Курсовая работа на тему:
"Коксование нефтяных остатков"
Автор: tokarna***@rambler.ru
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………6
1 Описание технологического процесса коксования……………………..7
1.1 Теоретические основы технологического процесса………………….7
1.2 Основные показатели процесса………………………………………..8
3 Основные факторы технологического процесса………………………10
1.3.1 Характеристика сырья………………………………………………10
1.3.2 Температура процесса………………………………………………10
1.3.3. Давление процесса………………………………………………….11
1.3.4 Коэффициент рециркуляции………………………………………..11
1.3.5 Время пребывания сырья в коксовой камере………………………12
1.3.6 Вспенивание сырья………………………………………………….13
2 Описание технологической схемы процесса…………………………..14
3 Характеристика сырья, вспомогательных веществ и материалов……19
4 Общая характеристика элементов основной стадии………………….21
5 Требования, предъявляемые к основному аппарату………………….29
5 Конструктивно-функциональный анализ основного аппарата……….32
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………...34
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ……………………..35
Приложение 1……………………………………………………………..37
Приложение 2……………………………………………………………..38
Приложение 3……………………………………………………………..39
ВВЕДЕНИЕ
Установка замедленного коксования № 59 предназначена для получения кокса из тяжелых остатков переработки нефти. Производительность установки по сырью – 1000 тыс. т/год.
Сырьем установки замедленного коксования № 59 служит смесь гудронов установок ЭЛОУ-АВТ-1, 3, 4, 5, 6, асфальта установок пропановой деасфальтизации № 20, 21, экстракта остаточного процесса «Дуосол» установки № 22.
Процесс коксования представляет собой процесс термической конверсии, используемый для переработки нефтяных остатков с получением нефтяного кокса и дополнительного количества светлых нефтепродуктов. В данном проекте применена технология коксования «ConocoPhillips» ThruPlusтм, в состав которой входят патентованные технические решения, позволяющие увеличить выходы жидких продуктов, работоспособность, надежность и безопасность эксплуатации установки.
Целью прохождения производственной практики является: углубленное изучение элементов основной стадии процесса замедленного коксования; углубленное изучение элементов стадии подготовки сырья и стадии выделения основного продукта.
Задачами прохождения производственной практики являются: изучение конструкции основного аппарата стадии подготовки сырья и стадии выделения основного продукта, оценка его вклада в эффективность технологического процесса; ознакомление с конструкциями элементов (аппаратов и машин) стадии подготовки сырья и стадии выделения основного продукта.
1 Описание технологического процесса коксования
1.1 Теоретические основы технологического процесса
Коксование тяжелых нефтяных остатков можно рассматривать как процесс глубокого термического крекинга, который осуществляется обычно при температурах в пределах от 450 до 550 °С и давлении в пределах от 0,1 до 0,6 МПа. При этом получаются газообразные и жидкие продукты реакций деструкции, а также твердый продукт реакций поликонденсации и глубокого уплотнения – углеродистый осадок (кокс).
Согласно основной теории коксообразования, процесс коксования является суммой параллельно-последовательных реакций деструкции и уплотнения, при которых в результате термического воздействия на нефтяные остатки происходят деструктивные изменения их компонентов, сопровождающиеся распадом исходных молекул и образованием новых, т.е. при термическом разложении продукта протекает одновременно несколько реакций с различными энергиями активации. В результате распада высокомолекулярных соединений (распад боковых и соединительных цепочек в молекулах смол и асфальтенов; разрушение нафтеновых колец – исчезновение алифатических цепочек в структуре составляющих остатка, приводящее к уплотнению) в нефтяных остатках накапливаются прочные связи, а слабые исчезают. Этот отбор связей по прочности и определяет общее направление распада и поликонденсации составляющих остатка, таким образом, происходит непрерывное уплотнение молекулярной структуры, обусловливающее ее прочность.
Типы основных химических реакций, протекающих при коксовании нефтяных остатков, представлены ниже.
Реакции расщепления парафиновых углеводородов:
тепловой эффект реакции составляет в пределах от 260 до 335 кДж/моль.
При крекинге олефинов при температурах до 400 °С преобладают реакции полимеризации:
тепловой эффект реакции составляет 239 кДж/моль.
При температурах (400…600) °С наряду с полимеризацией происходит распад углеводородов, сопровождающийся конденсацией.
Реакции расщепления олефинов:
тепловой эффект реакции составляет 176 кДж/моль.
Реакции циклизации низших олефинов:
тепловой эффект реакции составляет 239 кДж/моль.
1.2 Основные показатели процесса
Основными показателями, характеризующими качество сырья процесса коксования, являются коксуемость, химический состав, содержание солей и серы. От этих показателей зависят качественные и количественные показатели процесса коксования и основные эксплуатационные свойства получаемого кокса.
Коксуемостью сырья называется процентное содержание в сырье асфальто-смолистых веществ, способных вступить в реакцию коксования. Чем больше асфальто-смолистых веществ в сырье, тем выше его коксуемость, и, как правило, выше выход кокса при коксовании. Содержание легких фракций, выкипающих до 350 , в сырье нежелательно.
Наиболее предпочтительным сырьем являются тяжелые высокоароматизированные остатки первичного и вторичного происхождения. Высокая концентрация асфальто-смолистых веществ осложняет их нагрев в реакционном змеевике трубчатых печей до необходимых температур коксования. Коксование сырья парафино-нафтенового основания снижает температуру в зоне реакции, способствует получению кокса с повышенным содержанием летучих веществ и снижению механической прочности кокса.
В процессе коксования большая часть сернистых соединений накапливается в коксе. Высокое содержание серы в коксе ухудшает его качество, способствует растрескиванию изделий при их производстве и термообработке.
