Парогазовая смесь, выводимая с верха К-3, после охлаждения и кон денсации поступает в газосепаратор С-2.Газыиз него направляются к форсункам печей, а легкая флегма возвращается в колонну К-1
Из аккумулятора К-3 выводится тяжелая флегма, которая сме шивается с исходным гудроном, направляемым в печи. Остаток вис брекинга с низа К-3 после охлаждения в теплообменниках и холо дильниках выводится с установки.
Для предотвращения закоксовывания реакционных змеевиков печей (объемно-настильного пламени) в них предусмотрена подача турбулизатора - водяного пара на участке, где температура потока достигает 430 - 450 °С.
Висбрекинге вакуумной перегонкой. На ряде НПЗ (Омском и НовоУфимском) путем реконструкции установок термического крекинга раз работана и освоена технология комбинированного процесса висбрекин га гудрона и вакуумной перегонки крекинг-остатка на легкий итяжелый вакуумные газойли и тяжелый висбрекинг-остаток. Целевым продуктом процесса является тяжелый вакуумный газойль, характеризующийся высокой плотностью (940 - 990 кг/м3), содержащий 20-40 % полицикли ческих углеводородов, который может использоваться как сырье для по лучения высокоиндексного термогазойля или электродного кокса, а так же в качестве сырья процессов каталитического или гидрокрекинга и тер мокрекинга как без, так и с предварительной гидроочисткой. Легкий ва куумный газойль используется преимущественно как разбавитель тяже лого гудрона. Втяжелом висбрекинг-остатке концентрированы полицик лические ароматические углеводороды, смолы и асфальтены. Поэтому этот продукт может найти применение как пек, связующий и вяжущий материал, компонент котельного и судового топлива и сырье коксова ния. Для повышения степени ароматизации газойлевых фракций и со кращения выхода остатка процесс висбрекинга целесообразнопроводить при максимально возможной высокой температуре и сокращенном вре мени пребывания. Комбинирование висбрекинга с вакуумной перегон кой позволяет повысить глубину переработки нефти без применения вто ричных каталитических процессов, сократить выход остатка на 35 - 40 %. Ниже приведены материальный баланс (в % масс.) комбинирован ного процесса и висбрекинга гудрона западно-сибирской нефти:
|
В исбрекинг |
В исбрекинг с |
|
|
вакуум ной перегонкой |
Газ |
3,7 |
3,0 |
Головка стаби ли зац и и |
2,5 |
2,5 |
Б ен зи н |
12,0 |
8,5 |
381
В исбрекинг-остаток |
|
|
Л егкий вакуумный газойль |
|
6 |
Тяж елы й вакуумны й газойль |
— |
20 |
Вакуумный висбрекинг-остаток |
0,5 |
59,5 |
П отери |
0,5 |
0,5 |
7.3.3. Установки замедленного коксования
Среди термических процессов наиболее широкое распростране ние в нашей стране и за рубежом получил процесс замедленного коксования, который позволяет перерабатывать самые различные виды ТНО с выработкой продуктов, находящих достаточно квали фицированное применение в различных отраслях народного хозяй ства. Другие разновидности процессов коксования ТНО - периоди ческое коксование в кубах и коксование в псевдоожиженном слое порошкообразного кокса - нашли ограниченное применение. Здесь рассматриваются только установки замедленного коксования (УЗК).
Основное целевое назначение УЗК - производство крупно-куско вого нефтяного кокса. Наиболее массовыми потребителями нефтяно го кокса в мире и в нашей стране являются производства анодной массы и обожженных анодов для алюминиевой промышленности и графитированных электродов для электросталеплавления. Широкое приме нение находит нефтяной кокс при изготовлении конструкционных материалов, в производствах цветных металлов, кремния, абразивных (карбидных) материалов, в химической и электротехнической про мышленностях, космонавтике, в ядерной энергетике и др.
Кроме кокса, на УЗК получают газы, бензиновую фракцию и коксовые (газойлевые) дистилляты. Газы коксования используют в качестве технологического топлива или направляют на ГФУ для извлечения пропан-бутановой фракции - ценного сырья для нефте химического синтеза. Получающиеся в процессе коксования бензи-
сновые фракции (5 -16% масс.) характеризуются невысокими окта новыми числами (=60 по м.м.) и низкой химической стабильностью (> 100 г 12/ 100 г), повышенным содержанием серы (до 0,5 % масс.) и требуют дополнительного гидрогенизационного и каталитического облагораживания. Коксовые дистилляты могут быть использованы без или после гидрооблагораживания как компоненты дизельного, газотурбинного и судового топлив или в качестве сырья каталити-
382
ческого или гидрокрекинга, для производства малозольного элект родного кокса, термогазойля и т.д.
