырье.

С низа колонны К-1 печным насосом забирают вторичное сырье и направляют в реакционные змеевики печей (их две, работают параллельно). Вторичное сырье нагревается в печах до 490-510°С и поступает через четырехходовые краны двумя параллельными потоками в две работающие камеры. В это время две другие камеры находятся в цикле подготовки. Горячее сырье, входя в низ камер, постепенно заполняет их. Ввиду того, что объем камер большой, время пребывания сырья в них также значительно и там происходит глубокий крекинг сырья. При этом пары продуктов коксования непрерывно уходят из камер в колонну К-1. Утяжеленный жидкий остаток задерживается в камере. Жидкий остаток постепенно превращается в кокс.

На установке замедленного коксования фракционирующая часть включает основную ректификационную колонну К-1, отпарные колонны К-2 и К-3, фракционирущий абсорбер К-4 для деэтанизации газов коксования и колонну стабилизации бензина К-5.

Важно отметить, что колонна К-1 разделена полуглухой тарелкой на две части: нижнюю, которая является как бы конденсатором смешения, и верхнюю, выполняющую функцию концентрационной секции ректификационных колонн. При этом в верхней части К-1 осуществляют разделение продуктов коксования на газ, бензин, легкий и тяжелые газойли. Температурный режим в колонне К-1 регулируется верхним острым и промежуточным циркуляционными орошениями. При этом легкий и тяжелый газойли выводят через отпарные колонны соответственно К-2 и К-3.

Рис. 2.16. Принципиальная технологическая схема двухблочной установки замедленного коксования

Потоки: I— сырье; II — стабильный бензин; III — легкий газойль; IV— тяжелый газойль; V — головка стабилизации; VI — сухой газ; VII — кокс; VIII- пары отпарки камер; IX — водяной пар.

 

Образующиеся газы и нестабильный бензин из сепаратора С-1 направляют в фракционирующий абсорбер К-4. При этом в верхнюю часть К-4 подают охлажденный стабильный бензин, а в нижнюю часть подводят тепло посредством кипятильника с паровым пространством. Сухой газ выводят с верха К-4. При этом снизу колонны К-4 выводится насыщенный нестабильный бензин, который подвергают стабилизации в колонне К-5, где от него отгоняют головку, состоящую из пропан-бутановой фракции. Из колонны К-5 выводят стабильный бензин, охлаждают и очищают от сернистых соединений щелочной промывкой и направляют с установки в другие цеха. При этом коксовые камеры работают по циклическому графику. В коксовых камерах последовательно чередуются циклы: коксование, охлаждение кокса, выгрузка его и разогрев камер. Как только коксовая камера заполнится примерно на 70-80 % по высоте, поток сырья с помощью переключающих кранов переводят в другую камеру. Затем заполненную коксом камеру продувают водяным паром для удаления жидких продуктов и нефтяных паров. Удаляе­мые из кокса продукты поступают вначале в колонну К-1. После того как температура кокса понизится до 400-405°С, поток паров отключают от колонны и направляют в скруббер (на рисунке не показан). Кокс охлаждают до 200оС водяным паром, после чего в камеру подают воду.

Охлажденный кокс выгружают из камер гидравлическим методом. Для этого пласты кокса разрушают струей воды давлением 10-15 МПа. Над каждой камерой устанавливают буровые вышки высотой 40 м, предназначенные для подвешивания бурового оборудования. При этом на вышке закрепляют гидродолото, с помощью которого в слое кокса пробуривают центральное отверстие. Затем гидродолото заменяют гидрорезаком, снабженным соплами, из которых подают сильные струи воды, направляемые к стенкам камеры. Перемещаясь по камере гидрорезак, полностью удаляет со стенок кокс. Затем кокс поступает в отделение обработки и транспортировки, где его дробят, сортируют на три фракции и транспортируют на склады.

Весь цикл изготовления партии кокса составляет около 48 часов.

Контрольные вопросы к разделу 2.6

«Процесс замедленного коксования»

1. Назначение процесса замедленного коксования;

2. Что используют в качестве сырья для установок замедленного коксования;

3. Какие химические превращения в процессе замедленного коксования претерпевают: парафиновые углеводороды? ароматические углеводороды? нафтеновые углеводороды и непредельные?

4. Какой целевой продукт получают на установках замедленного коксования?

5. Принципиальная технологическая схема установки замедленного коксования.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

zdamsam.ru

Коксование нефтяных остатков

Количество просмотров публикации Коксование нефтяных остатков - 986

Коксованием принято называть термохимический процесс превращения тяжелых остатков нефтепереработки (гудрон, асфальт, крекинг-остаток) в нефтяной кокс и светлые нефтепродукты (бензин, газойль). Коксование позволяет не только получать беззольный электродный кокс, но и увеличить выход светлых нефтепродуктов за счёт расщепления высококипящих углеводородов коксуемых остатков и тем самым повысить глубину переработки тяжелого нефтяного сырья.

Коксования нефтяных остатков может проводиться в установках различного типа:

— в горизонтальных кубах периодического действия;

— в необогреваемых коксовых камерах полунепрерывного действия;

— в реакторах кипящего слоя непрерывного действия.

При коксовании в кипящем слое нагретое сырье контактирует в реакторе ʼʼКСʼʼ с подвижным, нагретым до более высокой температуры, чем сырье, инœертным теплоносителœем и коксуется на поверхности частиц этого теплоносителя. В современных установках этого типа (рис. 13.13) теплоносителœем является гранулированный кокс с размерами частиц до 0,3 мм, который создает в реакторе кипящий слой.

В этом кипящем слое одновременно протекают три процесса:

— собственно коксование, сопровождающееся образованием продуктов разложения и уплотнения;

— прокаливание кокса и удаление из него летучих веществ;

— вторичные реакции продуктов коксования в паровой фазе.

Рисунок 13.13. Схема коксования нефтяных остатков.1 — реактор кипящего слоя, 2 — парциальный конденсатор, 3 — коксонагреватель, 4 — котел-утилизатор, 5 — коксовый холодильник, 6 — бункер кокса

Жидкое сырье подается в реактор 1, в котором поступающим снизу водяным паром создается кипящий слой кокса. Парогазовая смесь продуктов коксования поступает в парциальный конденсатор реактора 2, где разделяется на газ, бензиновый дистиллят, направляемый на ректификацию, и газойль. Коксовый теплоноситель из реактора подается в коксонагреватель 3, где частично сжигается в токе воздуха. Нагретый кокс охлаждается в коксовом холодильнике 5 и поступает в бункер кокса 6, а частично возвращается в реактор 1. Дымовые газы из коксонагревателя 3 проходят котел-утилизатор 4 и выбрасываются в атмосферу.

Выход продуктов коксования (сырье — гудрон) составляет:

кокс 14%, газойль 63 %, бензин 12 %, газ 10% .

referatwork.ru

Коксование тяжелых нефтяных остатков - Справочник химика 21

    Изучение механизма и кинетики процессов коксования тяжелых нефтяных остатков (а также отдельно смол и асфальтенов) с целью выяснения условий получения высококачественных коксов. [c.155]

    В процессе коксования тяжелых нефтяных остатков происходят те же реакции распада и синтеза, что и в условиях термического крекинга под давлением т. е. образуются, с одной стороны, продукты более легкие, чем исходное сырье — газ, бензнн, керосино-соляровые фракции, II с другой стороны, более тяжелые— кокс, но все эти реакции проходят глубже и полнее. В тех случаях, когда целевым продуктом коксования является кокс, основьдами реакциями являются реакции уплотнения, приводящие к образованию карбоидов (кокса) когда же целевым продуктом является широкая фракция, основными будут реакции распада реакции уплотнения (синтеза) в этом случае являются второстепенными, побочными. [c.301]

    Процесс коксования тяжелых нефтяных остатков может производиться периодически, полунепрерывно и непрерывно. Периодический процесс осуществляется в коксовых кубах, полунепрерывный — на установках с необогреваемыми камерами и непрерывный — на установках с подвижным твердым теплоносителем. [c.309]

    Опыт освоения установки замедленного коксования (УЗК) на Ново-Уфимском нефтеперерабатывающем заводе в 1956 году позволил выявить ряд положительных сторон данного производства, а также недостатки, имеющие место при коксовании тяжелых нефтяных остатков, особенно крекинг-остатка. [c.89]

    Процесс коксования тяжелых нефтяных остатков определился как технически целесообразный и экономически выгодный, [c.6]

