დაგვიანებული კოქსირების ერთეული: პროექტი, მუშაობის პრინციპი, სიმძლავრის გაანგარიშება და ნედლეული

2024 ავტორი: Howard Calhoun | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-17 10:32

დაგვიანებული კოქსირების ერთეულები ყველაზე გავრცელებული ტექნიკის გადაწყვეტაა მძიმე ნავთობის გადამუშავებისთვის. მათი მოწყობილობა მოიცავს 2 ძირითად მოდულს - რეაქტორს, სადაც ხდება ნედლეულის გაცხელება და კოქსირება და მექანიკური დამუშავება. ქარხნების დაპროექტება ხორციელდება ეტაპობრივად და მოიცავს პროცესის აღჭურვილობის გამოთვლას და შერჩევას, ტექნიკურ-ეკონომიკური მაჩვენებლების განსაზღვრას.

დანიშნულება

კოქსირების ტექნოლოგიური პროცესი ნავთობის გადამუშავების ერთ-ერთი გზაა. მისი მთავარი დანიშნულებაა მსხვილი მსხვილი ნავთობის კოქსის მიღება. ინდუსტრიაში გამოიყენება კოქსირების 3 მეთოდი:

1. პერიოდული, კუბური. ნედლეულის ჩატვირთვა ხდება ჰორიზონტალურ აპარატში, თბება ქვემოდან ცეცხლსასროლი იარაღით, შემდეგ კალცინირებულია 2-3 საათის განმავლობაში. ამის შემდეგ, ღუმელი გაცივებულია და მზა პროდუქტი იტვირთება. ეს მეთოდი ყველაზე მარტივი და ნაკლებად პროდუქტიულია.
2. უწყვეტი. ეს მეთოდი ჯერ კიდევ ინდუსტრიული განვითარების ეტაპზეა.
3. ნახევრად უწყვეტი, ამჟამად მიღებულიყველაზე გავრცელებული.

ულტრა-დაგვიანებული კოქსირების ერთეულები არის უახლესი ტიპის საპროცესო აღჭურვილობა. მათში ნედლეული წინასწარ თბება ღუმელში, შემდეგ კი გადააქვთ გაუხურებელ რეაქციის კამერებში, რომლებსაც აქვთ თბოიზოლაციის ფენა საჭირო ტემპერატურის შესანარჩუნებლად. რეაქტორების რაოდენობა და ზომა, ღუმელების სიმძლავრე გავლენას ახდენს მთელი ქარხნის მუშაობაზე.

რუსეთში პირველი DCU-ის ფუნქციონირება დაიწყო 1965 წელს უფანეფტეხიმში. ქარხნის დაგვიანებული კოკერი დღესაც მუშაობს. 2007 წელს რეკონსტრუქციის შემდეგ მისი პროდუქტიულობა გადამუშავებული ნედლეულის მასის მიხედვით შეადგენს დაახლოებით 700-750 ათას ტონას/წლიურად..

ფინალური პროდუქტები

ულტრაბგერითი ტესტირებისას მიიღება შემდეგი ნივთიერებები, გარდა კოქსისა:

• კოქსირების აირები (გამოიყენება როგორც პროცესის საწვავი ან დამუშავებული პროპან-ბუტანის ფრაქციის მისაღებად);
• ბენზინი;
• კოქსის დისტილატები (საწვავი, კრეკინგის საკვები).

შიდა ულტრაბგერითი ტესტირების აპარატებზე კოქსის გამოსავალი არის 20-30% წონით. ეს მაჩვენებელი პირველ რიგში დამოკიდებულია ნედლეულის ხარისხზე. მეტალურგიული ინდუსტრია განიცდის ამ პროდუქტის ყველაზე დიდ საჭიროებას (ანოდების და ელექტროდების, ალუმინის, აბრაზიული ნივთიერებების, კარბიდების, ნახშირბად-გრაფიტის მასალების, ფეროშენადნობების წარმოება). პირველი Ufa DCU-ის გარდა, რუსეთში ასევე აშენდა სხვა დაგვიანებული კოკერის დანადგარები: ომსკის ქარხანაში, ნოვოკუიბიშევსკის გადამამუშავებელ ქარხანაში, შპს LUKOIL-Volgogradneftepererabotka, LUKOIL-Permnefteorgsintez, LUKOIL-. Permnefteorgsintez, ანგარსკის პეტროქიმიურ კომპანიაში, NOVOIL OJSC (Ufa), TANECO PJSC (ნიჟნეკამსკი).