Содержание солей Хлористые соли и соли тяжелых металлов, содержащиеся в сырье, концентрируются в коксе в виде зольнистых соединений. Высокое содержание золы в коксе ограничивает его применение в электродной промышленности, ухудшает электротехнические качества кокса (электропроводность, удельное электросопротивление). Частично соли могут отлагаться в реакционном змеевике печи, способствуя его преждевременному закоксовыванию. От наличия остаточных солей зависит длительность работы печи и межремонтный пробег установки.
Основными показателями качества жидких продуктов коксования являются: фракционный состав, температура вспышки и застывания, содержание серы, вязкость. Качество жидких продуктов коксования регламентируется стандартами организации на продукцию (СТО ПР), разработанными данным предприятием.
Основными показателями качества кокса являются содержание летучих веществ, зольность, содержание серы, влаги.
1.3 Основные факторы технологического процесса
1.3.1 Характеристика сырья
Одним из важнейших условий получения высококачественного электродного кокса является правильный подбор технологического режима коксования. В зависимости от состава и свойств исходного сырья подбираются все технологические параметры процесса коксования – температура, давление, коэффициент рециркуляции.
От правильного подбора и регулирования технологического режима во многом зависит продолжительность межремонтного пробега установки.
В качестве исходного сырья на установке замедленного коксования может использоваться гудрон установок первичной переработки нефти ЭЛОУ-АВТ- 1, 3, 4, 5, 6 или смесь из двух и более ниже перечисленных компонентов:
- экстракта процесса «Дуосол»;
- асфальта установок деасфальтизации;
- гудрона установок ЭЛОУ-АВТ-1,3,4,5,6.
Наиболее технологичным сырьем являются тяжелые нефтяные остатки и остатки вторичных процессов крекирования с высоким содержанием ароматических углеводородов.
1.3.2 Температура процесса
При прочих равных условиях, чем выше температура нагрева сырья, тем выше качество кокса, ниже содержание летучих веществ в коксе, выше его механическая прочность и, как правило, выше выход электродных фракций кокса. Однако повышение температуры нагрева сырья в реакционном змеевике печи приводит к более интенсивному закоксовыванию труб печи. Таким образом, возможные пределы изменения температуры коксования ограничиваются, с одной стороны, условиями получения качественного кокса, а с другой – длительностью работы реакционного змеевика печи.
1.3.3. Давление процесса
Из других технологических показателей, влияющих на выход кокса и его качество, следует считать величину давления, при котором протекает технологический процесс. Повышение давления в системе приводит к увеличению выходов кокса, газа, бензина, легкого газойля и к уменьшению выхода тяжелого газойля.
При повышении давления увеличение выхода кокса обуславливается вовлечением в процессы коксования тяжелых газойлевых фракцией, т.к. при этих условиях переход их в газовую фазу и удаление из зоны реакции затрудняются. С другой стороны, данный фактор препятствует удалению из зоны реакций легких углеводородов, снижает испарение тяжелых промежуточных продуктов (смол вторичного происхождения), находящихся в порах коксовых частиц, которые и являются теми летучими веществами, которые ухудшают качество кокса, снижают его прочность.
Кроме того, высокое давление в системе, а значит и в трубах реакционного змеевика способствует более быстрому коксованию труб печи и с этой точки зрения повышения давления в реакционной зоне нежелательно.
1.3.4 Коэффициент рециркуляции
Коэффициент рециркуляции «Кр» характеризует собой количество рециркулята (газойлевых фракций) в сырье. Коэффициент рециркуляции колеблется в пределах от 1,1 до 2,0 и зависит от давления процесса, температуры, времени контакта паров с жидкостью.
При выборе «Кр» руководствуются несколькими соображениями:
- производительность установки;
- улучшение условий работы реакционных змеевиков печи при переработке очень тяжелых или нетехнологических (высокопарафинистых) нефтяных остатков;
- подбор тепловых эффектов коксования и оптимальной температуры нагрева в реакционном змеевике печи;
- время заполнения коксовых камер.
В ряде случаев в выборе «Кр» исходят и из потребностей в продуктах коксования.
Вовлечение в сырье коксования более высокоароматизированных, термически неустойчивых углеводородов позволяет несколько снизить температуру нагрева сырья на выходе из печи без ухудшения качества кокса. С повышением «Кр» несколько увеличивается выход кокса от исходного сырья. Одновременно возрастает выход легкого газойля, а количество тяжелого газойля уменьшается. Однако, увеличение «Кр» приводит к снижению производительности установки по исходному сырью, увеличению времени заполнения коксовой камеры коксом. Правильный подбор «Кр» и температуры нагрева сырья позволяют увеличить межремонтный пробег установки.
1.3.5 Время пребывания сырья в коксовой камере
На степень термического разложения сырья в коксовой камере кроме температуры, природы сырья большое влияние оказывает время пребывания его в зоне высоких температур. Жидкая часть сырья претерпевает сложные изменения, прежде чем окончательно превратится в кокс. Недостаточное время пребывания сырья в зоне реакции приводит к образованию продуктов с консистенцией, промежуточной между битумообразной массой и коксом.
1.3.6 Вспенивание сырья
Периодичность процесса по заполнению реакционных камер коксом сопровождается изменением давления и температуры в камерах. При снижении давления в коксовой камере возрастает линейная скорость паров, что вызывает вспенивание жидкой части загрузки в коксовой камере, повышает вероятность переброса пены в низ ректификационной колонны. Чтобы избежать резкого колебания давления в моменты переключения коксовых камер и период прогрева, данные операции необходимо выполнять плавно и с большой осторожностью.
Повышение давления в начале подключения объясняется тем, что первые порции сырья с поступлением в коксовая камера конденсируется, а с увеличением расхода горячего потока скопившийся конденсат начинает бурно испаряться. Последующее снижение давления обуславливается снижением температуры в коксовой камере ниже оптимальной. После полного испарения и удаления конденсата объем паров резко уменьшается. Оптимальное (рабочее) давление в коксовой камере достигается лишь через (30¼35) минут после подключения его на поток.
