Проект коксовой камеры замедленного коксования

                                     

                                            Содержание

 

Введение

1.Назначение и краткая характеристика процесса.

2.Нормы технологического режима.

3. Технологический раздел.

3.1 Выбор метода производства и места строительства.

3.2 Характеристика сырья готовой продукции и вспомогательных материалов.

3.3 Материальный баланс процесса.

3.4 Основные аппараты процесса.

4. Раздел автоматизации.

4.1 Автоматический контроль технологического процесса.

4.2 Возможный состав ПКК и характеристики модулей различных типов.

5. Охрана труда и противопожарная защита.

5.1 Характеристика вредных и опасных производственных факторов.

5.2 Метеорологические условия.

5.3 Характеристика опасности установки замедленного коксования.

5.4 Техника безопасности.

6. Меры по охране окружающей среды.

Заключение.

Список использованных источников.

 

 

 

 

 

 

                                                      

                                                        Введение

В нефтегазовой отрасли принимаются  все меры по обеспечению запланированных  объемов добычи, реализации нефти и производства нефтепродуктов. Благодаря доходам от нефти и газа экономическая ситуация в Казахстане продолжает складываться достаточно благополучно.

Коксование один из основных процессов термической переработки  нефтяных фракций. Коксование нефтяных остатков применяется для целевого получения нефтяного кокса, используемого для изготовления анодов, графитированных электродов и других токопроводящих изделий. При коксовании получаются также газ и жидкие фракции разного состава (бензиновая и другие более тяжелые фракции). Сырьем коксования могут быть гудроны, тяжелые газойли каталитического крекинга, асфальты, экстракты, тяжелые жидкие продукты пиролиза. Существует несколько модификаций процесса. Большое распространение получил полунепрерывный процесс в установки замедленного коксования. Коксование относится к вторичным процессам переработки нефтяного сырья и позволяет углубить процесс переработки нефти и получить из остаточного сырья ценный целевой продукт - нефтяной кокс различных марок, а также дополнительное количество газа, бензина и газойля.

В настоящем дипломном  проекте представлен проект установки  замедленного коксования гудрона. По технологическому оформлению установки замедленного коксования работают по следующей типовой схеме: первичное сырье, нагрев в конвекционной секции печи, нагрев в нижней секции ректификационной колонны теплом продуктов коксования , нагрев вторичного сырья в радиантной секции печи , коксовые камеры , фракционирования.

 

 

 

                           

                    

 

                     Назначение и краткая характеристика процесса. 

 Установка  замедленного коксования предназначения  для получения крупно - кускового нефтяного кокса, который используется в производствах цветных металлов, кремния, абразивных материалов, в электротехнической промышленности. В качестве сырья на установках используют тяжёлые нефтяные остатки, такие как гудроны, мазуты, крекинг - остатки, тяжёлая смола пиролиза. В качестве побочных продуктов на установке замедленного коксования получают углеводородный газ, бензиновую фракцию и газойлевые дистилляты. Полученные газойлевые фракции и бензин коксования перед дальнейшим использованием необходимо подвергнуть гидрооблагораживанию из-за повышенного (по сравнению с прямогонными дистиллятами) содержания непредельных и гетероорганических соединений.

Процесс замедленного коксования является непрерывным по подаче сырья на коксование и по выходу газообразных и дистиллятных продуктов, но периодическим по выгрузке кокса из камер.

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 установок замедленного коксования (УЗК).

Замедленное коксование нефтяных остатков протекает при  температурах 490-515 0С и давлении 0,2-0,3 МПа со временем нагрева сырья  в реакционной зоне трубчатой  печи около 2 мин. Сырье нагревается  сначала в конвекционных трубах трубчатой печи до 270-3000C и потом подается на верх промывочной секции ректификационной колонны для дополнительного нагрева зa счет контакта с более горячими паром, газом, продуктами реакции, поступившими из коксовых камер под нижнюю каскадную тарелку ректификационной колонны.