ნედლეული

კოკინგის საკვები მასალები იყოფა 2 ჯგუფად: პირველადი და მეორადი გადამუშავების პროდუქტები. შემდეგი ნივთიერებები გამოიყენება როგორც ნედლეული დაგვიანებული კოქსირების ერთეულებში:

• საწვავი;
• ნახევარი ტარი;
• tar;
• ნახშირის ქვაბი;
• ასფალტი და სხვა სამრეწველო ნავთობპროდუქტები;
• თხევადი ნახშირის ნარჩენი;
• მძიმე პიროლიზი და ფიქლის tar;
• თერმული ბზარის ნარჩენები;
• ნავთობის ბიტუმი და მძიმე ზეთები.

ძალიან არომატიზებული ზეთის ნარჩენები ამჟამად ყველაზე გავრცელებული საკვებია.

ზეგავლენა ტექნოლოგიურ პარამეტრებზე

კოქსირების ქარხნის შემდეგი პარამეტრები დამოკიდებულია საკვები მასალების თვისებებზე:

• რეაქციის კამერის ეფექტურობა;
• მიღებული პროდუქციის ხარისხი;
• კოქსის განყოფილება;
• პროცესის პირობები.

ყველაზე მნიშვნელოვანი ნედლეულის პარამეტრებია:

• კოკინგი, ასფალტ-ფისოვანი ნივთიერებების შემცველობის მიხედვით. კოქსირების ღირებულება უნდა იყოს 10-20%-ის ფარგლებში. უფრო მცირე მნიშვნელობით, კოქსის მოსავლიანობა მცირდება, ხოლო უფრო დიდის შემთხვევაში, დეპოზიტები გროვდება ღუმელებში ხვეულებში. კოქსირების სიმძლავრე განისაზღვრება ჭურჭელში მყარი ნარჩენის მასით მასში ნავთობპროდუქტის ნიმუშის გაცხელების შემდეგ.
• სიმკვრივე.
• ქიმიური შემადგენლობა. დანმავნე მინარევები, რომლებიც ყველაზე დიდ გავლენას ახდენენ კოქსის ხარისხზე, გამოყოფს გოგირდს (ის უნდა იყოს არაუმეტეს 1,5% წონით). ტექნოლოგიურ პროცესში კოქსის დანიშნულებიდან გამომდინარე, სასურველია სხვადასხვა სახის ნედლეულის გამოყენება. ამრიგად, საბოლოო პროდუქტის ბოჭკოვანი სტრუქტურის მისაღებად გამოიყენება მასალები პარაფინის ფუძით.

კოქსის გამოსავალი არის საკვების სიმკვრივისა და ასფალტინის შემცველობის პროპორციული.

კოკის ეტაპები

ტექნოლოგიური პროცესი დაგვიანებული კოქსირების აგრეგატებში ხანგრძლივი და უწყვეტია, ნედლეულის მიწოდებიდან მზა პროდუქტის გადმოტვირთვამდე. პირობითად ის იყოფა 3 ეტაპად:

1. დაშლის რეაქციები, დისტილატური ფრაქციების წარმოქმნა, შუალედური ნივთიერებები, კონდენსაცია.
2. აირებში უჯერი ნახშირწყალბადების შემცველობის მნიშვნელოვანი შემცირება, ნარჩენი კომპონენტების მოლეკულური წონის მატება, ციკლიზაციის რეაქციები.
3. ნარჩენებში ასფალტინების შემცველობის გაზრდა 26%-მდე, ფისების და ზეთების რაოდენობის შემცირება. გადააქციეთ თხევადი ნარჩენი მყარ კოქსად.

კლასიფიკაცია

არსებობს დაგვიანებული კოქსირების 2 ძირითადი ტიპი მათი განლაგების მიხედვით: ერთბლოკიანი და ორბლოკიანი.

ორბლოკიან მცენარეებს შორის გამოირჩევა 4 ტიპი, რომლებიც ხასიათდება შემდეგი დიზაინითა და ტექნოლოგიური მახასიათებლებით:

1. კოქსის კამერების შიდა დიამეტრი – 4,6 მ კარვის გამაცხელებელი ღუმელები, ოთხი კამერა, რომელიც მუშაობს წყვილებში. კოქსირების პროცესში მიღებული ნავთი და გაზის ზეთი გამოიყენება გათბობისთვის.
2. კოკაკამერები Ø 5,5 მ Feedstock - პირდაპირი ძრავის საწვავის ზეთები მაღალი არომატული ნახშირწყალბადების შეყვანით, რომლებიც ზრდის ხარისხიანი პროდუქტის მოსავლიანობას.
3. რეაქტორები შენადნობი ფოლადისგან Ø 5,5 მ, სიმაღლე 27,6 მ, მილაკოვანი ღუმელები მოცულობითი ჩირაღდნით, გაზრდილი განივი კვეთის ზედა სარქველები, რადიოაქტიური დონის ლიანდაგები, რომლებიც საშუალებას გაძლევთ დაარეგისტრიროთ კოქს-ქაფის ფაზის გამოყოფის მდებარეობა.. უახლესი ინოვაცია ხელს უწყობს რეაქტორის სასარგებლო მოცულობის უკეთ გამოყენებას. ტურბულატორების მიწოდება სარეცხი საშუალებების დანამატებით ხვეულების კოქსირების შესამცირებლად, გაციებული გაზის ზეთი თავთავის მილებში.
4. რეაქციის კამერები Ø 7 მ სიმაღლე 29,3 მ. ნედლეულის ღერძული შეყვანა რეაქტორებში, კოქსის ჩაშვების ჰიდრავლიკური სისტემა დისტანციური მართვის საშუალებით, ელექტრო ამწეები, საწყობები იატაკის ტიპის საცავებით.