    Естественно, что возникла идеи использовать уже существующие печи такого типа для коксования тяжелых нефтяных остатков. [c.82]

    На рис. 29 приводится схема опытно-промышленной установки замедленного коксования тяжелых нефтяных остатков. [c.92]

    Благодаря простоте конструкции и обслуживания, высокой производительности и возможности получать все продукты коксования (в том числе кусковой электродный кокс) удовлетворительного качества, установки замедленного коксования являются самым распространенным типом установок коксования тяжелых нефтяных остатков. [c.134]

    Повышенная температура и низкое давление способствуют реакциям распада непредельных углеводородов на более мелкие молекулы. Так, при коксовании тяжелых нефтяных остатков преобладают реакции распада непредельных, а также перегруппировка последних Б циклические соединения. [c.227]

    Если коксование тяжелых нефтяных остатков не рассматривать как целевой процесс получения высококачественного нефтяного кокса, то высокотемпературную переработку недифференцированных нефтяных остатков вряд ли можно рассматривать как рациональное направление использования этого ценного нефтяного сырья для производства высококачественных источников энергии, особенно моторных топлив. Первым и непосредственным источником повышения выходов моторных топлив из нефти следует считать высокомолекулярные углеводороды, содержащиеся в тяжелых нефтяных остатках. Поэтому извлечение этих углеводородов из тяжелых нефтяных остатков и переработка с помощью каталитических процессов, при обязательном насыщении водородом,— одна из актуальнейших технологических задач нефтепереработки. Вторым резервом и источником повышения степени использования нефти как химического сырья являются смолистые вещества, содержащиеся в нефти и при первичной переработке ее целиком попадающие в нефтяные остатки. Химическая переработка нефтяных смол — задача более трудная, но разрешимая. Здесь также потребуется применение водородных каталитических процессов при сравнительно высоких давлениях и температурах. [c.33]

    Коксование тяжелых нефтяных остатков проводится или периодически в коксовых кубах или в специальных реакторах. В нервом случае коксовый куб загружают сырьем и нагревают. В интервале температур 380—500° С выделяются бензиновая и газойлевая фракции. Когда выделение заканчивается, оставшийся кокс прокаливают, нагревая дно куба до 700—720° С. После этого куб охлаждают водяным паром, а затем извлекают из него кокс. Этот кокс можно использовать как топливо. При коксовании остатков, содержащих мало серы и минеральных примесей, образующийся кокс используется для приготовления электродов. [c.282]

    Спекание электродных заготовок, самообжигающихся анодов, заготовок для производства обожженных анодов во многом аналогично процессу замедленного коксования тяжелых нефтяных остатков в необогреваемых камерах. Спекание, так же как и коксование, происходит по радикальному механизму, но с иными кинетическими закономерностями. В результате сложных физико-химических изменений компонентов связующего, происходящих при высокотемпературном нагреве, между зернами наполнителя образуются химические связи, приводящие к упрочнению структуры заготовок. При интенсивном обжиге летучие, выделяющиеся в виде паров и газов, искажают структурный скелет заготовок н ослабляют их механическую прочность. Постепенный нагрев заготовок в особо ответственных моментах (500—800 °С) способствует выделению летучих в виде низкомолекулярных газов и большему выходу кокса, образующегося при спекании связующего, что в конечном счете приводит к меньшему искажению структурного скелета заготовок. [c.95]

    Коксование тяжелых нефтяных остатков возникло как процесс, предназначенный для обеспечения потребности в электродном коксе, из которого изготавливаются электроды и анодная масса. В качестве сырья для получения кокса используются крекинг-остатки, пеки, гудрон. Дистилляты коксования имеют невысокое качество, в них содержится много непредельных углеводородов. Потребность в нефтяном коксе растет непрерывно, и поэтому во всем мире сооружаются новые установки коксования. [c.167]

    Коксование тяжелых нефтяных остатков можно рассматривать как форму глубокого термического крекинга, который осуществляется обычно при температурах от 440 до 560°С и давлении от атмосферного до 7 МПа. При этом получаются газообразные и жидкие продукты реакций деструкции, а также твердый продукт реакций поликонденсации и глубокого уплотнения — кокс (углеродистый остаток). [c.201]

    При коксовании тяжелых нефтяных остатков протекает большое число последовательных и параллельных реакций. Однако преобладают две реакции распад высокомолекулярных углеводородов и соединений и реакции уплотнения, в результате которых образуется кокс. Течение этих реакций осуществляется в условиях испарения большей части сырья и образовавшихся продуктов распада. [c.72]

    Промышленное коксование тяжелых нефтяных остатков проводилось в аппаратуре весьма низкой производительности. Так, например, муфельные керамические печи конструкции В. Ф. Герра и Г. П. Ульянова, вступившие в эксплуатацию в 1926 г., были емкостью 1 м . В них подвергали коксованию тяжелые остатки, получавшиеся при пиролизе керосина в малопроизводительных ретортных печах Пиккеринга и в газогенераторных установках. В 1931 г. вступили в эксплуатацию новые крупные алюминиевые заводы и электрометаллургические цехи на металлургических заводах для выплавки высоколегированных сталей. Потребовалось значительно увеличить выработку нефтяного кокса, необходимого для изготовления анодов и гра-фитированных электродов. В 1932 г. было получено уже 20 тыс. т нефтяного кокса путем коксования в металлических горизонтальных кубах крекинг-остатка и пиролизных смол и пека. В дальнейшем выработка нефтяного кокса постепенно увеличивалась и к 1941 г. возросла по сравнению с 1932 г. примерно в 4 раза. [c.5]

    Состав газов высокотемпературного коксования тяжелых нефтяных остатков [c.258]

    НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ МЕХАНИЗМА КОКСОВАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ НЕФТЯНЫХ ОСТАТКОВ [c.101]

    В табл. 1 дана характеристика исходного сырья. При процессе коксования тяжелых нефтяных остатков получаются газы и ди- [c.101]

    Коксование тяжелых нефтяных остатков является одним из наиболее экономичных способов превращения их в дистиллят-ное сырье. Наибольшая эффективность процесса коксования наблюдается при квалифицированном использовании всех образующихся продуктов. [c.327]

    Вольф М. Б. и К о 3 и к Б. Л. О стабильности бензинов с установка замедленного коксования тяжелых нефтяных остатков. Данный сборник, стр. 82. [c.79]

    В термических, а также каталитических процессах нефтепе — реработки одновременно и совместно протекают как эндотермические реакции крекинга (распад, дегидрирование, деалкилирова— ние, деполимеризация, дегидроциклизация), так и экзотермические реакции синтеза (гидрирование, алкилирование, полимеризация, конденсация) и частично реакции изомеризации с малым тепловым эффектом. Об этом свидетельствует то обстоятельство, что в про — дуктах термолиза (и катализа) нефтяного сырья всегда содержатся углеводороды от низкомолекулярных до самых высокомолекуляр — ных от водорода и сухих газов до смолы пиролиза, крекинг — остатка и кокса или дисперсного углерода (сажи). В зависимости от температуры, давления процесса, химического состава и молекулярной массы сырья возможен термолиз с преобладанием или реакций крекинга, как, например, при газофазном пиролизе низкомолеку — лярных углеводородов, или реакций синтеза как в жидкофазном процессе коксования тяжелых нефтяных остатков. Часто термические и каталитические процессы в нефте— и газопереработке проводят с подавлением нежелательных реакций, осложняющих нормальное и длительное функционирование технологического процесса. Так, гидрогенизационные процессы проводят в среде избытка водорода с целью подавления реакций коксообразования. [c.9]

    Жидкофазный термолиз имеет место в таких термодеструк— тивных процессах нефтепереработки, как термический крекинг, висбрекинг, пекование и коксование тяжелых нефтяных остатков. [c.38]

