Научные сведения о технологии задержанного коксования — стоит сохранить!

Thread Content

Задержанное коксование — это процесс термического разложения. Его основная цель — преобразование нефти с высоким содержанием углерода в легкую нефть. Используемое оборудование позволяет осуществлять циклическую работу: более тяжелые фракции коксующихся фракций тяжелой нефти используются в качестве циркулирующей смеси и находятся в оборудовании в течение длительного времени. I. Краткое описание технологии. Задержка коксования – это технология вторичной переработки нефти, при которой в качестве сырья используется тяжелая нефть с низким содержанием водорода. При высоких температурах (около 500°C) происходят процессы глубокого термического разложения и конденсации, в результате чего получаются газ, сырая бензиновая смесь, дизельное топливо, восковое масло и кокс. Это один из основных методов глубокой переработки нефтяного гудра в мире; его производственные мощности составляют треть от общих мощностей по переработке нефтяного гудра. Так называемая задержка означает быстрое нагревание коксующейся нефти (сырой нефти и циркулирующей нефти) с помощью нагревательных печей до температуры, необходимой для процесса коксования. В результате в реакционных трубах не образуется кокс; нефть поступает в коксовую башню, где и происходит процесс коксования. Поэтому этот метод называется технологией замедленного коксования. Обычно используется одна печь (печь для нагрева) и две башни (башни для коксования), либо две печи и четыре башни. В печи происходит непрерывная загрузка сырья, а башни работают поочередно; это представляет собой полунепрерывный технологический процесс. Сырая нефть (нефть с пониженным давлением или другая тяжелая нефть, такая как асфальт после отжима масла, очищенная нефть, а также загрязненная нефть) нагревается до температуры 495–505°C и поступает в коксовую башню. В коксовой башне сырая нефть подвергается процессу коксообразования; легкие продукты выходят из верхней части башни и поступают в колонну для дистилляции. В результате дистилляции получаются газ, сырая бензиновая смесь, дизельное топливо и тяжелые фракции нефти. Тяжелые фракции могут быть отправлены на дальнейшую переработку (например, в качестве сырья для каталитического или гидроразложения), а также полностью или частично возвращены в систему сырой нефти. После того, как кокс будет постепенно заполнен (оставляя некоторое пространство), сырье переключается в другую башню для производства кокса. Кокс, оставшийся в башне, извлекается с помощью гидравлического способа. После восстановления коксовой башни до состояния пустой башни в нее вводят горячий сырье. Удельный выход кокса в ходе этого процесса обычно изменяется в зависимости от значения содержания остаточного углерода Кендрика (CCR) в сырой нефти. Выход газов составляет примерно 10% (по массе); формула для расчета выхода газов: % = 7,8 + 0,144 × CCR. Остальные показатели различаются в зависимости от соотношения циркулирующих материалов; при этом соотношение дров к пару превышает 1. Сырьем для каталитического коксования может служить тяжелое нефть, гудрон или даже асфальт. Продукты замедленной коксовки делятся на газ, бензин, дизельное топливо, восковое масло и кокс. Для отечественного нефтяного гудра удельный выход газа составляет 7,0–10%, удельный выход сырой бензиновой смеси — 8,2–16,0%, удельный выход дизельного топлива — 22,0–28,66%, удельный выход воскового масла — 23,0–33,0%, удельный выход кокса — 15,0–24,6%, а объем нефти, уходящей в отходы, — 1–3,0%. Каталитический бензин и каталитический дизельтопливо являются основными продуктами процесса каталитического коксования, однако их качество невысокое. Октановое число коксового бензина очень низкое, обычно составляет 51–64 (MON), тогда как октановое число дизельного топлива выше — обычно 50–58. Однако оба вида нефти имеют высокое содержание алкенов, а также высокое содержание примесей, таких как сера, азот и кислород; их стабильность низкая. Поэтому их можно использовать только в качестве полуфабрикатов или