Медленное переключение коксовой камеры способствует постепенному испарению конденсата и более плавному колебанию давления в системе.
Рекомендуется операцию перевода потока с одного коксовая камера на другой производить в течение (10…15) минут. Вспенивание сырья и переброс пены довольно часто наблюдаются в случаях низкой температуры на выходе из печи, т.к. в этом случае возрастает устойчивость пены и высота вспученной массы над коксом.
Температуру на выходе из печи нельзя резко поднимать в конце цикла коксования, т.к. резкое увеличение объема паров приводит к перебросу пены. Возможны случаи переброса пены, и после отключения коксовой камеры. Это объясняется тем, что после вынужденного снижения скорости паров вспененная масса оседает и соприкасается с поверхностью более горячего кокса (разница температур в слое кокса и пены от 40 до 50 ).
В результате повторного испарения жидкости и возможен переброс пены. Для предотвращения оседания пены и переброса в коксовая камера сразу же подается водяной пар.
2 Описание технологической схемы процесса
Технологическая схема процесса замедленного коксования представлена в приложении 1.
Сырье коксования – смесь тяжелых нефтяных остатков с температурой до 110 °С подается на установку. Для предотвращения закоксовывания труб и увеличения межремонтного пробега печи перед подогревом сырье предварительно смешивается с рециклом дистиллята (среднего газойля).
Смесь сырья и рецикла среднего газойля с температурой 122 °С, которая регистрируется поз. TIR- 3120, последовательно подается в теплообменник Е-007, где нагревается отходящим потоком легкого газойля коксования до температуры 148 °С, в теплообменник Е-005, где нагревается потоком циркулирующего легкого газойля коксования до температуры 193 °С, в теплообменник Е-002, где нагревается потоком циркулирующего тяжелого газойля коксования до температуры 264 °С.
На входе в фракционирующую колонну Т-001 подогретая смесь сырья и рецикла среднего газойля смешивается с газойлем зоны испарения – «естественным рециклом» (газойль, образующийся в зоне испарения колонны Т-001 при промывке тяжелым газойлем паров продуктов коксования, поступающих из коксовых камер) и частью рецикла среднего газойля, подаваемого на тарелку отбора газойля зоны испарения для охлаждения.
Общий поток свежего сырья, рецикла среднего газойля и «естественного рецикла» направляется в нижнюю часть фракционирующей колонны Т-001.
Сырье с низа колонны Т-001 с температурой 308 °С, через фильтры U-002А (U-002B), где отделяются частицы кокса, поступает на всас печных насосов Р-001А (Р-001В) и подается в печь F-001.
Охлажденные пары продуктов коксования из камер V-001(V-002) с температурой 429 °С поступают в зону испарения колонны Т-001, в которой выше входа паров через специальные форсунки распыляется тяжелый газойль коксования для охлаждения поступающих из камер паров и вымывания из них частиц кокса.
Газойль зоны испарения, образующийся в результате промывки тяжелым газойлем паров продуктов коксования, стекает по наклонному полотну в приемный карман тарелки отбора газойля зоны испарения № 1 колонны Т-001. Из кармана тарелки № 1 колонны Т-001 газойль зоны испарения через фильтры U-001А (U-001B), где отделяются частицы кокса, поступает на всас насосов Р-003А (P-003B).
С нагнетания насосов Р-003А (Р-003В) газойль зоны испарения в качестве «естественного рецикла» подается на вход в колонну Т-001, предварительно смешиваясь с потоком подогретого сырья и рецикла среднего газойля.
Часть газойля зоны испарения с нагнетания насосов Р-003А (Р-003В) подается в карман тарелки № 1 для его промывки.
Для снижения температуры и предотвращения коксообразования в карман тарелки № 1 с нагнетания насосов Р-018А (Р-018В) подается средний газойль с 6-й глухой тарелки колонны Т-001.
Тяжелый газойль, выводимый со 2-й глухой тарелки колонны Т-001 с температурой 378 °С, разделяется на два потока.
Часть тяжелого газойля через фильтры U-003А (U-003B), где отделяются частицы кокса, поступает на всас насосов Р-002А (Р-002В), на нагнетании которого разделяется на два потока.
Первый поток тяжелого газойля с нагнетания насосов Р-002А (Р-002В) через фильтры U-005А (U-005B), где отделяются частицы кокса, подается в зону испарения колонны Т-001 для промывки паров продуктов коксования, поступающих из коксовых камер.
Второй поток тяжелого газойля с нагнетания насосов Р-002А (Р-002В) с температурой 378 °С последовательно проходит сырьевой теплообменник Е-002, где охлаждается до 303 °С, перегреватель пара Е-010, где охлаждается до 299 °С, генератор пара Е-001, где охлаждается до 232 °С, теплообменник Е-009 и с температурой 232 °С возвращается в колонну Т-001 в качестве циркуляционного орошения на 5-ю тарелку колонны Т-001.
Другая часть тяжелого газойля, выводимого со 2-й глухой тарелки колонны Т-001, поступает на 6-ю тарелку отпарной колонны Т-003.
Пары с верха колонны Т-003 с температурой 372 °С возвращаются в колонну Т-001 под 6-ю глухую тарелку.
С низа отпарной колонны Т-003 тяжелый газойль с температурой 361 °С через фильтры U-004А (U-004B), где отделяются частицы кокса, поступает на прием насосов Р-004А (Р-004В).
С нагнетания Р-004А/В тяжелый газойль поступает в генератор пара среднего давления Е-004, где охлаждается до 221 °С, далее в воздушный холодильник Е-101, где охлаждается до температуры не более 140 °С, и выводится с установки в парк топливного производства.
Средний газойль коксования с температурой 344 °С выводится с 6-й глухой тарелки колонны Т-001 и поступает на всас насосов Р-018А (Р-018В), на нагнетании которых разделяется на три потока.
