Процесс коксования в кубах

Тема 1.11 Промышленные процессы получения нефтяного кокса

Тема 1.10 Изменение структуры кокса при прокаливании

Пребывание кокса при температуре 500^оС приводит к тому, что в нем образуются ароматические агрегаты диаметром около 15 ангстрем, содержащие около 50 бензольных колец. Трехмерная упорядоченность в агрегатах отсутствует, но ароматические слои располагаются пачками. Эта структура характерна для кокса, выгруженного из коксовой камеры, это так называемый сырой или зеленый кокс. Перед использованием этот кокс прокаливают.

При прокалке (1500^оС) происходит разложение неароматических структур и дегидрирование ароматических. В результате этого образуются карбонизированные конгломераты с диаметром до 50 А. Эти агрегаты состоят не из ароматических колец, а из гексагональных карбоновых циклов. Гексагональные углеродные циклы располагаются в виде слоев, эти слои расположены в виде пачек и образуют кристаллы графита, размер которых - несколько десятков ангстрем. В целом кокс состоит из кристаллов графита, связанных аморфным углеродом и пронизанных порами.

Термическую обработку сырого кокса осуществляют при температуре не ниже 650-750^оС, в основном при 1500^оС. Графитацию кокса проводят при 2600-3000^оС.

Чем выше температура и длительней процесс прокаливания, тем больше структура кокса близка к игольчатой.

В промышленности реализовано три типа процессов получения нефтяного кокса.

Способ коксования в кубах является одним из первых способов производства нефтяного кокса. Коксокубовые установки появились еще в 20^х годах прошлого века. Данный способ довольно прост, но в то же время отличается трудоемкостью в обслуживании кубов и выгрузке продукта.

Кубовый кокс составляет около 10 % производимого в России кокса. Он применяется главным образом для производства углеграфитовых материалов. На рис. 1.5. представлена принципиальная схема установки коксования в кубах.

Рис. 1.5. Схема процесса коксования в кубах.

В нашей стране установка кубового коксования включает в себя:

1. Блок подготовки сырья.

2. Блок коксования.

3. Блок разделения продуктов коксования.

Сырьем процесса являются мазуты, гудроны, крекинг-остатки, смолы пиролиза. Наиболее ценный продукт - кокс НПС (нефтяной пиролизный специальный), используемый для производства углеграфитовых материалов.

Сырье прокачивается через печь и с температурой около 400^оС в вакуумную колонну. Из нее отгоняют фракции вакуумного газойля. Гудрон с низа колонны при температуре 350^оС загружается в куб на 1/3 объема (около 50 м³). Время заполнения - 2 ч. За 10 мин. до начала подачи сырья разжигается топка под кубом. Во время подачи сырья, температура в топке поднимается до 600^оС. Температура в кубе поднимается до 380^оС. При такой температуре кубовая жидкость начинает подвергаться термическому крекингу и из куба начинают интенсивно выделяться продукты крекинга. Этот этап назвается фазой погоноразделения и в зависимости от качества сырья продолжается до 12 часов.

По мере протекания этой фазы температура в кубе повышается до 460^оС. В конце этой фазы процесс коксования считается законченным. Об этом свидетельствует резкое снижение температуры в кубе на 10-15^оС. После этого осуществляется стадия просушки коксового пирога. При этом температура в кубе поддерживается на уровне 450^оС. Продолжительность стадии - 2 часа. В ходе этой фазы температура снижается.

Затем начинается стадия охлаждения водяным паром до температуры 200-250^оС. После водяного пара охлаждение проводят воздухом до температуры 100^оС, после этого приступают к разборке куба и выгрузке кокса. Температура в топке снижается со скоростью около 50^оС/час во избежание термического разрушения аппаратуры.

Кокс из куба выгружают с помощью лебедок. На дно куба перед подачей сырья укладываются пластины с ушками. Затем с помощью лебедок пластины удаляют. Окончательную зачистку куба проводят вручную.

Толщина коксового пирога - 1 м., выход кокса - 30 %, полный цикл работы - 30 часов, давление 0,2-0,3 атм., на установке обычно 10-30 кубов. Срок службы куба 300-350 циклов. Размеры куба: диаметр 2,2-4,3 м, длина - 8-13 м, количество кокса - 10-15 т.

Дата добавления: 2014-01-05