И.О. Дошлов¹, Д.В. Кривых², А.В. Букреев³

¹ аспирант второго года обучения кафедры физики института Энергетики,ivandoshlov888@mail.ru

² Главный инженер Ангарского НПЗ, KrivykhDV@anhk.rosneft.ru

³ начальник смены Хабаровского НПЗ, andbukreev@mail.ru

(Научный руководитель: профессор Дошлов О.И.)

КЛАССИФИКАЦИЯ ФАКТОРОВ, ФОРМИРУЮЩИХ ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА СПЕЦИАЛЬНЫХ НЕФТЯНЫХ КОКСОВ.

Качество нефтяных коксов, получаемых методом замедленного коксования в необогреваемых камерах, используемых в качестве углеродистого восстановителя в цветной металлургии для производства кремния, определяется комплексом требований к их показателям, разработанным и согласованным потребителями коксов с учетом, с одной стороны, требований обеспечения наилучшего качества углеродистого восстановителя, а, с другой, возможностями реального производства нефтяных коксов.

Современная мировая наука и практика оперирует большим числом показателей качества нефтяных коксов, имеющих различную степень влияния на качество восстановителя и зависящих от различных факторов. Отсутствие системы классификации последних по характеру их влияния на показатели качества нефтяных коксов создает определенные проблемы в выборе наиболее эффективных направлений совершенствования коксового производства с точки зрения улучшения качества нефтяных коксов, а так же наиболее эффективного использования производимых коксов у потребителей цветной металлургии.

С учетом этого, данная работа посвящена разработке классификации факторов, определяющих показатели качества специальных нефтяных коксов для производства качественных углеродистых восстановителей. К основным показателям качества коксов для производства восстановителей, определяющим эффективность использования последних при электротермическом производстве кремния, относятся: реакционная способность; удельная поверхность; содержание гетероэлементов: серы, кислорода, азота, ванадия, кремния, железа (за рубежом дополнительно – никеля, натрия и титана); микро и макроструктурные характеристики, поровая структура; объемно-плотностные и прочностные характеристики; электропроводность, теплопроводность.

Анализ нефтекоксового производства, с точки зрения формирования качества получаемых коксов, показывает зависимость показателей качества от следующих основных факторов:

1. Сырьевые факторы, определяемые физико-химическими свойствами сырья коксования, которые, в свою очередь, определяются физико-химическими свойствами нефтей, поступающих на заводы. Эти факторы относятся к наиболее трудно управляемой группе факторов, так как связаны с поступающей на заводы нефтью, по которой трудно изменить ситуацию. В особенности проблемным для России, где на большинстве заводов перерабатываются сернистые нефти, а выделение отдельных малосернистых нефтей, или привлечение гидроочищенных остатков вызывает существенное повышение себестоимости коксов, что обычно не перекрывается коммерческой ценой на них. Указанное относится и к содержанию гетероэлементов.

2. Технологические факторы, определяемые в процессе замедленного коксования: набором технологических установок на заводе, дающих возможность на базе поступающей нефти подготавливать сырье коксования с обеспечением получения наилучшего качества кокса. К этим установкам можно отнести термокрекинг, гидроочистку и т.д. условиями работы технологических установок, использумых для подготовки сырья условиями процесса коксования: рисайкл, давление, температура, подача теплоносителя, конструкции реактора замедленного коксования, условиями гидровыгрузки и др.;

3. Организационные факторы или факторы планирования оптимизации обеспечения нефтяным коксом специального назначения. Эти факторы обусловлены неоднородностью качества нефтяных коксов, получаемых на различных нефтеперерабатывающих заводах, и относятся в большей степени к организации работы по обеспечению коксами кремниевых производств. Для производства углеродистого восстановителя наиболее целесообразно использовать монококс из смеси коксов, имеющих близкие характеристики по реакционным, объемноплоскостным и другим характеристикам. Только при условии учета этих показателей качество нефтекоксов в наибольшей степени приближается к оптимальному специальному нефтекоксу для производства качественного восстановителя, обеспечивающего высокое качество кремния, наименьший расход шихты и электроэнергии, наименьшие трудозатраты и др. Существенным является обратная связь по качеству нефтекоксов – от потребителя к производителю с целью корректировки показателей качества в нужном направлении.

Факторы производства и организации применения специальных нефтяных коксов для производства кремния с обеспечением необходимого уровня показателей качества условно можно классифицировать на 3 группы материнские, технологические и организационные. Материнские, определяемые природой исходного сырья, подразделяются по физико-химическим свойствам сырья коксования, по реакционной способности, по содержанию гетероэлементов: серы, азота, кислорода, ванадия, кремния, железа, никеля, натрия и титана, по объемно-плотностным и прочностным характеристикам, по микро- и макроструктурным характеристикам, поровой структуре, по электропроводности и теплопроводности. Технологические, определяемые комплексом технологических факторов при получении нефтекоксов: условия подготовки сырья коксования, объемно-плостностные и прочностные характеристики, микро- и макроструктурные характеристики, поровая структура, адсорбиционно-адгезионные свойства, электропроводность, теплопроводность, реакционная способность и др. Также к технологическим факторам процесса коксования относят: ресайкл, давление, температура, подача теплоносителя, конструкция реактора. Организационные, обеспечивающие научно обоснованную стратегию обеспечения заводов качественным нефтяным коксом: оптимизация обеспечения заводов коксами однородного качества, однородность качества коксов, поступающих на завод, исход из приведенного анализа.

По первой и второй технологической группам классификации ситуация представляется достаточно ясной. По третьей, наименее разработанной группе, требуется выполнить больший объем исследований и организационной работы, чтобы определить и выдерживать оптимальный набор коксов, обеспечивающих однородность свойств смеси, удовлетворяющих потребностям конкретного завода. Эта группа факторов в настоящее время наименее изучена, в связи с чем и является предметом анализа в данной работе. Таким образом, нами представлена классификация возможных факторов, формирующих показатели специальных нефтекоксов, которые могут быть использованы в качестве компонента шихты при выплавке качественного кремния.

Библиографический список: 1. Школьников А.Р. Производство кремния./ Школьников А.Р., Филиппов А.В., Скорняков В.И., Веселков В.В., Черных А.Е., Зельберг Б.И. – М.:2011. -268 с. 2. Дошлов О.И. Модифицированные нефтяные битумы для дорожного строительства/ О.И. Дошлов, Ю.В. Чулочников, А.И. Козиенко//Учебное пособие. – ИрГТУ. – ИРДУЦ.-Иркутск.-1997; 3. Зельберг Б.И., ЧерныхА.Е., Елкин К.С. Шихта для электротермического производства кремния. – Челябинск, Металл, 1994. – 320 с. 4. Дошлов О.И. Адгезин и адгезины: учеб. Пособие/ О.И. Дошлов, О.П. Окладников.- Изд-во ИрГТУ, 1998.-т.3.-250с. 5. Венгин С.И., Чистяков А.С., Технический кремний. – М: Металлургия, 1972. – 136 с. 6. О.И. Дошлов. Новый углеродистый восстановитель для выплавки кремния на основе высокореакционного нефтяного кокса. Сборник трудов. Том XX. Иркутск, 2011.-220с.