Первый поток среднего газойля с нагнетания насосов Р-018А (Р-018В) (рецикл дистиллята) направляется на смешение с сырьем установки для снижения вязкости сырьевого потока и улучшения условий теплопередачи в системе предварительного подогрева сырья.
Второй поток среднего газойля (флегма), предварительно смешиваясь с циркулирующим тяжелым газойлем, направляется на 5-ю тарелку колонны Т-001.
Третий поток среднего газойля (охлаждение) направляется в карман тарелки отбора газойля зоны испарения № 1 колонны Т-001 для снижения температуры жидкости в кармане и предотвращения коксообразования.
Легкий газойль с температурой 248 °С, выводится с 15-й глухой тарелки колонны Т-001 и разделяется на два потока.
Первый поток легкого газойля, выводимый с 15-й глухой тарелки Т-001, поступает на всас насосов Р-005А (Р-005В), на нагнетании которых делится на две части.
Часть легкого газойля с нагнетания насосов Р-005А (Р-005В) возвращается на 14-ю тарелку колонны Т-001 в качестве флегмы.
Другая часть легкого газойля с нагнетания насосов Р-005А (Р-005В) поступает в сырьевой теплообменник Е-005, где охлаждается до 209 °С.
Далее легкий газойль из Е-005 проходит генератор пара низкого давления Е-006, где охлаждается до 164 °С, воздушный холодильник Е-103, где охлаждается до температуры 143 °С и возвращается на 18-ю тарелку колонны Т-001 в качестве циркуляционного орошения.
Второй поток легкого газойля, выводимого с 15-й глухой тарелки колонны Т-001, поступает на 6-ю тарелку отпарной колонны Т-002.
Пары легких углеводородов с верха колонны Т-002 с температурой 244 °С возвращаются в колонну Т-001 под 19-ю тарелку.
С низа отпарной колонны Т-002 легкий газойль с температурой 235°С поступает на всас насосов Р-006А (Р-006В).
С нагнетания насосов Р-006A (Р-006В) легкий газойль последовательно направляется в сырьевой теплообменник Е-007, где охлаждается до 164 °С, в воздушный холодильник Е-102, где охлаждается до 54 °С и выводится на установку № 18, парки тит.75 и тит.360/1.
Парогазовая смесь с верха колонны Т-001 с давлением 0,36 МПа и температурой 145 °С поступает в воздушные конденсаторы-холодильники Е-104А…D.
На вход в каждую секцию Е-104А…D подается кислая вода из рефлюксной емкости V-003 для промывки трубок, за счет чего температура парогазовой смеси на входе в Е-104А…D снижается до 115 °С.
В конденсаторах-холодильниках Е-104А…D парогазовая смесь частично конденсируется, охлаждается и с температурой 60 °С поступает двумя параллельными потоками: из Е-104А, В - в водяной холодильник Е-008А, из Е-104С, D - в водяной холодильник Е-008В.
В холодильниках Е-008А (Е-008В) газожидкостная смесь частично конденсируется, охлаждается и с температурой 38 °С объединенным потоком поступает в рефлюксную емкость V-003.
В рефлюксной емкости V-003 трехфазная смесь разделяется на нестабильный бензин (фракция бензиновая УЗК), жирный газ и кислую воду.
Из сборника воды рефлюксной емкости V-003 кислая вода направляется на всас насосов Р-008А (Р-008В).
Кислая вода на нагнетании насосов Р-008А (Р-008В) разделяется на два потока.
Первый поток подается на промывку трубок воздушных конденсаторов-холодильников Е-104А…D.
Второй поток кислой воды через клапан-регулятор уровня раздела фаз в емкости V-003 подается в коллектор кислой воды установки.
Нестабильный бензин с температурой 38 °С из емкости V-003 поступает на всас насосов Р-007А (Р-007В), на нагнетании которых делится на два потока.
Первый поток нестабильного бензина с нагнетания насосов Р-007А (Р-007В) подается на 28-ю тарелку колонны Т-001 в качестве холодного орошения.
Балансовое количество нестабильного бензина (фракции бензиновой УЗК) с нагнетания насосов Р-007А (Р-007В) выводится на установку № 18, на блок № 150 установки № 2 или на блок защелачивания тит.397.
3 Характеристика сырья, вспомогательных веществ и материалов
Характеристика сырья, вспомогательных веществ и материалов установки №25 представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Характеристика сырья, вспомогательных веществ и материалов
|
Наименование сырья, материалов, реагентов, катализаторов, полуфабрикатов, готовой продукции |
Номер государственного или отраслевого стандарта, технических условий, стандарта организации |
Показатели качества, подлежащие проверке |
Норма по нормативному документу |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
1 I вакуумный погон |
СТО ПР 07-2015 (с изменением №1) |
1Вязкость кинематическая при 50 °С, мм2/с, в пределах: − для АВТ-5 − для АВТ-6 2 Температура вспышки, определяемая в открытом тигле, °С, не ниже 3 Цвет на колориметре ЦНТ, единиц ЦНТ, не более 4 Фракционный состав: − 5 % перегоняется при температуре, °С, не ниже − 95 % перегоняется при температуре, °С, не выше 5Критическая температура |
(11,00…13,00) (8,50…10,00)
170
1,5
Не нормируется. Определение обязательно Не нормируется. Определение обязательно Не нормируется. Определение |
Продолжение таблицы 1
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
|
растворения (КТР), °С 6Коэффициент рефракции при 50 °С 7 Плотность при 20 °С, кг/м3 |
обязательно Не нормируется. Определение обязательно |
|
Деасфальтизат |
СТО ПР 23-2015 (с изменением №1) |
1Показатель преломления при 50 °С, не более: 2 Плотность при 20 °С, кг/м3 |
1,4970 Не нормируется. Определение обязательно
|
|
Рафинат дистиллятный I вакуумного погона |
СТО ПР 25-2015 |
1Вязкость кинематическая при 50 °С, мм2/с, не более 2 Температура вспышки в закрытом тигле, °С, не ниже 3 Массовая доля фенола, %, не более 4Показатель преломления при 50 °С, не более |
10,0
175
0,005
1,4590 |
|
Экстракт дистиллятный |
СТО ПР 26-2016 |
1 Массовая доля фенола, %, не более 2 Содержание воды, % масс., не более |
0,01
0,3 |
|
Фенол синтетический технический марки А |
ГОСТ 23519-93 |
1 Внешний вид
2Температура кристаллизации, °С, не ниже 3 Массовая доля нелетучего остатка, %, не более 4 Оптическая плотность |
белое кристаллическое вещество
40,7
0,001
|
Продолжение таблицы 1
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
|
водного раствора фенола (8,3 г в 100 см3 воды) при 20 °С, не более 5 Оптическая плотность сульфированного фенола, не более 6 Массовая доля воды, %, не более 7 Массовая доля суммы органических примесей, %, не более в том числе оксида мезитила, %, не более |
0,03
0,05
0,03
0,01
0,0015 |
4 Общая характеристика элементов основной стадии
Краткая характеристика технологического оборудования представлена в таблице 2.