    Стремление к полному использованию потенциальн].гх возможностей подобного сырья в процессе каталитического крекинга вынуждает вводить усложняющие технологию элементы селективной переработки подобно двухступенчатому каталитическому крекингу в прямом потоке и во взвешенном слое пылевидного катализатора [9]. Вместе с тем при увеличении масштабов производства дистиллятов коксования тяжелых нефтяных остатков, а также учитывая способность современных систем каталитического крекинга работать на тяжелом дистиллятном сырье в виде относительно узких фракций (с пределами кипения от 350—400 °С до 500—550 °С), создаются предпосылки для изъятия из дистиллятов коксования и использования по прямому назначению не только бензиновых фракций, но и керосиновых или керосиногазойлевых. Это вполпе допустимо еще и потому, что в широкой дистиллят-ной фракции коксования соотноше[ше между количествами керосинового дистиллята (до 30—350 °С) и тяжелой флегмы (выше 300—350 °С) составляет 1 3 и даже 1 4 (в зависимости от режима коксования) и, следовательно, выделение керосиновой фрак1 ии из дистиллята коксования не 1[анесет существенного ущерба ресурсам сырья для каталитического крекинга. [c.260]

    Сырьем для процесса ортофлоу служат различные газойли атмосферной или вакуумной перегонки. Можно также использовать сырье, полученное путем деасфальтизапии легкого термического крекинга или коксования тяжелых нефтяных остатков. В процессе каталитического крекинга в системах типа ортофлоу получаются высокооктановые автомобильные и авиационные бензины, дизельное топливо. [c.54]

    В 1931 г. в США была введена в эксплуатацию установка по коксованию тяжелых нефтяных остатков в горизонтальной (подовой) печи из огнеупоров — процесс Ноулеса [40]. В таких печах греющей поверхностью является под шириной около 3 м, длиной 9 м. Высота свода над подом около 1,5 л . Четыре— шесть печей объединяют в батарею, оборудованную трубчатой печью для нагрева сырья до 440—455 °С. Наивысшая температура в коксовом пироге 600°С, а в подсводовом пространстве [c.82]

    Процессы контактного коксования заключаются в том, что предварительно нагретое сырье контактируется с подвижным, нагретым до более высокой температуры инертным твердым теплоносителем и откоксовывается на нем. Аналогом этого процесса в нефтепереработке является непрерывный процесс каталитического крекинга, в котором пары сырья контактируют с шариковым, микросферическим или порошкообразным катализатором. В процессе контактного коксования тяжелых нефтяных остатков на твердом теплоносителе откладывается кокс в количестве, соответствующем коксуемости сырья или превышающем его. [c.107]

    При коксовании тяжелых нефтяных остатков (при температуре 475—500 °С и давлеини 0,15—0,20 МПа) получают газ, бензин, легкий и тяжелый дистилляты и кокс. [c.6]

    Вторым вариантом контактного коксования тяжелых нефтяных остатков является процесс коксования с порошкообразным коксом в качестве теплоноси геля или так называемое коксование в кипящем слое. [c.338]

    Вместе с коксом образуется значительное количество ценных жидких и газообразных продуктов. Их суммарный выход достигает 70% (масс.) в расчете на исходное сырье. Коксование тяжелых нефтяных остатков служит одним из наиболее экономичных способов превращения их в дистиллятное ырье. Наибольшая эффективность процесса коксования наблюдается при квалифицированном использовании всех образующихся продуктов. [c.239]

    Опыт освоения установки замедленного коксования на НУНПЗ в 1956 году позволил выявить ряд положительных сторон данного процесса, а также трудностей, возникших при коксовании тяжелых нефтяных остатков, особенно крекинг-остатка. Были выявлены некоторые дефекты в аппаратурном решении как строительных аппаратов, так и узлов на установке 21-10 . Часть недостатков в конструкции установки была устранена, но для устранения некоторых из них потребовалось выполнение дополнительных проектных и монтажных работ. [c.155]

    Коксование тяжелых нефтяных остатков (по готовой продукции-коксу) 1259,1 1259,1 1069Д 964,7 90,2 [c.37]

    Химизм процесса коксования тяжелых нефтяных остатков изучен недостаточно наибольшее признание получила схема коксообразовапия, предложенная М. С. Немцовым [81], в основу которой положена конденсация ароматических углеводородов с непредельными. [c.72]

    В современных технологических схемах большое распространение получают процессы в исевдоожиженном ( кипящем ) слое твердого материала, например процессы каталитического крекинга, каталитического риформинга, непрерывного коксования, обжига и др. Основным преимуществом процесса в кипящем слое является высокая эффективность теплопередачи от кипящего слоя к погруженной в него поверхности. Так, коэффициент теплопередачи от слоя к поверхности на примере работы змеевиков охлаждения регенератора каталитического крекинга колеблется в пределах К = 250 500 ккал1м час град. Поэтому возникла мысль использовать это свойство кипящего слоя нри нагреве сырья. Кроме того, за рубежом, а в последнее время и у нас широкое распространение получают процессы непрерывного коксования тяжелых нефтяных остатков. Продуктами этих процессов являются нефтяные дистилляты (основной продукт, который идет на дальнейшую переработку) и большое количество кокса, большая часть которого до сих пор не находит широкого применения в промышленности. Следовательно, два момента сделали интересным вопрос о разработке новых типов печей а) высокая эффективность теплопередачи в кипящем слое б) возможность использования в качестве топлива дешевого продукта — кокса — на тех же нефтеперерабатывающих заводах, где он получается, [c.151]

    Отладка рабочего режима установки замедленного коксования (УЗК) на Ново-Уфимском нефтеперерабатывающем заводе (НУНПЗ) в 1956 году позволила выявить ряд положительных сторон данного производства, а также недостатков, возникших при коксовании тяжелых нефтяных остатков, особенно крекинг-остатка. Помимо этого выявились некоторые дефекты в проекте установки, а также дефекты в аппаратурном решении [5]. [c.25]

    Проведение опытов коксования тяжелых нефтяных остатков Волгоградского НПЗ и выдача данных для проектирования УЗК Отчет ЬашНИИ НП. - 1962. -№ 1011. [c.90]

chem21.info

Коксование

Количество просмотров публикации Коксование - 1385

Коксование является одной из разновидностей деструктивного процесса, протекающего при нагревании нефтепродуктов. При этом твердый углеродистый остаток

(кокс) является целœевым продуктом разложения и образуется в значительных количест-

вах. Наряду с ним образуется также бензин, газойлевые фракции и углеводородный газ.

Нефтяной кокс широко применяется в различных отраслях промышленности. Он используется для производства угольных электродов, абразивных материалов, карбидов, углеграфитовых материалов, ферросплавов. Расход кокса: при производстве Al – 0,6 т/т; карбида кремния 1,4 т/т; карбида кальция 0,7 т/т; графита 1,25 т/т.

Учитывая зависимость отназначения к нефтяному коксу предъявляют различные требования. Основными показателями качества являются: содержание серы, золы, влаги, летучих примесей, гранулометрический состав, реакционная способность, пористость, удельное электрическое сопротивление и др.

По содержанию серы кокс делят на малосœернистый (до 1,0 %), среднесернистый (до 1,5 %), сернистый (до 4,0 %), и высокосœернистые (больше 4,0 %). По гранулометрическому составу – кусковые (больше 25 мм), ʼʼорешекʼʼ (6 – 25 мм), мелочь (меньше 6 мм). По содержанию золы – малозольный (меньше 0,5 % золы), среднезольный (0,5 – 0,8 %), и высокозольный (больше 0,8 %).

Качество кокса зависит как от свойств используемого сырья, так и от способа его получения. Для повышения качества кокса, используемого в производстве электродов (для уменьшение летучих примесей, устранения усадочных явлений и повышение электропроводимости), его подвергают дополнительной прокалке при 1200 – 1300ºС у потребителя. Для этого пригодны только частицы с размером больше 25 мм, а мелочь, которая составляет примерно 50 % продукта͵ в этих печах прокаливать нельзя.

Типы установок коксования:

1. Установки периодического действия, в которых коксование проводят в обогре-

ваемых кубах, представляющих собой горизонтальные аппараты диаметром 2 – 2,5 м и длиной 10 – 13 м. Обогрев кубов – огневой через нижнюю часть. Сырье загружают в куб и постепенно подогревают. При 300 ºС начинается выделœение дистиллятных паров. После того как температура в паровой зоне куба достигнет 445 – 460 ºС, начинается ее снижение. Это свидетельствует о том, что образование коксового ʼʼпирогаʼʼ в основном закончилось. Дальнейший подогрев куба необходим для завершения процесса коксования, прокалки и подсушки кокса. После прокалки (2 – 3 ч) температуру постепенно снижают. Для охлаждения подают в куб сначала водяной пар, и затем воздух. Кокс выгружают при 150 – 200 ºС с применением ручного труда. Этот процесс малопроизводи-

телœен, трудоемкий, но позволяет получать высококачественный кокс с меньшим содер-

жанием летучих примесей.

