Njësi e koksimit të vonuar: projekti, parimi i funksionimit, llogaritja e fuqisë dhe lëndët e para

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-17 10:40

Njësitë e koksimit të vonuar janë zgjidhja më e zakonshme e harduerit për rafinimin e naftës së rëndë. Pajisja e tyre përfshin 2 module kryesore - reaktorin, ku lënda e parë nxehet dhe koksohet, dhe përpunimi mekanik. Projektimi i impianteve kryhet me faza dhe përfshin llogaritjen dhe përzgjedhjen e pajisjeve të procesit, përcaktimin e treguesve tekniko-ekonomikë.

Destinacioni

Procesi teknologjik i koksimit është një nga mënyrat e përpunimit të naftës. Qëllimi i tij kryesor është të përftojë koks të madh të naftës. Në industri përdoren 3 metoda të koksit:

1. Periodike, në kubik. Lënda e parë ngarkohet në një aparat horizontal, nxehet me një kuti zjarri nën të dhe më pas kalcinohet për 2-3 orë. Pas kësaj, furra ftohet dhe produkti i përfunduar shkarkohet. Kjo metodë është më e thjeshta dhe më pak produktive.
2. E vazhdueshme. Kjo metodë është ende në fazën e zhvillimit industrial.
3. Gjysmë e vazhdueshme, marrë aktualishtmë i përhapuri.

Njësitë e koksimit ultra të vonuar janë lloji më i fundit i pajisjeve të procesit. Në to, lënda e parë nxehet paraprakisht në një furrë, dhe më pas transferohet në dhomat e reagimit të pa ngrohur, të cilat kanë një shtresë termoizoluese për të ruajtur temperaturën e kërkuar. Numri dhe madhësia e reaktorëve, fuqia e furrave ndikojnë në performancën e të gjithë impiantit.

Funksionimi i DCU-së së parë në Rusi filloi në vitin 1965 në Ufaneftekhim. Kokeri i vonuar i uzinës është ende në funksion sot. Pas rindërtimit në vitin 2007, produktiviteti i tij është rreth 700-750 mijë tonë/vit për sa i përket masës së lëndëve të para të përpunuara.

Produktet përfundimtare

Substancat e mëposhtme përftohen në testimin tejzanor, përveç koksit:

• gazrat e koksit (të përdorura si lëndë djegëse për procese ose të përpunuara për të marrë fraksionin e propan-butanit);
• benzinë;
• distilat e koksit (karburant, lëndë ushqyese të çara).

Në makineritë vendase të testimit me ultratinguj, rendimenti i koksit është 20-30% ndaj peshës. Ky tregues varet kryesisht nga cilësia e lëndëve të para. Industria metalurgjike përjeton nevojën më të madhe për këtë produkt (prodhimi i anodave dhe elektrodave, alumini, gërryes, karbide, materiale karbon-grafit, ferroaliazhe). Përveç DCU-së së parë Ufa, njësi të tjera të kokerit të vonuar janë ndërtuar gjithashtu në Rusi: në rafinerinë Omsk, Rafineria Novokuibyshevsk, LLC LUKOIL-Volgogradneftepererabotka, LUKOIL-Permnefteorgsintez, LUKOIL-Permnefteorgsintez, në Kompaninë Petrokimike Angarsk, NOVOIL OJSC (Ufa), TANECO PJSC (Nizhnekamsk).

Lëndët e para

Materialet ushqimore për koks ndahen në 2 grupe: produkte të përpunimit parësor dhe dytësor. Substancat e mëposhtme përdoren si lëndë të para në njësitë e koksimit të vonuar:

• karburant;
• gjysmë katrani;
• katran;
• katran qymyri;
• asf alt dhe produkte të tjera industriale të naftës;
• mbetjet e qymyrit të lëngshëm;
• pirolizë e rëndë dhe katrani argjilor;
• mbetjet e plasaritjes termike;
• bitum nafte dhe vajra të rënda.

Mbetjet e vajit shumë të aromatizuar janë lëndët ushqyese më të zakonshme për momentin.

Ndikimi në parametrat teknologjikë

Parametrat e mëposhtëm të fabrikës së koksit varen nga vetitë e materialeve ushqimore:

• efikasiteti i dhomës së reagimit;
• cilësia e produkteve të marra;
• dalje koks;
• kushtet për procesin.

Parametrat më të rëndësishëm të lëndës së parë janë:

• Koksim, në varësi të përmbajtjes së substancave asf alto-rrëshirë. Vlera e koksit duhet të jetë në intervalin 10-20%. Me një vlerë më të vogël, rendimenti i koksit zvogëlohet, dhe me një vlerë më të madhe, depozitat grumbullohen brenda mbështjelljeve në furra. Kapaciteti i koksit përcaktohet nga masa e mbetjes së ngurtë në kavanoz pas ngrohjes së mostrës së produktit të naftës në të.
• Densitet.
• Përbërja kimike. Ngapapastërtitë e dëmshme që kanë ndikimin më të madh në cilësinë e koksit lëshojnë squfur (nuk duhet të jetë më shumë se 1.5% ndaj peshës). Në varësi të qëllimit të koksit në procesin teknologjik, preferohet përdorimi i llojeve të ndryshme të lëndëve të para. Pra, për të marrë një strukturë fibroze të produktit përfundimtar, përdoren materiale me bazë parafine.

