Середкин Н.Ю.

Иркутский государственный технический университет

Производство нефтяного кокса

Нефтяной кокс представляет собой крупнотоннажный продукт нефтепереработки и являются продуктом процесса коксования. В свою очередь коксование – это разновидность глубокого термического крекинга углеводородов. Осуществляется при 420—560 °C и давлениях до 0,65 МПа. Продолжительность процесса варьирует от десятков минут до десятков часов.

Сырьём для процесса служат: тяжёлые фракции перегонки нефти, остатки деасфальтизации, термического и каталитического крекинга, пиролиза бензинов и газойлей.

Сущность процесса состоит в последовательном протекании реакций крекинга, дегидрирования, циклизации, ароматизации, поликонденсации и уплотнения с образованием сплошного «коксового пирога». Выделяющиеся летучие продукты подвергают ректификации для выделения целевых фракций и их стабилизации, кубовый остаток возвращают в процесс. Готовый кокс периодически выгружают, подвергают сушке и прокаливанию.

Промышленный процесс коксования осуществляется на установках трех типов:

· периодическое коксование в коксовых кубах,

· замедленное коксование в камерах,

· непрерывное коксование в псевдоожиженном слое кокса-носителя.

Замедленное коксование

Замедленное (полунепрерывное) коксование наиболее широко распространено в мировой практике. Сырье, предварительно нагретое в трубчатых печах до 350-380 С, непрерывно поступает на каскадные тарелки ректификационной колонны (работающей при атмосферном давлении), стекая по которым, контактирует с поднимающимися навстречу парами, подаваемыми из реакционных аппаратов. В результате тепло- и массообмена часть паров конденсируется, образуя с исходным сырьем так называемое вторичное сырье, которое нагревается в трубчатых печах до 490-510 С и поступает в коксовые камеры − полые вертикальные цилиндрические аппараты диаметром 3-7 м и высотой 22-30 м. В камеру реакционная масса непрерывно подается в течение 24-36 часов и благодаря аккумулированной ею теплоте коксуется. После заполнения камеры коксом на 70-90% его удаляют, обычно струей воды под высоким давлением (до 15 МПа). Кокс поступает в дробилку, где измельчается на куски размером не более 150 мм, после чего подается элеватором на грохот, где разделяется на фракции 150-25, 25-6 и 6-0,5 мм. Камеру, из которой выгружен кокс, прогревают острым водяным паром и парами из работающих коксовых камер и снова заполняют коксуемой массой.

Летучие продукты коксования, представляющие собой парожидкостную смесь, непрерывно выводятся из действующих камер и последовательно разделяются в ректификационной колонне, водоотделителе, газовом блоке и отпарной колонне на газы, бензины и керосино-газойлевые фракции.

Типичные параметры процесса:

· температура в камерах 450-480 С;

· давление 0,2-0,6 МПа;

· продолжительность до 48 часов.

Периодическое коксование

Проводят в горизонтальных цилиндрических аппаратах диаметром 2-4 м и длиной 10-13 м. Сырье в кубе постепенно нагревают снизу открытым огнем. Далее обычным способом выделяют дистилляты, кокс подсушивают и прокаливают (2-3 часа). После этого температуру в топке под кубом постепенно снижают и охлаждают куб сначала водяным паром, а затем воздухом. Когда температура кокса понизится до 150-200 С, его выгружают.

Типичные параметры процесса:

· температура в паровой фазе 360-400 С;

· давление атмосферное.

Этим способом получают электродный и специальный виды высококачественного кокса с низким содержанием летучих. Однако способ малопроизводителен, требует большого расхода топлива, а также значительных затрат ручного труда и поэтому почти не используется в промышленности. Непрерывное коксование в кипящем слое

Сырье, предварительно нагретое в теплообменнике, контактирует в реакторе с нагретым и находящимся во взвешенном состоянии инертным теплоносителем и коксуется на его поверхности в течение 6-12 минут. В качестве теплоносителя используется обычно порошкообразный кокс с размером частиц до 0,3 мм, реже более крупные гранулы. Образовавшийся кокс и теплоноситель выводят из зоны реакции и подают в регенератор (коксонагреватель).

Там слой теплоносителя поддерживается во взвешенном состоянии с помощью воздуха, в токе которого выжигается до 40% кокса, а большая его часть направляется потребителю.

Благодаря теплоте, выделившейся при выжигании части кокса, теплоноситель нагревается и возвращается в реактор. Для перемещения теплоносителя используется пневмотранспорт частиц кокса, захватываемых потоком пара или газа. Дистиллятные фракции и газы выводят из реактора и разделяют так же, как при замедленном коксовании.

Типичные параметры процесса:

· температура в теплообменнике 300-320 С, реакторе 510-540 С и регенераторе 600-620 С;

· давление в реакторе и регенераторе 0,14-0,16 и 0,12-0,16 МПа соответственно;

· соотношение по массе сырье: теплоноситель – (6,5-8,0):1.

Коксование в кипящем слое используют для увеличения выхода светлых нефтепродуктов. Кроме того, сочетание непрерывного коксования с газификацией образующегося кокса может быть применено для получения дизельных и котельных топлив.