2. Установки полунепрерывного действия. Сегодня они являются основными во всœем мире. В них процесс коксования производится в не обогреваемых коксовых камерах (замедленное коксование). Сырье нагревают в трубчатых печах до 500 ºС и направляют в полый не обогреваемый вертикальный цилиндрический аппарат (коксовую камеру или реактор). В камере горячее сырье находится долгое время (24 ч) и за счёт аккумулированного им тепла коксуется. С верха камеры удаляются пары легких дистиллятов. После заполнения камеры коксом на 70 – 90 % поток горячего сырья переключают на другую камеру, а из отключенной камеры выгружают кокс. Процесс замедленного коксования имеет периодический характер по выгрузке кокса и непрерывный по подаче сырья и выделœению паров дистиллятных продуктов.

3. При непрерывном коксовании нагретое сырье вступает в контакт с подвижным, нагретым до более высоких температур инœертным твердым измельченным теплоносителœем и коксуется на его поверхности. Далее кокс вместе с теплоносителœем поступает в регенератор, где часть кокса выжигается. За счёт этого температура теплоносителя возрастает, и он вновь возвращается в зону коксования. Процесс проводится в псевдоожиженном слое. В качестве теплоносителя служит порошкообразный кокс с размером частиц до 0,3 мм. Благодаря повышенной температуре получаемый порошкообразный кокс имеет меньшее количество летучих примесей, однако выход кокса понижен в 1,5 – 1,6 раза, так как часть его сжигается в регенераторе. По этой причине эти установки применяют, когда основным продуктом является не кокс, а светлые нефтепродукты.

Чаще всœего коксованию подвергаются высокомолекулярные нефтяные остатки:

гудроны, крекинг-остатки термического крекинга, асфальты и экстракты с установок

масляного производства, смолы пиролиза.

Основными показателями качества сырья являются его коксуемость, содержание серы и золы, а также вязкость. Коксуемость тем выше, чем больше в сырье смолисто-асфальтеновых веществ. Как правило, коксуемость крекинг остатка выше, чем гудрона. Экономически крайне важно , чтобы коксуемость была не менее 10 %. При этом, в случае если коксуемость превышает 20 %, это приводит к быстрому закоксовыванию труб трубчатых печей, в которых проводится нагрев сырья.

Основные потребители нуждаются в малосœернистом коксе, в связи с этим в исходном сырье должно быть не более 0,5 – 0,8 % серы, так как в коксе оно повышается в 1,5 раза.

Кроме кокса образуются также: газ, бензин, керосино-газойлевые фракции (180 – 350 ºС и 350 – 450 ºС), тяжелый газойль (больше 450 ºС). Бензин недостаточно стабилен и октановое число его не превышает 68 – 72 пункта͵ керосино-газойлевые фракции служат в качестве компонентов газотрубного топлива и сырья каталитического крекинга. Фракция 180 – 350 ºС должна быть использована в дизельном топливе. Тяжелый газойль используют как компонент котельных топлив.

2.2.1. Принципиальная технологическая схема установки замедленного коксования

Исходное сырье (рис. 64) подается насосом 1 через теплообменники 2 и правую часть змеевиков трубчатых печей 6 на каскадные тарелки ректификационной колонны 16 (375 – 390 ºС).

Рис. 64. Принципиальная технологическая схема установки замедленного

коксования:

1, 7, 8, 15, 20, 23, 28, 29, 31 – насосы; 2, 27, 30 – теплообменники; 3, 33, 36 – испарители;

4, 13, 25, 34, 35, 37-39 – холодильники; 5, 6 – трубчатые печи; 9 – четырехходовые краны;

10, 19; 22, 24, 41 – емкости; 11 – скруббер; 12 – фильтр; 14 – камеры; 16, 21, 25 – колонны;

17, 18, 25 – конденсаторы-холодильники; 32 – кипятильник; 40 – инжектор.

I – сырье, II – газ, III – бензин, IV – легкий газойль, V – тяжелый газойль, VI – химически

очищенная вода, VII – пар водяной, VIII – вода, IX – тяжелый нефтепродукт

Под нижнюю (каскадную) тарелку этой же колонны подаются горячие пары продуктов коксования из коксовых камер. Размещено на реф.рфЗа счёт контакта паров, имеющих температуру около 430 ºС, с менее нагретым сырьем, последнее подогревается до 400 ºС , при этом часть паров конденсируется.

Сконденсировавшие продукты коксования служат рециркулятом. Вместе с исход-ным сырьем они уходят в низ колонны 16 и далее насосами 7 направляются в ради- антную камеру трубчатых печей 5, где подогреваются дополнительно до температуры начала коксования (500 – 510 ºС). Далее оно через нижнюю часть поступает в коксовые камеры 14. Для улучшения качества кокса в камеры подается дополнительное количество теплоты в виде паров тяжелого газойля коксования. Тяжелый газойль забирается из колонны 16, насосом 8 прокачивается через левую часть змеевика печей 5, где нагревается до 525 ºС, и направляется на смешение с сырьем в переключающие краны 9. Тяжелый газойль подается в камеры не только в смеси с сырьем, но и самостоятельно, в течение шести часов после прекращения подачи сырья – в период ʼʼтомленияʼʼ кокса. Благодаря подаче тяжелого газойля кокс приобретает высокую механическую прочность и содержит мало летучих примесей.

В конце цикла коксования в камеру коксования вводят антипенную присадку, что

позволяет уменьшить вспенивание сырья и тем самым исключить отложение кокса в ко-

лонне, печных насосах и трубах печей. Важно заметить, что для снижения температуры паров, выходящих из

коксовых камер, в верхнюю часть коксовых камер подается легкий газойль.

На установке имеются четыре камеры, работающие попарно и независимо друг от

друга. Каждую пару можно отключить, не останавливая установки. Из верхней части камер парообразные продукты коксования выводят в ректификационную колонну 16. Нижняя часть этой колонны снабжена каскадными тарелками, устойчивыми при работе с загрязненными парами.

Бензиновые фракции и газы уходят из верха колонны в воздушный конденсатор-холодильник 17 и водяной холодильник 18. Конденсат из холодильника 18 поступает в сепаратор 19, где отделяется газ от бензина и бензин от воды. Вода поступает в емкость 22 и далее в трубчатую печь 6 в качестве турбулизатора потоков (после предварительного нагрева в теплообменнике 30).

Из колонны 16 выводятся два боковых погона – легкий и тяжелый газойли, которые поступают в секции отпарной колонны 21. Легкий газойль забирается из верхней секции колонны 21 насосом 31, прокачивается через теплообменник нагрева турбулизатора 30, испаритель 33, воздушный 34 и водяной 35 холодильники, а затем выводится с установки.

Тяжелый газойль из нижней секции отпарной колонны 21 прокачивается насосом 29 через теплообменник нагрева сырья стабилизатора 27, рибойлер стабилизатора 32, испаритель 36, воздушный холодильник 37, а затем выводится с установки.

Избыточная теплота колонны 16 снимается циркуляционным орошением, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ забирается насосом 15 с десятой тарелки, прокачивается через теплообменник нагрева сырья 2, испаритель 3 и воздушный холодильник 4, а затем возвращается в колонну.

Бензиновая фракция из сепаратора 19 насосом 20 через теплообменник 27 направляется в стабилизационную колонну 26. В ней происходит дебутанизация бензина. Пары с верха 26 поступают в конденсатор-холодильник 25, откуда парожидкостная смесь направляется в газосœепаратор 24, где разделяется на газ стабилизации и ʼʼголовкуʼʼ стабилизации. Газ выводится с установки, а ʼʼголовкаʼʼ возвращается в колонну 26 в качестве флегмы. Стабильный бензин с низа колонны 26 проходит кипятильник 32, воздушный (38) и водяной (39) холодильники. В инжекторе бензин смешивается с циркулирующей щелочью, от которой затем отделяется в емкости 41.

Реакционные камеры установок замедленного коксования работают по цикличес-

кому графику. По этому графику в них чередуются циклы: реакция, охлаждение кокса, выгрузка кокса и разогрев камеры.

Коксовую камеру опрессовывают и прогревают водяным паром, удаляя одновременно из нее воздух. Далее через нее пропускают горячие пары продуктов коксования из сосœедней камеры (до 360 ºС) и начинают загрузку сырья.

