Что такое коксовая печь: устройство и разновидности

Коксовая печь для превращения каменного угля в кокс

Схема, устройство и конструкция коксовой печи

Основными составляющими элементами подобного оборудования являются камеры коксования, в которые закладывается сырье, и отопительные промежутки, где происходит горение топлива. Уголь от зоны горения отделен стенками из огнеупорного кирпича, благодаря чему удается избежать окисления сырья. Камера коксования обладает следующими размерами: длина 12-16 м, высота 4-5 м, ширина 40-45 см.

Такая печь имеет целую батарею камер коксования, которых насчитывается несколько десятков штук. Уголь загружается через отверстия вверху с помощью тележки. Процесс переработки топлива длится около 15 часов. После его завершения готовый продукт выгружается через боковые отверстия с помощью выталкивателя. При этом температура полученного материала составляет 1000 °С, а дым в отопительных промежутках достигает показателей в 1300-1400 °С. Чтобы не произошло возгорания кокса, его помещают в специальный вагон, где происходит тушение. Оно бывает мокрое и сухое.

В качестве горючего при производстве кокса используется доменный или коксовый газ. Последний является продуктом переработки твердого топлива путем нагревания без доступа кислорода. В печи предусмотрены керамические регенераторы, позволяющие утилизировать теплоту продуктов сгорания.
Регенератор – это вид теплообменного устройства, в котором теплоноситель в циклическом процессе контактирует с определенными поверхностями оборудования. При этом горячее вещество нагревает холодные стену и насадку, после чего они отдают тепло теплоносителю, имеющему низкую температуру. Регенераторная насадка используется для накапливания тепловой энергии и последующей ее передачи газу или воздуху.

Существует иной вид теплообменников – рекуператор. В нем горячий и холодный теплоносители обмениваются теплом через разделяющую их стену.

В печных регенераторах сначала опускаются горячие дымовые газы, затем происходит переключение перекидных клапанов, и снизу вверх идет поток холодного воздуха. Перекидной клапан – это механизм, позволяющий менять направление движения газообразных веществ. В результате поверхности регенератора поочередно нагреваются от дымовых газов и охлаждаются воздухом, и такой процесс идет непрерывно.

Переключение клапанов осуществляется с интервалом в 15-30 минут. Очевидно, что при меньшем промежутке времени между перекидками происходит экономия горючего на отопление печи. Вместе с тем при частом переключении оборудование быстрее изнашивается. Через теплообменник можно пропускать и топливо перед его подачей в камеру для сжигания. Если этого не требуется, газ через горелку сразу же поступает в зону горения.

Коксовые печи производят с двумя вариантами отопительных промежутков:

  1. Устройства с перекидными каналами (ПК).
  2. Агрегаты с парными вертикалами и рециркуляцией продуктов горения (ПВР).

В отопительных промежутках печей ПК установлены перегородки. Над камерой коксования смежные с нею отсеки соединяются коллектором. Таким образом формируются перекидные каналы. Данная конструкция несовершенна, потому она используется не очень часто. В качестве недостатков этого варианта печей можно отметить следующее: в таких устройствах коксовая масса нагревается по вертикали неравномерно; создается значительное гидравлическое сопротивление; отопительная система недостаточно герметична; наблюдается перерасход топлива. Чтобы содержимое камеры коксования нагревалось равномернее, кладку стены в нижней части делают более толстой.

Каждый из отопительных промежутков в печах ПВР разделен на две части (вертикалы), по которым рециркулируют продукты сгорания. Попарно они соединены внизу рециркуляционными отверстиями. Вещества, полученные путем химической реакции окисления топлива, рециркулируют благодаря тому, что они имеют разную с горючим плотность. Кроме того, этому способствует инжектирующий эффект топливовоздушной смеси.

Конструкция печей ПВР позволяет сжигать до 40% продуктов горения. Потому для них характерна равномерность нагревания коксовой массы. По высоте разница в температуре полученной продукции не превышает 50 °С. Этот фактор делает печи ПВР более предпочтительными, чем устройства ПК. Продуктами коксования одной тонны сухого каменного угля являются около 750 кг кокса, более 300 куб. м коксового газа, 35 кг смолы, 10 кг бензольных углеводородов и 3 кг аммиака в виде сульфата аммония.

Коэффициент использования химической энергии топлива при производстве кокса превышает 80%. Удельный расход теплоты составляет около 3,5 МДж/кг.

К способам снижения потребления топлива при его переработке путем нагревания без доступа кислорода можно отнести следующее:

  1. Применение технологии сухого тушения кокса. Это позволяет использовать тепловую энергию продукта на нагревание воды или пара. С одной тонны твердой продукции можно получить около 1 ГДж теплоты в виде нагретого влажного воздуха. Сухое тушение также позволяет произвести продукцию более высокого качества.
  2. Получение тепловой энергии от горячих газообразных продуктов коксования. Их температура может достигать 700 °С. На данный момент использование такого материала в этих целях затруднительно из-за высокого содержания в них смолы. Это делает невозможным применение обычных теплообменников.
  3. Модернизация используемых регенераторов для более полного получения тепловой энергии от продуктов сгорания. Одним из направлений может быть увеличение площади нагрева насадки.
  4. Подбор оптимального временного интервала между переключениями клапанов. Если сделать перекидку более частой, это позволит уменьшить объем регенераторов и тепловые потери в них. С другой стороны, частое переключение приводит к более быстрому износу оборудования.
  5. Одновременное проведение температурной подготовки шихты (ее нагревания) и сухого тушения кокса. Благодаря такому совмещению процессов удается достичь существенного снижения расхода теплоты при производстве продукции (примерно на четверть и более).

Коксовые печи

Описание коксовой печи

Коксовая печь – технологический агрегат, в котором осуществляется коксование каменного угля. Первые коксовые печи (так называемые стойловые) стали применять в начале 19 в. Они состояли из кирпичных стенок высотой до 1,5 м и длиной до 15 м, расположенных друг от друга на расстоянии 2–2,5 м. Загруженный в пространство между стенками уголь покрывали сверху и с торцов землёй и поджигали. Коксование продолжалось 8–10 дней. В 30-х гг. 19 в. появились ульевые печи, в которых коксование протекало в закрытых куполообразных камерах с небольшим доступом воздуха. В середине 19 в. получили распространение пламенные коксовые печи с внешним обогревом. Угольную шихту загружали в выложенные из огнеупорного кирпича камеры, разделённые обогревательными простенками с вертикальными каналами, в которых сжигался коксовый газ. Важным этапом явилось создание в 70-х гг. 19 в. коксовые печи с улавливанием химических продуктов из коксового газа. В этих печах камеры коксования были отделены от отопительных простенков. Современные коксовые печи по способу загрузки угольной шихты и выдачи кокса подразделяют на горизонтальные и вертикальные. Наиболее широко распространены горизонтальные коксовые печи периодического действия. Такие коксовые печи состоят из камеры коксования, обогревательных простенков, расположенных по обе стороны камеры, регенераторов. На верху камеры коксования предусмотрены загрузочные люки, с торцов камера закрыта съёмными дверями. Длина камер достигает 13–16 м, высота 4–7 м, ширина 0,4–0,5 м. Обогрев камер осуществляется за счёт сжигания в вертикальных каналах простенков коксового, доменного или др. горючего газа. Период коксования одной угольной загрузки зависит от ширины камеры и температуры в обогревательных каналах и составляет обычно 13–18 ч. По окончании коксования раскалённый кокс выталкивают из камеры через дверные проёмы коксовыталкивателем и тушат. Для компактности коксового цеха и лучшего использования тепла коксовые печи объединяют в батареи (по 61–77 коксовых печей в каждой) с общими для всех печей системами подвода отопительного газа, подачи угля, отвода коксового газа. Все операции по обслуживанию коксовые печи (загрузка, съём и закрытие дверей и люков, выдача и тушение кокса и т.д.) механизированы и автоматизированы. Разрабатываются коксовые печи непрерывного действия, например вертикального и кольцевого типа. [1]

Устройство коксовых печей

Коксохимические заводы сооружаются, как правило, вблизи металлургических заводов и входят в их состав, либо как отдельные предприятия. Коксохимическая промышленность отличается высокой концентрацией производства, т. е. заводы являются весьма мощными и имеют высокую производительность.

Современные печи для коксования углей представляют собой горизонтальные прямоугольные камеры, выложенные из огнеупорного материала. Камеры печей обогреваются через боковые стены. Печи располагаются в ряд и объединяются в батареи для уменьшения потери тепла и достижения компактности. В типовую батарею печей с шириной камер 410 мм входят обычно 65 печей, а в батарею большой емкости с камерами шириною 450 мм входят 77 печей. Обычные камеры имеют полезный объем 20–21,6 м 3 , а печи большой емкости–30 м 3 . Ширина печей более 450 мм нецелесообразна из-за ухудшения качества кокса (повышения истираемости). Для облегчения выталкивания кокса из камеры коксования ширину камеры со стороны выдачи кокса делают на 40–50 мм шире, чем с машинной стороны. Таким образом, камера имеет вид конуса. За основные элементы батареи надо принять следующие: фундамент, регенераторы, корнюрную зону, зону обогревательных простенков, перекрытия простенков и перекрытия камер. [2]

Фундамент представляет собой бетонное основание, имеющее с боков железобетонные укрепления — контрфорсы, которые сдерживают перемещение кладки батареи при ее разогреве. Фундамент состоит из двух плит. На нижней плите установлены верхние сооружения батареи. В верхней плите обычно располагают борова печей. Батарея имеет четыре борова для отвода продуктов горения. Над фундаментом расположен подовый канал для подвода воздуха и бедного газа или же отвода продуктов горения из регенераторов.

Регенераторы предназначены для подогрева воздуха и бедного газа своей насадкой, предварительно нагретой теплом отходящих продуктов горения из обогревательного простенка печей.

Читайте также:  Основные возможности фиксации трубы в процессе разборки печи

Над регенераторами находится корнюрная зона, которая является основанием камер печей и обогревательных простенков. В ней расположены каналы для подвода коксового газа к вертикальным каналам обогревательного простенка. Эти каналы иначе называются корнюрами.

Над корнюрной зоной расположена зона обогревательных простенков, в которой находятся камеры печей для коксования углей. Наружные стены обогревательных простенков одновременно являются стенами камер печи.

Для отопления печей применяются коксовый, доменный, генераторный, обезводороженный коксовый газы и их смеси. [2]

При обогреве коксовым газом применяется так называемый «обратный коксовый газ», т. е. газ, прошедший через аппаратуру, улавливающую ряд химических продуктов. В составе обратного коксового газа содержится до 60% водорода, который целесообразно извлечь и использовать на азотнотуковых заводах для синтеза аммиака. Обезводороженный коксовый газ (не содержащий водорода) также можно применить для отопления печей. Генераторный газ применяется лишь в тех случаях, когда приходится экономить коксовый газ, который целесообразнее использовать как бытовое топливо.

Коксовая печь: устройство и принцип работы оборудования для получения высоких температур и полной герметизации

Для превращения определённого твердого топлива в кокс, необходимо использовать специальную печь. Оборудование обеспечивает нагрев до высоких температур, примерно, в 1000 градусов. При этом для получения правильного кокса, во время процесса нагрева, внутри устройства не должен проникать кислород. Все эти требования обеспечивает коксовая печь. Чтобы понять ее устройство, необходимо изучить полную информацию об агрегате.

Устройство и принцип работы коксовой печи

Устройство коксовой печи – не простое. Главным рабочим элементом печи является камера коксования, куда помещается необходимый твердый материал для преобразования в кокс, а также отопительные промежутки для разогревания топливных элементов.

От зоны горения уголь отделяется специальными огнеупорными кирпичами, из которых складывается стена. Таким образом, производителю удалось добиться надежной защиты от окисления сырья.

Камера коксования имеет следующие размеры:

  • длина 12-16 м,
  • ширина – 40-45 см,
  • высота – 4-5 м.

Коксовую печь делят на десятки камер коксования. Их количество зависит от конкретного производственного цеха. Уголь, преобразующийся в кокс, внутрь загружается с верхней части оборудования через специально приспособленную тележку.

Чтобы необходимый материал превратился в кокс, необходимо производить нагрев в течение 15 часов. После завершения обработки, продукт поступает через боковые отверстия посредством специального выталкивателя. После обработки температура материала составляет примерно 1000 градусов по Цельсию, а температура дыма в отопительных промежутках — 1400 градусов. Чтобы избежать возгорания, кокс помещается в оборудованный бокс, где его мгновенно тушат. Способы тушения — сухой или мокрый.

В качестве топлива обычно применяют коксовый или доменный газ. Коксовая разновидность образуется в результате процесса коксования.

В печь устанавливают специальные регенераторы, изготовленные из керамики. Они позволяют утилизировать теплоту, полученную при сгорании продукты. Регенератор представляет собой устройство для теплообмена, в котором теплоноситель соприкасается с частью печи. Холодные стенки нагреваются, а тепло передается холодному теплоносителю. Регенераторная насадка применяется для скапливания тепла, и последующую передачу ее воздуху или газу.

Также на производстве можно встретить второй тип теплообменника, который получил название рекуператор. Холодный и горячий теплоноситель через стенку обмениваются теплом. В регенераторах в первую очередь опускаются дымовые газы, а уже после они переключаются на перекидные клапаны. Снизу вверх начинает приходить поток холодного воздуха. Клапан представляет собой механизм, с помощью которого направление потоков меняется в необходимую сторону. В итоге регенератор сначала нагревается потоками дымовых газов, после охлаждается воздухом. Этот процесс происходит во время работы оборудования непрерывно.

Клапана переключается с интервалом примерно в полчаса. В этот временной промежуток происходит экономия топлива на отопление печи. Также если сократить этот интервал, то оборудование станет быстрее изнашиваться, поэтому производители настаивают на соблюдении установленных временных мер.

Для начала процесса коксования, сгораемый материал должен попасть внутрь устройства. Для этих целей в верхней части агрегата устанавливают дверь. Также там имеется отверстие для выхода газов, что образуются в процессе работы печи.

Двери имеются также с двух сторон камеры, которые снимаются, когда коксование заканчивается. Эти отверстия приспосабливаются для выталкивания готового образца продукции.

Для обеспечения правильной работы, печь должна быть полностью герметичной, не пропускающей внутрь воздух, который также придется разогревать в случае попадания в устройство. Это повысит расход отопительных газов, что невыгодно для производства и скажется на цене получаемого продукта.

Батарея

Отдельного внимания заслуживает батарея коксовых печей. Она предназначено исключительно для получения кокса. Примечательно то, что батареи непрерывно эксплуатируются в течение долгого времени. В большинстве случаев срок эксплуатации составляет 25 лет. Внутри постоянно поддерживается высокая температура, а также металл постепенно стачивается при выдаче готовой продукции из камеры. Это говорит о том, что материалы изготовления должны быть только самыми лучшими. Используются огнеупорные сплавы.

Батарея коксовой печи

При изготовлении необходимо учитывать, что готовая батарея, запущенная в эксплуатацию должна в течение многих лет выдерживать:

  1. Усилия механического характера, возникающие при работе оборудования.
  2. Давление, получаемое при процессе коксования.
  3. Давление, прилагаемое всеми элементами конструкции, что лежат на огнеупорных батареях.

А также учитывается тот немаловажный факт, что в батареи содержится большое количество печей – от 45 до 69.

Какие они бывают

Современные коксовые печи делятся на следующие разновидности:

  1. Вертикальные и горизонтальные по способу расположения камер.
  2. С верхней и нижней загрузкой и выдачей по способу загрузку и выдачи кокса.
  3. Непрерывными и периодическими по осуществлению технологического режима.
  4. Циркулирующие и не циркулирующие в зависимости от применения режимов рециркуляции.

Вертикальная коксовая печь

Этапы производства кокса в печи

Чтобы преобразовать определённый вид в материалах кокс, необходимо придерживаться нескольких основных этапов:

  1. Вначале материал загружается в камеру печи, а после разравнивается специальной штангой. Чтобы помещение не задымилось при открытии камеры, создается разряжение при помощи инжекции пара или газа. Также на некоторых производственных объектах применяются специальные газоотсосные приборы, подключённые к камере.
  2. Коксование шихты. Во время этого процесса материал подвергается разным видам воздействия, в результате чего получается кокс. На этом этапе можно вычислить производительность печи, которая определяется временным промежутком, необходимым, чтобы получить готовый кокс.
  3. Последний этап — это выгрузка готового кокса. Чтобы провести процесс максимально безопасно и не навредить рабочим, всё приходит в автоматическом режиме. В работу включается коксовыталкиватель, который поставляет полученный материал в сушильный вагон.

Последний этап — это выгрузка готового кокса. Чтобы провести процесс максимально безопасно и не навредить рабочим, всё приходит в автоматическом режиме

Эксплуатация печей

Основным параметром при эксплуатации коксовых печей является производительность оборудования. Этот параметр зависит от таких характеристик, как толщина стен оборудования, ширина сгораемой камеры, температуры, образующейся в простенках, качества шихты, а также свойств огнеупорных материалов, которые были использованы при изготовлении печи.

Современное оборудование может развивать максимальную скорость в 32 мм в час. Этого показателя удалось добиться с использованием самой высокой температуры, которая может развить камера сгорания. Также важным параметром является температура готового кокса – от 1000 до 1050 градусов.

Пути снижения расхода топлива на коксование

Снизить расход топлива во время работы можно, придерживаясь следующих приемов:

  1. Применение сухого тушения полученного материала после коксования. Таким образом, тепловая энергия используется в определенных нуждах. С одной тонны полученного кокса выделяется 1 ГДж теплоты в виде пара. Использование такого метода позволяет добиться лучшего качества продукции.
  2. Тепловая энергия забирается от горячих газообразных продуктов во время коксования. Температура таких объектов достигает примерно 700 градусов. Но этот процесс проблематичен, поскольку в продуктах коксования имеется большое количество смол. По этой причине обычные теплообменники использовать не получается.
  3. Усовершенствование регенераторов, которые уже используются на оборудовании. Таким образом, можно получить полную тепловую энергию от продуктов, подвергающихся сгоранию.
  4. Выбор оптимального интервала времени между переключениями встроенных клапанов. Если ускорить процесс, тогда объем регенераторов уменьшится, и соответственно, тепловые потери понизятся. Но частое переключение приведет к более скорому выходу из строя оборудования.
  5. Одновременное нагревание твердого продукта и сухое тушение. Так снижается расход теплоты при образовании кокса. Этот показатель уменьшается на четверть или даже больше.

Установка замедленного коксования

Назначение

Коксование — процесс переработки жидкого или твёрдого топлива нагреванием без доступа кислорода. При разложении топлива образуется твёрдый продукт —нефтяной или каменноугольный кокс и летучие продукты.

Типы коксования по аппаратурному оформлению:

  1. замедленное коксование в необогреваемых камерах (для получения малозольного кокса)
  2. обогреваемых кубах (для получения электродного и специальных видов кокса)
  3. коксование в «кипящем слое» порошкообразного кокса (так называемый «термоконтактный крекинг»)

Наиболее часто в современной нефтепереработке и нефтехимии применяется технология замедленного коксования.

Процесс замедленного коксования представляет собой процесс термического крекинга для переработки тяжелых фракций нефти в более легкие газообразные и жидкие продукты и твердый (сырой) кокс.

Сырье и продукты

Сырье коксования может представлять собой смесь одного или нескольких видов сырья, таких как вакуумные остатки, атмосферные остатки или смолы. Эта смесь поступает на установку через резервуарный парк или напрямую с других технологических установок.

Установка замедленного коксования предназначена для производства следующей продукции:

  • отходящие газы коксования,
  • пропан-пропилен,
  • бутан-бутилен,
  • нафта коксования,
  • легкий газойль коксования (ЛГК),
  • тяжелый газойль коксования (ТГК),
  • топливный кокс.
Читайте также:  Как сделать печь профессора Бутакова своими руками?

Нефтяной кокс привлекает внимание специалистов как перспективное технологическое топливо в производстве вяжущих материалов — цемента, извести и гипса.

Кокс широко используется в качестве исходного сырья в производстве электродов для дуговых электропечей. Его применение в указанном качестве и в других производствах ограничивается содержанием серы.

Нефтяной кокс используется в качестве топлива при сжигании которого на ТЭЦ вырабатывается электроэнергия.

Потребление нефтяного кокса в промышленности

Технологическая схема

Установка состоит из следующих секций:

  • буферная емкость сырья и предварительный подогрев сырья,
  • коксование
  • секция первичного фракционирования
  • секция разделения газов
  • секция аминовой очистки
  • пропарка/продувка коксовой камеры
  • раскоксовывание
  • система выгрузки кокса.

Технологическая схема установки замедленного коксования

Принцип работы

Блок предварительного подогрева

Свежее сырье совместно с рециркулирующими дистиллятами направляется через линию теплообменника предварительного нагрева подачи, чтобы максимизировать рекуперацию тепла из потоков циркулирующих орошений (ЦО) и продуктовых газойлей. Через цепь теплообменников предварительного нагрева сырье обычно нагревается до 280-300 °С. Точная температура на выходе из теплообменника оценивается с помощью пинч-анализа для оптимального проектирования схемы теплообмена. Предварительно нагретый вакуумный остаток направляется в нижнюю часть фракционирующей колонны, которая выполняет роль буферной емкости и обеспечивает равномерную подачу для печных насосов.

Печь

Печь коксования работает на топливном газе. Каждая печь оборудована независимой системой подогрева воздуха (включающей в себя вытяжной вентилятор, нагнетательные вентиляторы, подогреватель пара и подогреватель воздуха) и дымовой трубой, установленной в верхней части каждой печи.

Поток рециркуляции дистиллята способствует испарению в процессе коксования. В печи повышенное испарение также увеличивает скорость в трубах, что, в свою очередь, уменьшает общее время пребывания сырья внутри печи. Цель состоит в том, чтобы уменьшить общее время в печи выше этой температуры, чтобы ограничить отложения кокса внутри труб, тем самым увеличивая длину межремонтного пробега.

Сырье выходит из печи с приблизительной температурой 500 °C и давлением 3,5 кг/см2 (изб.)

Коксовые камеры

Нагретое в печи сырье поступает в коксовые камеры, где происходит его крекинг с образованием кокса и продуктов крекинга. В результате протекания реакций крекинга, циклизации, ароматизации, дегидрирования, поликонденсации и уплотнения образуется сплошной слой кокса. Заполнение каждой коксовой камеры коксом до безопасного эксплуатационного уровня производится в течение 18 часов.

Продукты крекинга выходят из верхней части коксовых камер в виде потока пара с приблизительной температурой 449 °C и давлением 1,05 кг/см 2 (изб.).

Рабочее давление в коксовой камере поддерживается как можно более низким для снижения количества образующегося кокса и увеличения выхода дистиллята. Горячий поток паров из коксовой камеры немедленно охлаждается до температуры 429 °C или менее при теплообмене с ТГК для прекращения реакций крекинга и полимеризации, вследствие чего коксообразование в линии паров с верха коксовой камеры к фракционирующей колонне установки коксования сводится к минимуму.

Фракционирование

Во фракционирующей колонне установки коксования происходит разделение потока паров из коксовой камеры на:

  • жирный газ коксования
  • нафту коксования
  • легкий газойль коксования
  • тяжелый газойль коксования
  • внутренний рецикловый продукт

Колонна разделена на две основные секции тарелкой для отвода ТГК. В верхней части установлены ректификационные тарелки клапанного типа; в нижней части размещены два уровня распылительных распределителей для повышения качества ТГК. Охлажденные пары из коксовой камеры поступают вверх через распределительное устройство паров и через зону распыления, при этом пары охлаждаются при соприкосновении со стекающим вниз жидким ТГК, который распыляется в верхней части зоны распыления.

Тяжелая рецикловая жидкость образуется в нижней части распылительной камеры. После охлаждения этот поток используется в качестве орошения для поддержания температур в кубе колонны ниже температур начала коксования.

Пары из верхней части фракционирующей колонны установки коксования охлаждаются и конденсируются в воздушном конденсаторе и концевом холодильнике верхнего продукта фракционирующей колонны. Часть жидких углеводородов из приемника подается на верхнюю тарелку в качестве флегмы. Сконденсированная кислая вода перекачивается насосом на границу технологической установки.

Блок разделения газов

Несконденсированные пары из приемника верхнего продукта направляются на прием газового компрессора и далее на блок разделения.

Секция разделения паров предназначена для разделения паров и жидких верхних продуктов, поступающих из фракционирующей колонны, на осушенный газ коксования, пропан-пропилен, бутан-бутилен и нафту коксования.

После компримирования жирного газа он вместе с нестабильной нафтой поступает на блок абсорбции, где из него удаляются легкие углеводороды С12.

Смесь нафты и СУГ поступает на блок стабилизации, где из нафты выделяются углеводороды С34.

Аминовая очистка

Углеводороды С12 и С34 отдельными потоками отправляются на блок аминовой очистки, где из них в результате процесса абсорбции с помощью МДЭА удаляется H2S.

Очищенный топливный газ С12 частично отправляется в топливную сеть предприятия, а также используется в качестве топлива для печи коксования.

Очищенный СУГ С34 направляется на дальнейшее фракционирование на пропан-пропиленовую и бутан-бутиленовую фракции.

Пропарка/продувка коксовой камеры

Коксование представляет собой полунепрерывный процесс с 18-часовым циклом коксования в коксовых камерах при эксплуатации. Каждая камера должна быть включена в процесс в течение 18 часов для заполнения и исключена из процесса на 18 часов для декоксования. Таким образом, суммарная продолжительность цикла между последовательными подачами нефтепродуктов в камеру составляет 36 часов.

По завершении цикла заполнения одной камеры поток из печи коксования переводится в другую (пустую) камеру посредством входного клапана переключения. Затем в нижнюю часть заполненной коксом камеры в течение 30 минут подается пар, а летучие легкие углеводороды отводятся во фракционирующую колонну установки коксования.

На протяжении следующих 60 минут расход пара увеличивается, а полученные пары (в основном водяной пар) направляются в нижнюю часть колонны продувки.

Раскоксовывание

Кокс удаляется их коксовых камер путем гидравлического декоксования за два этапа. Сначала в слое кокса проделывают отверстие диаметром около 915 мм. На втором этапе кокс разрезается на слои по мере опускания инструмента оператором. Гидравлические режущие инструменты монтируются на конце полой ударной штанги, которая подвешена на поворотном соединении. Ударная штанга вращается посредством электродвигателя. Лебедка на площадке поднимает и опускает ударную штангу в пределах конструкции вышки, построенной над коксовыми камерами.

Вода для резки подается насосом для резки кокса под давлением приблизительно 270 кг/см 2 (изб.). Чтобы избежать частых пусков и остановов насоса, применяется специальный гидравлический байпасный регулирующий клапан.

После удаления кокса обеспечивается повторная установка крышки на неработающую камеру, продувка паром для удаления воздуха и опрессовка паром. После этого в сборник подаются пары из работающей коксовой камеры, которая заполняется в данный момент.

Парожидкостная смесь, образовавшаяся в результате конденсации пара в неработающем сборнике, поступает в колонну продувки. После достаточного прогрева коксовой камеры она готова к работе в целях ее заполнения.

Система выгрузки кокса

Система выгрузки кокса (СВК) предназначена для переработки кокса, образовавшегося в установке замедленного коксования (УЗК) и является надежной и безопасной системой с отсутствием выбросов.

СВК способна дробить кокс и затем направлять его в виде суспензии (смеси частиц раздробленного кокса с водой) из коксовых камер в бункер обезвоживания и затем на участок хранения. Система обеспечивает высокоэффективное отделение кокса от воды и производит чистую воду для повторного использования в процессе декоксования.

СВК состоит из следующих технологических стадий:

  • охлаждение сточной воды из коксовых камер
  • дробление кокса и транспортировка суспензии
  • обезвоживание
  • выгрузка сухого кокса.

Достоинства и недостатки

Недостатки

  • высокая вероятность коксования змеевиков печи и куба фракционирующей колонны
  • сложность очистки сточных вод после гидравлической резки кокса водой
  • возможные проблемы при выгрузке и транспортировке кокса, связанные с большим количеством движущихся механизмов
  • несоответствие кокса заявленным требованиям при смене качества нефтяного сырья, неверного выполнения технологических стадий
  • контакт персонала с сыпучими/пыльными материалами, выбросы в атмосферу.

Достоинства

  • низкие капиталовложения по сравнению с величиной достижения глубины переработки (90-95%) и выхода светлых нефтепродуктов (70-75%)
  • широкая степень изучения и внедрения процесса коксования в мировой нефтепереработке
  • относительная простота технологического процесса
  • отсутствие катализатора для проведения процесса

Материальный баланс

Один из вариантов материального баланса установки замедленного коксования.

Сырье%
Гудрон45
Остатки масляного производства13
Остатки висбрекинга42
ИТОГО100
Получено
Сухой газ4,1
H2S+NH30,9
ППФ0,9
ББФ1,5
Нафта (30-150°C)10,0
Легкий газойль коксования37,5
Тяжелый газойль коксования18,6
Кокс26,5
ИТОГО100

Существующие установки

Наиболее крупными установками замедленного коксования на НПЗ России по данным на 2017 год являются установки на «Газпромнефть-ОНПЗ» (Омск) и ПАО «ТАНЕКО» (Нижнекамск). В период 2017-2020 были запущены УЗК на «ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез», Антипинском НПЗ, Уфимском НПЗ.

Печи коксования. Устройство коксовой печи

Коксовая печь – реактор периодического действия, поэтому температура угольной шихты в ней изменяется во времени. Непосредственно после загрузки шихты в холодную шихту поступает в единицу времени большее количество теплоты и уголь у стенок камеры начинает коксоваться, в то время как вследствие низкой теплопроводности шихты средние слои остаются холодными. По мере прогрева шихты ее температура возрастает при одновременном повышении температуры по сечению камеры.

Читайте также:  Кладка русской печи с лежанкой и плитой Устройство русской печи с лежанкой и плитой

Коксуют уголь в аппаратах периодического действия – коксовых печах (Рисунок 1):

Рисунок 1- Коксовая печь (коксовая батарея): а – разрез по обогревательному простенку; б – поперечный разрез камеры: 1 – камеры; 2 – загрузочные люки; 3 – стояки для отвода газа; 4 – коксовыталкиватель; 5 – регенераторы; 6 – обогревательный простенок

Коксовая печь состоит из:

  • – камеры коксования;
  • – обогревательных простенков для сжигания и циркуляции отопительного газа;
  • – регенераторов для утилизации теплоты отходящих дымовых газов.

Камера коксовой печи является реактором косвенного нагрева, где теплота передаётся к коксуемому углю от теплоносителя (горючего газа) через стенку (Рисунок 2):

Рисунок 2 – Камера коксования (продольный разрез): 1 – рабочее пространство камеры; 2 – дверцы; 3 – свод; 4 – отверстия для отвода коксового газа; 5 – люки для загрузки шихты; 6 – регенераторы; 7 – каналы, соединяющие регенераторы с обогревательными простенками

Камера имеет прямоугольное сечение и образована двумя обогревательными простенками, подом и сводом, облицованным динасовыми огнеупорами.

С торцов камера закрывается дверями, которые снимаются по окончании коксования для выдачи готового кокса из камеры с помощью коксовыталкивателя.

В своде камеры находятся:

  • § три отверстия для загрузки угля, закрываемые крышками;
  • § два отверстия для отвода летучих продуктов коксования – прямого коксового газа, который через газоотвод поступают в газосборник, откуда направляются в цех улавливания.

В современных печах:

  • § высота камеры составляет 5 – 6 м,
  • § длина – 14 -15 м,
  • § ширина – 0,4 – 0,45 м, чтобы обеспечить быстрый прогрев угля, так как теплопроводность шихты низкая.
  • 1) В кирпичных простенках между соседними камерами устроены вертикальные отопительные каналы или вертикалы (обычно по 27 штук в каждом простенке) в которых сжигается газообразное топливо.
  • 2) После обогрева камер горячие газы удаляются из печи через регенераторы – камеры, заполненные кирпичной насадкой, и нагревают их.

Аккумулированная в нагревателях теплота используется для предварительного подогрева воздуха и отопительного газа с целью достижения необходимой температуры

1400 – 1500 єС в вертикалах и уменьшения расхода топлива.

Регенераторы работают попарно по принципу противотока.

Через один пропускают нагреваемый воздух, а через другой в противоположном направлении – отходящие топочные газы.

Газообразным топливом для обогрева коксовых печей служит обратный коксовый газ, доменный газ, или их смесь.

Коксовые печи компонуют в батареи, а батареи – в блоки. Одна коксовая батарея включает 61 – 79 параллельно работающих камер.

Батарея обслуживается комплексом механизмов:

  • § вагоном для загрузки угля;
  • § коксовыталкивателем;
  • § машиной для съемки дверей коксовых камер;
  • § коксотушительным вагоном с электровозом.

Рисунок 3 – Схема выгрузки коксового пирога: 1 – отверстие для загрузки угля; 2 – коксовыталкиватель; 3 – направляющая рама; 4 – тушильный вагон; 5 – стояки; 6 – газосборники; 7 – регенераторы; 8 – подовый канал; 9 – борова; 10 – газопроводы коксового газа; 11 – газопроводы доменного газа; 12 – перекидные каналы; 13 – рампа; 14 – задвижка; 15 – транспортёр для кокса.

1) После выгрузки предыдущей партии кокса в сильно нагретую камеру загружают угольную шихту из специального загрузочного вагона, передвигающегося по рельсовому пути, проложенному по верху батареи.

Продолжительность коксования составляет 12 – 14 часов.

Каждая камера коксовой батареи работает периодически, но вся батарея – в целом – непрерывно: одни камеры загружаются, другие – находятся в рабочем режиме, третьи выдают кокс.

  • 2) После окончания коксования специальными механизмами снимают переднюю и заднюю дверцы камеры и с помощью коксовыталкивателя готовый кокс («коксовый пирог») выгружают в вагон.
  • 3) Вагон отвозит кокс под тушильную башню, где он орошается водой, охлаждается и растрескивается на мелкие кусочки.

При мокром тушении кокса безвозвратно теряется около 50%тепловой энергии, затраченной на коксование.

И настоящее время всё более широко используется метод сухого тушения кокса с помощью циркулирующего инертного газа азота.

Теплоту нагретого при тушении кокса инертного газа используют для получения водяного пара.

УСТРОЙСТВО И РАБОТА КОКСОВОЙ ПЕЧИ

Коксуют уголь в аппаратах периодического действия – коксовых печах (Рис. 10.2):

Рис. 10.2. Коксовая печь (коксовая батарея): а – разрез по обогревательному простенку; б – поперечный разрез камеры: 1 – камеры; 2 – загрузочные люки; 3 – стояки для отвода газа; 4 – коксовыталкиватель; 5 – регенераторы; 6 – обогревательный простенок

Коксовая печь состоит из:

камеры коксования;

обогревательных простенков для сжигания и циркуляции отопительного газа;

– регенераторов для утилизации теплоты отходящих дымовых газов.

Камера коксовой печи является реактором косвенного нагрева, где теплота передаётся к коксуемому углю от теплоносителя (горючего газа) через стенку (Рис. 10.3):

Рис. 10.3. Камера коксования (продольный разрез): 1 – рабочее пространство камеры; 2 – дверцы; 3 – свод; 4 – отверстия для отвода коксового газа; 5 – люки для загрузки шихты; 6 – регенераторы; каналы, соединяющие регенераторы с обогревательными простенками

Камера имеет прямоугольное сечение и образована двумя обогревательными простенками, подом и сводом, облицованным динасовыми огнеупорами.

С торцов камера закрывается дверями, которые снимаются по окончании коксования для выдачи готового кокса из камеры с помощью коксовыталкивателя.

В своде камеры находятся:

три отверстия для загрузки угля, закрываемые крышками;

два отверстия для отвода летучих продуктов коксованияпрямого коксового газа, который через газоотвод поступают в газосборник, откуда направляются в цех улавливания.

В современных печах:

высота камеры составляет 5-6 м,

длина14-15 м,

ширина0,4-0,45 м, чтобы обеспечить быстрый прогрев угля, так как теплопроводность шихты низкая.

1) В кирпичных простенках между соседними камерами устроены вертикальные отопительные каналы или вертикалы (обычно по 27 штук в каждом простенке) в которых сжигается газообразное топливо.

2) После обогрева камер горячие газы удаляются из печи через регенераторыкамеры, заполненные кирпичной насадкой, и нагревают их.

. Аккумулированная в нагревателях теплота используется для предварительного подогрева воздуха и отопительного газа с целью достижения необходимой температуры

1400-1500ºС в вертикалах и уменьшения расхода топлива.

Регенераторы работают попарно по принципу противотока.

Через один пропускают нагреваемый воздух, а через другой в противоположном направлении – отходящие топочные газы.

Газообразным топливом для обогрева коксовых печей служит обратный коксовый газ, доменный газ, или их смесь.

Коксовые печи компонуют в батареи, а батареи – в блоки. Одна коксовая батарея включает 61-79 параллельно работающих камер.

Батарея обслуживается комплектом механизмов:

вагоном для загрузки угля;

коксовыталкивателем;

машиной для съемки дверей коксовых камер;

коксотушительным вагоном с электровозом.

1) После выгрузки предыдущей партии кокса в сильно нагретую камеру загружают угольную шихту из специального загрузочного вагона, передвигающегося по рельсовому пути, проложенному по верху батареи.

Продолжительность коксования составляет 12-14 часов.

. Каждая камера коксовой батареи работает периодически, но вся батарея – в целом – непрерывно:

– одни камеры загружаются,

– другие – находятся в рабочем режиме

– третьи выдают кокс.

2) После окончания коксования специальными механизмами:

– снимают переднюю и заднюю дверцы камеры

и с помощью коксовыталкивателя готовый кокс («коксовый пирог») выгружают в вагон.

3) Вагон отвозит кокс под тушильную башню, где он орошается водой, охлаждается и растрескивается на мелкие кусочки.

. При мокром тушении кокса безвозвратно теряется около 50%тепловой энергии, затраченной на коксование.

И настоящее время всё более широко используется метод сухого тушения кокса с помощью циркулирующего инертного газа азота.

Теплоту нагретого при тушении кокса инертного газа используют для получения водяного пара.

50. ПРЯМОЙ КОКСОВЫЙ ГАЗ. ПРИНЦИП СХЕМА УЛАВЛИВ И РАЗД КОКСОВОГО ГАЗА…………..

Прямой коксовый газ, отсасываемый газодувками из камер коксования содержит в г/м 3 (при 0ºС и 0,1 МПа):

– пары каменноугольной смолы (КУС) – 110-130;

– пары бензольных углеводородов 35-42;

нафталин10;

аммиак 8-14;

сероводород и другие сернистые соединения – 6-25;

– пары воды250-450.

Кроме того, в газе содержится: водород, метан, углеводороды этиленового ряда, оксиды углерода, азот.

Выход прямого коксового газа составляет 340-350 м 3 /т сухой шихты.

Основные технологические подходы к переработке ПКГ:

1) Основные компоненты из ПКГ извлекают в виде сырого бензола и каменноугольной смолы.

2) Химические продукты коксования выделяются постадийно по мере охлаждения газа.

3) Улавливание химических продуктов коксования основано на гетерогенных процессах конденсации, хемосорбции и физической абсорбции.

Схема переработки прямого коксового газа представлена на рис. 10.5:

Рис. 10.5. Схема улавливания летучих продуктов коксования: 1 – сепаратор; 2- отстойник; 3– водяной холодильник; 4 – мокрый электрофильтр; 5 – газовый насос; 6 – паровой подогреватель; 7 – сатуратор; 8 – холодильник непосредственного действия; 9,10 – поглотительные башни; 11 – насосы

1) Охлаждение газа и первичная конденсация КУС.

Охлаждение газа до 70-80ºС начинается в газосборнике, общем для всех камер коксовой батареи.

Газосборник орошается надсмольной водой, циркулирующей в системе.

При этом происходит интенсивная конденсация паров смолы и воды.

Одновременно от газа отделяются и удаляются твердые частицы – фусы.

Последнее изменение этой страницы: 2016-04-07; Нарушение авторского права страницы

Добавить комментарий