გამოყენებული აღჭურვილობა

მოწყობილობები, რომლებიც აღჭურვილია ამ ტიპის დანადგარით, დანიშნულების მიხედვით იყოფა შემდეგ ჯგუფებად:

1. ტექნოლოგიური, უშუალოდ ჩართული კოქსირების პროცესში (ღუმელები, სვეტის აღჭურვილობა, სითბოს გადამცვლელები, რეაქტორის კამერები, კუბურები, მაცივრები, ტუმბოები, მილსადენები, ინსტრუმენტები, ონკანები და სხვა ჩამკეტი და ჩამრთველი სარქველები).
2. ჩამდინარე წყლები - წყლის შეგროვება და დამუშავება სამუშაო ციკლში დასაბრუნებლად (გაციების და კოქსის მოპოვების ოპერაციები).
3. მოწყობილობა კოქსის კამერებიდან (კუბებიდან) გადმოტვირთვისთვის. თანამედროვე მექანიზებულ დანადგარებში ის შეიძლება იყოს მექანიკური და ჰიდრავლიკური ტიპის (სამაგრები, სამაჯურები, სავარცხლები, საჭრელები, წნელები, კოშკები, რეზინის სამაჯურები).
4. მოწყობილობები მზა პროდუქტის ტრანსპორტირებისა და გადამუშავებისთვის (მიმღები და პანდუსები, ამწეები, კონვეიერები, ფიდერები, დამსხვრევები, საწყობები).
5. მანქანები და აღჭურვილობა სამუშაოს მექანიზაციისთვის.

დაგვიანებული კოქსირების ქარხნების დაპროექტებისას აუცილებელია სარეაქციო კამერებისა და ღუმელების დიზაინის გათვალისწინება, ვინაიდან სამუშაო ციკლის ხანგრძლივობა დამოკიდებულია მათი მუშაობის სანდოობაზე.

პროცესის პარამეტრები

კოქსირების ტექნოლოგიის ძირითადი პარამეტრებია:

• რეცირკულაციის კოეფიციენტი, განისაზღვრება, როგორც ღუმელების რეაქციის ხვეულების მთლიანი დატვირთვის თანაფარდობა მთელი ქარხნის დატვირთვასთან ნედლეულის მიხედვით. მისი ღირებულების მატებასთან ერთად იზრდება მაღალი ხარისხის კოქსის, გაზისა და ბენზინის გამოსავლიანობა, მაგრამ მცირდება მძიმე გაზის ნავთობის რაოდენობა.
• ზეწოლა რეაქციის პალატაში. მისი კლება იწვევს გაზის ზეთის მოსავლიანობის ზრდას, კოქსისა და აირის გამოსავლიანობის შემცირებას და ქაფიანობის ზრდას..
• პროცესის ტემპერატურა. რაც უფრო დიდია ის, მით უფრო მაღალია კოქსის ხარისხი აქროლადი ნივთიერებების რაოდენობის, მისი სიძლიერისა და სიმკვრივის მიხედვით. მაქსიმალური მნიშვნელობა შემოიფარგლება ღუმელისა და მილსადენების კოქსირების რისკით, რაც ამცირებს კოჭების გამძლეობას. თითოეულ ტიპის ნედლეულს აქვს თავისი ოპტიმალური ტემპერატურა.

დაგვიანებული კოქსირების ბლოკების მშენებლობა დაკავშირებულია მაღალ კაპიტალურ ხარჯებთან. ამიტომ, ყველაზე ხშირად ხორციელდება აღჭურვილობის უკვე მოქმედი კომპლექსის რეკონსტრუქცია. ეს მიიღწევა ციკლის შემცირებითკოქსირება, ახალი რეაქციის კამერების შემოღება ან რეცირკულაციის კოეფიციენტის შემცირება.

ოპერაციის პრინციპი

დაგვიანებული კოქსირების ერთეულები შედგება კამერების ერთი ან მეტი დაწყვილებული ჯგუფისგან, რომლებშიც ერთი კამერა მუშაობს კოქსის წარმოების ეტაპზე, ხოლო მეორე განტვირთვისას ან შუალედურ მდგომარეობაში. საწყისი მასალის დაშლის პროცესი იწყება მილის ღუმელში, სადაც ის თბება 470-510 °C-მდე. ამის შემდეგ ნედლეული ხვდება გაუცხელებელ კამერებში, სადაც თანდაყოლილი სითბოს გამო ღრმად კოქსდება.