При подаче горячего сырья в пустую разогретую камеру, происходит дополнительный подогрев ее стенок. В данный период преобладают процессы испарения, и в нижней части камеры накапливается жидкая масса представляющая собой тяжелые фракции сырья. Учитывая зависимость оттемпературы и типа сырья длительность этой стадии колеблется от 2 до 6 ч. При дальнейшей работе сырье проходит через всœе более высокий слой этой массы и при этом происходит интенсивное коксообразование. Этот период характеризуется относительным постоянством выхода и состава парообразных продуктов разложения.

Когда камера заполнена на 75 – 80 %, сырье переключают на другую камеру. Из-за постепенного понижения температуры в отключенной камере скорость коксования замедляется. Всего по высоте камеры насчитывается три слоя кокса:

- нижний, образовавшийся в первый период;

- средний, образовавшийся во второй период;

- верхний, который откладывается в отключенной камере.

Кокс верхнего слоя наименее прочен, содержит много летучих примесей и обладает повышенной зольностью.

Отключенную камеру в течение 2,5 ч продувают водяным паром для удаления

жидких продуктов и нефтяных паров. Οʜᴎ поступают сначала в колонну 16. После охлаждения кокса до 400 – 405 ºС поток паров направляют через фильтр 12 и конденсатор-холодильник 13 в емкость 10.

Водяным паром кокс охлаждают до 200 ºС, после этого в камеру подают воду (4 ч). Образующиеся пары конденсируются в скруббере 11. Далее начинают выгрузку коксового ʼʼпирогаʼʼ. Над каждой камерой установлены буровые вышки высотой около 40 м, предназначенные для подвешивания бурового оборудования.

Выгрузка кокса производится в две стадии. На первой стадии осуществляется гидравлическое бурение центрального ствола (скважины) в слое кокса. Для этого в ка-

меру через верхний люк опускают гидрорезак, переведенный в положение ʼʼбурениеʼʼ и

с помощью водяного насоса под давлением до 18 МПа подают воду.

Три мощные струи, истекающие из бурильных сопел, разрушают слой кокса, создавая сквозной канал диаметром от 0,6 до 1,8 м. После окончания первой стадии гидрорезак вынимают из камеры, переключают в положение ʼʼотбойкаʼʼ и приступают ко второй стадии выгрузки. В этом режиме вода истекает горизонтально из двух боковых сопел гидрорезака, который перемещается по камере, полностью удаляя кокс.

На установках замедленного коксования чаще всœего эксплуатируют систему об-

работки и транспортирования кокса, приведенную на рис. 65.

Из камер 1 кокс выгружается в яму-накопитель 5, где в течение определœенного времени отстаивается от воды. Далее кокс грейферным краном 3 подается в дробилку и конвейерами 4 отгружается на склад силосного типа 7. Перед силосами проводится контрольная классификация кусков кокса на грохоте 8.

Рис. 65. Система обработки и транспортирования кокса:

1 – камера коксования, 2 – рампа, 3 – грейферный мостовой кран, 4 – узел дробления,

5 – яма-накопитель, 6 – ленточный конвейер, 7 – склад кокса, 8 – грохот

Нормы технологического режима:

Температура, град. С:

- первичного сырья на выходе из печи, 375 – 390

- вторичного сырья на выходе из печи, 495 – 505

- паров на выходе из камеры. 440 – 455

Давление в коксовой камере, МПа 0,18 – 0,4

Коэффициент рециркуляции 1,2 – 1,6

Общая длительность цикла, ч 48

referatwork.ru

Кинетика реакций коксования - Справочник химика 21

    Рассмотрены процессы, приводящие к дезактивации катализаторов в ходе их эксплуатации спекание, закоксовывание, обратимое и необратимое отравление продуктами реакций или примесями, содержащимися в сырье. Приведены основные математические модели, описывающие кинетику этих процессов. Проанализировано влияние массопереноса на дезактивацию катализаторов. Подробно обсуждены вопросы моделирования и оптимизации каталитических реакторов с учетом процесса дезактивации катализаторов, а также способы регенерации за-коксованных катализаторов. [c.4]     В отечественных и зарубежных исследованиях механизм и кинетика коксования изучены в основном на аппаратах с периодической загрузкой сырья. Результаты опытов показали, что при коксовании с периодической загрузкой процесс идет в три этапа. На первом этапе протекают преимущественно реакции распада углеводородов коксуемого сырья с образованием главным образом жидких дистиллятных фракций. Газообразование при этом незначительно. В газе постепенно возрастает количество водорода, метана и непредельных углеводородов. К концу этого этапа содержание непредельных углеводородов достигает максимума, молекулярный вес асфальтенов, смол и масел постепенно снижается (рис. 15). [c.88]

    В книге изложена теория современных химических процессов переработки нефти. Рассмотрены основные положения по термодинамике, механизму и кинетике химических реакций, протекающих при термических (пиролиз, коксование) и каталитических (полимеризация, алкили-рование, изомеризация, каталитический риформинг, гидроочистка и гидрокрекинг) процессах. Даны основы управления этими процессами. [c.88]

    Кинетику реакций коксования масел, силикагелевых смол и асфальтенов, выделенных из того же крекинг-остатка, изучали по принятой методике при температурах 400, 420 и 440 °С. [c.71]

    Исследование адсорбционных взаимодействий поверхности твердой фазы с газообразной и жидкой средами имеет важное научное и прикладное значение для выяснения механизмов и кинетики многих реакций, в том числе и реакций, на которых основаны производственные процессы коксования нефтяных остатков, горение углерода, его газификация, удаление гетероатомов с поверхности углерода, получение наполненных систем и др. [c.56]

    Важнейшим техническим процессом гетерогенного горения является горение угля. Процесс осложняется объемными реакциями двоякого рода. С одной стороны, в технике широко используются сорта каменного угля, богатые летучими компонентами. Сгоранию такого топлива предшествует частичное термическое разложение (коксование) с выделением горючих газов (углеводородов и водорода), сгорающих в объеме. С другой стороны, даже и цри сжигании чистого углерода, кроме углекислого газа СО2 на поверхности может образовываться окись углерода СО, догорающая в объеме. Теория горения угля с учетом побочных реакций достаточно сложна и рассматривается в специальных руководствах [8, 9]. Но при достаточном избытке воздуха и высокой температуре поверхности объемные реакции протекают настолько быстро, что заканчиваются в непосредственной близости от поверхности. При этом становится допустимой приближенная трактовка процесса как чисто гетерогенного. Вопрос о гетерогенном горении в такой постановке относится к диффузионной кинетике и тепловому режиму гетерогенных экзотермических реакций и рассматривается нами в соответствующих главах. [c.264]

    Данные по величине энергии активации и констант скорости реакций для практических целей получают путем изучения кинетики коксования различного сырья. [c.54]

    Оптимальные условия для получения нефтяного углерода создаются при средних температурах коксования (450—480°С), когда скорости реакций деструкции и уплотнения, обусловливающие образование зародышей кристаллизации, соизмеримы с кинетикой роста мезофазы (см, с, 174). Повышение давления в системе и коэффициента рециркуляции сырья обычно способствует увеличению выхода, а также размеров кристаллитов сырых нефтяных [c.148]

    Непрерывное коксование осуществляют при более высоких температурах (520—550 °С), чем замедленное коксование, и па поверхности контактов (коксовых частиц). Однако повышенная температура в зоне реакции еще не приведет к большей глубине разложения сырья, чем при замедленном коксовании. Особенность коксования на твердых теплоносителях — интенсивное испарение части исходного сырья без существенной деструкции, что, очевидно, должно привести к снижению выхода продуктов деструкции и уплотнения, протекающих в жидкой фазе. Деструкция в паровой фазе при непрерывных процессах коксования, в отличие от замедленного коксования, протекает с большей скоростью. В связи с этим конечная глубина разложения и выход продуктов определяются главным образом кинетикой процесса в паровой фазе, а влияние давления на показатели процесса более существенно, чем при замедленном коксовании. Деструкция в паровой фазе промежуточных фракций должна привести к повышенному газообразованию и увеличению в продуктах распада содержания непредельных соединений. [c.238]

    Как видно из табл. 77, константа скорости реакции в случае коксования гудрона в 1,3-1,9 раза меньще, чем при коксовании крекинг-ос-татка (в одинаковых условиях). Полученные данные по кинетике коксования подтверждают некоторые теоретические положения. [c.176]