Rendimenti i koksit është proporcional me densitetin e ushqimit dhe përmbajtjen e asf altinës.

Fazat e gatimit

Procesi teknologjik në njësitë e koksimit me vonesë është i gjatë dhe i vazhdueshëm, nga furnizimi me lëndë të parë deri te shkarkimi i produktit të përfunduar. Në mënyrë konvencionale, ajo ndahet në 3 faza:

1. Reaksionet e zbërthimit, formimi i fraksioneve të distilimit, ndërmjetësve, kondensimi.
2. Reduktim i ndjeshëm i përmbajtjes së hidrokarbureve të pangopura në gaze, rritje në peshën molekulare të përbërësve të mbetur, reaksione ciklizimi.
3. Rritje e përmbajtjes së asf alteneve në mbetje deri në 26%, ulje e sasisë së rrëshirave dhe vajrave. Shndërroni mbetjet e lëngshme në koks të ngurtë.

Klasifikimi

Ka 2 lloje kryesore të njësive të koksimit të vonuar sipas strukturës së tyre: me një bllok dhe me dy bllok.

Midis impianteve me dy blloqe, ekzistojnë 4 lloje, të cilat karakterizohen nga dizajni dhe karakteristikat e mëposhtme teknologjike:

1. Diametri i brendshëm i dhomave të koksit – 4,6 m. Furrat e ngrohjes me tendë, katër dhoma që funksionojnë në çifte. Vajguri dhe gazi i përftuar gjatë procesit të koksimit përdoren për ngrohje.
2. Coladhomat Ø 5,5 m. Lënda e parë - vajra karburanti me përdorim të drejtpërdrejtë me futjen e hidrokarbureve shumë aromatike, të cilat rrisin rendimentin e një produkti cilësor.
3. Reaktorë prej çeliku të lidhur Ø 5,5 m, lartësi 27,6 m, furra tubulare me një pishtar me vendosje vëllimore, valvola të sipërme me seksion kryq të rritur, matës të nivelit radioaktiv që lejojnë regjistrimin e vendndodhjes së ndarjes së fazës së shkumës së koksit. Inovacioni më i fundit ndihmon për të përdorur më mirë vëllimin e dobishëm të reaktorit. Furnizimi i turbulatorëve me aditivë detergjenti për të reduktuar koksimin e bobinave, vaj gazi i ftohur në tubat e kokës.
4. Dhomat e reagimit Ø 7 m, lartësia 29,3 m. Futja boshtore e lëndës së parë në reaktorë, sistem hidraulik për shkarkimin e koksit me telekomandë, vinça elektrike, magazina me depo të tipit dysheme.

Pajisjet e Aplikuara

Pajisjet, të cilat janë të pajisura me instalime të këtij lloji, ndahen në grupet e mëposhtme në varësi të qëllimit:

1. Teknologjik, i përfshirë drejtpërdrejt në procesin e koksit (furra, pajisje kolone, shkëmbyes nxehtësie, dhoma të reaktorëve, kube, frigoriferë, pompa, tubacione, instrumente, çezma dhe valvola të tjera mbyllëse dhe ndërprerëse).
2. Ujërat e zeza - grumbullimi dhe trajtimi i ujit për kthimin në ciklin e punës (operacionet e ftohjes dhe nxjerrjes së koksit).
3. Pajisje për shkarkimin e koksit nga dhomat (kube). Në instalimet moderne të mekanizuara, ai mund të jetë i llojit mekanik dhe hidraulik (habe, çikrik, krehër, prerëse, shufra, kulla, mëngë gome).
4. Pajisje për transportin dhe përpunimin e produktit të përfunduar (pushime dhe rampa, vinça, transportues, ushqyes, dërrmues, magazina).
5. Makineri dhe pajisje për mekanizimin e punës.

Gjatë projektimit të impianteve të koksimit të vonuar, është e nevojshme të merret parasysh me kujdes dizajni i dhomave të reagimit dhe furrave, pasi kohëzgjatja e ciklit të punës varet nga besueshmëria e funksionimit të tyre.

