واحد کک سازی تاخیری: پروژه، اصل عملیات، محاسبه توان و مواد اولیه

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

واحدهای کک سازی تاخیری رایج ترین راه حل سخت افزاری برای پالایش نفت سنگین هستند. دستگاه آنها شامل 2 ماژول اصلی است - راکتور، که در آن مواد خام گرم می شود و کک می شود، و پردازش مکانیکی. طراحی کارخانه ها به صورت مرحله ای انجام می شود و شامل محاسبه و انتخاب تجهیزات فرآیند، تعیین شاخص های فنی و اقتصادی می باشد.

مقصد

فرآيند فناوري كك كردن يكي از راههاي تصفيه روغن است. هدف اصلی آن بدست آوردن کک نفتی کلوخه ای بزرگ است. 3 روش کک سازی در صنعت استفاده می شود:

1. دوره ای، مکعبی. مواد خام در یک دستگاه افقی بارگیری می شود، با یک جعبه آتش در زیر آن گرم می شود، سپس به مدت 2-3 ساعت کلسینه می شود. پس از آن، کوره خنک می شود و محصول نهایی تخلیه می شود. این روش ساده ترین و کم بازده است.
2. مستمر. این روش هنوز در مرحله توسعه صنعتی است.
3. نیمه پیوسته، در حال حاضر دریافت شده استگسترده ترین.

واحدهای کک سازی با تاخیر فوق العاده جدیدترین نوع تجهیزات فرآیند هستند. در آنها، مواد خام از قبل در یک کوره گرم می شوند و سپس به اتاق های واکنش گرم نشده منتقل می شوند که دارای یک لایه عایق حرارتی برای حفظ دمای مورد نیاز هستند. تعداد و اندازه راکتورها، قدرت کوره ها بر عملکرد کل نیروگاه تاثیر می گذارد.

عملیات اولین DCU در روسیه در سال 1965 در Ufaneftekhim آغاز شد. کوکر تاخیری کارخانه هنوز در حال کار است. پس از بازسازی در سال 2007، بهره وری آن در حدود 700-750 هزار تن در سال از نظر جرم مواد خام فرآوری شده است.

محصولات نهایی

مواد زیر در آزمایش اولتراسونیک به‌جز کک به دست می‌آیند:

• گازهای کک (که به عنوان سوخت فرآیند استفاده می شود یا برای به دست آوردن کسر پروپان بوتان پردازش می شود)؛
• بنزین؛
• تقطیر کک (سوخت، مواد اولیه کراکینگ).

در دستگاه‌های تست اولتراسونیک داخلی، بازده کک 20 تا 30 درصد وزنی است. این شاخص در درجه اول به کیفیت مواد خام بستگی دارد. صنعت متالورژی بیشترین نیاز را به این محصول دارد (تولید آند و الکترود، آلومینیوم، ساینده، کاربید، مواد کربن-گرافیت، فروآلیاژ). علاوه بر اولین واحد Ufa DCU، واحدهای کوکر تاخیری دیگری نیز در روسیه ساخته شده است: در پالایشگاه Omsk، Novokuibyshevsk Refinery، LLC LUKOIL-Volgogradneftepererabotka، LUKOIL-Permnefteorgsintez، LUKOIL-Permnefteorgsintez، در شرکت پتروشیمی Angarsk، NOVOIL OJSC (Ufa)، TANECO PJSC (Nizhnekamsk).

مواد خام

مواد غذایی برای کک کردن به 2 گروه تقسیم می شوند: محصولات فرآوری اولیه و ثانویه. مواد زیر به عنوان مواد خام در واحدهای کک سازی تاخیری استفاده می شود:

• روغن سوخت؛
• نیمه قطران؛
• tar;
• زمین ذغال سنگ;
• آسفالت و سایر فرآورده های نفتی صنعتی؛
• بقایای زغال سنگ مایع؛
• پیرولیز سنگین و قطران شیل;
• بقایای ترک حرارتی؛
• قیر نفتی و روغن های سنگین.

بقایای روغن بسیار معطر رایج ترین مواد اولیه در حال حاضر هستند.

تاثیر بر پارامترهای فناوری

پارامترهای زیر کارخانه کک سازی به خواص مواد خوراک بستگی دارد:

• کارایی محفظه واکنش؛
• کیفیت محصولات دریافتی؛
• خروجی کک؛
• شرایط برای فرآیند.

مهمترین پارامترهای مواد خام عبارتند از:

• کک کردن، بسته به محتوای مواد آسفالت رزینی. مقدار کک سازی باید در محدوده 10-20٪ باشد. با مقدار کوچکتر، بازده کک کاهش می یابد و با مقدار بزرگتر، رسوبات در داخل کویل ها در کوره ها تجمع می یابد. ظرفیت کک سازی با جرم باقیمانده جامد در بوته پس از گرم کردن نمونه محصول نفتی در آن تعیین می شود.
• تراکم.
• ترکیب شیمیایی. از جانبناخالصی‌های مضری که بیشترین تأثیر را بر کیفیت کک دارند، گوگرد منتشر می‌کنند (این مقدار نباید بیشتر از 1.5 درصد وزنی باشد). بسته به هدف کک در فرآیند تکنولوژیکی، استفاده از انواع مختلف مواد اولیه ترجیح داده می شود. بنابراین برای به دست آوردن ساختار الیافی محصول نهایی از موادی با پایه پارافینی استفاده می شود.

بازده کک متناسب با چگالی خوراک و محتوای آسفالتین است.

مراحل پخت

فرایند تکنولوژیک در واحدهای کک سازی تاخیری طولانی و مستمر است، از تامین مواد اولیه تا تخلیه محصول نهایی. به طور معمول، به 3 مرحله تقسیم می شود:

1. واکنش های تجزیه، تشکیل بخش های تقطیر، مواد واسطه، تراکم.
2. کاهش قابل توجه محتوای هیدروکربن های غیر اشباع در گازها، افزایش وزن مولکولی اجزای باقیمانده، واکنش های چرخه ای.
3. افزایش میزان آسفالتین در باقیمانده تا 26% کاهش میزان رزین و روغن. باقیمانده مایع را به کک جامد تبدیل کنید.

طبقه بندی

2 نوع اصلی از واحدهای کک کردن تاخیری بر اساس طرح آنها وجود دارد: تک بلوکی و دوبلوک.

در بین گیاهان دو بلوکی، 4 نوع وجود دارد که با طراحی و ویژگی های فنی زیر مشخص می شود:

1. قطر داخلی محفظه های کک سازی – 4.6 متر کوره های گرمایش چادری، چهار محفظه که به صورت جفت کار می کنند. نفت سفید و نفت گاز به دست آمده در طی فرآیند کک سازی برای گرم کردن استفاده می شود.
2. کوکاکولامحفظه های Ø 5.5 متر مواد اولیه - روغن های سوخت مستقیم با معرفی هیدروکربن های بسیار معطر، که باعث افزایش بازده محصول با کیفیت می شود.
3. راکتورهای ساخته شده از فولاد آلیاژی Ø 5.5 متر، ارتفاع 27.6 متر، کوره های لوله ای با مشعل حجمی، دریچه های بالای سطح با سطح مقطع افزایش یافته، گیج های سطح رادیواکتیو که امکان ثبت مکان جداسازی فاز کک-فوم را فراهم می کند.. آخرین نوآوری به استفاده بهتر از حجم مفید راکتور کمک می کند. تامین توربولاتور با مواد افزودنی شوینده برای کاهش کک شدن کویل ها، روغن گاز خنک شده در لوله های سر.
4. محفظه‌های واکنش Ø 7 متر ارتفاع 29.3 متر ورودی محوری مواد اولیه به راکتورها، سیستم هیدرولیک تخلیه کک با کنترل از راه دور، جرثقیل‌های برقی، انبارها با ذخیره‌سازی از نوع طبقه.

تجهیزات کاربردی

تجهیزات که مجهز به این نوع تاسیسات هستند بسته به هدف به گروه های زیر تقسیم می شوند:

1. فناوری، مستقیماً در فرآیند کک‌سازی (کوره‌ها، تجهیزات ستونی، مبدل‌های حرارتی، محفظه‌های راکتور، مکعب‌ها، یخچال‌ها، پمپ‌ها، خطوط لوله، ابزار دقیق، شیرها و سایر دریچه‌های قطع و وصل کردن) دخیل است..
2. فاضلاب - جمع آوری و تصفیه آب برای بازگشت به چرخه کاری (عملیات خنک سازی و استخراج کک).
3. تجهیزات تخلیه کک از محفظه (مکعب). در تاسیسات مکانیزه مدرن، می تواند از نوع مکانیکی و هیدرولیک باشد (قلاب، وینچ، شانه، برش، میله، برج، آستین لاستیکی).
4. دستگاه های حمل و نقل و پردازش محصول نهایی (دریافت ناودان و رمپ، جرثقیل، نوار نقاله، فیدر، سنگ شکن، انبار).
5. ماشین آلات و تجهیزات مکانیزاسیون کار.

هنگام طراحی کارخانه‌های کک‌سازی تاخیری، لازم است طراحی محفظه‌های واکنش و کوره‌ها را به‌دقت در نظر بگیرید، زیرا مدت زمان چرخه کاری به قابلیت اطمینان عملکرد آنها بستگی دارد.

پارامترهای فرآیند

پارامترهای اصلی فناوری کک سازی عبارتند از:

• نسبت گردش مجدد، به عنوان نسبت بار کل سیم پیچ های واکنش کوره ها به بار کل کارخانه از نظر مواد خام تعریف می شود. با افزایش ارزش آن، بازده کک، گاز و بنزین با کیفیت بالا افزایش می‌یابد، اما مقدار نفت گاز سنگین کاهش می‌یابد.
• فشار در محفظه واکنش. کاهش آن منجر به افزایش بازده نفت گاز، کاهش بازده کک و گاز و افزایش کف می شود.
• دمای فرآیند. هر چه بزرگتر باشد، کیفیت کک از نظر مقدار مواد فرار، استحکام و چگالی آن بالاتر است. حداکثر مقدار با خطر کک شدن کوره و خطوط لوله محدود می شود و دوام کویل ها را کاهش می دهد. هر نوع ماده خام دمای بهینه خود را دارد.

ساخت واحدهای کک سازی تاخیری با هزینه های سرمایه ای بالایی همراه است. بنابراین، اغلب بازسازی یک مجموعه تجهیزات از قبل در حال کار انجام می شود. این با کاهش چرخه به دست می آیدکک سازی، معرفی محفظه های واکنش جدید یا کاهش نسبت گردش مجدد.

اصل عملیات

واحدهای کک‌سازی تاخیری از یک یا چند گروه جفتی از محفظه‌ها تشکیل شده‌اند که در آنها یک محفظه در مرحله تولید کک و دیگری در تخلیه یا در حالت میانی کار می‌کند. فرآیند تجزیه مواد منبع در یک کوره لوله ای شروع می شود، جایی که تا دمای 470-510 درجه سانتیگراد گرم می شود. پس از آن، ماده خام وارد محفظه های گرم نشده می شود و در آنجا به دلیل گرمای ناشی از آن به شدت کک می شود.

هیدروکربن های گازی و مایع برای جداسازی کسری در یک ستون تقطیر تخلیه می شوند. کک وارد بخش پردازش مکانیکی می شود، جایی که تخلیه، دسته بندی و حمل می شود. یک چاه در لایه محصول نهایی حفر می شود و یک برش هیدرولیک در آن قرار می گیرد. نازل های آن تحت فشار تا 20 مگاپاسکال کار می کنند. تکه‌های کک جدا شده روی یک سکوی زهکشی می‌افتند که در آن آب تخلیه می‌شود. سپس محصول را به قطعات کوچکتر خرد کرده و به قطعات تقسیم می کنند. سپس، کک به انبار منتقل می شود.

نمودار اصلی سونوگرافی در شکل زیر نشان داده شده است.

محفظه های کک

محفظه ها یک راکتور هستند که اساس کل نصب است. چرخه عملکرد اتاقک معمولاً 48 ساعت است، البته در سال های اخیر دستگاه های اولتراسونیک در حالت های 18 و 36 ساعته طراحی شده است.

چرخه عملیات یک راکتور شامل عملیات زیر است:

• بارگیری مواد خام، فرآیند کک کردن (1 روز)؛
• تخفیف (1/2 ساعت)؛
• درمان هیدروترمال (2.5 ساعت)؛
• خنک کننده آب محصول، حذف آب (4 ساعت)؛
• تخلیه محصول (5 ساعت)؛
• آب بندی منهول، تست فشار با بخار داغ (2 ساعت)؛
• گرم کردن با بخارات روغن، تغییر به چرخه کاری (3 ساعت).

طراحی

پروژه واحد کک سازی تاخیری به ترتیب زیر در حال توسعه است:

• تعیین بهره وری مورد نیاز، تن در سال؛
• تحلیل پایه منابع؛
• ترسیم تعادل نظری مواد در فرآیند کک سازی برای انواع مختلف مواد خام؛
• تعیین جریان اصلی مواد؛
• توسعه مفهوم نصب؛
• توجیه برای اندازه و تعداد راکتورها؛
• تعیین مدت زمان پر کردن یک محفظه با کک و محاسبه هیدرولیکی آن، تهیه برنامه زمانبندی برای عملکرد راکتور؛
• محاسبات بار دما در محفظه؛
• محاسبه اتاق‌های همرفت و تشعشع؛
• توسعه طرح خط تولید؛
• محاسبات فنی سایر تجهیزات اصلی (ستون تقطیر، کوره، یخچال و غیره)؛
• توسعه سیستم نظارت و کنترل، انتخاب ابزارهای اتوماسیون؛
• شرح طرح‌های حفاظت اضطراری؛
• توسعه جنبه های زیست محیطی و اقدامات ایمنی؛
• تعیین شاخص های اقتصادی (هزینه سرمایه، تعداد پرسنل خدمات، حقوق و دستمزد،هزینه های تولید مواد اولیه و مواد کمکی، اثر اقتصادی سالانه، هزینه یابی محصول).

محاسبه ظرفیت واحد کک سازی تاخیری به صورت سالانه طبق فرمول: انجام می شود.

N=P x t،

که در آن P ظرفیت کارخانه است، t/day;

t تعداد روزهای کاری در یک سال است.

خروجی محصول از نظر فیزیکی با توجه به پایه و گزینه های طراحی بر اساس تعادل مواد نصب تعیین می شود.