С низа промывочной  секции колонны насосом отводится  поток жидкости с температурой 3900C, состоящий из сырья и рециркулята - сконденсировавшихся паров продуктов реакции, для дальнейшего нагрева в радиантных трубах трубчатой печи до 490-515°С. Реакция коксования начинается в трубчатой печи и заканчивается в коксовой камере в виде глубокого разложения сырья и рециркулята с образованием кокса и более легких, чем сырье, газообразных и жидких углеводородов, отводимых на разделение в ректификационную колонну. Верхними продуктами являются несконденсировавшиеся газы и бензиновая фракция, с «глухой» тарелки колонны отводят также другой продукт - керосино-газойлевую фракцию. Выход этих продуктов до 70 % мас. на сырье, выход кокса 15-35% масс. на сырье.

Название «замедленное»  в рассматриваемом процессе коксования связано с особыми условиями  работы реакционных змеевиков трубчатых  печей и реакторов (камер) коксования. Сырье необходимо предварительно нагреть  в печи до высокой температуры (470-5100С), а затем подать в необогреваемые, изолированные снаружи коксовые камеры, где коксование происходит за счет тепла, приходящего с сырьем.

Поскольку сырье представляет собой тяжелый остаток, богатый  смолами и асфальтенами (то есть коксогенными компонентами), имеется большая опасность, что при такой высокой температуре оно коксуется в змеевиках самой печи.

Поэтому для  обеспечения нормальной работы реакционной  печи процесс коксования должен быть «задержан» до тех пор, пока сырье, нагревшись до требуемой температуры, не поступит в коксовые камеры. Это достигается благодаря обеспечению небольшой длительности нагрева сырья в печи, высокой скорости движения по трубам печи, специальной ее конструкции, подачи турбулизатора и т. д.

Опасность закоксования реакционной  аппаратуры, кроме того, зависит и от качества исходного сырья, прежде всего от его агрегативной устойчивости.

 

Так, тяжелое сырье, богатое  асфальтенами, но с низким содержанием  полициклических ароматических  углеводородов, характеризуется с  низкой агрегативной устойчивостью, и оно быстро расслаивается в змеевиках печи, что является причиной коксоотложения и прогара труб. Для повышения агрегативной устойчивости на современных УЗК к сырью добавляют такие ароматизированные концентраты, как экстракты масляного производства, тяжелые газойли каталитического крекинга, тяжелая смола пиролиза и др.

Процесс замедленного коксования является непрерывным по подаче сырья  на коксование и по выходу газообразных и дистиллятных продуктов, но периодическим  по выгрузке кокса из камер. Установка замедленного коксования включают следующие 2 отделения: нагревательно-реакционно-фракционирующее, где осуществляется собственно технологический процесс коксования сырья и фракционирование его продуктов; отделение по механической обработке кокса, где осуществляется его выгрузка, сортировка и транспортировка.

Производство кокса, дистиллятных продуктов (бензина, газойлей) из тяжелых  углеводородных остатков. Существует несколько модификаций процесса: периодическое коксование в кубах, замедленное коксование в необогреваемых камерах, коксование в псевдоожиженном слое порошкообразного. Здесь рассматривается замедленное коксование.

Коксование представляет собой одну из разновидностей термических  процессов, и для него характерны те же химические превращения, которые происходят при термическом крекинге. Аналогично влияют на процесс такие факторы, как температура, давление, продолжительность пребывания в реакционной зоне.

                                     

                                 

                                  

 

 

 

                                   Нормы технологического режима.

Чтобы установка  работала четко, слаженно и выдавала кондиционную продукцию с максимальным выходом ее, необходимо точное соблюдение режима во всех звеньях установки, так как нарушение режима в одном звене влечет за собой нарушение всего режима установки в целом и как результат ухудшение качества вырабатываемой продукции.

В задачу обслуживающего персонала входит после установления нормального рабочего режима при пуске установки поддерживать его, контролировать и при всех отклонениях путем быстрой и правильной регулировки приводить к нормальному.

Температурный режим трубчатой печи устанавливают  в зависимости от качества нагреваемого сырья и заданной глубины отбора дистиллятов.

Температурный режим колонны устанавливается  в зависимости от ассортимента отбираемых фракций, а также и от конструкции  колонны.

Продолжительность пробега зависит от качества перерабатываемой нефти, условий режима и состояния  аппаратуры; в среднем она колеблется до 50 до 75 дней, но может быть и более.

Аварии на нефтеперегонной  установке в первую очередь являются результатом нарушения технологического режима и правил эксплуатации: попадания  значительного количества воды в  систему, сброса сырьевого насоса или насосов, подающих орошение, образования повышенного давления на выкидах насосов, падения вакуума в вакуумной системе, прогара труб печи и др.

Поэтому для  нормальной бесперебойной работы установки  необходимо, чтобы обслуживающий  персонал строго выполнял правила производственной инструкции по обслуживанию установки, правила технической и пожарной безопасности, поддерживал технологический режим в точном соответствии с технологической картой, хорошо знал схему установки, все возможные переключения в коммуникации, физические и химические свойства сырья, сознательно разбирался в сущности технологического процесса.

Технологический режим работы коксовых печей во все  время коксования регулируется автоматически.

 

Схема коксовой печи: 1 - бункера для  загрузки шихты; 2 - стояк для отвода летучих продуктов; 3 - передняя дверца; 4 - задняя дверца; 5 – коксовыталкиватель.

 

В верхнем перекрытии камеры есть загрузочные отверстия для подачи шихты и отверстия для отвода летучих продуктов коксования (прямого  коксового газа), которые через газоотвод поступают в газосборник, откуда направляются в цех улавливания. С торцов камера закрывается дверями, которые снимаются по окончании коксования для выдачи готового кокса из камеры с помощью коксовыталкивателя.

 

Камеры современных печей имеют длину 14-16 м и высоту 4,3- 1,0 м.

 

 

 

                                          

 

 

 

 

                                       Технологический раздел.

          Выбор метода производства и места строительства.

Для углубления переработки нефти широко используют термический крекинг, коксование, пиролиз. Образование кокса при термических процессах весьма нежелательный процесс. Однако если не опасаться образования кокса, не считать его вредным побочным продуктом, то выход светлых дистиллятов можно значительно повысить. Процесс коксования относится к термическим процессам при котором из тяжелого нефтяного сырья наряду с ь пользующимся спросом нефтяным электродным коксом, образуются светлые дистиллятные продукты.

Существуют  несколько модификаций процесса: периодическое коксование в горизонтальных обогреваемых кубах, замедленное коксование в необогреваемых коксовых камерах (полунепрерывный процесс), коксование псевдоожиженном слое порошкообразного коксового теплоносителя (непрерывный процесс). Основное количество нефтяного кокса в странах СНГ и во всем мире производится на установках замедленного. Процесс замедленного коксования имеет периодический характер по выгрузке и непрерывный по подаче и выделению дистиллятных продуктов. Продуктами коксообразования являются: углеводородный газ, бензин с высоким содержанием непредельных углеводородов и серы, легкий газойль, тяжелый газойль и нефтяной кокс.

Процесс замедленного коксования позволяет перерабатывать самые различные виды ТНО с  выработкой продуктов, находящихся достаточно широкое квалифицированное применение в различных отраслях народного хозяйства.

На выбор  места строительства нефтеперерабатывающего завода обычно влияют несколько факторов, основным из которых является потребность  близлежащих районов в нефтепродуктах. Безусловно, было бы оптимальным, если вблизи завода имеется источники сырья нефти.

 

 

 

 

 Характеристика сырья готовой продукции вспомогательных материалов.

Сырьем установок  коксования являются остатки перегонки  нефти - мазуты, гудроны, производства масел - асфальты, экстракты, термокаталитических процессов - крекинг-остатки, тяжелая смола пиролиза, тяжелый газойль каталитического крекинга. За рубежом, кроме того, используют каменноугольные и нефтяные пеки, гильсонит, тяжелую нефть и др. Основные требования к качеству сырья определяются назначением процесса и типом установки; в частности, для установок замедленного коксования при производстве электродного кокса содержание компонентов подбирается так, чтобы обеспечить, во-первых, получение кокса заданного качества (ГОСТ 22898-78), во-вторых, достаточную агрегативную устойчивость, позволяющую нагреть сырье до заданной температуры в змеевике печи; в-третьих, повышенную коксуемость для увеличения производительности единицы объема реактора по коксу. Значения показателей качества сырья устанавливают экспериментально, исходя из сырьевых ресурсов конкретного завода.