აირისებრი და თხევადი ნახშირწყალბადები გამოიყოფა დისტილაციის სვეტში ფრაქციული გამოყოფისთვის. კოკა შემოდის მექანიკური დამუშავების განყოფილებაში, სადაც ხდება მისი გადმოტვირთვა, დახარისხება და ტრანსპორტირება. მზა პროდუქტის ფენაში იჭრება ჭა, მასში მოთავსებულია ჰიდრავლიკური საჭრელი. მისი საქშენები მუშაობენ 20 მპა-მდე წნევის ქვეშ. გამოყოფილი კოქსის ნაჭრები ეცემა სადრენაჟო პლატფორმაზე, სადაც წყალი დრენირდება. შემდეგ პროდუქტი დაქუცმაცებულია პატარა ნაჭრებად და იყოფა ფრაქციებად. შემდეგ კოქსი გადატანილია საწყობში.

ულტრაბგერის პრინციპული დიაგრამა ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში.

კოქსის კამერები

კამერები არის რეაქტორი, რომელიც არის მთელი ინსტალაციის საფუძველი. კამერის მუშაობის ციკლი ჩვეულებრივ 48 საათს შეადგენს, თუმცა ბოლო წლებში დაპროექტებულია ულტრაბგერითი მოწყობილობები, რომლებიც მუშაობენ 18- და 36-საათიან რეჟიმში.

ერთი რეაქტორის მუშაობის ციკლი შედგება შემდეგი ოპერაციებისგან:

• ნედლეულის ჩატვირთვა, კოქსირების პროცესი (1 დღე);
• ფასდაკლება (1/2 საათი);
• ჰიდროთერმული მკურნალობა (2.5 საათი);
• პროდუქტის წყლის გაგრილება, წყლის მოცილება (4 საათი);
• პროდუქტის გადმოტვირთვა (5 საათი);
• ლუქების დალუქვა, წნევის ტესტირება ცხელი ორთქლით (2 საათი);
• გათბობა ზეთის ორთქლით, სამუშაო ციკლზე გადასვლა (3 საათი).

დიზაინი

დაგვიანებული კოქსირების ერთეულის პროექტი მუშავდება შემდეგი თანმიმდევრობით:

• მოთხოვნილი პროდუქტიულობის განსაზღვრა, ტ/წელი;
• რესურსების ბაზის ანალიზი;
• სხვადასხვა ტიპის ნედლეულისთვის კოქსირების პროცესის თეორიული მატერიალური ბალანსის შედგენა;
• მატერიალური ნაკადების განსაზღვრა;
• ინსტალაციის კონცეფციის შემუშავება;
• გამართლება რეაქტორების ზომისა და რაოდენობისთვის;
• ერთი კამერის კოქსით შევსების ხანგრძლივობის განსაზღვრა და მისი ჰიდრავლიკური გაანგარიშება, რეაქტორის მუშაობის განრიგის შედგენა;
• გამოთვლები ტემპერატურის დატვირთვის პალატაზე;
• კონვექციისა და გამოსხივების კამერების გაანგარიშება;
• წარმოების ხაზის განლაგების შემუშავება;
• სხვა ძირითადი აღჭურვილობის ტექნოლოგიური გამოთვლები (დისტილაციის სვეტი, ღუმელები, მაცივრები და ა.შ.);
• მონიტორინგისა და კონტროლის სისტემის შემუშავება, ავტომატიზაციის ხელსაწყოების არჩევანი;
• ავარიული დაცვის სქემების აღწერა;
• ეკოლოგიური ასპექტების და უსაფრთხოების ზომების შემუშავება;
• ეკონომიკური მაჩვენებლების განსაზღვრა (კაპიტალური ხარჯები, მომსახურე პერსონალის რაოდენობა, ხელფასი,წარმოების ხარჯები ნედლეულისა და დამხმარე მასალებისთვის, წლიური ეკონომიკური ეფექტი, პროდუქტის ღირებულება).

დაყოვნებული კოქსირების ერთეულის სიმძლავრის გაანგარიშება ყოველწლიურად ხდება ფორმულის მიხედვით:

N=P x t, სადაც P არის მცენარის სიმძლავრე, t/დღე;

t არის სამუშაო დღეების რაოდენობა წელიწადში.

პროდუქტის გამომუშავება ფიზიკური თვალსაზრისით საბაზისო და დიზაინის ვარიანტების მიხედვით განისაზღვრება ინსტალაციის მატერიალური ბალანსის საფუძველზე.