Сырьем установок коксования являются остатки перегонки не фти - мазуты, гудроны; производства масел - асфальты, экстракты; термокаталитических процессов - крекинг-остатки, тяжелая смола пиролиза, тяжелый газойль каталитического крекинга и др. За рубе жом, кроме того, используют каменноугольные пеки, сланцевую смо лу, тяжелые нефти из битуминозных песков и др.
Основными показателями качества сырья являются плотность, кок суемость по Конрадсону, содержание серы и металлов и групповой хи мический состав (см. табл.7.4). Коксуемость сырья определяет преж де всего выход кокса, который практически линейно изменяется в зави симости от этого показателя. При замедленном коксовании остаточно го сырья выход кокса составляет 1,5-1,6 от коксуемости сырья.
В зависимости от назначения к нефтяным коксам предъявляют различные требования. Основными показателями качества коксов (см. § 4.6.2) являются: содержание серы, золы, летучих, гранулометри ческий состав, пористость, истинная плотность, механическая проч ность, микроструктура и др. (см. табл. 4.14).
По содержанию серы коксы делят на малосернистые (до 1 %), среднесернистые (до 1,5 %), сернистые (до 4 %) и высокосернистые (выше 4,0 %); по гранулометрическому составу - на кусковой (фрак ция с разм ером кусков свыш е 25 мм), «ореш ек» (ф ракц ия 8 -25 мм) и мелочь (менее 8 мм); по содержанию золы - на малозольные (до 0,5 %), среднезольные (0,5 - 0,8 %) и высокозольные (более 0,8 %).
Содержание серы в коксе зависит почти линейно от содержания ее в сырье коксования. Малосернистые коксы получают из остатков малосернистых нефтей или подвергнутых гидрооблагораживанию. Как правило, содержание серы в коксе всегда больше ее содержания в сырье коксования.
Содержание золы в коксе в значительной мере зависит от глуби ны обессоливания нефти перед ее переработкой. Теоретические ос новы (химизм, механизм реакций и влияние технологических пара метров) процессов коксования изложены в § 7.2.7 и 7.2.8.
Первые промышленные установки замедленного коксования были построены за рубежом в середине 30-х гг. и предназначались в основном для получения дистиллятных продуктов. Кокс являлся по бочным продуктом и использовался в качестве топлива. Однако в связи с развитием электрометаллургии и совершенствованием тех
3 8 3
нологии коксования кокс ст^л ценным целевым продуктом нефтепе реработки. Всевозрастающие потребности в нефтяном коксе обусло вили непрерывное увеличение объемов его производства путем стро ительства новых УЗК. В нашей стране УЗК эксплуатируются с 1955 г. (УЗК на Ново-Уфимском НПЗ) мощностью 300,600 и 1500 тыс. т/г по сырью. Средний выход кокса на отечественных УЗК ныне составляет около 20 % масс, на сырье (в США = 30,7 % масс.), в то время как на некоторых передовых НПЗ, например на УЗК НУНПЗ, выход кокса значительно выше (30,9 % масс.). Низкий показатель по выходу кокса на многих УЗК обусловливается низкой коксуемостью перерабаты ваемого сырья, поскольку на коксование направляется преимуществен но гудрон с низкой тем пературой н ач ала кипения (< 500°С), что связано с неудовлетворительной работой вакуумных ко лонн АВТ, а также тем, что часто из-за нехватки сырья в переработку вовлекается значительное количество мазута.
Название «замедленное» в рассматриваемом процессе коксова ния связано с особыми условиями работы реакционных змеевиков трубчатых печей и реакторов (камер) коксования. Сырье необходи мо предварительно нагреть в печи до высокой тем пературы (470-510°С), а затем подать в необогреваемые, изолированные сна ружи коксовые камеры, где коксование происходит за счет тепла, приходящего с сырьем.
Поскольку сырье представляет собой тяжелый остаток, богатый смолами и асфальтенами (то есть коксогенными компонентами), имеется большая опасность, что при такой высокой температуре оно закоксуется в змеевиках самой печи. Поэтому для обеспечения нор мальной работы реакционной печи процесс коксования должен быть «задержан» до тех пор, пока сырье, нагревшись до требуемой темпе ратуры, не поступит в коксовые камеры. Это достигается благодаря обеспечению небольшой длительности нагрева сырья в печи (за счет высокой удельной теплонапряженности радиантных труб), высокой скорости движения по трубам печи, специальной ее конструкции, подачи турбулизатора и т.д. Опасность закоксовывания реакцион ной аппаратуры, кроме того, зависит и от качества исходного сырья, прежде всего от его агрегативной устойчивости. Так, тяжелое сырье, богатое асфальтенами, но с низким содержанием полициклических ароматических углеводородов, характеризуется низкой агрегатив ной устойчивостью, и оно быстро расслаивается в змеевиках печи, что является причиной коксоотложения и прогара труб. Для повы-
384