    Влияние температуры. Поскольку значения энергии активации отдельных реакций термолиза различаются между собой весьма существенно, то температура как параметр управления процессом позволяет обеспечить не только требуемую скорость термолиза, а прежде всего регулировать соотношение между скоростями распада и уплотнения и, что особенно важно, между скоростями реакций поликонденсации, тем самым свойства фаз и условия кристаллизации мезофазы. При этом регулированием продолжительности термолиза представляется возможным обрывать на требуемой стадии "химическую эволюцию" в зависимости от целевого назначения процесса. С позиций получения кокса с лучшей упорядоченностью структуры коксование сырья целесообразно проводить при оптимальной температуре. При пониженной температуре ввиду малой скорости реакций деструкции в продуктах термолиза будут преобладать нафтено-ароматические структуры с короткими алкильными цепями, которые будут препятствовать дальнейшим реакциям уплотнения и формированию мезофазы. При температуре выше оптимальной скорость реакций деструкции и поликонденсации резко возрастают. Вследствие мгновенного образования большого числа центров кристаллизации коксующийся слой быстро теряет пластичность, в результате чего образуется дисперсная система с преобладанием мелких кристаллов. Возникающие при этом сшивки и связи между соседними кристаллами затрудняют перемещение и рост ароматических структур. Более упорядоченная структура кокса получается при средней (оптимальной) температуре коксования (= 480 °С), когда скорость реакций деструкции и уплотнения соизмерима с кинетикой роста мезофазы. Коксующий слой при этом более длительное время остается пластичным, что способствует формированию крупных сфер мезофазы и более совершенных кристаллитов кокса. [c.177]

    Эксплуатация старых промышленных установок термического крекинга, целевым продуктом которых являлся бензин, показала, что продукт уплотнения (кокс) отлагается главным образом в зоне умеренных, а не максимальных температур этому способствует и повышенная доля жидкой фазы в сырье. Процессу коксования, целевым продуктом которого является кокс, также благоприятствуют умеренные температуры (450—470 °С), способствующие реакциям уплотнения. В табл. 6 представлены данные по кинетике коксования тяжелого ароматизированного сырья, полученные на проточной установке. Обращает на себя внимание относительно малое влияние повышения температуры в реакторе на выход кокса и отсюда — невысокая энергия активации реакций уплотнения. [c.65]

    Г.Г. Валявин высказал сомнение по поводу обоснованности первой стадии данной схемы на основании того, что шестичленные нафтены в условиях крекинга и коксования дают очень мало ароматических углеводородов, а ароматические углеводороды могут образовываться и при крекинге парафинов через непредельные углеводороды. Г.Г. Валявин, изучавший кинетику коксования нефтяных остатков, пришел к заключению о том, что [6] образование карбоидов в схеме последовательно - параллельных реакций коксообразования начинается при достижении некоторой предельной концентрации асфальтенов, величина которой зависит в основном от соотношения групповых компонентов (величина предельной концентрации асфальтенов возрастает с повышением ароматичности дисперсионной среды). [c.64]

    Специально проведенной работой по кинетике коксования был - доказан бимолекулярный характер реакций уплотнения нефтя- ных асфальтенов [16]. Известно, что суммарная скорость и поря- док многоступенчатого процесса, например коксообразования, Ч определяются скоростью и порядком наиболее медленной его стадии. При коксовании наиболее медленной ступенью является процесс превращения асфальтенов в карбоиды, так как образование новой твердой фазы кинетически всегда затруднено. [c.17]

    Кинетику реакций коксоваотия изучают при соблюдении двух условий 1) исключении (или сведении к минимуму) вторичных реакций, протекающих в процессе конденсации в самом реакторе первичных парообразных продуктов коксования и 2) при одинаковой глубине превращения коксуемого вещества. [c.69]

    Интересные данные для понимания поведения разных компонентов высокомолекулярной части нефти при коксовании были получены при изучении реакций коксования вакуумного гудрона из кувейтской нефти [10]. Исследование кинетики конденсации асфальтенов и мальтенов (смесь высокомолекулярных углеводорот дов и смол) при различных температурах и продолжительности процессов и характера распределения серы в продуктах конденсации показало, что процесс коксования асфальтенов заканчивается довольно быстро. Летучие продукты реакции почти не образуются. Содержание серы в продуктах наиболее высокой степени конденсации (вещества, нерастворп 1ые в хинолине) и в продукт( х ниг- [c.249]

    В данной работе при помощи импульсного метода бьши проведены исследования кинетики пиролиза углеводородных газов на железосодержащем катализаторе в интервале температур 500-850°С и времени контакта ОД-3 с. По результатам, полученным в ходе исследования, бьши рассчитаны кинетические параметры процесса. Ди сравнения проводились исследования процесса на термоконтакте, в качестве которого использовался кокс с установки замедленного коксования в тех же интервалах температур и времени контакта. Исследования показали, что осуществление процесса пиролиза на поверхности катализатора позволяет понизить температуру на 100 - 150 С и увеличить выход низших олефинов в 1,5 - 2 раза. Результаты расчета кинетических характеристик -порядка реакций, констант скорости и энергии активацш показали, что в области температур 450-550° С реакция образования углеродных отложений на катализаторе имеет 1 порядок, а в областях температур 550-700 С и 700-800°С порядок реакции возрастает до 1Д и 2,0 соответственно. Аналогичные различия для этих областей наблюдаются и в значениях констант скорости реакции образования углеродных отложений на катализаторе и энергии активации. [c.109]

    В более поздней статье, касающейся развития кинетической модели для реакции полукоксования, Бартон и Ратклифф [10] показали, что модель, основанная только на химической кинетике, как и предложенная Риттом [18] для коксования в псевдоожиженном слое, не применима для крупных частиц, используемых в фонтанирующем слое, из-за допущения об изотермичности слоя частиц. Если следовать допущению, то входящая холодная частица должна достигать температуры слоя мгновенно. Поскольку большие [c.221]

    Во время нагрева угля при коксовании протекает множество раз-1ИЧНЫХ реакций. Процесс превращения угля в кокс различен для )азных углей, разных условий нагрева и разных этапов превращения. 3 связи с этим термодинамику и кинетику процесса коксообразования ложно описать лишь в самых общих чертах, с конкретизацией для /глей определенных свойств, коксуемых в некоторых известных термических условиях. [c.121]

chem21.info

Способ коксования нефтяных остатков

Изобретение относится к нефтепереработке, в частности к способам получения кокса из нефтяных остатков. Способ включает нагрев первичного сырья, смешение его с парогазовыми продуктами коксования в дополнительном абсорбере с образованием вторичного сырья и его последующий нагрев до температуры коксования. Легкие фракции из абсорбера направляют в ректификационную колонну с выделением дистиллятов коксования и кубового остатка, который после нагрева до температуры, которая выше на 50-60°С температуры вторичного сырья, смешивают с последним и смесь подвергают предварительной термополиконденсации в отдельном реакторе, после чего направляют на коксование. Способ повышает выход кокса, улучшает его качество, увеличивает длительность межремонтного пробега и упрощает эксплуатацию установки. 3 з.п.ф-лы, 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к нефтепереработке, в частности к способам переработки тяжелых нефтяных остатков, с целью получения нефтяного кокса.

Известен способ получения нефтяного кокса, включающий предварительный нагрев нефтяного остатка (первичного сырья) до 300-400°С, смешение его с парогазовыми продуктами коксования в кубовой части ректификационной колонны, нагрев полученной смеси (вторичное сырье) до 480-510°С, выдержку его в реакторе в течение 16-28 часов с получением кокса и разгонку легких фракций коксования с получением газа, бензиновой и газойлевой фракций (З.И.Сюняев. "Производство, облагораживание и применение нефтяного кокса". М.: "Химия", 1973, стр.101-103).

Такой способ коксования нефтяных остатков используется почти на всех действующих установках коксования России.

Известно, что повышение температуры нагрева сырья, также как и повышение давления в реакторе коксования, способствуют повышению качества и увеличению выхода кокса. Однако в известном способе температура нагрева вторичного сырья, содержащего тяжелые компоненты (асфальтены, карбены, карбоиды), ограничена из-за опасности закоксовывания труб печного змеевика, а повышение давления в реакторе ограничено низким давлением в ректификационной колонне (0,20-0,25 МПа), куда поступают парогазовые продукты коксования из реактора.

