Кубта мұнай қалдықтарын кокстеу қондырғысының жобасы
1 ТЕХНИКАЛЫҚ БӨЛІМ
1.1. Кокстеу
1.2. Жай кокстеу қондырғысын жетілдіру.
1.3. Әртүрлі шикізатты кокстеудің оптималды температурасын таңдау.
1.4 Шикізатты алдын.ала термоконденсацмялап кокстеу технологиясы.
1.5. Инелік кокс өндіру технологиясының ерекшелігі.
2 ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ БӨЛІМ
2.1 Кубта кокстеу қондырғысының параметрлері
2.2 Кубта мұнай қалдықтарын кокстеу қондырғысының технологиялық жүйесі және жұмыс режимі
2.3.Коксты пісіру
3 ЕСЕПТІК БӨЛІМ
3.1. Жай кокстеудің материалдық балансын құру
3.2. Мұнай қалдықтарын кокстеу қондырғысының
реакциялық аппаратын есептеу
3.4Технологиялық аппаратты есептеу
3.4.1. Құбырлы пеш.
3.4.2. Жану кеңістігінің жылу бағытталуы.
3.4.3. Пештердің негізгі типтері.
3.4.4 Түтін газдарының жылуын залалсыздандыру.
3.4.5. Құбырлы пешті есептеу
4. ЭКОНОМИКАЛЫҚ БӨЛІМ
4.1 Негізгі өндірістік қорды қолдану
1.1. Кокстеу
1.2. Жай кокстеу қондырғысын жетілдіру.
1.3. Әртүрлі шикізатты кокстеудің оптималды температурасын таңдау.
1.4 Шикізатты алдын.ала термоконденсацмялап кокстеу технологиясы.
1.5. Инелік кокс өндіру технологиясының ерекшелігі.
2 ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ БӨЛІМ
2.1 Кубта кокстеу қондырғысының параметрлері
2.2 Кубта мұнай қалдықтарын кокстеу қондырғысының технологиялық жүйесі және жұмыс режимі
2.3.Коксты пісіру
3 ЕСЕПТІК БӨЛІМ
3.1. Жай кокстеудің материалдық балансын құру
3.2. Мұнай қалдықтарын кокстеу қондырғысының
реакциялық аппаратын есептеу
3.4Технологиялық аппаратты есептеу
3.4.1. Құбырлы пеш.
3.4.2. Жану кеңістігінің жылу бағытталуы.
3.4.3. Пештердің негізгі типтері.
3.4.4 Түтін газдарының жылуын залалсыздандыру.
3.4.5. Құбырлы пешті есептеу
4. ЭКОНОМИКАЛЫҚ БӨЛІМ
4.1 Негізгі өндірістік қорды қолдану
Қазақстанда барлық көмірсутек шикізатының 2%-ы бар және ол мұнайды шетелге шығаратын елдердің қатарына жатады. Бірақ, біздер тек табиғи байлысты сатумен ғана шектелмеуіміз керек. Қазақстанның 2030 даму /1/ стратегиясында: «Қазақстан үшін индустриялық технологиялық стратегия жасау қажеттігі дүниежүзілік тәжірибемен анықталған.
Шикізаттың бір түрін ғана шығаратын ел болып қалмау үшін біз мұнай және газ өңдеу, химия және мұнай химиясын өте қарқынды дамытуымыз керек».Жер шарында мұнайдың пайда болғанына шамамен 65-225 млн. жыл бұрын органикалық қалдықтардың ыдырауынан деген болжам бар. Ол кездер шамамен триас, Юр және Бор дәуірлері- деп болжамдалуда.
Мұнай - ең маңызды сұйық пайдалы қазба. Бірақ оны дұрыс пайдалана білмесе, тіршілік атаулына зардабын тигізеді. Жыл сайын дүниежүзілік мұхитқа 10 млн тоннадай мұнай өнімдері төгіледі. Жердің жасанды серіктерінен түсірілген фотосуреттер, мұхиттар мен теңіздерде тікелей жүргізілген бақылау нәтижелері мұхит бетінің шамамен 1/3 мұнай кілегейі жапқанын көрсетеді. Бұл бүкіл әлем бойынша үлкен зардап келтіреді.
Мұнай мұхиттағы ірі сүтқоректілер: китке, дельфинге, итбалыққа және құстарға зиян келтіреді. Егер итбалық су бетіне мұнай жайылған жерден шығып, терісіне дақ түсірсек ондай тері жылытудан қалады. Сол сияқты мамығы бөлінген құс та суықты көтере алмайды. Онымен қоймай құстұмсығымен қауырсынын тазалаймын дегенде мұнай тамшыларын жұтып, уланады. Мұнаймен уланса кит те өледі. Сөйтіп, мұнайдан теңіз әр түрлі жолдармен ластанады. Мұнайдың суға төгілуі көбінесе теңіздің таяз жеріндегі мұнай таситын кемелер апатқа ұшырағанда жиі кездесетін жағдай. Сонымен бірге теңізге құятын ластанған өзендер де өз үлесін қосады.
Шикізаттың бір түрін ғана шығаратын ел болып қалмау үшін біз мұнай және газ өңдеу, химия және мұнай химиясын өте қарқынды дамытуымыз керек».Жер шарында мұнайдың пайда болғанына шамамен 65-225 млн. жыл бұрын органикалық қалдықтардың ыдырауынан деген болжам бар. Ол кездер шамамен триас, Юр және Бор дәуірлері- деп болжамдалуда.
Мұнай - ең маңызды сұйық пайдалы қазба. Бірақ оны дұрыс пайдалана білмесе, тіршілік атаулына зардабын тигізеді. Жыл сайын дүниежүзілік мұхитқа 10 млн тоннадай мұнай өнімдері төгіледі. Жердің жасанды серіктерінен түсірілген фотосуреттер, мұхиттар мен теңіздерде тікелей жүргізілген бақылау нәтижелері мұхит бетінің шамамен 1/3 мұнай кілегейі жапқанын көрсетеді. Бұл бүкіл әлем бойынша үлкен зардап келтіреді.
Мұнай мұхиттағы ірі сүтқоректілер: китке, дельфинге, итбалыққа және құстарға зиян келтіреді. Егер итбалық су бетіне мұнай жайылған жерден шығып, терісіне дақ түсірсек ондай тері жылытудан қалады. Сол сияқты мамығы бөлінген құс та суықты көтере алмайды. Онымен қоймай құстұмсығымен қауырсынын тазалаймын дегенде мұнай тамшыларын жұтып, уланады. Мұнаймен уланса кит те өледі. Сөйтіп, мұнайдан теңіз әр түрлі жолдармен ластанады. Мұнайдың суға төгілуі көбінесе теңіздің таяз жеріндегі мұнай таситын кемелер апатқа ұшырағанда жиі кездесетін жағдай. Сонымен бірге теңізге құятын ластанған өзендер де өз үлесін қосады.
1. Абайылданов Қ. Н., Нұрсылтанов Ғ. М. Мұнай мен газды өндіріп, өңдеу. Оқулық. –Алматы: ҚазҰТУ, 2003, 464-467 б.
2. Альбом технологических схем процессов в переработки нефти и газа. – Под ред. Б. И. Бондаренко. – М.: Химия, 1983. 29-33 с.
3. Бишімбаева Г. Қ., Букетова А. Е. Мұнай мен газ химиясы мен технологиясы: Оқу құралы. – Алматы: «Бастау», 2007. 166-174 б.
4. Вержичинская С. В., Дигуров Н. Г., Синицин С. А.Химия и технология нефти и газа: учебное пособие. – М.: ФОРУМ – ИНФРА – М, 2007. – ил. – (Профессиональное образование).
5. Дытнерский Ю. И. Процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. Изд. 3-е. В 2-х кн.: часть 1. Теоретические основы процессов химической технологии. Гидромеханические и тепловые процессы и аппараты. М.: Химия, 2002.–400 с.
6. Дытнерский Ю. И. Процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. Изд. 3-е. В 2-х кн.: часть 2. Массообменное процессы и аппараты. М.: Химия, 2002. – 368 с.
7. Каган С. З., Плановский А. Н., Рамм В. М.Процессы и аппараты химической технологий. Учебник для вузов. Изд. «Химия». Москва 1968. – 848 с.
8. Мановян А. К Технология первичной переработки нефти и природного газа: Учебное пособте для вузов. 2-е изд. – М.: Химия, 2001. – 189-190 с.
9. Мановян А. К. Технология переработки природных энергоносителей. – М.: Химия, КолосС, 2004. – 240-249 с. Ил. – (Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений).
10. Омаралиев Т. О. Мұнай мен газдан отын өндіру арнайы технологиясы. – Астана.: «Фолиант», 2005. – 74-88 б.
11. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа. Учебное пособие для ВУЗов. – Уфа,: Гилем, 2002. – 672с.
12. Ақбасова А.Ж., Саинова Г.Ә. Экология. Жоғары оқу орындарына арналған оқу құралы. – Алматы,: Бастау, 2003. – 292с.
13. Ахметов С.А., Ишмияров М.Х. и др. Технология, экономика и автоматизация процессов переработки нефти и газа. – М.: Химия, 2005.
14. Омаралиев Т.О. Каталитический крекинг керосино-газойлевых фракций нефтей Западного Казахстана. – Алматы,: Наука, 1988. – 176с.
15. Омаралиев Т.О. Мұнай мен газ өңдеу химиясы және технологиясы. І бөлім. Құрылымды өзгертпей өңдеу процестері. – Алматы,: Білім, 2001. – 438б.
16. Эрих В.Н., Расина А.Г. Химия и технология нефти и газа. – Л.: Химия, 1985. – 405с.
17. Танатаров М.А., Ахметшина М.И. Технологические расчеты установок переработки нефти. – М.: Химия, 1987. – 312c.
18. Лощинский А. А., Толщинский А. Р. Основы конструирования и расчеты химической аппаратуры.Л.: Машиностроение. 1970.-635с.
19. Гуревич И.Л. Технология переработки нефти и газа. Общие свойства и первичные методы переработки нефти и газа. 1972 – 360с
20. Каменский Э.Ф., Хавкин В.А. Глубокая переработка нефти: технологический и экономический аспект. – М.: Химия, 2001.
2. Альбом технологических схем процессов в переработки нефти и газа. – Под ред. Б. И. Бондаренко. – М.: Химия, 1983. 29-33 с.
3. Бишімбаева Г. Қ., Букетова А. Е. Мұнай мен газ химиясы мен технологиясы: Оқу құралы. – Алматы: «Бастау», 2007. 166-174 б.
4. Вержичинская С. В., Дигуров Н. Г., Синицин С. А.Химия и технология нефти и газа: учебное пособие. – М.: ФОРУМ – ИНФРА – М, 2007. – ил. – (Профессиональное образование).
