замедленного коксования
Установка замедленного коксования — это тип установки коксования , процесс которой заключается в нагревании исходного остаточного масла до температуры термического крекинга в печи с несколькими параллельными проходами. При этом тяжелые, длинноцепочечные углеводородные молекулы остаточной нефти расщепляются на газойль коксования и нефтяной кокс . [1] [2] [3]
Замедленное коксование — один из единичных процессов, применяемых на многих нефтеперерабатывающих заводах . На соседней фотографии изображена установка замедленного коксования с 4 барабанами. Однако более крупные установки имеют тандемные пары барабанов, некоторые из которых имеют до 8 барабанов, каждый из которых может иметь диаметр до 10 метров и общую высоту до 43 метров. [4]
Выход кокса от процесса замедленного коксования находится в диапазоне примерно от 18 до 30 процентов по массе остаточной нефти сырья, в зависимости от состава сырья и рабочих параметров. Многие нефтеперерабатывающие заводы по всему миру производят от 2000 до 3000 тонн нефтяного кокса в день, а некоторые даже больше. [5]
Принципиальная схема и описание
[ редактировать ] | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( март 2017 г. ) |
Технологическая схема и описание в этом разделе приведены на основе установки замедленного коксования с одной парой коксовых барабанов и одной сырьевой печью. Однако, как упоминалось выше, более крупные агрегаты могут иметь до 4 пар барабанов (всего 8 барабанов), а также печь для каждой пары коксовых барабанов.
Остаточная нефть из установки вакуумной перегонки (иногда включая высококипящие масла из других источников на нефтеперерабатывающем заводе) перекачивается в нижнюю часть ректификационной колонны, называемой основным ректификационным аппаратом. Оттуда он перекачивается вместе с некоторым количеством впрыскиваемого пара в топку, работающую на топливе, и нагревается до температуры термического крекинга около 480 °C. Термический крекинг начинается в трубе между печью и первыми коксовыми барабанами и заканчивается в работающем коксовом барабане. Впрыскиваемый пар помогает свести к минимуму отложение кокса внутри труб печи.
Закачивание поступающего остаточного масла в нижнюю часть основного ректификатора, а не непосредственно в печь, приводит к предварительному нагреву остаточного масла за счет его контакта с горячими парами в нижней части ректификационной колонны. В то же время часть горячих паров конденсируется в высококипящую жидкость, которая возвращается обратно в печь вместе с горячим остаточным маслом.
Поскольку в барабане происходит крекинг, газойль и более легкие компоненты образуются в паровой фазе и отделяются от жидкости и твердых веществ. Сточные воды из барабана представляют собой пар, за исключением каких-либо уносов жидкости или твердых веществ, и направляются в главный ректификационный аппарат, где он разделяется на фракции с желаемой температурой кипения.
Твердый кокс осаждается и остается в коксовом барабане в пористой структуре, позволяющей течь через поры. В зависимости от общего используемого цикла коксового барабана время заполнения коксового барабана может составлять от 16 до 24 часов.
После заполнения первого барабана затвердевшим коксом горячая смесь из печи переключается во второй барабан. Во время заполнения второго барабана заполненный первый барабан пропаривается для снижения содержания углеводородов в нефтяном коксе, а затем гасится водой для его охлаждения. Верхняя и нижняя головки полного коксового барабана удаляются, а затем твердый нефтяной кокс отделяется от коксового барабана с помощью водяного сопла высокого давления, откуда он падает в яму, площадку или шлюз для возврата на хранение.
Состав кокса
[ редактировать ]В таблице ниже показан широкий спектр составов сырого нефтяного кокса (называемого зеленым коксом) . [6] ), полученный в установке замедленного коксования, и соответствующие составы после прокаливания зеленого кокса при температуре 2375 °F (1302 °C):
| Компонент | Зеленый кокс как произведено | Кокс прокаленный при 2375 ° F |
|---|---|---|
| Фиксированный углерод, мас. % | 80 − 95 | 98.0 − 99.5 |
| Водород, мас. % | 3.0 − 4.5 | 0.1 |
| Азот, мас. % | 0.1 − 0.5 | |
| Сера, мас. % | 0.2 − 6.0 | |
| Летучие вещества, мас. % | 5 − 15 | 0.2 − 0.8 |
| Влажность, мас. % | 0.5 − 10 | 0.1 |
| Зола, мас. % | 0.1 − 1.0 | 0.02 − 0.7 |
| Плотность, г/см 3 | 1.2 − 1.6 | 1.9 − 2.1 |
| Металлы, вес ppm: | ||
| Алюминий | 15 − 100 | 15 − 100 |
| Бор | 0.1 − 15 | 0.1 − 15 |
| Кальций | 25 − 500 | 25 − 500 |
| Хром | 5 − 50 | 5 − 50 |
| Кобальт | 10 − 60 | 10 − 60 |
| Железо | 50 − 5000 | 50 − 5000 |
| Марганец | 2 − 100 | 2 − 100 |
| Магний | 10 − 250 | 10 − 250 |
| Молибден | 10 − 20 | 10 − 20 |
| Никель | 10 − 500 | 10 − 500 |
| Калий | 20 − 50 | 20 − 50 |
| Кремний | 50 − 600 | 50 − 600 |
| Натрий | 40 − 70 | 40 − 70 |
| Титан | 2 − 60 | 2 − 60 |
| Ванадий | 5 − 500 | 5 − 500 |
История
[ редактировать ]Нефтяной кокс был впервые произведен в 1860-х годах на первых нефтеперерабатывающих заводах в Пенсильвании, где кипятили масло в небольших железных перегонных кубах для извлечения керосина , столь необходимого лампового масла. Перегонные кубы нагревались с помощью дров или угольных костров, построенных под ними, которые перегревали и закоксовывали масло у дна. После завершения перегонки кубу давали остыть, и рабочие могли выкапывать кокс и смолу. [7]
- В 1913 году Уильям Мерриам Бертон, работавший химиком на нефтеперерабатывающем заводе Standard Oil of Indiana в Уайтинге, штат Индиана , получил патент. [8] для разработанного им процесса термического крекинга Бертона. Позже, прежде чем уйти на пенсию, он стал президентом Standard Oil of Indiana.