Повышать давление в ректификационной колонне нецелесообразно из-за повышения энергозатрат на процесс фракционирования. Установка дроссельного клапана на линии паров между реактором и ректификационной колонной также недопустима из-за опасности быстрого забивания его частицами кокса.

Известен способ получения нефтяного кокса, включающий нагрев первичного сырья до 350°С, разделение его на легкие фракции и тяжелый остаток в дополнительном испарителе, разгонку легких фракций первичного сырья в ректификационной колонне, смешение тяжелого остатка первичного сырья с кубовым остатком ректификационной колонны с образованием вторичного сырья, коксование его в реакторе с получением кокса и подачей парогазовых продуктов коксования в низ ректификационной колонны (Патент РФ №2209826, МПК 7 С 10 В 55/00, опубл.10.08.2003 г.).

Основным недостатком данного способа является то, что парогазовые продукты коксования также, как в предыдущем способе, поступают в низ ректификационной колонны, ввиду чего давление в реакторе коксования также ограничено давлением в ректификационной колонне и не может быть повышено.

Известен способ коксования нефтяных остатков, включающий нагрев сырья, смешение его с парогазовыми продуктами коксования в кубовой части ректификационной колонны, нагрев полученного вторичного сырья и подачу его в реактор коксования вместе с теплоносителем - фракцией 200-500°С дистиллята коксования, нагретого отдельно от сырья на 50-60°С выше температуры вторичного сырья (Патент РФ 2162876, МПК 7 С 10 В 55/00, опубл. 10.02.2001 г.).

Недостатком данного способа является также невозможность повышения давления в реакторе коксования, т.к. парогазовые продукты коксования подаются в кубовую часть ректификационной колонны, работающей при низком давлении.

Наиболее близким к предлагаемому является способ коксования нефтяных остатков, включающий предварительный нагрев первичного сырья до 350-380°С и его сепарацию на паровую фазу, поступающую в ректификационную колонну и жидкую (вторичное сырье), которая после нагрева в печи до 480-500°С направляется в один из свободных реакторов коксования, где происходят его предварительная термополиконденсация (выдержка) и разделение на паровую и жидкую фазы. Паровая фаза вторичного сырья с к.к. 400°С с верха реактора термополиконденсации вместе с парами из реактора коксования поступает в низ ректификационной колонны, а жидкая фаза с низа реактора термополиконденсации вместе с предварительно охлажденным кубовым остатком ректификационной колонны нагревается до 475-510°С и подается в реактор коксования (А.С. №1447835, МПК 7 С 10 В 55/00, опубл. 30.12.88 г.).

Известный способ имеет следующие недостатки:

- как и вышеописанные, он может быть реализован при давлении в реакторе не более 0,25-0,30 МПа, в то время, как повышение давления в реакторе, как сказано выше, положительно влияет на выход и качество кокса;

- предварительная термополиконденсация вторичного сырья с отделением образовавшейся паровой фазы с к.к. до 400°С перед нагревом в печи уменьшает количество сырья коксования, повышает его плотность и коксовое число и, как следствие, опасность закоксовывания печного змеевика, что может привести к аварийной остановке установки;

- предварительная сепарация паровой фазы тяжелого нефтяного сырья (первичного) при температуре 350-380°С нецелесообразна из-за отсутствия паровой фазы;

- использование реакторов коксования поочередно для коксования и предварительной термополиконденсации усложняет эксплуатацию установки из-за необходимости периодического переключения потоков сырья с температурой 480-500°С с одного реактора на другой.

Таким образом, возникла задача увеличения выхода и улучшения качества кокса, а также упрощения эксплуатации установки.

Указанная задача решается способом коксования нефтяных остатков, включающим нагрев первичного сырья, его обработку, предварительную термополикоденсацию с последующим коксованием вторичного сырья и разделением парогазовых продуктов коксования, в котором согласно изобретению обработку первичного сырья после нагрева проводят путем абсорбции тяжелых нефтяных фракций парогазовых продуктов коксования с отделением легких фракций, направляемых в ректификационную колонну, и образованием вторичного сырья, которое нагревают до температуры коксования и подвергают предварительной термополиконденсации в смеси с теплоносителем - кубовым остатком ректификационной колонны в отдельном реакторе, а затем проводят коксование под давлением 0,5-1,5 МПа.

Целесообразно абсорбцию тяжелых фракций парогазовых продуктов коксования первичным сырьем проводить под давлением 0,4-1,45 МПа.

Предварительную термополиконденсацию вторичного сырья с теплоносителем целесообразно проводить в течение 10-30 минут.

В качестве теплоносителя целесообразно использовать фракцию 250-360°С, нагретую до температуры выше на 50-60°С температуры вторичного сырья.

Обработка первичного сырья путем абсорбции тяжелых фракций парогазовых продуктов коксования в абсорбере под давлением 0,4-1,45 МПа позволяет вести коксование в реакторе при более высоком давлении (до 1,5 МПа), что ускоряет процесс коксования и увеличивает выход кокса. Кроме того, добавление в схему абсорбера позволяет регулировать полноту абсорбции тяжелых фракций парогазовых продуктов коксования первичным сырьем, а также количество и качество кубового остатка ректификационной колонны, используемого в качестве теплоносителя.

Включение в схему отдельного реактора термополиконденсации позволяет лучше подготовить вторичное сырье к основному процессу коксования, повысить его коксообразующие качества, что, в свою очередь, способствует ускорению процесса коксования, улучшению качества и увеличению выхода кокса, выравниванию качества кокса по высоте реактора коксования.

Кроме того, наличие отдельного реактора термополиконденсации, из которого вторичное сырье без дополнительного нагрева поступает на коксование, упрощает эксплуатацию и увеличивает межремонтный пробег установки.

Совместная термополиконденсация вторичного сырья вместе с теплоносителем, нагретым на 50-60°С выше, чем вторичное сырье, способствует их лучшему перемешиванию с хорошим тепло- и массообменном с образованием более однородного и более подготовленного для последующего коксования продукта.

Сравнение существенных признаков предлагаемого способа и прототипа показало наличие нового действия - абсорбции тяжелых фракций парогазовых продуктов коксования первичным сырьем, нового вида сырья, подвергаемого предварительной термополиконденсации - смеси вторичного сырья с теплоносителем, а также новых условий осуществления предварительной термополиконденсации в отдельном специальном реакторе, поэтому можно сделать вывод о соответствии предлагаемого способа критерию "новизна".

Поиск по существенным отличительным признакам показал отсутствие технических решений с этими признаками, поэтому можно сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".

На чертеже приведена принципиальная схема осуществления предлагаемого способа.

Первичное сырье 1 насосом 2 прокачивают через конвекционный змеевик печи 3 и с температурой 360-390°С подают на верхнюю тарелку абсорбера 4. В нижнюю часть абсорбера 4 подают парогазовые продукты коксования 5 из реактора коксования 6. В абсорбере 4 первичное сырье 1 абсорбирует тяжелые фракции парогазовых продуктов коксования 5 с образованием вторичного сырья 7, которое насосом 8 прокачивают через часть радиантного змеевика печи 3 и с температурой 480-500°С подают на верх предварительного реактора термополиконденсации 9. С верха абсорбера 4 легкие фракции паров коксования 10 поступают в ректификационную колону 11, где разделяются на газ коксования 12, бензин 13 и коксовый газойль 14. С низа ректификационной колонны 11 коксовый газойль 14 (фракция с концом кипения не более 360°С) прокачивают через часть радиантного змеевика печи 3 и с температурой на 50-60°С выше температуры вторичного сырья 7 подают на верх реактора термополиконденсации 9, в котором смесь вторичного сырья 7 и теплоносителя 14 в течение 10-30 минут подвергается процессу термополиконденсации. Балансовое количество газойля коксования 14 с низа ректификационной колонны откачивают в товарный парк.

Продукты термополиконденсации 15 с низа реактора поликонденсации 9 под собственным давлением поступают в реактор коксования 6, где происходит коксование подготовленной сырьевой смеси.

Для уменьшения закоксовывания змеевика печи 3 в потоки вторичного сырья и теплоносителя подают турбулизатор (воду) 16.

В таблице приведены сравнительные показатели аналогов (Патент РФ 2209826 и 2162876), прототипа (А.С. SU №1447835) и предлагаемого способа по результатам опытов, проведенных на пилотной установке.

