Materii prime pentru fabricarea cocsului de petrol
Calitatea materiilor prime are un impact primar asupra caracteristicilor produsului final - cocs de petrol.
Producția cocsului în CSI se efectuează în principal la instalațiile de cocsificare întârziată (UCS).
O caracteristică caracteristică a condițiilor de funcționare UZK este folosirea ca materii prime a diverselor amestecuri rămase la plante ca urmare a rafinării petrolului.
Materiile prime sunt fracțiuni petroliere grele, care rezultă din distilarea atmosferică și în vid, ulei (păcură, polugudrony, gudroane), cracarea reziduurile de cracare termică păcură și gudroane, motorinele grele, cracare catalitică, reziduuri de la fabricarea uleiului (gudron propan asfalt dezasfaltizat, extracte uleiurile de purificare fenol și și colab.).
Dintre toate reziduurile de hidrocarburi predispuse la formarea diferitelor tipuri de structuri de cocs, concentratele aromatice (reziduurile de cracare a distilatului) și alte hidrocarburi cu greutate moleculară mare sunt cele mai preferate.
Din acest motiv, materiile prime distilate se referă la tipuri promițătoare de materii prime.
Rafinăriile au diferite condiții de funcționare și de a rula pe diferite uleiuri, astfel încât o unitate de cocsificare întârziată pentru fiecare rafinărie au fost construite pentru a îndeplini condițiile specifice.
Printre principalii parametri care determină calitatea uleiurilor, cum ar fi densitatea, compoziția fracționată și chimică a produselor petroliere, cele mai semnificative sunt densitatea și indicele de conținut de sulf.
Sulf - unul dintre cele mai nedorite impurități din compoziția uleiurilor brute și a produsului final - cocs.
În funcție de fracțiunea de masă a cocsului de sulf, precum și uleiul, sunt clasificate ca fiind conținut scăzut de sulf, sulf, conținut ridicat de sulf.
cocsuri de sulf diferă prin proprietăți mai puțin favorabile în comparație cu cocsul conținut redus de sulf: Echipament cauza coroziune, un număr mai mare de fisuri în produsul electrodului, distrugerea cuptoarele de calcinare zidăriei refractare, astfel utilizarea lor este limitată la anumite zone.
Uleiurile care intră în rafinării de petrol variază în funcție de compoziție, în special în ceea ce privește conținutul de sulf.
În cazul Rusiei, prelucrarea uleiului sulfuros și acru, în principal, este tipică.
În prezent, principala materie primă pentru producerea cocsului este dioxidul de sulf.
Utilizarea tehnologiilor care permit obținerea cocsului de calitate, indiferent de compoziția uleiului inițial, rezolvă multe probleme:
oferă o calitate industrie electrod materii prime permite utilizarea la fabricarea unei game largi de uleiuri, precum și de a aprofunda procesul de rafinare a petrolului la rafinărie.
În scopul desulfurizării produsului final se utilizează calcinarea cocsului.
O altă modalitate de a produce cocs de petrol desulfurat din uleiuri cu conținut ridicat de sulf este pre-îndepărtarea sulfului din țiței prin hidrodesulfurare, hidrocracare sau deasfaltare.
Această opțiune este considerată mai eficientă, în ciuda faptului că este mai complexă și necesită costuri suplimentare.
În instalațiile rusești de petrol este alimentat în principal de conducte magistrale (MNP) Transneft, în care uleiul din Siberia de Vest, marca Light Siberian amestecat cu marca de ulei și Urali sulfuroase mai grele.
Metode de producere a cocsului brut și calcinat
Cocsificarea țițeiului este cea mai severă formă de cracare termică a reziduurilor de petrol.
Se efectuează la presiune joasă și la o temperatură de 480-560 ° C, pentru a obține cocs de petrol, precum și gaze de hidrocarburi, benzine și fracțiuni de petrol de kerosen.
În timpul cocsificării, toate componentele materiei prime sunt divizate pentru a forma fracțiuni de distilat lichid și gaze de hidrocarburi; distrugerea și ciclizarea hidrocarburilor cu eliberare intensivă a fracțiilor de petrol de kerosen; condensarea și policondensarea hidrocarburilor și consolidarea profundă a compușilor cu conținut mare de molecule cu formarea unui reziduu de cocs continuu.
cocsare industrial se realizează pe plante 3 tipuri: intermitent cuburi de cocsificare cocs, camere de cocsare întârziată, continuă cu pat fluidizat purtător de cocsificare cocs.
Cocsificarea întârziată (semicontinuă) este cea mai răspândită în practica mondială.
Materie primă, preîncălzit în cuptoare tubulare la 350-380 ° C, este alimentat continuu în coloana de distilare tavă în cascadă (operat la presiune atmosferică), care curge în jos care contactează vaporii emiși spre furnizat de aparatul de reacție.
Ca urmare a căldurii și a porțiunii de transfer de masă a vaporilor este condensat, formând cu materia primă, așa-numitele materii prime secundare, care este încălzit într-un cuptor tubular la 490-510 ° C și intră în camerele de cocsificare - un aparat cilindric tubular vertical, cu un diametru de 3-7 m și o înălțime de 22-30 m.
În cameră, masa de reacție este alimentată continuu timp de 24-36 ore și, datorită căldurii acumulate de aceasta, este cocsată.
După umplerea camerei cu cocs la 70-90%, este îndepărtată, de obicei prin jet de apă de mare presiune (până la 15 MPa).