- В 1929 году на основе процесса термического крекинга Бертона компания Standard Oil of Indiana построила первую установку замедленного коксования. Это потребовало очень трудоемкой ручной декоксации. [7]
- В конце 1930-х годов на своем нефтеперерабатывающем заводе в Вуд-Ривер, штат Иллинойс , компания Shell Oil разработала гидравлическую очистку коксов с использованием воды под высоким давлением . Благодаря наличию двух коксовых барабанов это позволило сделать процесс замедленного удаления кокса полунепрерывным. [7]
- Начиная с 1955 года, рост использования замедленного коксования увеличился.
- По состоянию на 2002 год в мире существовало 130 нефтеперерабатывающих заводов, производивших 172 000 тонн нефтяного кокса в день. [9] работало около 59 коксовых установок Согласно этим мировым данным, в Соединенных Штатах , производивших 114 000 тонн кокса в день. [9]
Использование нефтяного кокса
[ редактировать ]Кокс, образующийся в установке замедленного коксования, имеет множество коммерческих применений. [7] [10] [11] Наибольшее использование — в качестве топлива.
Использование зеленого кокса:
- В качестве топлива для обогревателей , крупных промышленных парогенераторов , сжигания в кипящем слое , установок комбинированного цикла комплексной газификации (IGCC) и цементных печей.
- На карбида кремния литейных производствах
- Для производства доменного кокса
Применение прокаленного кокса:
- В качестве анодов в производстве алюминия
- В производстве диоксида титана
- В качестве усилителя углерода при чугуна и стали. производстве
- Производство графитовых электродов и других графитовых изделий, таких как графитовые щетки, используемые в электрооборудовании.
- В углеродных конструкционных материалах
Другие процессы производства нефтяного кокса
[ редактировать ]Существуют и другие процессы нефтепереработки для производства нефтяного кокса, а именно процессы жидкого коксования и флексикокинга. [12] [13] оба из них были разработаны и лицензированы ExxonMobil Research and Engineering. Первая коммерческая установка была введена в эксплуатацию в 1955 году. Сорок три года спустя, по состоянию на 1998 год, во всем мире работало 18 таких установок. [14] из которых 6 находились в США.
Существуют и другие подобные процессы коксования, но они не производят нефтяной кокс. Например, установка мгновенного коксования «Лурги-ВЗК», которая производит кокс путем пиролиза биомассы. [15]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Гэри, Дж. Х.; Хандверк, GE (1984). Технология и экономика нефтепереработки (2-е изд.). Марсель Деккер, Inc. ISBN 0-8247-7150-8 .
- ^ Леффлер, WL (1985). Нефтепереработка для нетехнического человека (2-е изд.). Книги Пеннвелла. ISBN 0-87814-280-0 .
- ^ Глоссарий нефтяного кокса
- ^ «Инновации замедленного коксования и новые тенденции дизайна» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 30 мая 2023 г. Проверено 1 марта 2012 г.
- ^ Персонал (ноябрь 2002 г.). «2002 Процессы нефтепереработки». Переработка углеводородов : 85–147. ISSN 0887-0284 .
- ^ Нефтяной кокс на сайте ИЮПАК. Сборника химической терминологии
- ^ Перейти обратно: а б с д Учебное пособие: Основы отсроченного коксования. Архивировано 13 августа 2012 г. в Wayback Machine (написано Полом Эллисом и Кристофером Полом из Great Lakes Carbon Corporation).
- ^ «Патент США № 0149667» . Архивировано из оригинала 09.11.2020 . Проверено 1 марта 2012 г.
- ^ Перейти обратно: а б Персонал (31 декабря 2002 г.). «Всемирный обзор нефтепереработки 2002 г.». Журнал «Нефть и газ» : 68–111. ISSN 0030-1388 .
- ^ Отсроченное коксование, привлекательная альтернатива (Франц Б. Эрхардт, Conoco Oil Company, на конференции по нефти и газу Ближнего Востока в Бахрейне )
- ^ Использование нефтяного кокса для обжига цементных печей , Э. Каплан и Н. Неддер, Nesher Israel Cement Enterprises Ltd., представлено на Технической конференции цементной промышленности, IEEE-IAS/PCA, в Ванкувере, Британская Колумбия , Канада , апрель – май. , 2001 г.
- ^ Джон К. МакКетта, изд. (1994). Энциклопедия химической обработки и дизайна (том 48) . КПР. ISBN 0-8247-2498-4 .
- ^ Жан-Франсуа Ле Паж; Сами Чатила; Майкл Дэвидсон (1992). Переработка остатков и тяжелой нефти . Издания Технип. ISBN 2-7108-0621-5 .
- ^ Персонал (ноябрь 1998 г.). «Процессы нефтепереработки 1998 года». Переработка углеводородов : 53–112. ISSN 0887-0284 .
- ^ Стратегия Лурги по преобразованию биомассы в жидкость (BTL) [ постоянная мертвая ссылка ] Д-р Людольф Пласс, д-р Армин Гюнтер и Пьетро Ди Занно, Конгресс по преобразованию биомассы в жидкость (BTL), Берлин (прокрутите вниз до 9-й страницы из 21 pdf-страницы)
Внешние ссылки
[ редактировать ]