Таблица 2 – Краткая характеристика оборудования
|
Наименование оборудования (тип, наименование аппарата, назначение) |
№ позиции по схеме, индекс |
Коли-чество |
Материал |
Методы защи-ты металла оборудования от коррозии |
Техническая характеристика |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
1 Коксовая камера |
V-001, V-002 |
2 |
Сталь SA387Gr12Cl2 +SA240Tp410 |
|
Диаметр внутренний – 6700 мм, высота общая – 31865 мм, объем 962 м3 Рабочие параметры: Рверх = 0,414 МПа (изб.), Т = 446 оС, Рниз = 0,552 МПа (изб.), Т = 489 оС Расчетные параметры: Рверх = 0,7 МПа (изб.), Т = 475 оС, Рниз = 0,905 МПа (изб.), Т = 505 оС
|
|
2 Фракционирующая колонна |
Т-001 |
1 |
Нижняя часть до тарелки 19 - двухслойная сталь 09Г2С-17 +12Х18Н10Т Верхняя часть - двухслойная сталь 09Г2С-17 +10Х17Н13М2Т |
|
Диаметр внутренний – 3400 мм, высота общая – 48867 мм, объем 361 м3 Число тарелок – 28 шт. (2,6,15 – глухие, 3..5, 7…14, 16…28 – клапанные тарелки, 1 – тарелка отбора газойля зоны испарения) Рабочие параметры: Рверх = 0,361 МПа (изб.), Т = 145 оС, Рниз = 0,386 МПа (изб.), Т = 308 оС Расчетные параметры: Рверх = 0,7 МПа (изб.)/ вакуум, Т верх= 427 оС / 175 оС при вакууме, Тниз = 454 оС / 175 оС при вакууме |
|
3 Отпарная колонна легкого газойля |
Т-002 |
1 |
09Г2С-11 |
Прибавка к толщине стенок для компенсации коррозии 3 мм |
Диаметр внутренний – 1200 мм, высота цилиндрической части – 9290 мм, объем - 11м3 Число тарелок – 6 шт. (клапанные) Рабочие параметры: Р = 0,374 МПа (изб.), Т = 248 оС Расчетные параметры: Р = 0,7 МПа (изб.)/полный вакуум, Т = 388/175 оС при полном вакууме
|
|
4 Отпарная колонна тяжелого газойля |
Т-003 |
1 |
09Г2С-12 + 08Х13 |
|
Диаметр внутренний – 1200 мм, высота цилиндрической части – 6240 мм, объем -7,6 м3 Число тарелок – 6 шт. (клапанные) Рабочие параметры: Р = 0,386 МПа (изб.), Т = 378 оС Расчетные параметры: Р = 0,7 МПа (изб.) /полный вакуум, Т = 427/175 оС при полном вакууме
|
|
5 Колонна охлаждения закрытой системы продувки |
Т-004 |
1 |
09Г2С-12 |
Прибавка к толщине стенок для компенсации коррозии 3 мм |
Диаметр внутренний – 3400 мм, высота общая – 23335 мм, объем 137 м3 Число тарелок – 3 шт. (дисковые, кольцевые) Рабочие параметры: Рверх = 0,09 МПа (изб.), Т = 160,4/161,3 оС, Рниз = 0,09 МПа (изб.), Т = 177,7/191,5 оС Расчетные параметры: Р= 0,52 МПа (изб.)/полный вакуум, Т = 427/175 оС при полном вакууме
|
|
6 Резервуар охлаждающей воды |
ТК-001 |
1 |
Ст3сп5 |
Нанесение лакокрасочного покрытия на внутреннюю и наружную поверхности резервуара |
Диаметр внутренний – 14630 мм, высота общая – 20120 мм, объем - 3382 м3 Рабочие параметры: Р = атм., Т = 64 оС Расчетные параметры: Р= 0,002 МПа/ вакуум 50 мм в ст., Т = 90 оС
|
|
7 Рефлюксная емкость фракционирующей колонны |
V-003 |
1 |
09Г2С |
Аппарат подлежит термообработке |
Диаметр внутренний – 3400 мм, длина общая – 11085 мм, высота общая – 7105 мм, диаметр отстойника – 1600 мм, высота отстойника – 3105 мм, объем - 99 м3 Рабочие параметры: Р = 0,327 МПа (изб.), Т = 38 оС Расчетные параметры: Р = 0,7 МПа (изб.)/полный вакуум, Т = 260/175 оС при полном вакууме
|
|
8 Отстойник в системе продувки |
V-004 |
1 |
09Г2С |
Аппарат подлежит термообработке |
Диаметр внутренний – 4000 мм, длина общая – 16300 мм, объем - 189 м3 Рабочие параметры: Р = 0,069 МПа (изб.), Т = 60 оС Расчетные параметры: Р = 0,52 МПа (изб.)/полный вакуум, Т = 260/175 оС при полный вакууме
|
|
9 Емкость коксоудаления воздухом и паром |
V-007 |
1 |
09Г2С |
Прибавка к толщине стенок для компенсации коррозии 3 мм |
Диаметр внутренний – 1600 мм, высота общая – 4670 мм, объем - 8 м3 Рабочие параметры: Р = атм., Т = 93 оС Расчетные параметры: Р = 0,35 МПа, Т = 260 оС |
|
10 Емкость турбулизатора печи |
V-008 |
1 |
09Г2С |
Аппарат подлежит термообработке |
Диаметр внутренний – 1200 мм, высота общая – 6270 мм, объем - 5,5 м3 Рабочие параметры: Р = 0,327 МПа (изб.), Т = 80 оС Расчетные параметры: Р = 0,7 МПа (изб.)/полный вакуум, Т = 260/175 оС при полном вакууме |
|
11 Сепаратор топливного газа По типу 3-10-1,6-2-И-Т ТУ3615-006-00220322-2000
|
V-009 |
1 |
09Г2С, 10Г2 |
Аппарат подлежит термообработке |
Диаметр внутренний – 1600 мм, высота общая – 5780 мм, объем - 10 м3 Рабочие параметры: Р = (0,6…0,8) МПа (изб.), Т = до 50 оС Расчетные параметры: Р = 1,32 МПа, Т = 90/250 оС (при пропарке) |
|
12 Емкость хранения антипенной присадки По типу 2-6,3-1,0-1-И ТУ3615-006-00220322-2000
|
V-010 |
1 |
09Г2С, 10Г2 |
Прибавка к толщине стенок для компенсации коррозии 3 мм |
Диаметр внутренний – 1600 мм, высота общая – 4055 мм, объем - 6,3 м3 Рабочие параметры: Р = атм., Т = 38 оС Расчетные параметры: Р = 0,35 МПа, Т = 150 оС |
|
13 Факельная емкость высокого давления |
V-101 |
1 |
16ГС, 10Г2 |
Аппарат подлежит термообработке |
Диаметр внутренний – 2400 мм, длина общая – 7460 мм, объем - 32 м3 Рабочие параметры: Р = 0,1 МПа (изб.), Т = до 200 оС Расчетные параметры: Р = 0,45 МПа, Т = 200 оС |
|
14 Факельная емкость низкого давления |
V-102 |
1 |
16ГС, 10Г2 |
Аппарат подлежит термообработке |
Диаметр внутренний - 1600 мм, длина общая - 5450 мм, объем - 10 м3 Рабочие параметры: Р = 0,05 МПа (изб.), Т = до 95 оС Расчетные параметры: Р = 0,45 МПа, Т = 100 оС
|
|
15 Емкость подземная горизонтальная дренажная ЕПП12,5-2000-1-2 ТУ3615-023-00220322-2001 в комплекте с электронасосным агрегатом GI 80-40-JIS-200 (см.п. 83) |
V-103, V-104
|
2 |
09Г2С |
|
Диаметр внутренний – 2000 мм, длина общая – 4300 мм, объем - 12,5 м3 Рабочие параметры: Р =0,05 МПа (изб.), Т = до 100 оС Расчетные параметры: Р = 0,07 МПа, Т = 140 оС
|
|
16 Емкость промывного продукта (ЛГК) |
V-106 |
1 |
09Г2С |
Прибавка к толщине стенок для компенсации коррозии 3 мм |
Диаметр внутренний – 2400 мм, высота общая – 6890 мм, объем - 25 м3 Рабочие параметры: Р = 0,05 МПа (изб.), Т = 143 оС Расчетные параметры: Р = 0,35 МПа (изб.)/полный вакуум, Т = 190/175 оС при полном вакууме |
|
17 Емкость промывного продукта (ТГК) |
V-107 |
1 |
09Г2С |
Прибавка к толщине стенок для компенсации коррозии 3 мм |
Диаметр внутренний – 2400 мм, высота общая – 6890 мм, объем - 25 м3 Рабочие параметры: Р = 0,1 МПа (изб.), Т = 232 оС Расчетные параметры: Р = 0,4 МПа (изб.)/полный вакуум, Т = 250/175 оС при полном вакууме |
|
18 Емкость охлаждающего продукта керосина |
V-108 |
1 |
09Г2С |
Прибавка к толщине стенок для компенсации коррозии 3 мм |
Диаметр внутренний – 2400 мм, высота общая – 8360 мм, объем - 32 м3 Рабочие параметры: Р = 0,1 МПа (изб.), Т = 60 оС Расчетные параметры: Р = 0,4 МПа (изб.)/полный вакуум, Т = 80/175 оС при полном вакууме |
|
19 Бак-расширитель 0,5-Т36.02, ТП 903-3-05С.91 альбом 1 чертеж БР36.000-02СБ
|
V-109 |
1 |
14Г2 |
|
Диаметр внутренний – 630 мм, высота общая – 2270 мм, объем - 0,5 м3 Рабочие параметры: Р = (0,4…0,6) МПа (изб.), Т = до 150 оС Расчетные параметры: Р = 0,6 МПа (изб.), Т = 160 оС |
|
20 Сборник конденсата водяного пара от системы уплотнения коксовых камер |
V-110А, V-110В |
2 |
09Г2С, 10Г2 |
Прибавка к толщине стенок для компенсации коррозии 2 мм |
Диаметр внутренний – 630 мм, высота общая – 2465 мм, объем - 0,43 м3 Рабочие параметры: Р = (0,15…0,68) МПа (изб.), Т = (122…160) оС Расчетные параметры: Р = 1,35 МПа (изб.), Т = 278 оС |
|
21 Печь для нагрева смеси сырья, рецикла дистиллята, естественного рецикла |
F-001 |
1 |
Сборный |
|
Тип: коробчатая с двухсторонним нагревом, два отделения, с уравновешенной тягой, мощностью 40 МВт Теплопроизводительность – 34,4 Гкал/ч Внешний диаметр труб змеевика: 114,3 мм Тип горелок: PXMR-10 – 96 шт. (производитель «JOHN ZINK») |
|
22 Генератор пара среднего давления 1400ИУ-2,5-2,5-М4/20-6-2-У-И ТУ3612-013-00220302-99
|
Е-001 |
1 |
Корпус-09Г2С10Г2, Теплообменные трубы, решетка- сталь 15Х5М |
Прибавка к толщине стенок для компенсации коррозии 3 мм |
Поверхность теплообмена – 231 м2 Межтрубное пространство – питательная вода, водяной пар Рабочие параметры: Р = 1,4М Па (изб.), Т = 105/198 оС Расчетные параметры: Р = 1,57 МПа (изб.)/вакуум, Т = 301/175 оС при вакууме Трубное пространство – циркулирующий тяжелый газойль Рабочие параметры: Р = 1,034МПа (изб.), Т = 315/232 оС Расчетные параметры: Р = 1,84 МПа (изб.) /вакуум, Т = 375/175 оС при вакууме |
5 Требования, предъявляемые к основному аппарату
Коксовые камеры V-001 и V-002 представляют собой вертикальные цилиндрические сосуды диаметром 6700 мм и высотой 28.2 м, установленные на открытой площадке на отметке 25 м (Приложение 2). Режим эксплуатации коксовых камер - периодический. При этом, давление в нижней части камер изменяется от атмосферного до расчетного 0.905 МПа, а температура – от температуры окружающей среды, до расчетной температуры 505 . Скорость подъема температуры стенки камеры до 60 /час. Продолжительность одного полного цикла – 36 часов.
Основные технические характеристики коксовых камер:
Рабочее давление: 0.414 МПа.
Расчетное давление:
- низа: 0.905 МПа;
- верха: 0.7 МПа.
Рабочая температура среды, не более: 446 оС.
Расчетная температура:
- низа: 505 оС;
- верха: 475 оС.
Среда: гудрон (вакуумный остаток НПЗ Волгограда и малосернистой нефти Западной Сибири) – 65 %, битум (пек с пропановой деасфальтизации) - 35 %.
Район установки аппарата по скоростному напору ветра: 3
Материальное исполнение:
- корпус: сталь SA 387 Gr.12 Cl.2;
- штуцера, фланцы, крышки: поковки из стали 15ХМ по ГОСТ 8479;
- опора (верхняя часть) сталь SA 387 Gr.12 Cl.2.
Расчетное количество циклов нагружения, в год: 243.
Расчетный срок службы: – не менее 20 лет
Исходя из расчетного срока службы коксовой камеры и продолжительности одного полного цикла, при расчете на малоцикловую усталость расчетное число циклов нагружения принимается равным N = 4800 циклов.
Структура одного полного цикла работы камеры приводится ниже:
- закрытие горловин: 0.5 часа;
- удаление воздуха и опрессовка при скорости прогрева до 60 оС/час: 1 час;
- прогрев от 60 оС до 345 оС при скорости прогрева до 63.3 оС/час: 4.5 часа;
- заполнение коксом при скорости прогрева до 60 оС/час: 18 часов;
- пропаривание от 446 оС до 365 оС при скорости охлаждения до 54 оС/час: 1.5 часа;
- охлаждение водой от 365 оС до 90 оС при скорости охлаждения до 50 оС/час: 5.5 часа ;
- слив и открытие горловин: 2 часа;
- разбуривание: 3 часа.
Плотность кокса в коксовой камере - 960 кг/м3. Плотность кокса, залитого водой, при охлаждении - 1200 кг/м3. Высота кокса в камере –
22.265 м.
Общая длина цилиндрической обечайки 22265 мм. Толщина обечайки 40 мм, верхнего днища и нижнего конического перехода 50 мм. Толщина наплавки (плакирующего слоя) для всех элементов коксовой камеры принимается равной 4 мм. В соответствии с техническим заданием, в сторону запаса, толщина наплавки (плакирующего слоя) не учитывается в расчете на прочность и вычитается из исполнительной толщины как прибавка для компенсации коррозии.
Расчет на статическую прочность выполняется на наиболее тяжелые условия работы камеры – заполнение камеры коксом при максимальной температуре стенки камеры.
При этом, расчетное давление по высоте будет равно:
- для верхнего полусферического днища: 0,7 МПа;
- для верхней части обечайки: 0,7 МПа;
- для нижней части обечайки: 0,85 МПа;
- для конического днища: 0,903 МПа;
- для нижнего фланцевого разъема: 0,906 МПа.
При охлаждении кокса водой максимальная температура продукта в начальный период охлаждения составит 365 оС, вместо 446 оС при заполнении камеры коксом. Но, за счет веса воды, давление гидростатического столба и общий вес камеры будут больше, чем в условиях заполнения камеры коксом. Разница в давлении является не существенной, так как определяющим для статической прочности корпуса камеры от действия давления является режим заполнения камеры коксом, протекающий при более высокой температуре. Однако, из-за большего веса камеры в условиях охлаждения, увеличатся нагрузки на опорную обечайку и опорную конструкцию, на которой установлена камера.
Схема штуцеров и люков представлена в приложении 3.
В процессе охлаждения коксовой камеры, перед выгрузкой кокса, наблюдается неравномерность охлаждения стенок коксовой камеры, что приводит к отклонению верхней точки коксовой камеры (штуцера М1) от вертикальной оси на величину до 300 мм.