Parametrat e procesit

Parametrat kryesorë të teknologjisë së koksit janë:

• Raporti i riqarkullimit, i përcaktuar si raporti i ngarkesës totale të bobinave të reaksionit të furrave me ngarkesën e të gjithë impiantit për sa i përket lëndëve të para. Me rritjen e vlerës së tij rritet rendimenti i koksit, gazit dhe benzinës me cilësi të lartë, por zvogëlohet sasia e gazit të rëndë.
• Presion në dhomën e reagimit. Ulja e tij çon në një rritje të rendimentit të gazit, një ulje të rendimentit të koksit dhe gazit dhe një rritje të shkumëzimit.
• Temperatura e procesit. Sa më i madh të jetë, aq më i lartë është cilësia e koksit për sa i përket sasisë së substancave të paqëndrueshme, forcës dhe densitetit të tij. Vlera maksimale kufizohet nga rreziku i koksimit të furrës dhe tubacioneve, duke zvogëluar qëndrueshmërinë e mbështjelljeve. Çdo lloj lënde e parë ka temperaturën e vet optimale.

Ndërtimi i njësive të koksimit të vonuar shoqërohet me kosto të larta kapitale. Prandaj, më shpesh kryhet rindërtimi i një kompleksi tashmë funksional të pajisjeve. Kjo arrihet duke reduktuar ciklinkoksimi, futja e dhomave të reja të reagimit ose reduktimi i raportit të riqarkullimit.

Parimi i funksionimit

Njësitë e koksimit të vonuar përbëhen nga një ose më shumë grupe dhomash të çiftuara, në të cilat njëra dhomë funksionon në fazën e prodhimit të koksit dhe tjetra në shkarkim ose në një gjendje të ndërmjetme. Procesi i dekompozimit të materialit burimor fillon në një furrë me tub, ku nxehet në 470-510 °C. Pas kësaj, lënda e parë hyn në dhomat e pa ngrohura, ku koksohet thellë për shkak të nxehtësisë që vjen me të.

Hidrokarburet e gazta dhe të lëngëta shkarkohen për ndarje të pjesshme në një kolonë distilimi. Koksi hyn në departamentin e përpunimit mekanik, ku shkarkohet, renditet dhe transportohet. Një pus është shpuar në shtresën e produktit të përfunduar dhe në të vendoset një prestar hidraulik. Grykat e tij funksionojnë nën presion deri në 20 MPa. Copat e koksit të ndarë bien në një platformë kullimi ku kullohet uji. Më pas produkti grimcohet në copa më të vogla dhe ndahet në fraksione. Më pas, koksi zhvendoset në magazinë.

Diagrami kryesor i testimit tejzanor është paraqitur në figurën më poshtë.

Dhomat e koksit

Dhomat janë një reaktor, i cili është baza e të gjithë instalimit. Cikli i funksionimit të dhomës është zakonisht 48 orë, megjithatë, vitet e fundit janë projektuar pajisje tejzanor që funksionojnë në modalitete 18- dhe 36-orëshe.

Një cikël funksionimi të reaktorit përbëhet nga operacionet e mëposhtme:

• ngarkimi i lëndëve të para, procesi i koksit (1 ditë);
• ulje (1/2 orë);
• trajtim hidrotermik (2,5 orë);
• ftohje me ujë të produktit, heqja e ujit (4 orë);
• shkarkoni produktin (5 orë);
• mbyllja e pusetave, testimi i presionit me avull të nxehtë (2 orë);
• ngrohje me avujt e vajit, kalimi në ciklin e punës (3 orë).

Dizajn

Projekti i njësisë së koksimit të vonuar po zhvillohet sipas rendit të mëposhtëm:

• përcaktimi i produktivitetit të kërkuar, t/vit;
• analiza e bazës së burimeve;
• hartimi i një ekuilibri teorik material të procesit të koksimit për lloje të ndryshme lëndësh të para;
• përcaktimi i flukseve kryesore të materialit;
• zhvillimi i konceptit të instalimit;
• justifikimi për madhësinë dhe numrin e reaktorëve;
• përcaktimi i kohëzgjatjes së mbushjes së një dhome me koks dhe llogaritja hidraulike e tij, hartimi i një plani për funksionimin e reaktorit;
• llogaritjet e ngarkesës së temperaturës në dhomë;
• llogaritja e dhomave të konvekcionit dhe rrezatimit;
• zhvillimi i paraqitjes së linjës së prodhimit;
• llogaritjet teknologjike të pajisjeve të tjera kryesore (kolona distilimi, furrat, frigoriferët, etj.);
• zhvillimi i një sistemi monitorimi dhe kontrolli, zgjedhja e mjeteve të automatizimit;
• përshkrim i skemave të mbrojtjes emergjente;
• zhvillimi i aspekteve mjedisore dhe masave të sigurisë;
• përcaktimi i treguesve ekonomikë (kostot kapitale, numri i personelit të shërbimit, lista e pagave,kostot e prodhimit për lëndët e para dhe materialet ndihmëse, efekti ekonomik vjetor, kostoja e produktit).

Llogaritja e kapacitetit të njësisë së koksimit të vonuar në baza vjetore bëhet sipas formulës:

N=P x t, ku P është kapaciteti i impiantit, t/ditë;

t është numri i ditëve të punës në një vit.

Prodhimi i produktit në terma fizikë sipas bazës dhe opsioneve të projektimit përcaktohet në bazë të bilancit material të instalimit.