5. Дытнерский Ю. И. Процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. Изд. 3-е. В 2-х кн.: часть 1. Теоретические основы процессов химической технологии. Гидромеханические и тепловые процессы и аппараты. М.: Химия, 2002.–400 с.
6. Дытнерский Ю. И. Процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. Изд. 3-е. В 2-х кн.: часть 2. Массообменное процессы и аппараты. М.: Химия, 2002. – 368 с.
7. Каган С. З., Плановский А. Н., Рамм В. М.Процессы и аппараты химической технологий. Учебник для вузов. Изд. «Химия». Москва 1968. – 848 с.
8. Мановян А. К Технология первичной переработки нефти и природного газа: Учебное пособте для вузов. 2-е изд. – М.: Химия, 2001. – 189-190 с.
9. Мановян А. К. Технология переработки природных энергоносителей. – М.: Химия, КолосС, 2004. – 240-249 с. Ил. – (Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений).
10. Омаралиев Т. О. Мұнай мен газдан отын өндіру арнайы технологиясы. – Астана.: «Фолиант», 2005. – 74-88 б.
11. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа. Учебное пособие для ВУЗов. – Уфа,: Гилем, 2002. – 672с.
12. Ақбасова А.Ж., Саинова Г.Ә. Экология. Жоғары оқу орындарына арналған оқу құралы. – Алматы,: Бастау, 2003. – 292с.
13. Ахметов С.А., Ишмияров М.Х. и др. Технология, экономика и автоматизация процессов переработки нефти и газа. – М.: Химия, 2005.
14. Омаралиев Т.О. Каталитический крекинг керосино-газойлевых фракций нефтей Западного Казахстана. – Алматы,: Наука, 1988. – 176с.
15. Омаралиев Т.О. Мұнай мен газ өңдеу химиясы және технологиясы. І бөлім. Құрылымды өзгертпей өңдеу процестері. – Алматы,: Білім, 2001. – 438б.
16. Эрих В.Н., Расина А.Г. Химия и технология нефти и газа. – Л.: Химия, 1985. – 405с.
17. Танатаров М.А., Ахметшина М.И. Технологические расчеты установок переработки нефти. – М.: Химия, 1987. – 312c.
18. Лощинский А. А., Толщинский А. Р. Основы конструирования и расчеты химической аппаратуры.Л.: Машиностроение. 1970.-635с.
19. Гуревич И.Л. Технология переработки нефти и газа. Общие свойства и первичные методы переработки нефти и газа. 1972 – 360с
20. Каменский Э.Ф., Хавкин В.А. Глубокая переработка нефти: технологический и экономический аспект. – М.: Химия, 2001.
КІРІСПЕ
Қазақстанда барлық көмірсутек шикізатының 2%-ы бар және ол мұнайды шетелге шығаратын елдердің қатарына жатады. Бірақ, біздер тек табиғи байлысты сатумен ғана шектелмеуіміз керек. Қазақстанның 2030 даму 1 стратегиясында: Қазақстан үшін индустриялық технологиялық стратегия жасау қажеттігі дүниежүзілік тәжірибемен анықталған.
Шикізаттың бір түрін ғана шығаратын ел болып қалмау үшін біз мұнай және газ өңдеу, химия және мұнай химиясын өте қарқынды дамытуымыз керек.Жер шарында мұнайдың пайда болғанына шамамен 65-225 млн. жыл бұрын органикалық қалдықтардың ыдырауынан деген болжам бар. Ол кездер шамамен триас, Юр және Бор дәуірлері- деп болжамдалуда.
Мұнай - ең маңызды сұйық пайдалы қазба. Бірақ оны дұрыс пайдалана білмесе, тіршілік атаулына зардабын тигізеді. Жыл сайын дүниежүзілік мұхитқа 10 млн тоннадай мұнай өнімдері төгіледі. Жердің жасанды серіктерінен түсірілген фотосуреттер, мұхиттар мен теңіздерде тікелей жүргізілген бақылау нәтижелері мұхит бетінің шамамен 13 мұнай кілегейі жапқанын көрсетеді. Бұл бүкіл әлем бойынша үлкен зардап келтіреді.
Мұнай мұхиттағы ірі сүтқоректілер: китке, дельфинге, итбалыққа және құстарға зиян келтіреді. Егер итбалық су бетіне мұнай жайылған жерден шығып, терісіне дақ түсірсек ондай тері жылытудан қалады. Сол сияқты мамығы бөлінген құс та суықты көтере алмайды. Онымен қоймай құстұмсығымен қауырсынын тазалаймын дегенде мұнай тамшыларын жұтып, уланады. Мұнаймен уланса кит те өледі. Сөйтіп, мұнайдан теңіз әр түрлі жолдармен ластанады. Мұнайдың суға төгілуі көбінесе теңіздің таяз жеріндегі мұнай таситын кемелер апатқа ұшырағанда жиі кездесетін жағдай. Сонымен бірге теңізге құятын ластанған өзендер де өз үлесін қосады.
Мұнай түзілу - өте күрделі, көп сатылы және көп уақыт жүретін химиялық процесс, оның тетігінің кейбір сәттері әлі белгісіз. Себебі бастапқы органикалық материалдар шашыранды түрінде, оның мұнай мен газға айналу өнімдері де, әуелгі кезде мұнай аналық көбінесе балшық қабатында кездесуі әбден ықтимал.
Мұнайдың жер бетіне шығуын Каспий теңізінің жағалауында 500 жыл бұрын, ал газдың жер бетіне шығуын Кавказда және Орталық Азияда біздің заманнан 6 жыл бұрын ғалымдар байқаған. Мұнай өндірістік мәнге ХІІІ ғ бастап ие бола бастады. Мұнай жердің қалдық қабатына көп тараған сұйық, жанғыш минерал. Мұнай және одан жер бетіне бөлінетін табиғи өнімдер - асфальтендар және битумдар адам баласына көптен белгілі. ХІІІ ғ соңынан бастап мұнай өңдеудің өнімі - керосинді үйлерді және кұжарықтандыруда пайдалана бастады, ал ХІХ ғ бастап ішкі жану двигательдері ойлап табумен байланысты мұнай өнімдері әр түрлі жол көліктерінде негізгі отын болды.
Мұнайдың түзілуін анықтау қазіргі ғылымның ең күрделі проблемасы болып табылады. Мұнайдың анорганикалық түзілу теориясын алғашқылардың бірі болып Менделеев 1877 жылы ұсынды. Оның жорамалы бойынша мұнай көмірсутектері жер астында металл карбидтерінің сумен әрекеттесуінің нәтижесінде түзіледі. Бірақ мұнай құрамындағы көптеген әр түрлі құрылымды көмірсутектердің пайда болуына карбид теориясымен түсіндіру мүмкін емес.
Мұнай түзілу өте күрделі көп сатылы және көп уақыт жүретін химиялық процесс. Жер шарында барлығы 10 мың мұнай және газ кен
орындары бар. Оның ішінде 1500 мұнай және 400-ден астам газ кен орындары біздің елде ашылған. Мұнайды өндіру басқа жанғыш қазбаларға қарағанда жеңіл. Оны тасымалдау құбырмен іске асырылады және оны қарапайым өңдеп өте көп әр түрлі бағытта пайдаланатын өнімдер алады. Кез келген мемлекет экономикасы мұнайға көбірек байланысты.
Мұнайды жер қойнауынан алу үшін әр түрлі қашауларды пайдаланады. Олар тісті конустардан тұрады. Жыныс бетінде қозғалғанда оларды майдалайды және ұнтақтайды. Соңғы кездері алмазды қашауларды қолдана бастады. Жұмыс кезінде қашау турбо бұрғы немесе электр бұрғысы арқылы үнемі қозғалып тұру керек. Мұндай жағдайда қашаумен бірге жер астынан көп сатылы турбина немесе электр қозғалтқышын түсіреді, олар қашауды іске қосады. Бұл өте жетік әдіс. Жер астынан майда ұнтақталған жыныстарды оған бұрғылау құбырлары арқылы сазды ерітінді жіберіп, ығыстырып шығарады. Бұл ерітіндінің бұрғылауда маңызы өте зор.Оның көмегімен бұрғылау инструменттері салқындатылады, жер беті цементтеледі.Бұл оның бұзылуынан сақтайды және судың, мұнайдың, газдың құбырдан шығуын болдырмайды.Қазіргі кезде бұрғылау 6 - 7 км. тереңдікке шейін жүргізіледі.Өнім қабатына жеткенде оған жоғары жағынан құбырлар шоғыры мен ысырмамен және штуцериен жабдықталған құбырлар коллоннасын түсіреді,ол ашық фонтан болдырмас үшін қажет.
Қазіргі уақытта Қазақстан Республикасының мұнай өндіретін аймақтарында, әсіресе бұрыннан мұнай өндіретін Кен орындарында,далада мұнайдың және мұнай шламдарының өте көп мөлшері жинақталған.Ресми деректерге сүйенсек, мұнайлы қалдықтар мөлшері 30 млн тоннаға жуық, 2000-нан аса мұнайлы көлдер бар және кеніштердің үлкен аумағы мұнай және мұнай өнімдерімен ластанған. Қазақстанда үш үлкен мұнай өңдейтін зауыттар (Атырау, Павлодар, Шымкент) тек мұнайды атмосфералық,дистилдеумен ғана шектеліп өте қарапайым сызбанұсқамен жұмыс істейді.Мұнайды қайта өңдеудің екіншілік процестерінің ішінен тек бензинді тікелей айдаудың каталитикалық реформингісінен дизель отынын гидротазалау ғана жұмыс істейді. Атмосфералық қалдықты (мазутты) вакуумде дистилдеу,ауыр газоильдерді каталитикалық және термиялық крекингілеу, гидрокрекинг, бутан және бутилен қоспасын алкилдеу,реформинг,бензиннен ароматты қосылыстарды бөліп алу, газ тәрізді қалдықтарды қайта өңдеу сияқты басқа да көптеген процестер жүзеге асқан жоқ. Осының салдарынан Қазақстандағы мұнай өңдеу зауыттарындағы мұнай өнімдерінің өзіндік құны өте жоғары. Тәуелсіз жылдарында салынған ең алдыңғы қатарлы өнеркәсіп Қарашығанақ газ конденсатының барлығы дерлік шетелге жіберіледі.
1 ТЕХНИКАЛЫҚ БӨЛІМ
Кокстеу
Жоғары температураның әсерімен мұнайды өңдеуді термиялық өңдеу процесі деп атайды. Оған күрделі көмірсутектерді жоғары температура әсерімен қарапайым көмірсутектерге ыдырату, ауыр мұнай қалдықтарын кокстеу құрамында қанықпаған көмірсутектер көп болып келетін газдар қоспасын алу үшін жүргізілетін пиролиз процесі жатады.
Кокстеу немесе көмірді жартылай қотрқылау және қортқылау процесі ауасыз қыздыру арқылы жүретін термиялық деструкция процесін айтады. Жартылау қотрқылау процесін 500 - 5500 С, ал қортқылау 11000 С дейін температурада жүргізіледі. Термиялық крекингте қортқы көмірдің түзілуі әрекетінің тереңдеу мүмкіншілігін шектейді.гудрон немесе мазут крекингінде ашық түсті өнімдердің қозғалысы 35 - 40 % - дан аспайды. Егер термиялық крекингте өнімді зиянсыз санап, қортқы көмірдің түзілуінен қауіптенбесе, ашық түсті өнімдердің шығуын көбейтуге болады.
Көмірді қортқылау - термиялық әрекеттердің бір түрі. Көмірді қортқылау кезінде сутекті қатты қалдық - қортқы көмір шығатын негізгі өнім болып табылады. Сонымен қатар, қортқы көмірмен қоса жанармай, газойлдық қоспалар менгаз алуға болады. Көмірді қортқылау арқылы ашық түсті мұнай өнімдерінен басқа асфальт, май өндірісінің қоспалары секілді өнімдер алынады. Мұнда тауарлық сапасы жөнінен қортқы көмір өзгелерден жоғары болады. Шикізат боып жоғары молокулалық мұнай қалдықтары - гудрон, термиялық крекингінің қалдығы, асфальт және бояу - май өндірісінің қоспалары және пиролиз шайыры.
Шикізат сапасының негізгі көрсеткіштері - көмір қортқыланушылығы, күкірт пен күл нақтылығы және кермектігі. Шикізатта жоғары молекулалық шайырлы - асфальтты заттар, неғұрлым көп болған сайын, оның кокстелуі, яғни, қортқы көмірдің шығуы көбірек болады. Егер кокстену 10% тең төмен болса, онда пештің кокстену әрекеті жүргізіледі, сондықтан кокстеу әрекеті шикізатты дұрыс таңдаған жөн.
Кокстеу өнімдерінің қабілеті. Газ - құрамы бойынша термиялық крекинг газына ұқсағанымен, онда олефинді көмірсутектер аздау болады. Жанармай - құрамында шектеусіз КС болғандықтан, химиялық тұрақтылығы аз, октан саны - ОС - 68 - 72.
Мұнайлы кокс - электрод, абразивтік шикізаттар, көмірграфитті шикізаттар алуға және басқа да көптеген салаларда қолданылады.
Кубте кокстеу - мерзімдік әрекет, негізінде, көп қолданылмайды. Кокстердің жартылай үзіліссіз жүйесі - қыздырылмайтын кокс камерасында өтеді - баяулатылған кокстеу. Баяулатылған кокстеу шикізатты құбыр пішіндес пешке 5000 С дейін қыздырылады және ол толық жылытылмаған тік цилиндрлік аппаратқа - кокс камерасына жіберіледі. Шикізат камерада ұзақ уақыт жатады да бұрын жинақталған жылу арқысында кокстеледі. Жұмыс камерасының жоғарғы бөлігінен тазарту ағымы келеді.
Реактор коксқа толған кезде, шикізат тобы келесі камераға ауыстырылып, кокс босатылады. Баяулатылған кокстеудің артықшылығы - кокс көп мөлшерде шығарылады.
Кокстеу процесін 0,1 - 0,4 МПа қысымда және 470 - 5400 С температурада жүргізеді.
Жай кокстеу қондырғысын жетілдіру.
Термиялық процестер арасында біздің елде және шет елдерде көп қолдау тапқын жай кокстеу процесі. Әртүрлі ауыр мұнай өңдеуге мүмкіндік береді және шаруашылықтың көп саласында пайдаланатын өнімдер шығарылады. Бұл процестің негізгі мақсаты - мұнай коксін өндіру. Дүние жүзінде және бұрынғы КСРО - да мұнай коксінің алюминий өндірісіне анод массасы және күйдірілген анодтар және графиттелген электродтаралуға электр болат балқытуда көптеп пайдалануда. Мұнай коксы констукциялық материалдар дайындауда кең пайдаланады, кремний өндірісінде, абразив материалдарын дайындауда, химия және электротехника өндірісінде, космонавтикада және атом электр стансаларында және т.б. Қазір дүние жүзінде жылына шамамен 25 млн.т кокс өндіріледі, оның ішінде АҚШ - та 20 млн.тж, мұның 90% жай кокстеу қондырғыларында (ЖКҚ), ал қалғаны - термоконтактты кокстеу (ТКК) және кубтағы батарея қондырғыларында іске асырылады. АҚШ - та кокстеу процесі тез өсуде, тек электрод коксін өндіру мақсатында ғана емес, сонымен қабат негізінен мұнай қалдықтарын терең өңдеп отын дистиляттарының мүмкін болған мөлшерін көп өндіру мақсатында жүргізілуде. Осыған байланысты шамамен жалпы кокс өндірудің 55% сапасы төмен, жоғары күкіртті отын есебінде қолданатын кокс үлесіне тиеді. Ал тек қалған 45% қыздырылған электрод коксы (сонымен қатар 2%- инелік кокс). Бұрынғы КСРО- да ~ млн.тж кокс өндіріледі, бұл дүние жүзінде екінші көрсеткіш. Біздің елде жай кокстеу қондырғысы (ЖКҚ), қуаты 300, 600 және 1500 мың тж шикізатқа есептегенде. Кокс орташа шығымы бұл зауыттарда қазір шамамен 20% масс. Шикізатқа (АҚШ - та 30,7 % масс.) елдегі кокс шығымының төменгі көрсеткіші шикізаттың төменгі кокстенушілігінен, себебі кокстенуге көбінесе бастапқы қайнау температурасы төмен гудрон ( 5000 С) түседі, бұл атмосфералы вакуумды құбырлы қондырғыдағы вакуум калоннасының нашар жұмыс істеуінен, сонымен қатар, кейбір мұнай өңдеу завод шикізаттың жеткіліксіздігінен, кокстеуге көп мөлшерде мазутты пайдаланады. Осыған байланысты біздің ЖКҚ реактордың бір көлемінен сыбағалы кокс алу жағынан өздеріндей шет ел қондырғыларынан төмен, бұл көрсеткіш сала ЖКҚ - да 33-тен 82 тм3 - ге дейін, бұл көп ЖКҚ негізгі өте қымбат (шамамен 60% барлық қондырғы бағасының) құрал - жабдықтарының тым тиімсіз пайдалануын көрсетеді. Мұндау төмен кокс алу, біздің ЖКҚ - да тек кокстеу шикізатының төмен кокстенуінен ғана емес, сонымен қатар, ондай қондырғыларды төмен қуатты шикізат жағынан пайдаланудан, календарлық уақытты төмен коэффициентпен пайдаланудан да (яғни, жөндеу аралығының қысқалығы) қайта айналу коэффициентінің жоғарлығынан, кокстеу камералардың толуының ұзақтылығынан (24 сағаттан жоғары) және т.б. Біздің ЖКҚ энергия жұмсауы шет елдердікіне қарағанда орташа 3 есе жоғары. Бірақ кейбір біздің алғы қондырғыларда (мысалы, Павлодардағы ЖКҚ) бұл көрсеткіштершет ел қондырғыларымен бірдей, бұл мүмкіншіліктің барлығын көрсетеді (салада жақсы көрсеткіш жөндеу уақыты мұнай өңдеу заводы ЖКҚ - 300 қондырғысында қол жетті. Төмендегі жақшадағы мәндер сондай орта көрсеткіштермен салыстыруды сипаттайды: кокс шығымы - 30,9 (30,7) % масс.; шикізат кокстенушілігі 17,0 %, жөндеу аралығының уақыты 240 (360 - 420) сөтке, сабағалы энергия шығымы - 56 (46,5) кг кот шикізатқа. Егер барлық ЖКҚ кокс алу мәнін 82 тм3 деңгейіне жеткізсе, онда қазіргі бар қондырғыларда кокс өндіруді жаңа қуатты қоспай- ақ 1,5 - 1,6 есе көбейтуге болады.
Елдегі мұнай өңдеу заводы қазірге дейін мұнай коксын қайта пісіру процесінің нашар дамығанын атап айту керек. Салада коксты қайта пісіру қондырғысының қуаты мың тж, сланец мұнай комбинатында сланецтер (камералы пештерде), Красноводск мұнай өңдеу заводы (табанды және барабанды пештерде) және Фергана мұнай өңдеу заводы (барабанды пеште) жұмыс істеуде. Осы себепті, шала өңделген мұнай коксының негізгі бөлігін пайдаланушы орындарда қайта пісіруде. Келешекте қайта пісіру қондырғыларының жаңа қуатын қосу көзделуде.
30 жылдан астам уақыт 21-10300, 21-10600 және 21-101500 типтес ЖКҚ пайдаланудан технологияны жақсарту және процестердің технологиялық параметрлерін әртүрлі шикізаттарға бағыттап айқындауда, бай және әртүрлі тәжірибе жиналды, бірқатар негізгі құралдар мен жалпы қондырғылардың интенсивті жұмысының тиімді тәсілдері, кокстердің шығымы мен сапасын арттыруға бағытталған, аралық жөндеу уақытын ұзартатын, еңбек өнімін арттыратын және пайдаланушы қондырғылар техника-экономикалық көрсеткіштерін жақсартатын шаралар жасалып, өндіріске енгізілді. Төменде қысқа түрде жаңа - Уфа (жөндеу уақыты) және Ферғана (Ф) мұнай өңдеу заводындағы бірінші дәуірлі ЖКҚ - ның жұмысын жақсарту тәжірибесіне сүйене отырып, осы тәсілдердің тек өте маңыздылары қаралды.
ЖУ МӨЗ ЖКҚ аралық жөндеу уақыты жұмыс істеудің бірінші айларында бар болғаны 6-8 сөтке болды, ал екінші жылы 20-25 сөткеге дейін жеткізілді. Тез тоқтаудың негізгі себептері: пештегі құбыр тесіктерінің кокспен бітелуінен, кокстенуші массаның оқтын-оқтын реактордан К-1 ректификациялаушы калоннаның төменгі бөлігіне шашылып төгілуінен және реактор блогында, ректификация бөлігінде, гидробөлінуде, тасымалдауда және коксты сорттаудағы конструкциялық кеістіктер нәтижесінде болады.
Қыздырушы пешті жетілдіру. Пеш жұмысының жиі тоқтауының негізгі себептері көбінесе төбе экранында орналасқан құбырлардың тез бітелуінен, әрі негізінен олардың төменгі қабаттағылары, сонымен қатар, соңғы иілген түтіктердің жанып шайырлануынан болады. Кокспен бітелу қарқыны бір құбыр бойында бірдей емес. Құбырдың басқы бөлігінде ағымның жүру бағытында кокс, оның екінші бөлігіне қарағанда аз дәрежеде отырады. Кокс қабатының қалыңдығы біртіндеп шикізат жүру бағытында көбейеді және ең қалыпқы төбе экранындағы екінші жартысындағы құбырлардың ортасында байқалады. Кокс - түзілудің мұндай болуын былай түсіндіруге болады. Төбе экранындағы құбырлардың төменгі жарымының кокстенуі, сірә төменгі агрегатты тұрақтылықпен және кокстенуші шикізаттың қабат-қабатқа бөлінуінен болса керек. Кейінгі жылдары ЖУ МӨЗ және басқа МӨЗ тура айдау қалдықтары ароматизацияланған қоспалармен, мысалы мынадай: майларды талғамды тазалау экстрактымен, каталитикалық крекингтің ауыр газойлімен және басқа араластырып пайдалана бастады, бұл кокстеу шикізатының агрегаттық тұрақтылығын едәуір көтерді, пештердің тоқтаусыз жұмыс істеуін ұзартты. Құбырдың кокспен тез бітелуінің тікелей ретурбенттен кейінгі бөлігінде азаюы, бу сұйық реакцияласушы қоспаның турбулизациялануының күшеюімен, ал құбырдың соңғы бөлігінде - бу фазасының үлесінің, крекинг реакциясының нәтижесінде төмен молекулалы құрылым түзілуімен (газдың, бензиннің), көбеюімен, яғни реакцияласушы қоспаның химиялық қайнау есебінен деп түсіндіреді. Пештің иілген түтігінде бу сұйық ағымның құрылымын жақсарту бағытындағы ұсыныс пайдаланылып ендірілуде, ағымда бу мөлшерін реттеу пештен реакторға дейінгі жүргізуші құбыр диаметрін 100 - 150 мм-ге дейін көбейту арқылы, кокстенуші шикізат ағымында бөлуші жабдықты байланыстыру жүйесі қайта құрудан өткізілді, бұл 2 төрт жолды шүмекті бес жолды шүмекке ауыстыру болып саналады.
Турбилизатордың берілетін орны өзгерді, соның нәтижесінде төбе экранындағы құбырда кіре берісіндегі қысым кеміді (2,4-тен 2,1 МПа дейін) және пештен шығатын жерде (1,1 - 1,2-ден 0,7 - 0,8 МПа дейін), бу фазасының үлесі өсті, гидродинамикалық құрылым жақсарды және шикізаттың пеште болатын уақыты азайды; осының нәтижесінде құбырдағы кокс түзілу кеміді және қондырғының жөндеу аралық уақыты ұзарды.
Бірақ құбырларда будың көп мөлшерде түзілуі теріс әсер ететін айта кету керек - жылу алмасу кризисінің пайда болуы, яғни, қыздырылушы шикізат пен жылу беруші беттің арасында жылу алмасу нашарлауы шеңбер тәрізді беттегі қабат қалыңдығының қажетті жұқалықтан да төмендеп, кейіннен үзілуінің нәтижесінде (сұйық қабат арқылы жылу алмасу газ арқылыға қарағанда едәуір жақсы), құбыр қабырғасының температурасы көтеріледі және пештің соңғы иілген құбырларының жану мүмкіндігі өседі. Кокстенуші шикізаттың фракциялық құрамы, берілетін турбулизатор мөлшері, бу сұйық ағымның тура жылдамдығы, қысымы және температурасы бірігіп жылу алмасу кризисінің зонасының ұзындығын көрсетеді. Пещтегі қысымды төмендету тек қана ауыр шикізатты кокстенгенде, дистилятты крекинг - қалдықты, процесті жоғары қысымда жүргізу қажет, бұл пештің құбырларында сұйық қабатын жеткілікті етумен және турбулизатордың шығынын қажеттегідей беру арқылы болады.
1.3. Әртүрлі шикізатты кокстеудің оптималды температурасын таңдау.
ЖКҚ барлық технологиялық параметрлері арасынан кокс сапасына ең көп әсер ететіні реактордағы температура және кокстеу уақыты. Басқа жағдайлары бірдей болғанда, шикізатты қыздыру температурасы жоғары және кокстеу уақыты көп болған сайын, кокс құрамында ұшқыш заттар мөлшері аз болады, оның механикалық қаттылығы жоғары және сондықтан үлкен бөлшекті кокс шығымы көп болады. Бірақ температураны көтеру мүмкіндігі шикізатты мүмкін болған қыздыру температурадан жоғары, әсіресе ауыр шикізаттар үшін, пеш түтіктерінің кокстеніп қалу дәрежесінің өсуіне байланысты, өте шектеулі. ЖКҚ көп уақыт пайдалану кезінде байқалғандай, осындай жағдайда реакторда сапасы төмен, негізінен ұсақ бір шоқты бөлшектерден тұратын, мөлшері 3-6 мм кокс түзіледі. ЖУ және Ферғана МӨЗ ЖКҚ үш түрлі шикізаттарды (дистилятты крекинг - қалдық, гудронның керкинг - қалдығы және гудронның асфальтпен қоспасы) кокстеуден бастапқы бөлшек түзілу температурасы қайта айналу коэффициент мәнінен және шикізат сапасына байланысы анықталды. Тәжірибелік мәндерді сараптай келе, бастапқы бөлшек түзілу температурасы (Тббт) мен кокстенуші шикізат тығыздығы арасындағы, қайта айналу коэффициенті тұрақты болғанда, мынадай байланыс табылды: Тббт = а-в*ρ204, мұнда а және в - коэффициенттер, дистилятты крекинг - қалдығына - 573 және 71 тең тиісінше және ЖУ МӨЗ крекинг - қалдығына - 757 және 250, ал Ферғана МӨЗ гудроны мен асфальт қспасына - 598 және 100 тең. Мүмкін, Тббт температурасында және одан да жоғарыда белгілі гидродинамикалық жағдай жасалынып, реактор ішінде ұсақ карбоид бөлшектерінің қайта айналуынан, кокстің күрделі бөлшектері және олардың жиынтығы түзіледі. Шикізатты қыздыру температурасы Тббт аздау төмен болғанда реакторда монолитті кокс түзіледі. Мұнда шикізатты қыздыру температурасы бөлшек түзілудің шекті жағдайына жақын болған сайын кокстың қаттылығы жоғары және ұшқыш заттар шығымы (7% кем) аз. Сонымен, кокстеу температурасының өзгеруінің мүмкін болған аралығы бір жағынан, стандартты үлкен бөлшекті кокс алу жағдайымен шектеулі, басқа жағынан бір шоқты кокс түзіле бастау температурасымен. Кокстеу оптимал температурасы деп стандартты үлкен бөлшекті кокс алынатын пеш түтіктерінің кокстенуі аз жүретін және ЖКҚ жөндеу аралық уақыты ұзақ температураны атау қажет. Қайта айналу коэффициентінің өсуімен шикізатты пештен шығатын жердегі қыздыру температурасын төмендету мүмкіндігі және кокс шығымын шикізатқа есептегенде, көбейтуге болады. Басқа жағынан, мұндай жағдайда ЖКҚ қуаты аздап төмендейді және реакторлардың толтырылу уақыты өседі.
Газойл фракцияларының қайта айналумен жүретін кокстеу технологиясы. ЖКҚ аралық жөндеуін көбейтудің және кокс сапасын көтерудіңбірден бір тиімді жолы жылу бергіш ағымын (250-4500С газойл фракциясын) К-1 калоннасынан шыққан жерден қайталап беру арқылы кокстеу жүйесін пайдалану. Осы мақсатқа Ферғана МӨЗ ЖКҚ арнаулы пеш секциясын, жылу бергішті 510-5200С-қа дейін қыздыруға арналған, монтаж жасалды (екінші шикізатты қыздыру температурасы 475-4850С). Өндірістік байқау көрсеткендей, жылу бергішпен жұмыс істегенде кокс шығымы және сапасы едәуір жақсарады: тәжірибелік кокс түрлерінің ұшқыш заттары да, күлі де аз, шын тығыздықтың мәні бұрын қлданылып келген технологияға қарағанда, жоғарылау. Бұл реакцияға түсуші массаны реакторда біркелкі қыздыру нәтижесінде және шикізатты дұрыс пайдалану, кокстеу процесіне газойл фракцияларының ауыр компоненттерін қамту арқылы жетіледі.
Реакторларды аралас фазамен толтырудың қатар ағымды кокстеу технологиясы. Үш реакторлы ЖКҚ өте тиімдісі кокстеу процесін белгілі бір уақытта бірден 2 реакторда жүргізу, ал үшінші реакторда дайындау операциясын жүргізу болып табылады. Осы принципті пайдалана отырып, Ферғана МӨЗ ЖКҚ кокстеудің шикізатпен реактордың аралас фазамен толтыру вариантын пайдаланды. Мұнда ЖКҚ қатар ағыммен аралас фазамен бірден 2 реакторды толтыру технологиясы жасалып, байқаудан өтті, бұл реактордың карбоид бөлшектерінің шығып кетуін кемітеді, ұсақ бөлшек түзілуді болдырмайды, реакторлардың кокспен толтырылу биіктігін (21-21 м-ге дейін 18-19 м орнына), осының нәтижесінде сыбағалы алымын көбейтеді, кокстың сапасы едәуір көтеріледі: ұшқыш заттар мөлшері азаяды, механикалық қаттылығы және қиялды тығыздығы өседі. ЖКҚ жөндеу аралық уақытының өсуі шлемді құбырда кокс қапталудың азаюын көрсетеді және электрококсының шығымы шикізатқа есептегенде 2% азаяды. Кокс сапасының реактор бойымен көтерілуі және тегістелуінде уақыт факторы үлкен рөл атқарады, себебі кокстеу айналымының уақыты реакторлардың жоспар айналымына қарағанда 2 есе көбейеді.
ЖКҚ реакторларының жұмыс істеу кестесі
Реактор саны
Р-1 шикі зат беру уақыты, сағат
10 20 30
40 50 60
70 80 90 100
110 120 130 140 150
Р-1
кокстеу
дайындау
кокстеу
Р-2
дайындау
кокстеу
дайындыу
кокстеу
Р-3
кокстеу
дайындау
кокстеу
дайындау
Реакторды бумен әрекеттеудің оптималды режимін таңдау. Жобалық технология бойынша кокстеу роцесі біткен соң, коксты реакторда 6 сағат изотермиялық жағжайда, реакторға оны буландыруға 5-6 тсағ су буын бере отырып, ұстайды. Зерттеулермен айқындалғандай, буды көп жұмсағанда, жоғарғы жұмсақ қабаттың қаттылығ өспей, керісінше, төмендейді және электродты үлкен бөлікті (25 мм) кокстың шығымы кемиді. Бұл нәтиже, мүмкін, реакторда кокстың суыту жылдамдығының өсуімен және оны изотермиялы режимде ұстау уақытыныңқысқаруымен байланысты. Су буының шығыны 1 тсағ. аз болғанда, реакторда кокстың жоғары қабатынан кокстенуші массамен жүргізуші жолдар бітеледі, бұл одан кейінгі кокс қабатын сумен суыту процесін болдырмайды. Жүргізілген зерттеулер нәтижесінде реакторды бумен әрекеттеудің оптималды режимі ұсынылып, өндіріске енгізіледі, тиянақты нәтиже мынадай: бу шығыны-1 тсағ және бумен әрекеттеу уақыты-6-12 сағатты құрайды, бұл жерде дайындауға қажетті уақыт қорында еске алады. Бұл жұмысты оптималды жағдай жүргізу, кокс шығымын көтеру (3-4 %-ке) мен сапасын жақсартудан бөлек , су буының шығынын және сонымен қатар, ағын су көлемін едәуір кемітеді.
Шикізатты алдын-ала термоконденсацмялап кокстеу технологиясы.
Күкіртті аз мұнайлар қалдықтары, әдеттегідей, төмен кокстенуші және осыған байланысты кокстеу қуаты аз тиімділікпен пайдалануда. Сонымен қабат, аз күкіртті шикізат қры шектеулі. Кокс шығымын көтеретін келешегі зор әдістер мыналар: шикізатты жоғары қысымда кокстеу және оларды алдын-ала термоконденсациялап кокстеу. Реактордағы қысымды 0,6 МПа-ға дейін көтеріп кокстеу атмосфера қысымында кокстеуге қарағанда, кокс шығымының өсуі шикізат сапасына байланысты 6-12 % құрайды. ЖКҚ төменгі қысымға есептелген реакция жүретін камераларда кокс шығымын көбейту қалдықтарды алдын ала термоконденсациядан өткеннен кейін ғана мүмкін болады. Осы мақсатта типтік ЖКҚ термополиконденсация реакторы қосымша жабдықтау немесе үш реакторлы қондырғыдағы бір реакторды осы мақсатта пайдалану қажет. Бұл жағжайда қосымша поликонденсация реакторы, пештен (п-2) шығатын екінші шикізат жолына орналастырады. Екінші шикізат 420-4400С дейін қызғаннан кейін, термоконденсация реакторының жоғарғы бөлігіне түседі. Одан кейін қызудан өткен өнім, реактор астынан пештің радиант бөлігіне өтеді және 470-4900С температурамен кокстеу реакторына түседі. Кокстеу өнімдері және термоконденсация дистилляты ары қарай фракцияға әдеттегідей жүйемен бөлінеді.
1.5. Инелік кокс өндіру технологиясының ерекшелігі.
Соңғы жылдары электрмен балқыту процестерінің жұмысын жақсарту мақсатында, жоғары сапалы графиттелінген электродтар, жоғары сыбағалы ток күшіне (30-35 омсм2) есептелінген, көп қоланылуда. Шет ел және өз еліміздің тәжірибесі көрсеткендей, мұндай электродтарды аз күлді және күкіртті, инелік құрылымды деп атайтын, кокс негізінде алуға болады. Тек қана инелік кокстен жасалған арнайы электродтар өте қажетті мынадай қасиеттерді: төменгі термиялық кеңею коэффициентін және жоғары электр өткізгіштікті көрсете алады. Металлургия қажеттігі, мұндай кокс сорттарына шетелдерде де және КСРО -да әрдайым өсуде. Дүние жүзінде инелік кокс өңдеу көлемі қазір 2,0 млн. тж құрайды. Инелік кокстың ең көп өндірушісі- АҚШ, Жапония, Ұлыбритания және Нидерланлы елдері.
Қазақстанда өндіріс тәжірибелік кокс Атырау және Павлодар МӨЗ ЖКҚ коксты пісіру секциясында алынуда және бұл бағытта өндірісті жүйелі жолға қою саласында жұмыс атқарылуда. Инелік кокстың әдеттегі электрод коксынан қасиеті жөнінен көп айырмашылығы бар: талшықтарының айқын анизотроплығы, гетероқоспаның аздығы, сыбағалы тығыздығының жоғарылылығы және жақсы графиттелуі.
Инелік кокс өңдеуде дәстүрлі шикізат болып термиялық крекингтің дистилляты, аз күкіртті ароматизацияланған қалдықтар, каталитикалық крекинг газойлдері, май өндірісінің экстактары, көмірсутектерді перолиздеудің ауыр шайыры, сонымен қатар тас көмір шайыры саналады. Инелік кокс алудағы қондырғы аппараттары, кәдімгі кокстеудегідей; кокстеу температурасы иенлік кокс өндірудегі жәй кокс алудағыдай, тек қайта айналу коэффициенті аздап жоғары және реактордағы қысым көптеу. Инелік коксты пісіру жай кокспен салыстырғанда, жоғарылау температурада (1400-14500С) жүргізіледі.
Инелік коксті өңдіруге, МӨЗ дистилляты шикізатты термиялы крекингтеу қондырғысының және ЖКҚ болуы қажет. Зауыттарда бар ароматизацияланған жоарғы қысымда (6-8 МПа) термиялық крекингтен одан әрі қарай ароматизациялау және қалдықты кокстену қабілетін арттыру мақсатында өткізіледі. Одан әрі дистилляты-крекинг қалдық (ДК) ЖКҚ жіберіледі. ЖКҚ күкіртті гудрогдардан иенлік косталу үшін гудронды термиялық крекеингтеу арқылы крекинг-қалдық алады, оны одан әрі вакуум-айдау арқылы бөліп жеңіл және ауыр вакуум газойлін оларды одан әрі гидротазалаумен тазалап, кокстеп, инелік кокс алуға болады. Осы мақсатқа сонымен қатар қалдықтарды асфальттерден айыру, яғни Добен атты Баш МӨҒЗИ жасаған процесін де пайдалануға болады: алынған деасфальтизат одан әрі гидротазаланады және дистиллятты шикізат термиялы крекингтелінеді.
2 ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ БӨЛІМ
2.1 Кубта кокстеу қондырғысының параметрлері
Кокстеу процесін 475-480°С температурада және 0,29-0,49МПа қысымда өткізеді. Бастапқы шикізатты құбырлы пеште 490-510°С температураға дейін қыздырады. Шикізат пештен камераға дейін жылжығанда оның температурасы 10-15°С температураға төмендейді. Кокс камераларына шикізат берілуінің көлемдік жылдамдығы: гудрон үшін 0,12-0,13сағ-1, крекинг-қалдықтар үшін 0,08-0,10сағ-1. Рециркуляция коэффициенті 0,2-0,6. Кокстеу өнімдерінің булары камерада 0,15-0,20мс-тан жоғары емес жылдамдықпен жылжиды. Камерадан шыға берістегі өнімдер температурасы келіп түсетін шикізат температурасынан 30-60°С-ге төмен. Әдетте кокс камералары 48- сағаттық циклге есептеледі, оның 24 сағатында камерада реакция жүреді, ал қалғаны коксті шығаруға жұмсалады. Битумдалған көбіктің ректификациялық камераға түсуін болдырмау үшін камераны 70-90%-ға кокспен толтырады. Кокстеу кезінде түзілетін кокс келесідей көрсеткіштермен сипатталады: нақты тығыздығы 1,39-1,42тм3; үйінді тығыздығы 0,8-0,96тм3; кеуектілігі 25-35%; жану жылуы 34744кДжкг; өзіндік жылу сыйымдылығы 1,25кДж(кг∙К).
Пеш құбырларының кокстелуін болдырмау үшін кіре берістегі шикізат қозғалысының жылдамдығын 2мс және одан жоғары деп алады. Сонымен қатар радианттық секцияның құбырларының 410-425°С температуралар зонасына турбулизатор - су буын 0,3-0,4МПа қысыммен, 1,6-3,0% масс. мөлшерде енгізеді. Бу-сұйықтықты қоспаның пештен шыға берістегі жылдамдығы 30мс-қа жетеді. Шикізаттың пеште болу уақыты 2мин. Камерадан шығатын өнімдердің температурасын анықтау үшін жылулық баланс жасаймыз: шикізаттың және кокстелу өнімдерінің өзіндік жылу сыйымдылығын 2,5 және 29кДж(кг∙К) деп, реакция жылуын 83-170кДжкг шикізат деп аламыз.
2.2 Кубта мұнай қалдықтарын кокстеу қондырғысының технологиялық жүйесі және жұмыс режимі
Қыздырылмайтын камерада баяу кокстеу қондырғысының негізгі мақсаты мұнай коксын, сонымен қатар жеңіл және ауыр газойльді, бензин мен газдарды алу болып табылады. Кокстеу процесінің шикізаты аз күкіртті атмосфералық және вакуумдық өңдеудің мұнай қалдықтары болып табылады. Жоғары сапалы инелік кокс алу үшін термиялық тұрақты ароматтандырылған шикізат пайдаланады, мысалы пиролиз смоласын, крекинг қалдықты және каталитикалық газойлді.
Шикізаттың негізгі сапасы оның тығыздығы мен күкірттің мөлшері.
Кокстың негізгі пайдаланушысы алюмин өндірісі.Онда кокс алюминийдің қалыптастырушысы болып табылады. Сонымен қатар коксты темір балқыту пештеріне графиттелген электродтар дайындауда, карбид пен күкірт көміртегін алуда пайдаланылады.
Негізгі сапаның көрсеткіштері болып, негізгі тығыздығы, күкірт құрамы және микроқұрылымы болып табылады. Инелік кокстың тығыздығы 2,09гсм3 кем болмауы тиіс. Кокс маркасы КНПС (арнайы пиролизденген ) конструкциялық материал ретінде қолданылады. Ол 2,04-2,08гсм3 аралығында болады. Кокстеудің қалдық шикізатына қарағанда, кокстегі күкіртті құрамы әрдайым көп болады. Аз күкіртті мұнай қалдықтарынан аз күкіртті кокс, құрамында 1,5% дейін күкірт бар. Күкірт қалдықтарынан құралған кокстың құрамында 2,0-4,5% күкірт, ал жоғары күкіртті кокстың құрамында 4,0% жоғары кокстың құрамында золдың болуы, айдаудың алдындағы тұзсыз мұнайдың тереңдігіне тікелей байланысты болады. Кеңес Одағында құаттылығы 300-600 баяу кокстеу болатың эксплуатациясы жылына 1500 тонна шикізат өндіреді.
1 - сурет . Баяу кокстеу қондырғысының технологиялық жүйесі
1 суретте жылғы қуаттылығы 600мың болатын, реакторлық бөлігі бар ,4 коксты камерадан, 2 құбырлы қыздыру пешінен, фракцияланған бөліктен, өнімді салқындатып және жылытатын жүйеден тұратын қыздырылмаған камерасы бар баяу кокстеу қондырғысының құрылымы корсетілген.
Шикізат - гудрон немесе крекинг - қалдық немесе оның қоспасы - 1-ші сорап арқылы 2 ағынмен, 2-3 пештерге барады, онда ол 350-380 дейін қыздырылады. Кейіннен шикізат 9колоннаның төменгі бөлігіне және жоғарғы каскадты табақшаға келіп түседі. Осы төменгі табақшаға 5параллель камерада пайда болатың ыстық газдар мен кокс өнімдерінің булары келіп түседі. Колоннада шикізат газдармен булармен кездесіп нәтижесінде булардың ауыр фракциялары конденсацияланып, шикізатпен араласады. Соның нәтижесінде, колоннаның төменгі бөлігенде рециркуляторы бар шикізат қоспасы пайда болады. Жалпы оны 2ші шикізат деп атайды. Егер шикізаттын құрамында жеңіл фракциялар болса, олар жоғары температуралы булармен әрекеттесіп, нәтижесінде буланып 9 колонаның жоғарғы бөлігіне кетеді. Екіншілік өнім 9колоннының төменгі жағынан 6насос арқылы 2,3 пештің жоғарғы құбырларына қайта оралады. Осы құбырдың бөлігі реакциялық болып табылады. Осы жерде екіншілік өнім 490-510 дейін қыздырылады. Көп кокстеуді болдырмау үшін, құбырға ысытылған су буы жіберіледі, оны турбулизатор деп атайды, екіншілік шкізат 3% мөлшерінде болады. Турбулизатор көмегімен ағыннын жылдамдығы артады. Ысытылған су буынын артық мөлшері 10 және 11 калонналарына беріледі. Сұйық булы қоспа 2,3 пештен параллель ағынмен, төрт жүрісті крандағы 7 екі жұмыс камера сынап (5); ал басқа қалған камералар жұмыстық циклге дайындалады. Ыстық шикізат камеранын төменгі бөлігіне түседі де, толтырылады. Камера көлемі үлкен (ішкі диаметр 4,6-5,5м, биіктігі 27-28м ), шикізат түсу уақытыда жеткілікті. Шикізат камерада крекингке ұшырайды. Өнім булары үздіксіз камеранын жоғары шығарылып 9коланнаға келіп түседі, ал ауыр қалдық қалады сұйық қалдық кокске айналады. 9 колоннада кокс өнімдері бөлінеді.Колоннаның жоғарғы бөлігінен бензин мен су булары және кокс газдары шығады.Бұл өнімдер ауамен салқындататын аппаратқа келіп түседі де кейіннен су тоңазытқышына 16 қайта салқындату мақсатында келеді.Содан кейін ол су газ айырғышына 17 келіп,су конденсатын және тұрақсыз бензин мен майлы газға бөлінеді.Тұрақсыз бензиннің бір бөлігі 15 кокс арқылы 9 колоннаның жоғарғы табақшаға барады.Бензиннің айтарлық мөлшері , 18 жылуалмастырғышқа барып,сол жерде жеңіл газойлдің жылуы есебінен қыздырылып,тұрақтандыру секциясына беріледі.Су газайырғыштан шыққан су конденсаты 14 насос арқылы,20 жылуалмастырғыштан өтіп,пештердің конвенциялық секцияларында 2,3орналасқан буландырғышқа келіп түседі. Буландырғыш колоннадан 10-11 шыққан ауыр және жеңіл газойлдер 13-12 насостар арқылы,тұрақсыз бензинді ысытуға арналған жылуалмастырғыштан,су конденсатынан 20,ауамен салқындату аппаратынан өтіп,21 резервуарға түседі.Кокспен толтырылған камералар ,ажыратылады да су буымен майлы өніммен мұнай буларынан тазартылады.Тазартылатын өнімдер алдымен 9 колоннаға түседі,400-405 төмендетілгеннен кейін,бу ағыны 4 қабылдағышқа барады.Су буын беруді кокстің температурасы 200 төмендегенге дейін жалғастырады.Суды камераға беруді ,судың бір бөлігі атмосфераға шығып ,булана бергенге дейін жалғастырады.Кокс камерадан гидравликалық әдіспен қысымы 10-15 мПа болатын судың катысуымен шығарылады.Баяу коксте қондырғысының жылдық қуаты 1,5 млн тонна шикізат болып табылады.Бірақ ол 6 кокс камерасымен ,үш құбырлы пешпен оның әрқайсысы 2 камераны қамтамасыз ететін қамтылады.Камер диаметрі 7 м,биіктігі 30 м.
2.3. Коксты пісіру
Кейбір жай кокстеу қондырғылары кокс құрамынан ұшқыш заттарды шығару мақсатында пicipy құрал-жабдықтарымен жабдықталады.
Ұшқыш заттардың шығымын коксты белгілі бip стандартты жағдайда (МССТ 3929-65 бойынша коксты піcipy 7 мин. 8500С жүргізеді) қыздырып ұстаудан бөлінген булар мен газдардың мөлшерімен анықтайды. 1 сортты кокс үшін ұшқыш заттардың ең көп мөлшері 7% (масс.), 2 сортты кокске 9% (масс.) дейін болуы мүмкін. Ұшқыш заттар мөлшерін 1,0-1,5% азайтуды су буы-турбулизатормен араласқан газойлдың ыстық буымен (5000С-тан жоғары) жүргізеді. Бipaқ коксты одан әpi анод массасын немесе графиттелген электродтар өндіруде пайдалануға, оны 1200-13000С пicipy қажет. Пicipy нәтижесінде кокстен көміртегі үлесі өседі, оның шын тығыздығы артады және электр өткізгіштік кедергісі төмендейді.
2-сурет. Айналушы горизонталды пеште коксты пicipy жүйесі:
1-басқы түтін мұржасы; 2-шаңды жандыра түсу камерасы; З-шикі кокс бункері; 4-бергіш-өлшегіш; 5-ковшты элеватор; 6-пісіру пеші; 7-ауамен айнала суыту жүйесі; 8-ауабергіш; 9-ағын сумен суыту тоңазытқышы; 10-піскен кокс бункері; 11- кокс шаңын жинағыш; 12-жүйеден газдарды тарту үшін қосымша құбыр; 13-газды тарту вентиляторы.
Кейбір кездерде коксты пісіруді электрод өнімін өндіруші-зауытта жүргізеді, бipaқ соңғы кездері бұл процесті МӨЗ кокстеу қондырғыларының жанынан ашық жерге салып icкe асыра бастады. Мұндай жағдайда МӨЗ шығатын кокс мөлшерін 5-10% азайтуға болады және оның әрі қарай пайдалануы жеңілденеді.
Пісірудің ең көп тараған түpi горизонталды айналушы пicipy пешінде жүргізу ( сурет 2)6 пеш аздап қия орналасқан, ол отынды жағуда, түзілуші және пеште бөлінуші ұшқыш заттарға қарама-қарсы, 9 тоңазытқышқа кокстың төгілуіне мүмкіндік береді. Шикі кокс 3 бункерлерден 4 өлшегіш жабдықтар арқылы пicipy пешіне түседі одан өтіп, 7 екі вентилятормен және 9 ағынды тоңазытқышта суытылып, 10 бункерге шығарылады. Онда ол 14 таспалы конвейермен піскен кокс сыйымдылығына түседі. 10 бункер мен 11 жиғыштан кейін кокс ұнтағын ұстау да көзделген. Бұл сыйымдылықтардан газдарды 13 вентилятормен сорып, 12 түтін мұржасына жібереді. Жану өлшемдері 2 камерада кокс ұнтағын жаққаннан кейін 1 басқы түтін мұржасына жiбepiлeдi. Пicipy пештеpi өте үлкен, мысалы, жылына 100 мың піскен кокс беретін пештің ұзындығы 60 м және сыртқы диаметрі 4,3 м. Пештің ішін отқа төзімді арнайы материалмен қаптайды және кокстың қозғалуы мен пicipy уақытын реттейтін арнайы жабдық жасалады.
Сонымен қатар, табаны ылдилау айналушы тік пештер де пісіруде пайдалануда.
3 ЕСЕПТІК БӨЛІМ
3.1. Жай кокстеудің материалдық балансын құру
Кокстеу процесіндегі кокс шығымын кокс шикізаты арқылы анықталады және бұл көрсеткіш арқылы ол өзгеріп отырады.
Егер (айналу арқылы) газойль фракциясы қайта кокстелуге келсе, онда кокс шикізатының шығымы мүмкіндігінше үлкен болады. Бұл кокстелу түрі крекинг коксы деп аталады; соңғы өнім - газ, бензин және кокс. өндірісте бұл процесс көп қолданылмайды, себебі газойль фракциясы каталитикалық гидрокрекингтік сапасы жоғары өнім алу үшін үнемді түрде қолданылады.
Жай кокстеу кезіндегі жоғарғышайырлы кокс шығымы 1,5 - 1,6 құрайтын кокстелу шығымы (стандартты әдіс бойынша):
ωк = 1,5 1,6К.
Қалдық өнімдердің шығымын анықтау қиын, себебі бастапқы қайнау айналымы - ауысым мөлшері, ал бұл арқылы іріктеліп қалған ауыр дистиляттардың соңғы қайнау айналымы да өзгереді. З. И. Сюняев бензин шығымын эмпериялық теңдеумен анықтауды ұсынады:
Б = ρост. - 0,940 0,00019 (1)
Мұндағы: Б - бензин шығымы (40-2050 С).
ρост. - қалдық шикізаттың тығыздығы.
Бұл тығыздығы 0,960 - 1,000 аралығындағы және бастапқы қайнау айналымы 5000 С құрайтын теңдеу.
Ал В. Л. Нельсонның түсінігі бойынша бензин және керосин-газойль шығым фракциялары былай байланысқан:
В = 248 ρост.-Б 212ρг-169; (2)
Мұндағы: В - керосин-газойль фракциясы шығымы (5100 С дейін);
Б - бензин шығымы (2040 С дейін);
ρг және ρост.- керосин-газойль фракциясының және шикізат қалдығының тығыздығы.
№
Атауы
Шығымы, %
Кгсағ
ттәулік
тжылына
Түскені: гудрон
100
45833,3
1100
401500
1.
Газ
11,0
5041,6
121
44165
2.
Бензин
16,0
7333,4
176
64240
3.
Жеңілауыр газойль
49
22458,4
539
196735
4.
Кокс
24
10999,9
264
96360
3.2. Мұнай қалдықтарын кокстеу қондырғысының
реакциялық аппаратын есептеу
Кокстеу процесі периодты, жартылай үздіксіз және үздіксіз әдістермен жүргізіледі. Периодты кокстеу процесі - коксты кубта жүзеге асады. Қазіргі таңда ол жиі қолданылмайды. Көп сұраныс тапқаны жылытылмайтын камерада жүретін (жай кокстеу) жартылай үздіксіз және үздіксіз кокстеу процестері болып табылады. Жылутасымалдағыш түйіршіктелген қозғалыс қабаттары кокстеу процесінде ең арзан дәрежеде қолданылады.
Кокс өнімдерінің шығымын анықтау. Кокс өнімдерінің шығымын анықтаудың көптеген әдістері бар. Жай кокстеудегі кокс пен газдың шығымын мына формула бойынша анықтауға болады:
Хк = 2,0 + 1,66К = 2,0 ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Қазақстанда барлық көмірсутек шикізатының 2%-ы бар және ол мұнайды шетелге шығаратын елдердің қатарына жатады. Бірақ, біздер тек табиғи байлысты сатумен ғана шектелмеуіміз керек. Қазақстанның 2030 даму 1 стратегиясында: Қазақстан үшін индустриялық технологиялық стратегия жасау қажеттігі дүниежүзілік тәжірибемен анықталған.
Шикізаттың бір түрін ғана шығаратын ел болып қалмау үшін біз мұнай және газ өңдеу, химия және мұнай химиясын өте қарқынды дамытуымыз керек.Жер шарында мұнайдың пайда болғанына шамамен 65-225 млн. жыл бұрын органикалық қалдықтардың ыдырауынан деген болжам бар. Ол кездер шамамен триас, Юр және Бор дәуірлері- деп болжамдалуда.
Мұнай - ең маңызды сұйық пайдалы қазба. Бірақ оны дұрыс пайдалана білмесе, тіршілік атаулына зардабын тигізеді. Жыл сайын дүниежүзілік мұхитқа 10 млн тоннадай мұнай өнімдері төгіледі. Жердің жасанды серіктерінен түсірілген фотосуреттер, мұхиттар мен теңіздерде тікелей жүргізілген бақылау нәтижелері мұхит бетінің шамамен 13 мұнай кілегейі жапқанын көрсетеді. Бұл бүкіл әлем бойынша үлкен зардап келтіреді.
Мұнай мұхиттағы ірі сүтқоректілер: китке, дельфинге, итбалыққа және құстарға зиян келтіреді. Егер итбалық су бетіне мұнай жайылған жерден шығып, терісіне дақ түсірсек ондай тері жылытудан қалады. Сол сияқты мамығы бөлінген құс та суықты көтере алмайды. Онымен қоймай құстұмсығымен қауырсынын тазалаймын дегенде мұнай тамшыларын жұтып, уланады. Мұнаймен уланса кит те өледі. Сөйтіп, мұнайдан теңіз әр түрлі жолдармен ластанады. Мұнайдың суға төгілуі көбінесе теңіздің таяз жеріндегі мұнай таситын кемелер апатқа ұшырағанда жиі кездесетін жағдай. Сонымен бірге теңізге құятын ластанған өзендер де өз үлесін қосады.
Мұнай түзілу - өте күрделі, көп сатылы және көп уақыт жүретін химиялық процесс, оның тетігінің кейбір сәттері әлі белгісіз. Себебі бастапқы органикалық материалдар шашыранды түрінде, оның мұнай мен газға айналу өнімдері де, әуелгі кезде мұнай аналық көбінесе балшық қабатында кездесуі әбден ықтимал.
Мұнайдың жер бетіне шығуын Каспий теңізінің жағалауында 500 жыл бұрын, ал газдың жер бетіне шығуын Кавказда және Орталық Азияда біздің заманнан 6 жыл бұрын ғалымдар байқаған. Мұнай өндірістік мәнге ХІІІ ғ бастап ие бола бастады. Мұнай жердің қалдық қабатына көп тараған сұйық, жанғыш минерал. Мұнай және одан жер бетіне бөлінетін табиғи өнімдер - асфальтендар және битумдар адам баласына көптен белгілі. ХІІІ ғ соңынан бастап мұнай өңдеудің өнімі - керосинді үйлерді және кұжарықтандыруда пайдалана бастады, ал ХІХ ғ бастап ішкі жану двигательдері ойлап табумен байланысты мұнай өнімдері әр түрлі жол көліктерінде негізгі отын болды.
Мұнайдың түзілуін анықтау қазіргі ғылымның ең күрделі проблемасы болып табылады. Мұнайдың анорганикалық түзілу теориясын алғашқылардың бірі болып Менделеев 1877 жылы ұсынды. Оның жорамалы бойынша мұнай көмірсутектері жер астында металл карбидтерінің сумен әрекеттесуінің нәтижесінде түзіледі. Бірақ мұнай құрамындағы көптеген әр түрлі құрылымды көмірсутектердің пайда болуына карбид теориясымен түсіндіру мүмкін емес.
Мұнай түзілу өте күрделі көп сатылы және көп уақыт жүретін химиялық процесс. Жер шарында барлығы 10 мың мұнай және газ кен
орындары бар. Оның ішінде 1500 мұнай және 400-ден астам газ кен орындары біздің елде ашылған. Мұнайды өндіру басқа жанғыш қазбаларға қарағанда жеңіл. Оны тасымалдау құбырмен іске асырылады және оны қарапайым өңдеп өте көп әр түрлі бағытта пайдаланатын өнімдер алады. Кез келген мемлекет экономикасы мұнайға көбірек байланысты.
Мұнайды жер қойнауынан алу үшін әр түрлі қашауларды пайдаланады. Олар тісті конустардан тұрады. Жыныс бетінде қозғалғанда оларды майдалайды және ұнтақтайды. Соңғы кездері алмазды қашауларды қолдана бастады. Жұмыс кезінде қашау турбо бұрғы немесе электр бұрғысы арқылы үнемі қозғалып тұру керек. Мұндай жағдайда қашаумен бірге жер астынан көп сатылы турбина немесе электр қозғалтқышын түсіреді, олар қашауды іске қосады. Бұл өте жетік әдіс. Жер астынан майда ұнтақталған жыныстарды оған бұрғылау құбырлары арқылы сазды ерітінді жіберіп, ығыстырып шығарады. Бұл ерітіндінің бұрғылауда маңызы өте зор.Оның көмегімен бұрғылау инструменттері салқындатылады, жер беті цементтеледі.Бұл оның бұзылуынан сақтайды және судың, мұнайдың, газдың құбырдан шығуын болдырмайды.Қазіргі кезде бұрғылау 6 - 7 км. тереңдікке шейін жүргізіледі.Өнім қабатына жеткенде оған жоғары жағынан құбырлар шоғыры мен ысырмамен және штуцериен жабдықталған құбырлар коллоннасын түсіреді,ол ашық фонтан болдырмас үшін қажет.
Қазіргі уақытта Қазақстан Республикасының мұнай өндіретін аймақтарында, әсіресе бұрыннан мұнай өндіретін Кен орындарында,далада мұнайдың және мұнай шламдарының өте көп мөлшері жинақталған.Ресми деректерге сүйенсек, мұнайлы қалдықтар мөлшері 30 млн тоннаға жуық, 2000-нан аса мұнайлы көлдер бар және кеніштердің үлкен аумағы мұнай және мұнай өнімдерімен ластанған. Қазақстанда үш үлкен мұнай өңдейтін зауыттар (Атырау, Павлодар, Шымкент) тек мұнайды атмосфералық,дистилдеумен ғана шектеліп өте қарапайым сызбанұсқамен жұмыс істейді.Мұнайды қайта өңдеудің екіншілік процестерінің ішінен тек бензинді тікелей айдаудың каталитикалық реформингісінен дизель отынын гидротазалау ғана жұмыс істейді. Атмосфералық қалдықты (мазутты) вакуумде дистилдеу,ауыр газоильдерді каталитикалық және термиялық крекингілеу, гидрокрекинг, бутан және бутилен қоспасын алкилдеу,реформинг,бензиннен ароматты қосылыстарды бөліп алу, газ тәрізді қалдықтарды қайта өңдеу сияқты басқа да көптеген процестер жүзеге асқан жоқ. Осының салдарынан Қазақстандағы мұнай өңдеу зауыттарындағы мұнай өнімдерінің өзіндік құны өте жоғары. Тәуелсіз жылдарында салынған ең алдыңғы қатарлы өнеркәсіп Қарашығанақ газ конденсатының барлығы дерлік шетелге жіберіледі.
1 ТЕХНИКАЛЫҚ БӨЛІМ
Кокстеу
Жоғары температураның әсерімен мұнайды өңдеуді термиялық өңдеу процесі деп атайды. Оған күрделі көмірсутектерді жоғары температура әсерімен қарапайым көмірсутектерге ыдырату, ауыр мұнай қалдықтарын кокстеу құрамында қанықпаған көмірсутектер көп болып келетін газдар қоспасын алу үшін жүргізілетін пиролиз процесі жатады.
Кокстеу немесе көмірді жартылай қотрқылау және қортқылау процесі ауасыз қыздыру арқылы жүретін термиялық деструкция процесін айтады. Жартылау қотрқылау процесін 500 - 5500 С, ал қортқылау 11000 С дейін температурада жүргізіледі. Термиялық крекингте қортқы көмірдің түзілуі әрекетінің тереңдеу мүмкіншілігін шектейді.гудрон немесе мазут крекингінде ашық түсті өнімдердің қозғалысы 35 - 40 % - дан аспайды. Егер термиялық крекингте өнімді зиянсыз санап, қортқы көмірдің түзілуінен қауіптенбесе, ашық түсті өнімдердің шығуын көбейтуге болады.
Көмірді қортқылау - термиялық әрекеттердің бір түрі. Көмірді қортқылау кезінде сутекті қатты қалдық - қортқы көмір шығатын негізгі өнім болып табылады. Сонымен қатар, қортқы көмірмен қоса жанармай, газойлдық қоспалар менгаз алуға болады. Көмірді қортқылау арқылы ашық түсті мұнай өнімдерінен басқа асфальт, май өндірісінің қоспалары секілді өнімдер алынады. Мұнда тауарлық сапасы жөнінен қортқы көмір өзгелерден жоғары болады. Шикізат боып жоғары молокулалық мұнай қалдықтары - гудрон, термиялық крекингінің қалдығы, асфальт және бояу - май өндірісінің қоспалары және пиролиз шайыры.
Шикізат сапасының негізгі көрсеткіштері - көмір қортқыланушылығы, күкірт пен күл нақтылығы және кермектігі. Шикізатта жоғары молекулалық шайырлы - асфальтты заттар, неғұрлым көп болған сайын, оның кокстелуі, яғни, қортқы көмірдің шығуы көбірек болады. Егер кокстену 10% тең төмен болса, онда пештің кокстену әрекеті жүргізіледі, сондықтан кокстеу әрекеті шикізатты дұрыс таңдаған жөн.
Кокстеу өнімдерінің қабілеті. Газ - құрамы бойынша термиялық крекинг газына ұқсағанымен, онда олефинді көмірсутектер аздау болады. Жанармай - құрамында шектеусіз КС болғандықтан, химиялық тұрақтылығы аз, октан саны - ОС - 68 - 72.