Cocsul intră în concasor, unde este măcinat în bucăți cu o dimensiune de cel mult 150 mm, după care este alimentat de ascensor pe ecran, unde este împărțit în fracțiuni de 150-25, 25-6 și 6-0,5 mm.
Camera din care este descărcată cocsul este încălzită cu vapori de apă fierbinte și abur din camera de cocsificare și din nou umplută cu masa cocsată.
Volatilii cocsificabil reprezentând amestecul vapori-lichid este extras continuu din camerele și acționând separat succesiv într-o coloană de distilare, un separator de apă, iar blocul de gaz la gazele de stripare
Parametrii tipici ai procesului: temperatura în camere este de 450-480 о С, presiunea este de 0,2-0,6 MPa, durata fiind de până la 48 de ore.
Avantajele cocsificării întârziate - randament ridicat al cocsului cu cenușă redusă.
Din aceeași cantitate de materii prime această metodă poate produce 1,5-1,6 ori mai multă cocs decât în cazul cocsificării continue.
Rafinăriile rusești operează instalații de cocsificare cu 1 bloc și 2 blocuri (fiecare unitate constă din 2 sau 3 reactoare) de mai multe tipuri.
Structura și proiectarea plantelor au fost realizate conform proiectelor instituțiilor Giproneftepavodov și VNIPIneft.
Conductați în aparate cilindrice orizontale cu un diametru de 2-4 m și o lungime de 10-13 m.
Materiile prime din cub sunt încălzite treptat de jos în jos prin foc deschis.
Apoi, distilatele sunt izolate într-un mod obișnuit, cocsul este uscat și calcinat (2-3 ore).
După aceea, temperatura în cuptor sub cub este redusă gradual și cubul este răcit mai întâi cu vapori de apă și apoi cu aer.
Când temperatura cocsului scade la 150-200 ° C, este descărcată.
Parametrii tipici ai procesului: temperatura în faza de vapori 360-400 о С, presiunea atmosferică.
Cu toate acestea, metoda are productivitate scăzută, necesită un consum ridicat de combustibil, precum și o cheltuială considerabilă de muncă manuală și, prin urmare, este greu utilizată în industrie.
Cocsificarea continuă în pat fluidizat (fisurare termică de contact)
Materie primă, preîncălzită în schimbătorul de căldură este pus în contact într-un reactor și încălzit în suspensie de agent de răcire inert și cocs pe suprafața sa în timpul 6-12 minute.
Ca purtător de căldură, se utilizează, de obicei, cocs de praf cu o dimensiune a particulelor de până la 0,3 mm, mai rar granule mai mari.
Cocsul și lichidul de răcire rezultat sunt îndepărtate din zona de reacție și sunt alimentate într-un regenerator (încălzitor de cocs).
Acolo, stratul de lichid de răcire este menținut în suspensie cu ajutorul aerului, în curentul căruia sunt arse până la 40% cocs, iar cea mai mare parte este îndreptată către consumator.
Datorită căldurii eliberate în timpul arderii unei părți a cocsului, suportul de căldură este încălzit și returnat în reactor.
Pentru a deplasa lichidul de răcire, se utilizează transportul pneumatic al particulelor de cocs capturat de un curent de abur sau gaz.
Fracțiunile și gazele de distilare sunt extrase din reactor și sunt separate în același mod ca în cocsificarea întârziată.
Parametrii procesului tipice: Temperatura în schimbătoarele de căldură reactor 300-320 ° C 510-540 ° C și 600-620 C. Presiunea regenerator în reactor și regenerator 0,14-0,16 și respectiv 0,12-0,16 MPa transportator de căldură - (6,5-8,0)
Cocsificarea în patul fluidizat este utilizată pentru a crește randamentul produselor petroliere ușoare. În plus, combinația de cocsificare continuă cu gazificarea cocsului rezultat poate fi utilizată pentru producerea de combustibili diesel și cazan.
Înainte de utilizare, cocsul de petrol este de obicei rafinat, incluzând mai multe procese.
La calcinare, substanțele volatile și parțial heteroatomii (de exemplu, sulful și vanadiul) sunt îndepărtate, rezistența electrică specifică scade.
În timpul grafitizării, cristalitele 2D sunt transformate în formațiuni cristaline de ordonare tridimensională.
In general, etapa de rafinare poate fi reprezentat prin următoarea schemă: cristalitelor → carbonizarea (calcinarea la 500-1000 ° C) → ordonarea bidimensională a structurii (1000-1400 ° C) → predkristallizatsiya (transformare cristalitelor la 1400 C și peste) → cristalizare, sau grafitizare (2200-2800 о С).
- industria aluminiului, ca agent reducător (masa anodică) în topirea aluminiului din minereurile de aluminiu (bauxite). Consumul specific de cocs este de 550-600 kg / t de aluminiu.
- materii prime pentru fabricarea de electrozi utilizați în cuptoare de fabricare a oțelului;
- materii prime pentru producerea de carburi (calciu, siliciu), utilizate în producția de acetilenă;
- producția de măcinare, materiale abrazive,
- la fabricarea conductorilor, a materialelor refractare etc.
- ca agenți reducători și agenți de sulfurare (sulfuri1 și acru)
- pentru fabricarea echipamentului chimic care funcționează în condiții de mediu agresiv, în tehnologie de rachete și așa mai departe (material structural).