ТаблицаСравнительные показатели работы установок коксования
Наименование показателейЕд. изм.Значения показателей
Способ по пат. 2209826Способ по пат. 2162876Прототип а.с. 1447835Предлагаемый способ
1. Природа первичного (исходного) сырья-Остаток крекирования гудрона западно-сибирской нефти
2. Расход первичного сырьякг/час20,020,020,020,0
3. Расход вторичного сырьякг/час23,025,023,025,0
4. Расход теплоносителякг/час-8,0-8,0
5. Температура нагрева первичного сырья°С350380380380
6. Температура нагрева вторичного сырья°С500500510500
7. Температура теплоносителя°С-560-560
8. Давление в реакторе термополиконденсацииМПа--0,41,4
9. Давление в реакторах коксованияМПа0,40,40,41,2
10. Давление в абсорбере (сепараторе)МПа0,4-0,41,15
11. Давление в ректификационной колоннеМПа0,250,250,250,25
12. Продолжительность термополиконденсациимин--30,030,0
13. Время заполнения реактора коксом V=25 лчас4,03,73,73,0
14. Выход кокса от первичного сырья% масс.30,032,032,041,0
15. Выход газа коксования-7,07,28,09,4
16. Выход фракции бензина-8,28,49,210,8
17. Выход фракции легкого газойля-24,425,625,838,8
18. Выход фракции тяжелого газойля-30,426,825,0-
19. Механическая прочность коксакгс/м248,056,050,059,0
20. Продолжительность работы печи до закоксовываниячас12161621

Как следует из приведенных данных, предлагаемый способ позволяет увеличить выход кокса (до 41% масс. на сырье), улучшить его качество (механическая прочность увеличилась до 59 кгс/м2), а также увеличить выход легких дистиллятов коксования. Кроме того, способ дает возможность ускорить процесс коксования, увеличить длительность межремонтного пробега установки и упростить ее эксплуатацию.

1. Способ коксования нефтяных остатков, включающий нагрев первичного сырья, его обработку, предварительную термополиконденсацию с последующим коксованием вторичного сырья и разделением парогазовых продуктов коксования, отличающийся тем, что обработку первичного сырья после нагрева проводят путем абсорбции тяжелых нефтяных фракций парогазовых продуктов коксования с отделением легких фракций, направляемых в ректификационную колонну, и образованием вторичного сырья, которое нагревают до температуры коксования и подвергают предварительной термополиконденсации в смеси с теплоносителем - кубовым остатком ректификационной колонны в отдельном реакторе, а затем проводят коксование под давлением 0,5-1,5 МПа.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что абсорбцию тяжелых фракций парогазовых продуктов коксования проводят под давлением 0,4-1,45 МПа.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительную термополиконденсацию вторичного сырья с теплоносителем проводят в течение 10-30 мин.

4. Способ по пп.1 и 3, отличающийся тем, что в качестве теплоносителя используют фракцию 250-360°С - кубовый остаток ректификационной колонны, нагретую до температуры, которая выше на 50-60°С температуры вторичного сырья.

www.findpatent.ru

Коксование - нефтяные остатки - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Коксование - нефтяные остатки

Cтраница 1

Коксование нефтяных остатков проводят в направлении их декарбонизации, когда асфальто-смолистые вещества, содержащиеся в исходном сырье, концентрируются в твердом продукте - коксе. В результате получаются более богатые водородом продукты - газойль, бензин и газ. Обычно целью процесса является получение кокса, но остальные продукты также находят применение.  [1]

Коксование нефтяных остатков используется для более глубокого термического разложения тяжелого сырья, крекинг которого под давлением дает небольшие выходы бензина. В процессе коксования не получается жидкого тяжелого остатка, разложение сырья идет до образования кокса. При этом получается в среднем 20 % кокса, 10 % газа, содержащего много непредельных соединений, 15 % бензина, 55 % широкой фракции, которая поступает на каталитический крекинг для получения дополнительных количеств бензина. Получаемый при коксовании остатков беззольный нефтяной кокс самостоятельно используется как сырье для производства угольных электродов.  [2]

Коксование нефтяных остатков производится при 360 - 400 С; максимальная температура смеси паров продуктов коксования доходит до 450 С. Сырье предварительно нагревается в печи до 350 С, затем оно нагревается смесью горячих паров продуктов коксования и снова нагревается в печи до максимальной температуры реакции. В результате контакта смеси горячих паров продуктов коксования с менее нагретым с ырьем пары охлаждаются и частично конденсируются, после чего охлажденная смесь продуктов коксования поступает на разделение в ректификационную колонну. Продуктами процесса замедленного коксования нефтяных остатков являются жирный газ, бензин, легкий и тяжелый газойли и кокс.  [4]

Коксование нефтяных остатков и высококипящих дистиллятов вторичного происхождения, используемое для получения малозольного электродного кокса, применяемого в алюминиевой промышленности.  [5]

Коксование нефтяных остатков дает более низкие выходы бензина, чем при крекинге, хотя выход кокса почти тот же самый. Кокс, полученный периодическим методом, свободен от золы.  [6]

Коксование нефтяных остатков ведут при температуре от 445 - 460 ( при коксовании в кубах) до 485 - 540 С. В зависимости от качества сырья, типа процесса и технологического режима получают от количества исходного сырья 15 - 38 % товарного кокса, 49 - 77 5 % жидких продуктов ( в том числе 7 - 17 % бензиновых фракций) и 5 - 12 % газа до 4 включительно.  [7]

Коксование нефтяных остатков ведут при температурах от 445 - 460 ( при коксовании в кубах) до 485 - 540 С. В зависимости от качества сырья, типа процесса и технологического режима получают ( от исходного сырья) 15 - 38 % товарного кокса, 49 - 77 5 % жидких продуктов ( в том числе 7 - 17 % бензиновых фракций) и 5 - 12 % газа до С4 включительно.  [8]

Коксование нефтяных остатков проводят в направлении их декарбонизации, когда асфальто-смолистые вещества, содержащиеся в исходном сырье, концентрируются в твердом продукте - коксе; в результате получаются более богатые водородом продукты - газойль, бензин и газ. Обычно целью процесса является получение кокса, но остальные продукты также находят квалифицированное применение.  [9]

Коксование нефтяных остатков при низких ( 450 С и ниже) и высоких ( 480 С и выше) температурах приводит к ухудшению рент-геноструктурных характеристик кокса.  [10]

Коксование нефтяных остатков на кубовых установках осуществляют в горизонтальных цилиндрических аппаратах, расположенных над топками. В процессе коксования днище куба подогревается, и сырье, загруженное в куб, превращается в нефтяной кокс в виде пирога толщиной 50 - 80 см. На действующих установках имеется от 10 до 30 кубов, которые работают периодически по графику. Для удобства эксплуатации кубы объединены в батареи по 7 - 12 кубов.  [11]

Коксование нефтяных остатков - сложный тепловой процесс с нестационарным температурным полем, математическое описание которого довольно затруднено. Согласно теории теплообмена [163], температурное поле представляет собой совокупность мгновенных значений температуры во всех точках рассматриваемого пространства. Графически температурное поле изображается изотермическими поверхностями с одной и той же температурой. Температурное поле коксовых камер непрерывно изменяется во времени. В целом процесс складывается не только из теплопроводности внутри кокса, но и из теплопередачи в окружающую среду. Теоретически удается получить лишь приближенные решения, основанные на введении ряда допущений, которые существенно упрощают описание процесса теплообмена.  [12]

Коксование нефтяных остатков используется для более глубокого термического разложения тяжелого сырья, крекинг которого под давлением дает небольшие выходы бензина. В процессе коксования не получается жидкого тяжелого остатка, разложение сырья идет до образования кокса. При этом получается в среднем 20 % кокса, 10 % газа, содержащего много непредельных соединений, 15 % бензина, 55 % широкой фракции, которая поступает на каталитический крекинг для получения дополнительных количеств бензина. Получаемый при коксовании остатков беззольный нефтяной кокс самостоятельно используется как сырье для производства угольных электродов.  [13]

Коксование нефтяных остатков производится для получения товарного кокса, газа, бензина и соляровых фракций ( дистиллятов коксования), являющихся сырьем для дальнейшей переработки.  [14]

Коксование нефтяных остатков и высококипящих дистиллятов вторичного происхождения, используемое для получения малозольного нефтяного кокса. Получаемые коксовые дистилляты вовлекаются в дальнейшую переработку для получения светлых нефтепродуктов. Коксование ведут при давлении 0 1 - 0 3 МПа и температуре 480 - 540 С.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru