Химизм и механизм реакций процесса ЗК. История развития

Первые промышленные установки замедленного коксования были построены за рубежом в середине 30-х гг. и предназначались в основном для получения дистиллятных продуктов. Кокс являлся побочным продуктом и использовался в качестве топлива. Однако в связи с развитием электрометаллургии и совершенствованием технологии коксования кокс стал ценным целевым продуктом нефтепереработки. Всевозрастающие потребности в нефтяном коксе обусловили непрерывное увеличение объемов его производства путем строительства новых УЗК. Низкий показатель по выходу кокса на многих УЗК обусловливается низкой коксуемостью перерабатываемого сырья, поскольку на коксование направляется преимущественно гудрон с низкой температурой начала кипения (< 500°С), что связано с неудовлетворительной работой вакуумных колонн АВТ, а также тем, что часто из-за нехватки сырья в переработку вовлекается значительное количество мазута.

1. Термолиз нефтяного сырья и жидкой фазе протекает через последовательные или параллеленно последовательные стадии образования и расходования промежуточных продуктов уплотнения по схеме: легкие масла —> полициклические ароматические углеводороды —> смолы —> асфальтеиы —> карбены —> карбоиды —> кокс. При этом на каждой стадии образуются газы и менее низкомолекулярные жидкие продукты по сравнению с образовавшимися промежуточными продуктами уплотнения.

2. При термолизе ТНО имеют место фазовые превращения групповых компонентов. Так, при осуществлении процессов термодеструкции с образованием кокса в коксующейся системе происходит несколько фазовых переходов: первый связан с образованием и выделением из раствора фазы асфальтенов, а следующий - с зарождением и осаждением не растворимых в ароматических растворителях фазы карбенов, которые затем превращаются в карбоиды и конечный твердый продукт - кокс.

3. На интенсивность (скорость) термодеструктивных превращений ТНО существенное влияние оказывает растворяющая способность дисперсионной среды, которая определяет значение так называемой «пороговой» концентрации асфальтенов. Если дисперсионная среда представлена парафино-нафтеновыми углеводородами, обладающими слабой растворяющей способностью (то есть являющимися «плохим» растворителем), асфальтены выпадают из раствора при низких их концентрациях. Наоборот, в среде «хорошего» растворителя, например, полициклических ароматических углеводородов или смол, выпадение асфальтенов происходит только при превышении значения их пороговой концентрации

4. При термолизе ТНО растворитель служит не только дисперсионнои средой, но и является реагирующим компонентом К тому же сами асфальтены полидисперсны не только по молекулярной массе, но и по растворимости в данном растворителе. В связи с этим в ходе жидкофазного термолиза непрерывно изменяются химический состав и растворяющая способность дисперсионной среды. По мере уплотнения и насыщения раствора асфальтенами в первую очередь будут выделяться наиболее высокомолекулярные плохо растворимые асфальтены, а затем - асфальтены с более совершенной структурой, мезофаза и кокс.

39. Схема и параметры процесса ЗК

Технологический режим установки:

Температура входа сырья в камеры, ОС 490-510

Температура выхода паров из камеры, ОС 440-460

Давление в коксовой камере, МПа 0,18-0,4

Коэффициент рециркуляции 1,2-1,6

Качество сырья. Когда целевое назначение – углубление переработки, то в качестве сырья используют гудроны, асфальтиты и экстракты масляного поизводства и др. нефтяные остатки.

Когда целевое назначение получение электродного кокса обычно применяют гидроочищенное дистилятное сырье вторичного происхождения.

Температура. 480-490. Нижняя температура ограничивается малой скоростью основных реакций. Верхний предел ограничивается усилением побочных реакций.

Давление.0,3-0,4 МПА.

Кратность рециркуляций непревращенного сырья. 0,25-0,35

.

Сырье — гудрон или крекинг—остаток (или их смесь) — нагревается в теплообменниках и конвекционных змеевиках печи и поступает на верхнюю каскадную тарелку колонны К—1. Часть сырья подается на нижнюю каскадную тарелку для регулирования коэффициента рисайкла, под нижнюю каскадную тарелку этой колонны подаются горячие газы и пары продуктов коксования из коксовых камер. В результате контакта сырья с восходящим потоком газов и паров продуктов коксования сырье нагревается (до темпе­ратуры 390 — 405 °С), при этом низкокипящие его фракции испаря­ются, а тяжелые фракции паров конденсируются и смешиваются с сырьем, образуя так называемое вторичное сырье.

Вторичное сырье с низа колонны К — 1 забирается печным насосом и направляется в реакционные змеевики печей (их две, работают параллельно), расположенные в радиантной их части. В печах вторичное сырье нагревается до 490 —510 "С и поступает через четырехходовые краны двумя параллельными потоками в две рабо — тающие камеры; две другие камеры в это время находятся в цикле подготовки. Входя в низ камер, горячее сырье постепенно заполняет их; так как объем камер большой, время пребывания сырья в них также значительно и там происходит крекинг сырья. Пары продук­тов коксования непрерывно уходят из камер в колонну К — 1, а утяжеленный остаток задерживается в камере. Жидкий остаток постепенно превращается в кокс.

Фракционирующая часть УЗК включает основную ректифи­кационную колонну К —1, отпарные колонны К —2 и К — 3 фрак — ционирущий абсорбер К —4 для деэтанизации газов коксования и колонну стабилизации бензина К —5.

Колонна К —1 разделена полуглухой тарелкой на две части: нижнюю, которая является как бы конденсатором смешения, а не отгонной секцией колонны; и верхнюю, выполняющую функцию конце миграционной секции ректификационных колонн. В верхней части К — 1 осуществляется разделение продуктов коксования на газ, бензкн, легкий и тяжелые газойли. В колонне К— 1 температурный режим регулируется верхним острым и промежуточным циркуляционными орошениями.ЛГ и ТГ выводятся через отпарные колонны К-2 и К-3.

Газы и нестаб Б из С-1 в фракц абсорбер К-4.В верх часть К-4 подается охлажд стаб Б,в нижн часть подводится тепло посредством кипятильника с паровым пространством. С верха К-4 выводится сухой газ, а снизу-насыщ нестаб Б,который подвергается стабилизации в К-5, где от него отгоняется головка, состоящая из пропан-бутановой фракции.

40 Назначение процесса КК. Сырьё и продукты процесса.