Штуцеры N1 А/В предназначены для входа сырья на коксование;
N2 – для выхода паров; N4, 5, 6 – предохранительные клапаны (предназначены для защиты от механического разрушения оборудования и трубопроводов избыточным давлением путём автоматического выпуска избытка жидкой, паро- и газообразной среды из систем и сосудов с давлением сверх установленного); N10 – воздушник (клапан для автоматического удаления воздуха); N11 – для ввода антивспенивателя; N12 – для очистки антивспенивателя; М1 – люк; М2 – люк для выгрузки кокса; Р1, 2 – штуцер монтажный; L1-4, L4А – для датчиков уровня; S – для датчиков «КОКС»; J1 – для датчиков температуры; J2 – для тензодатчиков; V0, V1-4 – для датчиков АЭ.
6 Конструктивно-функциональный анализ основного аппарата
Конструктивно-функциональный анализ основного аппарата представлен в таблице 3.
|
Наименование элемента |
Функция |
Недостатки |
Причина возникновения недостатка |
|
Штуцер |
Ввод сырья
|
Температурные напряжения, под действием которых горловина деформируется и происходит коробление фланца и крышки |
При подаче сырья «сбоку» металл нагревается неравномерно |
|
Для выхода паров, для предохранительных клапанов, ввода антипенной присадки, отвода паров после охлаждения и вскрытия камер коксования |
- |
- |
|
|
Горловина |
Выгрузка кокса с буровой водой (Ду1500) |
Засорение коксом трубопроводов нижней части коксовой камеры |
Освобождение камеры от воды перед открытием люков. Вода дренируется в коксовую яму. |
|
Для ввода бурового оборудования гидрорезки (Ду900) |
- |
- |
|
|
Корпус |
Создает реакционное пространство |
Не участвует в перемешивании реакционной массы |
Неподвижен. Не имеет конструкций, способствующих перемешиванию |
|
Насос |
Подача воды на охлаждение |
- |
- |
В результате функционального анализа основного аппарата процесса замедленного коксования, были выявлены следующие недостатки:
- Засорение коксом трубопроводов нижней части коксовой камеры на стадии выгрузки кокса с буровой водой.
- Неравномерный нагрев металла при подаче сырья.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Коксование тяжелых нефтяных остатков - процесс глубокого термического крекинга, который осуществляется обычно при температурах в пределах от 450 до 550 °С и давлении в пределах от 0,1 до 0,6 МПа. При этом получаются газообразные и жидкие продукты реакций деструкции, а также твердый продукт реакций поликонденсации и глубокого уплотнения – углеродистый осадок (кокс).
Основным аппаратом процесса замедленного коксования является коксовая камера. При проведения конструктивно-функционального анализа основного аппарата были выявлены следующие недостатки: при подаче сырья «сбоку» металл нагревается неравномерно и появляются температурные напряжения, под действием которых горловина деформируется и происходит коробление фланца и крышки; засорение коксом трубопроводов нижней части коксовой камеры на стадии выгрузки кокса с буровой водой
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Технологический регламент установки № 59 – установки замедленного коксования (УЗК – 1000) коксо-битумного производства // ООО «Лукойл – Волго-граднефтепереработка». - 2011. – 534 с.
2 Мановян, А. К. Технология переработки природных энергоносителей : учебник / А. К. Мановян ; под ред. Л. И. Галицкой. - Москва : КолосС, 2004. – 456 с.
3 Касаткин, А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии : учебник / А. Г. Касаткин. – 10-е изд., стер. - Москва : Альянс, 2004. - 753 с.
4 Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии : учебник / А. И. Скобло [и др.]. - 4-е изд., перераб. - Москва : ИЦ РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2012. - 731 с. : ил.
5 Ахметов, С. А. Технология глубокой переработки нефти и газа : учеб. по-собие / C. А. Ахметов. – Уфа : Гилем, 2002. - 672 с.
6 Справочник нефтепереработчика : в 3 т. / редкол. : Г. А. Ластовкин [и др.]. – Ленинград : Химия, 1986. - 649 с.
7 Данилов, A. M. Введение в химмотологию : учебник – Москва : Техника, 2003. – 464 с.
8 Плановский, А. Н. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии : учебник / А. Н. Плановский, П. И. Николаев. – Москва, Химия, 1987. – 496 с.
9 Справочник нефтехимика / под ред. С. К. Огородникова. – Ленинград : Химия, 1978. - 496 с.
10 Осинина, О. Г. Определение физико–технических и тепловых характеристик нефтепродуктов, углеводородов и некоторых газов. В 2 ч. Ч. 1. Определение физико–технических и тепловых характеристик нефтепродуктов, углеводородов и некоторых газов : учеб. пособие / Московский институт нефти и газа. – Москва, 1986. – [201 с.].
11 Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки / под ред. Е. Н. Судакова. – Москва : Химия, 1979. - 565 с.
12 Альбом технологических схем процессов переработки нефти и газа : учеб. пособие / под ред. Б. И. Бондаренко ; РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина. – Москва : РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2003. – 202 с.
13 Процессы замедленного коксования в необогреваемых камерах : учеб. пособие / Д. И. Бендеров. - М. : Химия, 1976. - 176 с.
Приложение 1
Принципиальная технологическая схема процесса замедленного коксования
Принципиальная технологическая схема установки замедленного коксования: 1, 11 – реакционные камеры; 2 – четырехходовой кран; 3 – печь; 4 – фракционирующая колонна; 5, 6 – отпарные колонны; 7 – фракционирующий абсорбер; 8, 9 – сепаратор; 10 – колонна стабилизации бензина; 12, 13 – насосы; 14, 15, 16, 17, 18, 19 – холодильники; 20, 21 – теплообменники; I – сырье; II – водяной пар; III – пары отпарки камер; IV – кокс; V – головка стабилизации; VI – газ; VII – стабильный бензин; VIII – легкий газойль; IX – тяжелый газойль; X – конденсат.
Приложение 2
Схема коксовой камеры
Приложение 3
Схема штуцеров и люков коксовой камеры
Скачать: