Совершенствование процесса замедленного коксования на установке № 60 ООО "Лукойл-Волгограднефтепереработка"

Повышение качества кокса. Снижение содержания серы и золы в коксе, улучшение его микроструктуры. Гидрообеесеривание нефтяных остатков. Прокалка нефтяного кокса. Добавление к сырью коксования высокоароматических продуктов нефтепереработки и нефтехимии.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 15.04.2012
Размер файла 1,8 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Периодичность процесса по заполнению реакционных камер коксом сопровождается изменением давления и температуры в камерах. При снижении давления в реакторе возрастает линейная скорость паров, что вызывает вспенивание жидкой части загрузки в реакторе, повышает вероятность переброса пены в низ ректификационной колонны. Чтобы избежать резкого колебания давления в моменты переключения реакторов в 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 реактор конденсируется, а с увеличением расхода горячего потока скопившийся конденсат начинает бурно испаряться. Последующее снижение давления обуславливается снижением температуры в реакторе ниже оптимальной. После полного испарения и удаления конденсата объем паров резко уменьшается. Оптимальное (рабочее) давление в реакторе достигается лишь через 30 - 35 минут после подключения его на поток.

Медленное переключение реакторов способствует постепенному испарению конденсата и более плавному колебанию давления в системе.

Вспенивание сырья и перебросы пены довольно часто наблюдаются в случаях низкой температуры на выходе из печи, так как в этом случае возрастают устойчивость пены и высота вспученной массы над коксом.

Возможны случаи переброса пены и после отключения реактора. 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 40 - 50оС).

В результате повторного испарения жидкости и возможен переброс пены. Для предотвращения оседания пены и переброса в реактор сразу же подается водяной пар.

3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Требования способа к сырью, вспомогательным веществам и материалам, продуктам процесса замедленного коксования

Таблица 3.1 - Характеристика сырья, вспомогательных веществ и материалов, изготовляемой продукции

п/п

Наименование сырья, материалов, реагентов, катализаторов, полуфабрикатов, изготовляемой продукции

Номер государственного или отраслевого стандарта, технических условий, стандарта предприятия

Показатели качества, обязательные для проверки

Норма по ГОСТ, ОСТ, СТП, ТУ (заполняется при необходимости)

Область применения изготовляемой продукции

1

2

3

4

5

6

1

Сырье коксования, в качестве которого может использоваться смесь из 2х и более нижеперечисленных компонентов:

- крекинг-остаток

- экстракт «Дуосол»

- асфальт деасфальтизации

- гудрон уст. АВТ

СТП 019902-401065-94

1. Плотность при 20 оС, г/см3

2. Коксуемость, %, не менее

3. Содержание серы, % масс.

4. Концентрация хлористых солей, мг/дм3, не более

5. Содержание воды, % об.

не нормируется, определение обязательно

9,0

не нормируется

20

следы

Сырье установки

2

Компоненты сырья:

2.1

Экстракты селективной очистки масел

СТП 019902-401031-93

1. Массовая доля растворителей, %, не более

- селекто

2. Содержание воды

Экстракт «Дуосол»

0,08

следы

3. Температура вспышки, определяемая в закрытом тигле, оС, не ниже

230

2.2

Гудроны с установок ЭЛОУ-АВТ

СТП ПР 006-00148599-2004

1. Вязкость условная при 100 оС, градусы ВУ, не менее

2. Температура вспышки, определяемая в открытом тигле, оС, не ниже

I вид

-

250

II вид

11,5

250

III вид

11,5

250

IV вид

11,5

250

2.3

Крекинг-остаток установок ТК-8, 9

СТП 019902-401016-94

1. Концентрация хлористых солей, мг/дм3, не более

2. Коксуемость, %, не менее

3. Содержание воды, %масс, не более

Примечание:

1). При вовлечении в переработку вакуумных погонов АВТ норма по коксуемости - не ниже 7,0 %

10,0

9,0

следы

2.4

Асфальт

СТП 019902-401027-93

1. Температура вспышки, определяемая в закрытом тигле, оС

240

2. Температура размягчения по кольцу и шару, оС, не ниже

25

3

Продукты

3.1

Газ коксования

СТП 019902-401083-2001

1.Углеводородный состав, в т.ч. С5 и выше, %вес, не более

2. Массовая доля сероводорода, %

10

не нормируется, определение обязательно

Является сырьем блока 150 уст. № 2, а также используется в качестве топлива для технологических печей

3.2

Бензин коксования

СТП ПР 010-00148599-2004

1. Фракционный состав, оС:

комп-т

бензинов

сырье

уст. 2

товарный продукт

Используется в качестве компонента при ком-

- температура начала перегонки, не ниже

- 10 % перегоняется при температуре, не выше

- конец кипения, не выше

2. Давление насыщенных паров, кПа

35

(с 01.10. до 01.04. -не норм.)

105

200

66,7 (500)

не норм, опр-ние обязательно

- « -

200

-

35

-

215

79,9 (600)

паундировании товарных автомобильных бензинов, сырья блока стабилизации вторичных бензинов уст. № 2 или товарного продукта

3. Испытание на медной пластинке

4. Массовая доля серы, % (ррm), не более

выдерживает

не норм, опр-ние обязательно

-

не норм, опр-ние обязательно

выдерживает или 1 класс

0,7 (7000)

3.3

Керосин вторичных процессов (легкий газойль)

СТП 019902-401068-2002

1. Фракционный состав, оС:

- 10 % перегоняется при температуре, не ниже

- 90 % перегоняется при температуре, не выше

160

360

Используется как компонент печного топлива, судового, нефтяного топлива (топочных мазутов)

2. Температура вспышки, определяемая в закрытом тигле, оС, не ниже

для печного топлива

для судового топлива

3. Коксуемость 10 %-ного остатка, %, не более

45

62

0,35

3.4

Газойль замедленного коксования

СТП 019902-401069-94

1. Плотность при 20 оС, г/см3

2. Коксуемость, %

не нормируется

не нормируется

Используется в качестве мазута, котельного

3. Температура вспышки, оС, не ниже

- в закрытом тигле

- в открытом тигле

Примечание: Температура вспышки определяется при использовании газойля в качестве компонента нефтяного топлива

I, IV кв. II, III кв.

(зимой) (летом)

50 -

65 90

топлива, сырья установки термического крекинга ТК-8, 9

3.5

Кокс электродный для алюминиевой промышленности

ТУ 38. 301-29-88-97

1. Массовая доля общей влаги, %, не более

2. Массовая доля летучих веществ, %, не более

3. Зольность, %, не более

4. Массовая доля серы, %, не более

5. Массовая доля кокса с размерами кусков, %,

- менее 8 мм, не более

- более 8 мм, не менее

КЗ суммарный

3,0*

11,0

0,6

1,8

-

45

КЗ

(0-25)

3,0*

12,0

0,6

1,8

-

15

Крупнокусковой

3,0*

9,5

0,6

1,8

10

-

Используется в алюминиевой промышленности и других отраслях народного хозяйства

6. Содержание кусков размером более 250 мм

Спекаемость Рога

отсутствие

не нормируется, определение обязательно

-

-

Примечание:

* Массовая доля общей влаги свыше 3 % не является браковочным признаком и учитывается при расчете с потребителем.

1. При поставке кокса электродного для алюминиевой промышленности марка КЗ (0 - 25) АО «Завод Сланцы» расчет массы кокса производится на сухое вещество.

3.6

Кокс нефтяной малосернистый КЗА, первый сорт

ГОСТ 22898-78

1. Массовая доля общей влаги, %, не более

2. Массовая доля летучих веществ, %, не более

3. Зольность, %, не более

4. Массовая доля серы, %, не более

5. Массовая доля мелочи, %, не более:

- куски размером меньше 8 мм

6. Действительная плотность после прокаливания при 1300 °С в течение 5 ч, г/см3

3,0

9,0

0,6

1,5

10,0

2,08 - 2,13

7. Массовая доля, % не более:

- кремния

- железа

- ванадия

Примечание:

1. Допускается массовая доля общей влаги до 10,0 %

0,08

0,08

0,015

3.7

Кокс нефтяной непрокаленный мелкий (с размером

ТУ 0258-093-0151806-94

1. Массовая доля общей влаги, %, не более

3,0

Используется в абразивной промышленности и

кусков 0 - 8 мм)

2. Массовая доля летучих веществ, %, не более

3. Зольность, %, не более

4. Массовая доля серы, %, не более

11,5

0,8

1,8

других отраслях народного хозяйства

3.8

Мелочь коксовая из отстойников

СТП 019902-401075-97

1. Массовая доля общей влаги, %

2. Массовая доля летучих веществ, %, не более

3. Зольность, %, не менее

не нормируется, определение обязательно

15,0

0,8

Получается при очистке отстойников, используется для коммунальных нужд.

4. Массовая доля серы, %, не более

1,8

3.2 Выбор конструкции реактора коксования

Реакторы являются основными аппаратами установок замедленного коксования. В них происходит формирование и накопление нефтяного кокса - целевого продукта процесса, и, следовательно, правильно сконструированный аппарат определяет технико-экономические показатели работы установки в целом.

Основной аппарат для процесса замедленного коксования установки № 60 типа 21-10/7 коксо-битумного производства ООО «ЛУКОЙЛ-ВНП» представляет собой вертикальный пустотелый адиабатический аппарат, который состоит из цилиндрического корпуса, верхнего полушарового и нижнего конического днищ и опоры. Аппарат имеет люки: верхний - для ввода гидрорезака и нижний - для удаления кокса, а также несколько видов штуцеров, представленных в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Данные о штуцерах.

Обозн.

Наименование

Ду,мм

Ру, кгс/см2

А

Ввод сырья на коксование

200

40

Б

Вывод паров нефтепродуктов

350

40

В

Вывод паров при пропарке

400

40

Г

Люк для ввода гидрорезака

700

40

Д

Люк выгрузки кокса

1400

40

Е1-3

Ввод антипенной присадки

26/65

40

Ж

Ввод нефтепродуктов при пуске

150

40

З1-47

Для поверхностных термопар

М33?2

-

И

Штуцер монтажный

-

-

При этом тяжелое жидкое сырье коксования подается через нижний аксиальный штуцер, а пары нефтепродуктов после проведения реакции выводятся через один из верхних штуцеров.

Цикл работы реактора замедленного коксования включает ряд последовательных стадий: опрессовку водяным паром, разогрев горячими парами коксования, подключение реактора на поток, коксование, томление, охлаждение водяным паром и водой, гидровыгрузку кокса.

Корпус реактора выполнен из двухслойной стали 16ГС+08Х13 с толщиной плакирующего слоя 6 мм, при этом 3 мм этого слоя принято на коррозию. Снаружи камера покрыта слоем изоляции толщиной 250 мм. Диаметр аппарата составляет 5500 мм, высота - 27900 мм. Максимальные рабочие условия коксовой камеры представлены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 - Рабочие условия (максимальные).

№ п/п

Наименования

Реакция

1

Давление кгс/см2

вверху камеры

Технологическое

4

Расчетное

6

Пробное

12,5

внизу камеры

Технологическое

6

Расчетное

8

Пробное

15,3

2

Температура среды

t° = 450°С

3

Температура расчетная

стенки корпуса - 475оС

стенки вблизи места ввода сырья - 510оС

4

Среда

Гидравлическая смола - тяжелый газойль Sн20=1156 с содержанием S=0,34%, пары нефтепродукта, кокс, вода, водяной пар.

(Среда взрывоопасная, токсичная)

5

Объем

V = 510000 л

В реакторе для проведения замедленного коксования выделяют следующие основные узлы: верхнее полушаровое днище, корпус, нижнее коническое днище, опора, а также - штуцеры, представленные в таблице 3.2.

Таким образом, назначение реактора замедленного коксования состоит в обеспечении оптимальных условий для протекания реакции и получении наибольшего выхода светлых дистиллятов и кокса высокого качества. В результате анализа, представленного в таблице 3.3, было выявлено, что конструкция реактора замедленного коксования полностью удовлетворяет требованиям нового способа, а именно очистки с помощью циклона парогазовых продуктов коксования от коксовой мелочи.

Таблица 3.3 - Анализ функций элементов основного аппарата.

Элемент

Функция

Результаты функционирования

положительные

отрицательные

1

2

3

4

1. Корпус

Несет нагрузку от элементов аппарата

Несет нагрузку от элементов аппарата

_

Создает основное пространство для проведения реакций с получением кокса

Создает основное пространство для проведения реакций с получением кокса

Металлоемкость конструкции

Изоляция сырьевой смеси от окружающей среды

Изоляция сырьевой смеси от окружающей среды

Возможны потери тепла в окружающую среду

2. Верхнее полушаровое днище

Обеспечивает равномерный вынос коксовых газов из реактора

Конструкция проста в изготовлении

Возможна разгерметизация

3. Нижнее коническое днище

Благодаря форме расходящегося конуса увеличивается поверхность пропариваемого коксового пирога и лучше удаляются жидкие и газообразные продукты

Конструкция проста в изготовлении

Возможна разгерметизация

4. Опора

Закрепляет реактор в вертикальном положении

Способствует гашению колебаний реактора.

Возможны трещины из-за многократных перепадов температур

5. Нижний штуцер

Соединение трубопровода с реактором, ввод вязкой жидкой сырьевой смеси в реактор и изоляция от окружающей среды

Ввод сырьевой смеси в реактор и изоляция от окружающей среды

Возможны потери тепла в окружающую среду и разгерметизация

Подводит острый и перегретый пар

Позволяет подогреть реактор перед пуском и охладить и пропарить перед выгрузкой кокса

Возможна разгерметизация

Подводит охлаждающую воду

Вывод паров коксования при пропарке реактора

Позволяет вывести пары коксования после пропарки

Вывод водяного конденсата

Позволяет опрессовать реактор

_

6.Верхний штуцер для вывода паров нефтепродуктов

Соединение трубопровода с реактором и вывод паров нефтепродуктов

Обеспечивает вывод паров нефтепродуктов из реактора

Возможна разгерметизация

Изоляция паров нефтепродуктов от внешней среды

Изоляция паров нефтепродуктов от внешней среды

7. Штуцеры для поверхностных термопар

Измерение температуры по всему объему реактора

Возможность регулирования процесса по показаниям температуры процесса

Один штуцер позволяет контролировать температуру только по высоте одной линии

8. Штуцер для ввода антипенной присадки

Вводит антипенную присадку

Снижение пенного слоя в реакторе, т.е. позволяет увеличивать полезный объем аппарата

_

9. Штуцер монтажный

Предотвращает колебания реактора

Способствует гашению колебаний реактора.

Возможны трещины из-за многократных перепадов температур

10. Люк для выгрузки кокса

Необходим для выгрузки кокса из коксовой камеры

Вывод целевого продукта из реактора

Возможна разгерметизация из-за периодического прикручивания и откручивания

люка, использование ручного труда

11. Штуцер для вывода паров при пропарке

Соединение трубопровода с реактором и вывод паров пропарки в емкости утилизации

Обеспечивает вывод паров нефтепродуктов из реактора

Возможна разгерметизация

Изоляция паров пропарки от внешней среды

Улучшение экологических показателей установки

12. Люк для ввода гидрорезака

Обеспечивает ввод гидрорезака

Возможность быстрого гидроудаления кокса

Возможна разгерметизация из-за периодического прикручивания и откручивания

люка, использование ручного труда

3.3 Построение функциональной схемы процесса

В структуре установки замедленного коксования можно выделить 3 подсистемы (стадии):

1 - стадия подготовки сырья.

2 - стадия химического превращения,

3 - стадия выделения и охлаждения дистиллятов и газа коксования.

4 - стадия транспортировки и выделения кокса.

Таким образом, функциональная схема состоит из 4 подсистем, соединенных последовательными связями. Эти стадии связаны между собой и внешней средой посредством трубопроводов, управляющих воздействий, теплообмена через поверхности аппаратов и трубопроводов.

Потоки: - материальные потоки

- энергетические потоки

- информационные потоки

Потоки на уровне «цех»:

I - исх. сырье

II - смесь газа, бензина, вод. пара

III - керосин

IV - газойль коксования

V - бензин

VI - керосин

VII - газойль коксования

VIII - оборотная вода

IX - газ коксования

X - дымовые газы

XI - острый пар

XII - перегретый пар

XIII - кулинг (тяж. газойль)

XIV - вторичное сырье

XV - газ на сжигание из реакторов

XVI - вода в систему гидрорезки

XVII - кокс

Функциональная схема представлена на рисунке 3.1. Тип функционирования системы: непрерывно работающая технологическая схема. В данной схеме реализуются основные принципы функционирования ХТС.

Для того чтобы процесс шел быстрее используется:

1. непрерывная организация процесса.

2. постоянство входящих и выходящих потоков, постоянство связей между подсистемами.

Для того чтобы сырье расходовалось по целевому назначению, используется:

1. непрерывность процесса, постоянство параметров.

2. отсутствуют механические потери

Для минимального расходования энергии используется:

1. Регенерация тепла (тепло потока тяжелого газойля используется для нагревания исходной сырьевой смеси).

2. Получаемый газ коксования используется как топливо в печах.

3. Автоматизация процесса.

Рисунок 3.1 Функциональная схема установки замедленного коксования

Все связи данной схемы можно разделить на внешние и внутренние, а внешние на постоянные и периодические. К внешним можно отнести сырьевой поток смеси тяжелых остатков из резервуарного парка № 47, а также потоки теплоносителей, воздуха, топливный газ из топливной сети предприятия.

Кроме того, это потоки, выходящие после проведения процесса: кокс, газ коксования, бензин, керосин, газойль коксования, дымовые газы печей установки.

К внутренним можно отнести все потоки, перемещаемые между стадиями. Это, прежде всего, сырьевой поток, потоки дистиллятов, поток коксовых газов, информационные связи.

Основные функции, выполняемые каждой подсистемой (стадией) и их результаты функционирования представлены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 - Анализ функций подсистем на уровне “установка”.

Подсистема

Функция

Результаты функционирования

положительные

отрицательные

1

2

3

4

Подготовка сырья

Нагрев первичной сырьевой смеси до температуры 380 оС, получение вторичного сырья и его нагрев до до температуры не выше 510 оС

Достигается необходимая температура для протекания процесса улучшается свойства сырья для получения кокса

Большие капитальные затраты,

большие энергетические затраты, сложность оборудования

Химическое превращение

Проведение химического превращения

Превращение вторичного сырья в кокс

Сложность регулирования свойств получаемого кокса, загрязнение воды

Выделение и охлаждение дистиллятов и газа коксования

Разделение и выделение газа коксования, бензина, керосина, газойля коксования

Получение ценных продуктов - дистиллятов и газа, использование газа коксования как топлива для стадии подготовки сырья

-

Транспортировка и выделение кокса

Разделение кокса и воды, разделение кокса по размерам

Получение товарного продукта

Большие капитальные затраты,

большие энергетические затраты, загрязнение атмосферы коксовой пылью

По функциональной схеме на уровне цеха и установки можно сделать вывод, что характер связей и качество функционирования подсистем соответствует новому способу. Подсистема, которая обеспечивает главную функцию - стадия химического превращения.

3.4 Разработка базовой технологической схемы производства кокса и ее описание

С учетом предложенного способа модернизации реакторного узла новая технологическая схема установки замедленного коксования.

Сырье коксования - смесь тяжелых нефтяных остатков, подается на установку с температурой не выше 90 - 95оС, из резервуарного парка установки № 56 насосом Н-1 (Н-1р, Н-1/1) и прокачивается последовательно через три строенных теплообменника Т-1/13, где нагревается за счет тепла основного циркуляционного орошения колонны К-1 до температуры 140-200?С, затем проходит через конвекционный змеевик печи П-1 и с температурой до 330оС, позиция (поз.) 4 поступает в нижнюю часть ректификационной колонны К-1 на первую и четвертую каскадные тарелки.

В колонне К-1 предварительно нагретое первичное сырье контактирует с горячими парами коксования, поступающими в нижнюю часть колонны, под нижнюю каскадную тарелку из циклона Ц-1 с температурой 410 - 430оС. Стекая вниз, навстречу газообразным и парообразным продуктам коксования, сырье нагревается до температуры 350 - 400оС.

В результате контакта первичного сырья с горячими парами коксования в нижней части колонны К-1 происходит процесс массо- и теплообмена, в результате которого легкие нефтяные фракции, содержащиеся в первичном сырье, испаряются и через аккумулятор поступают в виде паров в верхнюю ректификационную часть колонны, а тяжелые фракции, содержащиеся в парах коксования, наоборот, конденсируются и поступают в виде жидкости (рисайкла) в нижнюю часть колонны, образуя с тяжелыми фракциями первичного сырья смесь, называющуюся вторичным сырьем.

Коэффициент рециркуляции регулируется подачей сырья на первую каскадную тарелку, а также температурой низа колонны К-1.

Регулирование расхода сырья через первичный змеевик печи П-1 производится регулятором с коррекцией по уровню в колонне К - 1 поз.3.

Вторичное сырье с низа колонны К-1 поступает на прием печного насоса Н-2 (Н-2а, 2р, 7р), который прокачивает его через реакционный змеевик печи П-1.

Температура вторичного сырья на выходе из реакционных змеевиков печи П-1 поддерживается в заданных пределах регуляторами поз. 8, клапаны которых расположены на линиях подачи газа к горелкам печи.

Постоянство расходов продукта через реакционные змеевики печи П-1 поддерживается регуляторами расходов поз.40, клапаны которых установлены на выкиде насосов Н-2 (Н-2р), Н-7р, Н-2а, c сигнализацией нижнего предела.

В случае уменьшения расходов через змеевики печи на мнемосхеме загораются лампочки, и срабатывает звуковая сигнализация.

Топливом для печей служит топливный газ собственной выработки, топливный газ из заводской сети или природный газ.

Для предотвращения коксообразования в реакционных змеевиках печи П-1 в них, в течение всего цикла работы установки, подается турбулизатор.

В качестве турбулизатора используется водяной конденсат, циркулирующей в системе через емкость Е-1.

Вторичное сырье, нагретое в печи П-1 до температуры 495 - 510 оС поз.8, подается в коксовую камеру Р-1 (Р-2, Р-3).

В коксовой камере Р-1(Р-2, Р-3) в момент включения на поток и в течение всего цикла коксования происходят процессы дополнительного испарения нефтяных фракций из вторичного сырья и отложения твердых частиц кокса на стенках камеры. При этом внутри коксового "пирога", образующегося внутри камеры во время коксования, имеется отверстие неопределенной формы и конфигурации, через которое в камеру продолжает поступать сырье, и отводятся пары коксования.

Образовавшийся в процессе коксообразования кокс аккумулируется в камере, а пары нефтепродуктов по шлемовому трубопроводу направляются в циклон Ц-1, где очищаются от коксовой мелочи, и далее идут в колонну К-1 под нижнюю тарелку.

Перед «постановкой» камеры на поток последняя прогревается до 100 - 110оС и опрессовывается водяным паром в течение одного часа. Образующийся водяной конденсат дренируется в яму-накопитель (систему вод гидрорезки), или в канализацию.

Дальнейший разогрев камеры до 330-360оС производится продуктами коксования, перепускаемыми частично из работающей коксовой камеры.

При достижении температуры низа прогреваемого реактора 330-360оС дальнейший разогрев производится половиной потока сырья по технологической схеме работы реактора в течение 2 часов.

После нагрева подготавливаемой камеры и заполнения коксом рабочей камеры производится переключение камер. Поток сырья направляется в нагретую коксовую камеру. Сконденсировавшиеся продукты прогрева из Е-30 откачиваются насосом Н-1/1 в линию на смешение с сырьем коксования.

Заполнение коксовой камеры коксом ведется в течение 28 - 60 часов в зависимости от коксуемости исходного сырья, качества получаемого кокса и подключения реакторов.

В соответствии с графиком работы коксовой камеры продолжительность съема крышек камеры при готовности ее к выгрузке составляет 2 часа, продолжительность выгрузки кокса из камеры 4 - 12 часов, продолжительность установки крышек камеры, опрессовка водяным паром ведется 2 - 4 часа.

Температура в камерах Р-1, Р-2, Р-3 измеряется и регистрируется приборами поз. 7,26,28.

Переключение потока горячего вторичного сырья из одной камеры в другую производится посредством задвижек.

Для контроля уровня в коксовых камерах и предотвращения переброса пены в ректификационную колонну на коксовых камерах смонтированы релейные радиоизотопные приборы взрывозащищенного исполнения РРПВЗ-1 на отметках 22 и 27 метров. По истечении 10-12 часов после загорания лампочки на отметке 27 метров производят перевод потока сырья на другой, предварительно прогретый реактор.

В колонне К-1 пары коксования, отделившиеся от тяжелой рециркулирующей фракции, через полуглухой аккумулятор проходят в верхнюю, ректификационную часть колонны, где происходит их разделение на бензин, керосин (легкий газойль) и газойль коксования (тяжелый газойль).

Уровень в аккумуляторе К-1 регулируется регулятором поз.12.

Температура в аккумуляторе колонны К-1 регулируется циркуляционным орошением. Расход циркуляционного орошения, подаваемого в колонну К - 1 на 8-ю тарелку, поддерживается регулятором поз. 20.

Из аккумулятора колонны К-1 газойль коксования перетекает в колонну К-3. На перетоке смонтирован регулирующий клапан, который связан с уровнем в аккумуляторе К-1 поз. 13

Уровень в колонне К-3 поддерживается регулятором поз. LRC - 29, клапан которого установлен после ХВ-3/2 на трубопроводе откачки газойля коксования с установки.

газойль коксования из колонны К-3, по мере накопления, откачивается насосом Н-7 (Н-7р) через холодильники ХВ-3/1, 5 секций ХВ-3/2, после которого с температурой не выше 90 оС, поз. 37 выводится с установки.

С 17-й тарелки ректификационный колонны К-1 в отпарную колонну К-2 отводится фракция керосина (легкого газойля). Количество керосина, поступающего в колонну К-2, регулируется регулятором поз. 20.

Температура вывода керосина в колонну К-2 контролируется прибором поз.22.

В колонны К-1, К-2 для отпарки легколетучих компонентов подается перегретый водяной пар с температурой до 500оС.

Расход водяного пара поддерживается регулятором поз.5, клапан которого установлен на выходе из пароперегревателя печи П-1.

Отпаренный керосин с низа К-2 откачивается с установки насосом Н-5 (Н-5р) через три секции ХВ-3/2, ХВ-2 и две секции погружного холодильника ХВ-6. Температура откачиваемого керосина не должна превышать 80 \оС поз.38.

Уровень в колонне К-2 регулируется регулятором поз. 17, клапан которого установлен на линии между ХВ-2 и ХВ-6.

С верхней части колонны К-1 отводятся пары бензина, водяной пар, газ коксования с температурой до 170 оС.

Охлаждение потока предусматривается в холодильнике-конденсаторе ХВ-1 и кожухотрубчатых холодильниках Х-1, Х-1а с водяным охлаждением. Температура верха К-1 регулируется регулятором поз. 14, клапан которого установлен на линии подачи острого орошения в колонну К-1.

Газожидкостная смесь из холодильников Х-1, 1а, с температурой не более 45оС, поступает в газосепаратор Е-1, где происходит разделение на газ, бензин и водяной конденсат.

Бензин из Е-1 насосом Н-3 (Н-3р) частично подается в виде острого орошения в колонну К-1, а избыточное количество его откачивается с установки.

Защелачивание и ингибирование бензина осуществляется на установке № 57.

Уровень в Е-1 поддерживается регулятором поз. 32, клапан которого установлен на линии откачки бензина с установки.

Водяной конденсат (технологический конденсат) из нижней части газосепаратора Е-1 выводится в канализацию.

Уровень раздела фаз в Е-1 регулируется клапаном поз.34.

В соответствии с графиком работы коксовой камеры после заполнения ее коксом производится пропарка кокса водяным паром 5 - 7 кгс/см2 в течение 8 - 9 часов с целью удаления из кокса легколетучих компонентов и охлаждения кокса.

В схеме установки предусмотрена утилизация продуктов отдува при пропарке и охлаждении кокса в емкостях Е-4, Е-5 и откачки уровня их насосом Н-1/1 в линию на смешение с сырьем коксования. После окончания пропарки кокса водяным паром в коксовую камеру подают охлаждающую воду в течение 6 - 8 часов. Вода на охлаждение кокса подаётся насосом который подключен к сети оборотного водоснабжения. Образовавшиеся во время охлаждения пары конденсируются в холодильниках Х-5 (1, 2), поступают в отстойник Е-5, и далее - в промканализацию.

Водяные пары образуются до снижения температуры в камере до 100 оС. По мере охлаждения кокса вода заполняет весь объем камеры. При наполнении реактора подача воды уменьшается. Охлаждение производится до достижения температуры верха реактора 90 оС, поз. 26,7,28 , после чего производится вскрытие верхнего люка реактора, а затем дренирование в систему вод гидрорезки.

Освобождение камер от кокса производится с помощью гидрорезки. Вода на гидрорезак подается по системе трубопроводов с электрозадвижками к бурильной штанге. С помощью ротора и лебедки осуществляются вращение и опускание устройства в камеру для образования центральной скважины в коксовом пироге диаметром до 0,6 м.

При гидрорезке кокс из камер Р-1, Р-2, Р-3 вместе с буровой водой через нижнюю горловину выгружается на рампу и поступает на заглубленную площадку (яму-накопитель), внизу которой имеется фильтрующий слой и коллектор для сбора воды после фильтрации. Объем ямы-накопителя - 2000 м3.

В яме-накопителе кокс вылеживается не менее 10 часов, где обезвоживается, после чего загружается в бункер с колосниковой решеткой с размерами ячеек 250х250 мм.

Далее качающимся питателем суммарная масса подается на ленточный конвейер и далее ленточными конвейерами транспортируется на склад бункерного типа. Конвейер подает кокс на наклонный инерционный грохот установленный на верху склада. Последним кокс разделяется на две фракции: 0 - 25 мм и 25 - 250 мм. Раздельные фракции ленточными конвейерами загружаются в соответствующие бункеры склада. Уровень заполнения контролируется визуально. После чего производится отгрузка кокса в железнодорожные вагоны.

3.5 Нормы технологического режима и метрологическое обеспечение

Таблица 3.5 - Нормы технологического режима и метрологического обеспечения подготовки сырья и стадии синтеза

п/п

Наименование стадий процесса, аппараты, показатели режима

Номер позиции прибора на схеме

Единица измерения

Допускаемые пределы технологических параметров

Требуемый класс точности измерительных приборов

ГОСТ 8.401-80

Примечание

1

2

3

4

5

6

7

1

Печь П-1

1.2

Температура на выходе вторичного сырья из печи П-1, не выше

поз.6

оС

510

0,5

Показания, регистрация,

регулирование

1.3

Расход первичного сырья в П-1, не менее

поз.1

м3/ч

20

1,0

показания, регистрация,

регулирование

1.4

Расход вторичного сырья в П-1

поз.6.1

м3/ч

12 - 50

1,0

показания, регистрация,

регулирование

2

Коксовые камеры Р-1, Р-2, Р-3

2.2

Температура верха коксовой камеры, не более

поз.7

оС

460

0,5

показания, регистрация

2.3

Температура низа коксовой камеры

поз.8

оС

475 - 510

0,5

показания, регистрация

3

Ректификационная колонна К- 1

3.2

Температура верха колонны, не выше

поз.14

оС

170

0,5

показания, регистрация, регулирование

3.3

Температура низа колонны, не выше

поз.36

оС

400

0,5

показания, регистрация

3.4

Температура вывода керосина в колонну К-2, не выше

поз.22

оС

250

0,5

показания, регистрация, регулирование

3.5

Температура вывода газойля коксования в колонну К-3, не выше

поз.23

оС

340

0,5

показания, регистрация

4

Температура продуктов на выходе с установки

4.1

Температура бензина, не выше

поз.37

оС

45

0,5

показания, регистрация

5.2

Температура керосина, не выше

поз.37.1

оС

80

0,5

показания, регистрация

5.3

Температура газойля коксования, не выше

поз.38

оС

90

0,5

показания, регистрация

3.6 Описание КИП и А

Технологический процесс предусматривает применение дистанционного управления технологическим процессом и операциями и автоматическую систему противоаварийной защиты ПАЗ насосов и аппаратов. Система ПАЗ выдает световой и звуковой сигналы при максимальных и минимальных аварийных параметрах процесса на узлах. световой сигнал сообщает о состоянии (открыто, закрыто) отсечного (блокировочного) клапана.

Предусмотрена возможность дистанционного отключения насосов выключателями со щита в помещении операторной.

Согласно ПБ 09-540-03, ПБ 09-563-03 печь П-1 оснащена системой сигнализации и блокировок срабатывающих при следующих условиях: понижении давления топливного газа и пилотного газа, а также жидкого топлива ниже допустимого предела, повышении разрежения в топке печи выше допустимого предела, снижении расхода первичного и вторичного сырья на входе в печь ниже допустимого предела, снижении давления в змеевике на входе в печь ниже допустимого предела, превышении температуры продукта на выходе из печи выше допустимого предела, превышении температуры дымовых газов на «перевале» печи выше допустимого предела, срабатывании сигнализаторов погасания пламени.

Предусматривается дистанционная подача пара к печи для создания паровой завесы в случае аварии на установке.

также предусматривается сигнализация на следующие технологические параметры: уровня в колонне К-1, уровня в емкостях Е-1, Е-5, Е-13, Е-14, Е-17, Е-30, Е-31, давления жидкого топлива на установку, уровня кокса в реакторах Р-1,2,3, давления инертного газа;

Существует сигнализации, срабатывающие при понижении давления оборотной воды на установку, воздуха КИП на установку, давления острого пара на установку, давления технологического воздуха.

Предусматривается противоаварийная остановка высоконапорного насоса гидрорезки Н-20, если имеет место одно и более из состояний:

Система противоаварийной автоматической защиты снабжается предаварийной сигнализацией параметров (световой и звуковой сигнал) и сигнализацией срабатывания исполнительных органов.

Спецификация КИП и А установки замедленного коксования находится в приложении 1.

3.7 Аналитический контроль процесса

Таблица 3.6 - Лабораторный контроль технологического процесса замедленного коксования.

Наименование стадий процесса, анализируемый продукт

Место отбора пробы (место установки средства измерения)

Контролируемые показатели

Методы контроля (методика анализа, государственный или отраслевой стандарт)

Норма

Частота контроля

1

2

3

4

5

6

1

Сырье УЗК

Н-1,

резервуары

1 Коксуемость, %, не менее

ГОСТ 19932-99

11,0

по графику

215218 товарного

2 Содержание воды, % об.

ГОСТ 2477-65

следы

- « -

парка № 47

3 Содержание серы, % масс.

ГОСТ 1437-75

не нормируется

- « -

4 Плотность при 20 оС, г/см3

ГОСТ 3900-85

0,950 … 0,998

- « -

5 Концентрация хлористых солей, мг/дм3, не более

ГОСТ 21534-76

16,0

- « -

2

Фракция бензиновая - УЗК

Н-3

1 Фракционный состав:

- температура начала перегонки, не ниже

ГОСТ 2177-99 или

ASTM D 86-90

Вид 1

не нормир., опр-ние обязательно

Вид 2

35

по графику

- 10 %, 50 %, 90 % перегоняется при температуре, оС, не выше

не нормир., опр-ние обязательно

не нормир., опр-ние обязательно

- конец кипения, оС, не выше

200

180

2 Массовая доля серы, %

ГОСТ 19121-73 или

ASTM D 4294-03

не нормируется, определение обязательно

по графику

3 Испытание на медной пластинке

ГОСТ 6321-92 или

ASTM D 130-94

выдер-живает

не нормируется

по требованию

3

Газ углеводородный УЗК

Т-3

1 углеводородный состав, в т.ч. С5 и выше, % вес, не более

2 Массовая доля сероводорода, %

ГОСТ 14920-79

или

ASTM D 2650-88

ASTM D 5623-94

или UOP 212-77

10,0

не нормируется, определение обязательно

по графику

- « -

4

легкий газойль

ХВ-2

1 Плотность при 20 оС, г/см3, в пределах

ГОСТ 3900-85

0,81 0,85

по требованию

2 Фракционный состав:

- температура начала перегонки

-10% перегоняется при Т, н м. оС

ГОСТ 2177-99 или

ASTM D 86-90

не нормируется, определение обязательно

160

по графику

- 90 % перегоняется при температуре, оС, не выше

360

3 Температура вспышки в закрытом тигле, оС, не ниже

4 Коксуемость 10 %-ного остатка, %, не более

5 Температура застывания, оС

6 Содержание воды

ГОСТ 6356-75 или

ASTM D 93-90

ГОСТ 19932-99 или

ASTM D 189-88

ГОСТ 20287-91

45

0,35

не нормируется

не нормируется, определение обязательно

по графику

по требованию

- « -

5

Тяжелый газойль

ХВ-3

1 Плотность при 20 оС, г/см3

2 Фракционный состав:

- температура начала кипения, оС

3 Коксуемость, %

ГОСТ 3900-85

ГОСТ 2177-99

ГОСТ 19932-99

не нормируется

250

не нормируется

по графику

по графику

по требованию

4 Содержание фенола

Методика предприятия

не нормируется

- « -

6

Кокс электродный для алюминиевой промышленности

С транспортера при погрузке в силосы

1 Массовая доля общей влаги, %, не более

ГОСТ 27588-91

КЗ

суммар.

3,0

КЗ

(0-25)

3,0

КЗ

крупно-

куск.

3,0

каждому реактору

2 Массовая доля летучих веществ, %, не более

3 Зольность, %, не более

4 Массовая доля серы, %, не более

5 Массовая доля кокса с размером кусков, %:

- менее 8 мм, не более

- более 8 мм, , не менее

6 Содержание кусков размером более 250 мм

7 Спекаемость Рога

ГОСТ 22898-78 п.4.9

ГОСТ 22692-77

ГОСТ 1437-75

ГОСТ 8606-93

ГОСТ 22898-78 п.4.3 с доп. по п.5.2 ТУ 38.301-29-88-97

визуально

ГОСТ 9318-91 с доп. по п. 5.2. ТУ

11,0

0,6

1,8

-

45

отс.

не норм.

12,0

0,6

1,8

-

15

отс.

не норм.

9,5

0,6

1,8

10

-

-

-

7

Кокс нефтяной малосернистый КЗА, первый сорт

С трансп. при погрузке в силосы

1 Массовая доля общей влаги, %, не более

2 Массовая доля летучих веществ, %, не более

ГОСТ 27588-91

ГОСТ 22898-78 п.4.9

3,0

9,0

каждому реактору

3 Зольность, %, не более

4 Массовая доля серы, %, не более

5 Массовая доля мелочи, %, не более:

- куски размером меньше 8 мм

6 Действительная плотность после прокаливания при 1300 °С в течение 5 ч, г/см3

7 Массовая доля, % не более:

- кремния

- железа

- ванадия

ГОСТ 22692-77

ГОСТ 1437-75

ГОСТ 22898-78 п.4.3

ГОСТ 22898-78 п.4.4

ГОСТ 22898-78 п.4.6

0,6

1,5

10,0

2,082,13

0,08

0,08

0,015

8

Кокс нефтяной непрокаленный мелкий (с размером кусков 0 8 мм)

С транспортера при погрузке в силосы

1 Массовая доля общей влаги, %, не более

2 Массовая доля летучих веществ, %, не более

ГОСТ 27588-91

ГОСТ 22898-78

3,0

11,5

каждому реактору

3 Зольность, %, не более

4 Массовая доля серы, %, не более

ГОСТ 22692-77

ГОСТ 1437-75

0,8

1,8

3.8 Концепция применения ЭВМ

В работе проведен расчет циклон Ц-1 для очистки отходящих газов коксования с помощью пакета прикладных программ AspenTech Hysys.

Цель расчётов - показать практическую значимость использования циклона Ц-1, а также определить количество отделенной коксовой мелочи, степень очистки газов коксования, гидравлическое сопротивление и необходимое количество аппаратов.

Рисунок 3.2 Циклон для очистки газов коксования

Исходные данные для расчета:

Производительность по очищенным газам: 3958 кг/ч;

Содержание коксовой мелочи в газах коксования (dч не б. 8 мм) : 0,1 масс. доля;

Температура: 430 0C;

Давление на входе в циклон: 588,4 кПа;

Расчет в данном пакете прикладных программ показал (см. приложение 2), что использование циклона при заданных условиях позволит отделить 41,89 кг частиц коксовой мелочи в час, что значительно снизит вероятность закоксовывания шлемовых труб реактора и реакционного змеевика печи.

Для очистки заданного количества газа необходим один циклон, гидравлическое сопротивление которого составит 0,1687 кПа.

Также было определено, что при заданном значение эффективности отделения, которое составит 90% для частиц с диаметром до 8 мм, КПД циклона составит 96,24%.

Таким образом, применение циклона для очистки газов коксования является актуальным, потери давления в аппарате незначительны, то есть рабочие условия практически не изменяются.

Геометрические размеры данного аппарата рассчитаны в следующем разделе.

4. ИНЖЕНЕРНЫЕ РАСЧЕТЫ

4.1 Расчет реактора коксования

Составим материальный и тепловой балансы коксовых камер, рассчитаем число и их технологические размеры, определим продолжительность заполнения одной камеры коксом и проведем прочностной расчет камер.

Составим материальный баланс коксовых камер.

Исходные данные:

Производительность установки по гудрону G = 860 т/сут = 36 т/ч ; коэффициент рециркуляции Кр = 1,5; давление на входе сырья в камеру Р = 0,4 МПа; температура вторичного сырья на входе в коксовые камеры t=500°С; турбулизатор -- водяной пар в количестве 3% (масс.) от сырья.

Материальный баланс реакционной камеры коксования.

По данным производственных аналогов, литературного обзора принимаем следующий выход продуктов (% масс. от сырья):

газ -- 11,0, бензин -- 8,7, легкий газойль -- 27,4, тяжелый газойль -- 25,4, кокс -- 26,4; потери -- 1,1.

Таблица 4.1 - Качество первичного и вторичного сырья.

Компонент

Пределы

выкипания,

°С

t, 0С

М

?, кг/м3

хi

Первичное сырье

Легкий газойль

200-350

280

220

890

0.02

Тяжелый газойль

350-480

415

340

950

0.04

Остаток

480

560

540

1045

0.94

Вторичное сырье

бензин

35-200

115

108

755

0,0006

Легкий газойль

200-350

280

220

895

0,0400

Тяжелый газойль

350-480

415

340

955

0,1174

Рециркулят

>480

500

460

1000

0,2142

Остаток

>480

560

540

1045

0,6278

Составляем материальный баланс одной работающей реакционной камеры.

Таблица 4.2 - Материальный баланс реакционной камеры.

Показатели

т/ч

%(масс.)

т/сут

Взято

Легкий газойль

0,72

1,33

17,28

Тяжелый газойль

1,44

2,67

34,56

Рециркулят

18

33,33

432

Остаток

33,84

62,67

812,16

Водяной пар

1,08

3

25,92

?

55,08

103

1321,92

Получено

Газ

3,96

7,34

95,04

Бензин

3,132

5,8

75,168

Легкий газойль

9,864

18,27

236,736

Тяжелый газойль

9,144

16,93

219,456

Рециркулят

18

33,33

432

Кокс

9,504

17,6

228,096

Водяной пар

1,08

3

25,92

потери

0,396

0,73

9,504

?

55,08

103

1321,92

Пример расчета:

т/ч

т/ч

Gвтор.сырья = G*Кр = 36 * 1, 5 = 54 т/ч

Gрециркулят = Gвтор.сырья - Gсырья= 54 - 36 = 18 т/ч

Принимаем долю отгона сырья на входе в реакционную камеру е'=0,55 и проверяем правильность принятого значения по формуле [39]:

Для этого рассчитываем мольную долю каждого компонента в исходной смеси:

где - молекулярная масса компонента i.

Затем определяем давление насыщенных паров компонентов по формуле Ашворта:

где - давление насыщенных паров

- температура однократного испарения

- температура кипения углеводорода или средняя температура кипения углеводородной фракции.

Функцию определяем из уравнения

По этому же уравнению подставляя t' вместо t рассчитывают и функцию .

Для легкого газойля t=350°С и t'=280°С, тогда

Давление насыщенных паров легкого газойля составит

МПа

Константа фазового равновесия для нефтяных углеводородов при давлении 0,4 МПа

,

где - давление насыщенных паров компонента i при температуре однократного испарения.

- давление, при котором производится однократное испарение, давление в системе.

Аналогичный расчет проводится по всем компонентам, его результаты сводятся в таблицу.

Исходя из данных таблицы принятая доля отгона е'=0,55считается верной, т.к.

Результаты расчета сводим в таблицу 4.3.

Таблица 4.3 - Расчет доли отгона сырья на входе в реакционную камеру при температуре 5000С.

компонент

Gi,

кг/ч

Мi

ti

?, кг/м3

Gi/ Мi,

кг моль/ч

Мi

Рi

+1

Мi

,

кг/ч

, кг/ч

Легкий газойль

720

220

280

890

3,27

0,0193

4,24

3,3

7,5

4,57

0,0042

0,924

0,001792

70,4

649,6

Тяжелый газойль

1440

340

400

950

4,24

0,0250

8,51

5,7

1,425

1,23

0,0203

6,902

0,013386

525,7

914,3

Рециркулят

18000

460

500

1000

39,13

0,2311

106,31

1,0

0,25

0,58

0,2434

111,964

0,217149

8527,9

9472,1

Остаток

33840

540

550

1045

62,67

0,3701

199,88

0,4

0,10

0,50

0,733

395,82

0,767673

30148

3692

Водяной пар

1080

18

-

-

60

0,3543

6,37

-

-

0

-

-

?

55080

169,31

325,33

1,0009

515,61

1

39272

15808

Проводим пересчет мольной доли в массовую:

е = =1-515,61?(1-0,55 )/ 325,34=0,287.

Количество жидкой фазы

Gx=55080(1-0,287)=39272 кг/ч

Количество паровой фазы

Gx=55080?0,287=15808 кг/ч

Плотность жидкой фазы равна: ?х=39272/(70,4/890+525,7/950+8527,88/1000+30148/1045)=1033 кг/м3

Тепловой баланс реакционной камеры коксования.

Составим тепловой баланс камеры, чтобы найти температуру паров на выходе из нее [39].

Количество тепла, вносимое в камеру турбулизатором:

кДж/ч

Количество тепла, вносимое углеводородными парами:

кДж/ч

Количество тепла, вносимое жидкой фазой:

кДж/ч

Общее количество тепла, вводимое в реакционную камеру равно:

кДж/ч

Принимаем температуру паров на выходе из камеры равной 4400С. Для этой температуры находим энтальпию продуктов по справочным данным.

Энтальпию нефтяного кокса рассчитываем на основании средней теплоемкости:

,

где Ср --средняя теплоемкость кокса, кДж/(кг-К) (по справочным данным Ср=1,4),t -- средняя температура кокса в камере, °С; ее вычисляют по формуле t = 0,5(500+440) =470 °С

тогда кДж/кг

Тепловой эффект процесса равен:

кДж/ч

Потери тепла в окружающую среду вычисляем по формуле:

- коэффициент теплоотдачи, кДж/(м2чК)

- наружная поверхность реактора, м2

- разность температуры между наружной поверхностью реактора и окружающей средой, 0С

Принимаем коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности теплоизоляции в окружающую среду ? = 33 кДж/(м2чК) и разность температур между изоляцией и окружающей средой, ?t=500С. Наружная поверхность изоляции S=600 м2.

кДж/ч

Результаты определения расхода тепла из коксовой камеры сводим в таблицу. Как видно, расход тепла при 4400С равен общему количеству тепла, вводимому в реакционную камеру. Поэтому считаем принятую температуру 4400С правильной.

Таблица 4.4 - Расход тепла из коксовой камеры при 4400С.

Компонент

Gi, кг/ч

I, кДж/кг

Q, кДж/ч

Газ

3960

1450

5742000

Бензин

3132

1392

4359744

Легкий газойль

9864

1315

12971160

Тяжелый газойль

9144

1287

11768328

Рециркулят

18000

1261

22698000

Кокс

9504

658

6253632

Водяной пар

1080

3147

3398760

потери

396

1136

449856

Qпр

-

-

5670000

Qпот

-

-

1000000

?

74311480

Проведем расчет высоты цилиндрической части и диаметра реактора коксования.

Определяем скорость заполнения камеры коксом по формуле:

W=Gк / ? = 9504/850 = 17,18 м3/ч

Где W - скорость заполнения камеры коксом, м3/ч

Gк - производительность установки по готовому коксу, кг/ч

? - плотность кокса в камере, кг/м3. Можно принять ее равной 850кг/м3. На производстве-аналоге используются коксовые камеры с коническим днищем со следующими размерами:

Рисунок 4.1. Геометрические размеры коксовой камеры.

На рисунке 4.1: Нп - полная высота, Нц - высота цилиндрической части, Нк - высота конической части, Нс - высота слоя кокса, D - диаметр камеры, d - диаметр днища.

Нп=27800 мм

Нц= 18530 мм

Нк = 4900 мм

d = 1800 мм

D = 5500 мм

Нс = 16300мм

По этим размерам находим рабочий объем коксовой камеры по формуле:

V=Vц + Vк

Vц , Vк - объемы кокса в цилиндрической и конической частях камеры соответственно, м3

Vц = м3

Vк = м3

V=Vц + Vк = 386,6 + 40,6 = 427,2 м3

Определим время заполнения камеры коксом по формуле:

? = V/ W = 427,2/17,18 = 24,9 ч

В момент окончания цикла коксования слой пены не должен доходить до верха камеры. Высоту пенного слоя h(м) при коксовании крекинг-остатков, представляющего собой пену с распределенными в ней карбоидными частицами, можно определить по формуле:

h = ?вс*uк

где ?вс - коэффициент вспучивания, ч

uк - скорость роста коксового слоя в камере, м/ч

При температуре сырья t(0С) на входе в камеру коэффициент ?вс рассчитывают по уравнению:

?вс = 4,5+0,11*(486-t) = 4,5+0,11*(486-500) = 2,96.

Вычислим:

uк = м/ч

h = 2,960,72 = 2,13 м.

Высота цилиндрической части камеры составит:

Нц = 2,13 + 16,28 = 18,41 м.

Тогда диаметр реактора составит:

м

Принимаем:

Диаметр - 5,5м;

Высота - 27,9 м;

Общий объем - 510 м3.

Общее число камер n = 2, в одной из них протекает процесс, а из другой выгружается готовый кокс.

Для проектирования установки принимают число камер - 3, для стабильной работы реакторных камер.

Проведем прочностной расчет коксовой камеры.

Исходные данные:

Расчетное давления в верхней части камеры Рв = 6 кг/см2 = 0,6 МПа;

Расчетное давление в нижней части камеры Рн = 8 кг/см2 = 0,8 МПа;

Расчетная температура стенки корпуса камеры, изготовленного из стали 16ГС+0,8*13 - 475 0С;

Расчетная температура стенки элементов корпуса, изготовленного из стали 12МХ+0,8*13 - 520 0С;

Материал корпуса камеры:

Верхней части (за исключением верхней горловины) двухслойная сталь 16ГС+0,8*13, нижней части сталь марки 12МХ+0,8*13 по ГОСТ 10885 - 75.

Цилиндрическая часть камеры разбивается по высоте на три участка:

- верхний высотой Н1 = 891 см (16ГС+0,8*13);

- средний, высотой Н2 = 500см (16ГС+0,8*13);

- нижний, высотой Н3 = 500 см (16ГС+0,8*13).

Толщина стенки верхнего участка:

S'1 = Р1 * Дв/2*?*Gдоп - Р1,

где Дв - внутренний диаметр камеры (Дв = 5,5 м);

? - коэффициент прочности сварного шва (? = 0,95);

Gдоп = Gт/nт - допускаемое напряжение для стали марки

16ГС+0,8*13;

Gдоп = 52 МПа - при температуре 4750С;

Р1 - рассчитанное давление в верхней части.

Р1 = Рв+(Нi*?/10),

где ? = 0,0096 г/см3 - удельный вес нефтепродукта;

Рв = 6 кг/см2;

Н1 = высота столба нефтепродукта в верхней части

(Н1 = 6 м).

Р1 = 6 + (600 * 0,096 / 10) = 6,6 кг/см2 = 0,66 МПа;

Тогда S'1 = (0,66 * 5,5) / (2 * 0,95 * 52 - 0,66) = 0,037 м.

Принятая толщина обечайки:

S1= S'1+ С + С1=0,037+0,003+0,00225=0,04225, где

С - прибавка на коррозию

С1 - величина минусового допуска на лист

Принимаем толщину стенки верхнего участка S1 = 45мм с учетом толщины коррозионного слоя.

Толщина стенки среднего участка:

S'2 = Р2 * Дв / 2*?*Gдоп - Р2,

где Р2 = Рв+(Н2'*?/10) - расчетное давление.

Н2' = Н1' + Н2 = 6 + 5 = 11 м - высота столба нефтепродуктов в средней части.

Расчет давления в средней части:

Р2 = 6 + (1100 * 0,0096)/10 = 7,06 кг/см2 = 0,706 МПа;

S'2 = (0,706 * 5,5 ) / (2 * 0,95 * 52 - 0,706) = 0,0396 м.

Принятая толщина S2:

S2= S'2+ С + С1=0,0396+0,003+0,0024=0,045 мм

С - прибавка на коррозию

С1 - величина минусового допуска на лист

Принимаем толщину стенки верхнего участка S1 = 48 мм с учетом толщины коррозионного слоя.

Толщина стенки нижнего участка:

S'3 = Р3 * Дв / 2*?*Gдоп - Р3

где Р3 = Рв+(Н3'*?/10) - расчетное давление.

Н3' = Н2' + Н3 = 11 + 5 = 16 м - высота столба нефтепродуктов в нижней части.

Расчет давления в нижней части:

Р3 = 6 + (16000 * 0,0096) / 10 = 7,54 кг/см2 = 0,754 МПа;

S'3 = (0,754 * 5,5 ) / (2 * 0,95 * 52 - 0,754) =0,042 м .

Принятая толщина обечайки

S1= S'3+ С + С1=0,042+0,003+0,0025=0,0479 мм

С - прибавка на коррозию

С1 - величина минусового допуска на лист

Принимаем толщину стенки верхнего участка S1 = 50 мм с учетом толщины коррозионного слоя.

Расчитаем толщину верхнего полушарового днища:

S = (Рв * R) / (2 * ? * Gдоп - 0,5 * Рв)

где R - радиус днища (R = 2,75);

? - коэффициент прочности сварного шва (? = 0,95);

Gдоп - допускаемое напряжение (Gдоп = 52 МПа).

S = (0,6 * 2,75) / (2 * 0,95 * 52 - 0,5 * 0,6) = 0,016 м

Принимаем S = 36 мм с учетом антикоррозийного слоя и припуска на штамповку.

Расчитаем шароконический переход и конический элемент нижнего днищ:.

1. Толщина стенки S1 цилиндрической обечайки на расстоянии

lу = 0,5vД*S , и конического элемента на расстоянии lк = 0,5v(Д*S)/cos?; принимается наибольшей, определяем по формуле:

S1 = (Рр * Д * у) / (4 * ? * Gдоп)

S2 = Рр / (2 * ? * Gдоп - Рр) * Д / cos?

где Рр - давление (Рр = 7,56 кг/см2);

Д - внутренний диаметр (Д = 550 см2);

у - коэффициент формы днища (у = 1,1);

? - угол при вершине корпуса (? = 30 0);

Gдоп - допустимое напряжение (Gдоп = 520 кг/см2).

S1 = (7,56 * 550 * 1,1) / (4 * 0,95 * 520) = 2,31 см

S2 = 7,56 / (2 * 0,95 *520 - 7,56) * 550 / cos 30 0 = 4,9 см

Толщину шароконического перехода принимаем S1 = 55 мм, толщину цилиндрической обечайки на расстоянии lу и конического элемента на расстоянии lк принимаем S2 = 55мм

lк = 0,5* v(550 * 4,9 / 0,891) = 28 см

Принято lк ? 400 мм

lу = 0,5 * v 550 * 4,9 = 26 см

2. Толщина стенки переходного конического элемента из стали 16ГС+0,8*13

Sк = Рн / (2 * ? * Gдоп - Рн) * Др / cos?

где Др = 310 см - расчетный диаметр (принят из условий транспортабельности);

r - радиус (r = 275 см).

Sк = 8 / (2 * 0,95 * 520 - 8) * 310/0,866 = 2,92 см

Принимаем толщину конического перехода нижнего днища 36 мм.

3. Толщина стенки конического элемента из стали 12МК+0,8*13 при расчетной температуре 510 0С.

Sк = Рн / (2 * ? * Gдоп - Рн) * Др / cos?

где Др = 270 кг/см2 диаметр;

? - коэффициент прочности сварного шва (? = 0,95);

Gдоп - допускаемое напряжение (Gдоп = 740 кг/см2);

Рн = давление внижней части камеры (Рн = 8 кг/см2).

Sк = 8 / (2 * 0,95 * 740 - 8) * 270 / 0,866 = 1,79 см

Принимаем Sк = 32 мм с учетом антикоррозийного слоя.

4.2 Расчет и подбор прочего технологического оборудования

Рассчитаем геометрические размеры циклона для очистки газов коксования, отходящих из реактора коксования, и подберем типовой циклон.

В геометрически подобных циклонах влияние сопротивлений всех видов (местные и обуславливаемые трением) учитывают одним общим коэффициентом ?, а вместо действительных скоростей газового потока на отдельных участках циклона используют условную скорость Wусл., равную отношению объема газа проходящего через циклон к его поперечному сечению. Коэффициент сопротивления для циклонов стандартных конструкций находиться в пределах от 75 до 300 в зависимости от модификации.


Подобные документы

  • Термические процессы переработки нефтяного сырья, особенности технологии производства игольчатого кокса и установки замедленного коксования. Материальный баланс процесса и тепловой баланс камеры коксования. Автоматический контроль и техника безопасности.

    дипломная работа [245,6 K], добавлен 08.04.2012

  • Свойства и механизм процесса образования кокса, характеристика сырья и продукции. Требования, предъявляемые к нефтяным коксам. Технологическая схема установки замедленного коксования, выбор и обоснование параметров регулирования контроля и сигнализации.

    курсовая работа [360,9 K], добавлен 24.11.2014

  • Загрузка коксовых печей. Сущность процесса коксования и термическая деструкция углей. Давление коксования и усадка загрузки. Выдача кокса, причины тугого хода и "бурения" печей. Машины, обслуживающие коксовые печи. Материальный баланс коксования.

    презентация [3,2 M], добавлен 17.07.2015

  • Основные показатели качества сырья. Продукты процесса замедленного коксования. Выбор и обоснование технологической схемы и режима работы установки. Кинетический и гидродинамический расчеты реакционных камер. Определение их размеров, тепловой баланс.

    курсовая работа [543,5 K], добавлен 24.12.2014

  • Характеристика процесса замедленного коксования; его назначение. Химизм газофазного термолиза различных классов углеводородов. Термические превращения высокомолекулярных компонентов нефти в жидкой фазе. Устройство и принцип работы шатровых печей.

    курсовая работа [902,2 K], добавлен 14.04.2014

  • Использование кокса фракции менее 40 мм (коксового орешка) в доменной плавке, показатели качества кокса. Зависимость изменения удельного расхода кокса от удельного расхода коксового орешка. Определение коэффициента замены скипового кокса коксовым орешком.

    научная работа [1,1 M], добавлен 08.02.2011

  • Технология производства прокалки кокса в трубчатой вращающейся печи. Параметры контроля и управления. Описание приборов и средств контроля. Датчики расхода. Датчики давления. Преобразователь термоэлектрический ТСП. Обозначение метрологической поверки.

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 31.07.2008

  • Доменный процесс как основное звено в цикле производства черных металлов. Виды углеродистого сырья коксохимического происхождения для производства углеграфитовых материалов: каменноугольный пек и пековый кокс. Прокаливание и графитирование пекового кокса.

    реферат [139,2 K], добавлен 27.11.2009

  • Оценка исчерпаемости запасов каменного угля, в т.ч. пригодного для коксования. Основные тенденции развития технологий получения топлива для металлургии, характеристика современной технологии получения кокса. Перспективы обеспечения потребности в нем.

    реферат [25,2 K], добавлен 03.12.2015

  • Знакомство с конструктивными особенностями трубчатых печей, основное назначение. Рассмотрение теплофизических свойств нагреваемых продуктов. Общая характеристика конвективной камеры. Этапы расчета трубчатых печей установки замедленного коксования.

    контрольная работа [1,4 M], добавлен 08.09.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.