промежуточных продуктов. Лишь после переработки они могут служить компонентами для производства бензина и дизельного топлива. Коксовый восковой нефтяной фракционный продукт считается некачественным материалом для дальнейшей переработки из-за высокого содержания серосодержащих и азотсодержащих соединений, гумуса, кокса и т. д. По состоянию на 2014 год его обычно добавляли в процессы каталитической или гидроразгонной переработки в качестве сырья. Нефтяной кокс является одним из важных продуктов процесса задержанной коксовки; в зависимости от качества его можно использовать в качестве электродов, в металлургии и в качестве топлива. Газы, получаемые в процессе коксования, после десульфуризации могут использоваться в качестве сырья для производства водорода или как топливо в топливных сетях. II. Преимущества и недостатки. Метод задержанной коксовки позволяет обрабатывать некачественные сырья с высоким содержанием углерода и металлов, что способствует повышению выхода легких нефтепродуктов и эффективности процесса декарбонизации. К преимуществам этого метода относятся возможность непрерывной работы, большой объем обработки, высокая гибкость, высокая эффективность декарбонизации, а также низкие затраты на инвестиции и эксплуатацию. Недостатком является высокий уровень производства кокса — продукта низкой ценности, а также плохие характеристики жидких продуктов. III. Технология замедленной коксовки. Замедленная коксовка схожа с термическим кракингом, за исключением того, что материал нагревается до температуры, необходимой для процесса коксовки, в течение короткого времени. При этом процесс кракинга контролируется таким образом, чтобы он практически не происходил в трубах печи; вместо этого кракинг происходит в специально предназначенных для этой цели устройствах. Именно поэтому этот процесс и называется «замедленной коксовкой». Установка для каталитического коксования состоит в основном из 8 частей: 1. Часть для коксования. Основным оборудованием здесь являются нагревательные печи и коксовые башни. Есть варианты с одним печью и двумя башнями, с двумя печами и четырьмя башнями, а также те, которые соединены непосредственно с другим оборудованием. 2. Часть для фракционирования. Основным оборудованием является колонна для фракционирования. При процессе задержанной коксовки обычно необходимо добавлять химические вещества, такие как средства против пузырьков, средства, снижающие образование кокса, и вещества, способствующие увеличению объема получаемой жидкости. 3. Восстановление коксовых газов и десульфуризация. Основным оборудованием являются абсорбционные колонны, десорбционные колонны, колонны стабилизации, колонны повторной абсорбции и т. д. 4. Секция гидравлической декоксикации. Учитывая высокое соотношение углерода к водороду в тяжелом остаточном нефтепродукте, что делает его чрезвычайно склонным к образованию кокса, сырую нефть быстро нагревают до довольно высокой температуры (480–500°C). В результате тяжелый остаточный нефтепродукт попадает в полую емкость (называемую башней для кокса), где при отсутствии времени на происхождение реакций происходит его фракционирование и конденсация. Нагрев и процесс коксования происходят не одновременно, поэтому этот процесс называется замедленной коксовкой. Газо-масляная смесь высокой температуры 415°C, образующаяся в результате реакций пиролиза в коксовой башне, выходит из верхней части башни и поступает в нижнюю часть основной колонны для дистилляции. После очистки от частиц кокса с помощью решетчатых перегородок эта смесь поднимается в верхнюю часть колонны, где происходит её дальнейшая дистилляция. В результате этого получаются газы, бензин, дизельное топливо, а также легкие и тяжелые восковые фракции. Кокс, образующийся в результате реакций конденсации в коксовой башне, остается внутри башни. Когда в коксовой башне накапливается достаточное количество кокса, процесс коксования продолжается в другой башне, а старую башню подвергают процедуре очистки от кокса. Обычно в коксовом заводе используется от 2 до 4 коксовых башен. Для удаления кокса используется гидравлический метод. Сначала в центре слоя кокса с помощью бура делается отверстие, пробуриваемое от верхней части до нижней. Затем сверху вниз подается вода под высоким давлением – 12–30 МПа. Благодаря ударной силе воды кокс смывается вниз и выбрасывается наружу. Высокопрочная вода, подаваемая с помощью насоса высокого давления, поступает по трубопроводам и шлангам к соплу гидравлического устройства для резки кокса. Выходя из сопла, эта вода образует мощный струйный поток, который за счет своей силы разрезает нефтяной кокс. Бурильная труба постоянно поднимается и опускается, а также вращается, пока весь кокс не будет устранен. 5. Основное оборудование для гидравлической депилировки: высоконапорные водяные насосы, клапаны управления процессом депилировки, система смазки, пневматические клапаны, блоки с блоками для подъема, новые гидроузлы для депилировки, редукторы на водяных турбинах, автоматические устройства для замены инструментов при бурении и депилировке, устройства для автоматической загрузки/разгрузки верхней и нижней частей башни, лифты, комплекты бурильных труб и краны с захватами. 6. Обезвоживание и хранение/транспортировка кокса. Обезвоживание кокса и его хранение/транспортировка. 7. Система разгерметизации пневматическим способом. Система разгерметизации. 8. Часть для генерации пара. В качестве источника тепла для производства пара обычно используется дизельное топливо, тяжелый восковой нефтепродукт и нефть из цикла на дне колонны. 9. Секция обжига кокса. Секция для обжига кокса. Внутри страны температура выхода газов из печи определяется в пределах 495–500°C, а давление на вершине коксовой башни — в пределах 0,15–0,2 МПа. IV. Быстрое развитие. Именно благодаря вышеупомянутым преимуществам процесса замедленной каталитической конверсии он получил быстрое развитие в Китае. Это связано в первую очередь с тем, что: ⑴ процесс замедленной каталитической конверсии является эффективным способом решения проблемы дисбаланса между спросом и предложением топлива. Это связано с тем, что китайская сырая нефть, как правило, имеет высокую плотность и высокое содержание воска, в результате чего удельный выход дизельного топлива невысок. Удельный выход дизельных фракций из отечественной сырой нефти на 5–7 процентных пунктов ниже, чем у сырой нефти зарубежных стран. Поэтому по состоянию на 2014 год Китай ежегодно импортировал примерно 80×10 тонн дизельного топлива, в то же время вынужден был экспортировать 30×10 тонн бензина для поддержания баланса между спросом и предложением в стране. Во-вторых, поскольку китайские нефтеперерабатывающие предприятия в основном используют каталитический крекинг для вторичной переработки нефти, соотношение дизельного топлива и бензина невысоко (для процесса замедленного крекинга это значение составляет 1,94, а для каталитического крекинга — 0,56). Поэтому развитие технологии замедленного крекинга является эффективным способом решения проблемы дисбаланса между спросом и предложением дизельного топлива, а также способом увеличения его производства. ⑵По сравнению с гидрокрекингом, у замедленного коксования, несмотря на более низкую стабильность легких нефтепродуктов, имеются преимущества в виде низких операционных затрат (стоимость переработки составляет примерно 1/2–1/3 от затрат на гидрокрекинг), что делает его более конкурентоспособным. Благодаря таким преимуществам, как небольшие инвестиции, низкие операционные затраты и высокая степень преобразования, каталитический коксование стало одним из основных методов обработки тяжелого нефтяного фракта с целью его ослабления. Таким образом, к 2014 году в Китае наблюдалась нехватка средств, а проблема дисбаланса между спросом и предложением на рынке легких нефтепродуктов, особенно дизельного топлива, была особенно острой. В таких условиях задержка процесса коксования является одним из наиболее эффективных способов решения этой проблемы. Материалы для этой статьи взяты из Интернета; при наличии неточностей просим их исправить (составлено Сихуа Юань; при перепечатке укажите источник)