Мұнайлы кокс - электрод, абразивтік шикізаттар, көмірграфитті шикізаттар алуға және басқа да көптеген салаларда қолданылады.
Кубте кокстеу - мерзімдік әрекет, негізінде, көп қолданылмайды. Кокстердің жартылай үзіліссіз жүйесі - қыздырылмайтын кокс камерасында өтеді - баяулатылған кокстеу. Баяулатылған кокстеу шикізатты құбыр пішіндес пешке 5000 С дейін қыздырылады және ол толық жылытылмаған тік цилиндрлік аппаратқа - кокс камерасына жіберіледі. Шикізат камерада ұзақ уақыт жатады да бұрын жинақталған жылу арқысында кокстеледі. Жұмыс камерасының жоғарғы бөлігінен тазарту ағымы келеді.
Реактор коксқа толған кезде, шикізат тобы келесі камераға ауыстырылып, кокс босатылады. Баяулатылған кокстеудің артықшылығы - кокс көп мөлшерде шығарылады.
Кокстеу процесін 0,1 - 0,4 МПа қысымда және 470 - 5400 С температурада жүргізеді.
Жай кокстеу қондырғысын жетілдіру.
Термиялық процестер арасында біздің елде және шет елдерде көп қолдау тапқын жай кокстеу процесі. Әртүрлі ауыр мұнай өңдеуге мүмкіндік береді және шаруашылықтың көп саласында пайдаланатын өнімдер шығарылады. Бұл процестің негізгі мақсаты - мұнай коксін өндіру. Дүние жүзінде және бұрынғы КСРО - да мұнай коксінің алюминий өндірісіне анод массасы және күйдірілген анодтар және графиттелген электродтаралуға электр болат балқытуда көптеп пайдалануда. Мұнай коксы констукциялық материалдар дайындауда кең пайдаланады, кремний өндірісінде, абразив материалдарын дайындауда, химия және электротехника өндірісінде, космонавтикада және атом электр стансаларында және т.б. Қазір дүние жүзінде жылына шамамен 25 млн.т кокс өндіріледі, оның ішінде АҚШ - та 20 млн.тж, мұның 90% жай кокстеу қондырғыларында (ЖКҚ), ал қалғаны - термоконтактты кокстеу (ТКК) және кубтағы батарея қондырғыларында іске асырылады. АҚШ - та кокстеу процесі тез өсуде, тек электрод коксін өндіру мақсатында ғана емес, сонымен қабат негізінен мұнай қалдықтарын терең өңдеп отын дистиляттарының мүмкін болған мөлшерін көп өндіру мақсатында жүргізілуде. Осыған байланысты шамамен жалпы кокс өндірудің 55% сапасы төмен, жоғары күкіртті отын есебінде қолданатын кокс үлесіне тиеді. Ал тек қалған 45% қыздырылған электрод коксы (сонымен қатар 2%- инелік кокс). Бұрынғы КСРО- да ~ млн.тж кокс өндіріледі, бұл дүние жүзінде екінші көрсеткіш. Біздің елде жай кокстеу қондырғысы (ЖКҚ), қуаты 300, 600 және 1500 мың тж шикізатқа есептегенде. Кокс орташа шығымы бұл зауыттарда қазір шамамен 20% масс. Шикізатқа (АҚШ - та 30,7 % масс.) елдегі кокс шығымының төменгі көрсеткіші шикізаттың төменгі кокстенушілігінен, себебі кокстенуге көбінесе бастапқы қайнау температурасы төмен гудрон ( 5000 С) түседі, бұл атмосфералы вакуумды құбырлы қондырғыдағы вакуум калоннасының нашар жұмыс істеуінен, сонымен қатар, кейбір мұнай өңдеу завод шикізаттың жеткіліксіздігінен, кокстеуге көп мөлшерде мазутты пайдаланады. Осыған байланысты біздің ЖКҚ реактордың бір көлемінен сыбағалы кокс алу жағынан өздеріндей шет ел қондырғыларынан төмен, бұл көрсеткіш сала ЖКҚ - да 33-тен 82 тм3 - ге дейін, бұл көп ЖКҚ негізгі өте қымбат (шамамен 60% барлық қондырғы бағасының) құрал - жабдықтарының тым тиімсіз пайдалануын көрсетеді. Мұндау төмен кокс алу, біздің ЖКҚ - да тек кокстеу шикізатының төмен кокстенуінен ғана емес, сонымен қатар, ондай қондырғыларды төмен қуатты шикізат жағынан пайдаланудан, календарлық уақытты төмен коэффициентпен пайдаланудан да (яғни, жөндеу аралығының қысқалығы) қайта айналу коэффициентінің жоғарлығынан, кокстеу камералардың толуының ұзақтылығынан (24 сағаттан жоғары) және т.б. Біздің ЖКҚ энергия жұмсауы шет елдердікіне қарағанда орташа 3 есе жоғары. Бірақ кейбір біздің алғы қондырғыларда (мысалы, Павлодардағы ЖКҚ) бұл көрсеткіштершет ел қондырғыларымен бірдей, бұл мүмкіншіліктің барлығын көрсетеді (салада жақсы көрсеткіш жөндеу уақыты мұнай өңдеу заводы ЖКҚ - 300 қондырғысында қол жетті. Төмендегі жақшадағы мәндер сондай орта көрсеткіштермен салыстыруды сипаттайды: кокс шығымы - 30,9 (30,7) % масс.; шикізат кокстенушілігі 17,0 %, жөндеу аралығының уақыты 240 (360 - 420) сөтке, сабағалы энергия шығымы - 56 (46,5) кг кот шикізатқа. Егер барлық ЖКҚ кокс алу мәнін 82 тм3 деңгейіне жеткізсе, онда қазіргі бар қондырғыларда кокс өндіруді жаңа қуатты қоспай- ақ 1,5 - 1,6 есе көбейтуге болады.
Елдегі мұнай өңдеу заводы қазірге дейін мұнай коксын қайта пісіру процесінің нашар дамығанын атап айту керек. Салада коксты қайта пісіру қондырғысының қуаты мың тж, сланец мұнай комбинатында сланецтер (камералы пештерде), Красноводск мұнай өңдеу заводы (табанды және барабанды пештерде) және Фергана мұнай өңдеу заводы (барабанды пеште) жұмыс істеуде. Осы себепті, шала өңделген мұнай коксының негізгі бөлігін пайдаланушы орындарда қайта пісіруде. Келешекте қайта пісіру қондырғыларының жаңа қуатын қосу көзделуде.
30 жылдан астам уақыт 21-10300, 21-10600 және 21-101500 типтес ЖКҚ пайдаланудан технологияны жақсарту және процестердің технологиялық параметрлерін әртүрлі шикізаттарға бағыттап айқындауда, бай және әртүрлі тәжірибе жиналды, бірқатар негізгі құралдар мен жалпы қондырғылардың интенсивті жұмысының тиімді тәсілдері, кокстердің шығымы мен сапасын арттыруға бағытталған, аралық жөндеу уақытын ұзартатын, еңбек өнімін арттыратын және пайдаланушы қондырғылар техника-экономикалық көрсеткіштерін жақсартатын шаралар жасалып, өндіріске енгізілді. Төменде қысқа түрде жаңа - Уфа (жөндеу уақыты) және Ферғана (Ф) мұнай өңдеу заводындағы бірінші дәуірлі ЖКҚ - ның жұмысын жақсарту тәжірибесіне сүйене отырып, осы тәсілдердің тек өте маңыздылары қаралды.
ЖУ МӨЗ ЖКҚ аралық жөндеу уақыты жұмыс істеудің бірінші айларында бар болғаны 6-8 сөтке болды, ал екінші жылы 20-25 сөткеге дейін жеткізілді. Тез тоқтаудың негізгі себептері: пештегі құбыр тесіктерінің кокспен бітелуінен, кокстенуші массаның оқтын-оқтын реактордан К-1 ректификациялаушы калоннаның төменгі бөлігіне шашылып төгілуінен және реактор блогында, ректификация бөлігінде, гидробөлінуде, тасымалдауда және коксты сорттаудағы конструкциялық кеістіктер нәтижесінде болады.
Қыздырушы пешті жетілдіру. Пеш жұмысының жиі тоқтауының негізгі себептері көбінесе төбе экранында орналасқан құбырлардың тез бітелуінен, әрі негізінен олардың төменгі қабаттағылары, сонымен қатар, соңғы иілген түтіктердің жанып шайырлануынан болады. Кокспен бітелу қарқыны бір құбыр бойында бірдей емес. Құбырдың басқы бөлігінде ағымның жүру бағытында кокс, оның екінші бөлігіне қарағанда аз дәрежеде отырады. Кокс қабатының қалыңдығы біртіндеп шикізат жүру бағытында көбейеді және ең қалыпқы төбе экранындағы екінші жартысындағы құбырлардың ортасында байқалады. Кокс - түзілудің мұндай болуын былай түсіндіруге болады. Төбе экранындағы құбырлардың төменгі жарымының кокстенуі, сірә төменгі агрегатты тұрақтылықпен және кокстенуші шикізаттың қабат-қабатқа бөлінуінен болса керек. Кейінгі жылдары ЖУ МӨЗ және басқа МӨЗ тура айдау қалдықтары ароматизацияланған қоспалармен, мысалы мынадай: майларды талғамды тазалау экстрактымен, каталитикалық крекингтің ауыр газойлімен және басқа араластырып пайдалана бастады, бұл кокстеу шикізатының агрегаттық тұрақтылығын едәуір көтерді, пештердің тоқтаусыз жұмыс істеуін ұзартты. Құбырдың кокспен тез бітелуінің тікелей ретурбенттен кейінгі бөлігінде азаюы, бу сұйық реакцияласушы қоспаның турбулизациялануының күшеюімен, ал құбырдың соңғы бөлігінде - бу фазасының үлесінің, крекинг реакциясының нәтижесінде төмен молекулалы құрылым түзілуімен (газдың, бензиннің), көбеюімен, яғни реакцияласушы қоспаның химиялық қайнау есебінен деп түсіндіреді. Пештің иілген түтігінде бу сұйық ағымның құрылымын жақсарту бағытындағы ұсыныс пайдаланылып ендірілуде, ағымда бу мөлшерін реттеу пештен реакторға дейінгі жүргізуші құбыр диаметрін 100 - 150 мм-ге дейін көбейту арқылы, кокстенуші шикізат ағымында бөлуші жабдықты байланыстыру жүйесі қайта құрудан өткізілді, бұл 2 төрт жолды шүмекті бес жолды шүмекке ауыстыру болып саналады.
Турбилизатордың берілетін орны өзгерді, соның нәтижесінде төбе экранындағы құбырда кіре берісіндегі қысым кеміді (2,4-тен 2,1 МПа дейін) және пештен шығатын жерде (1,1 - 1,2-ден 0,7 - 0,8 МПа дейін), бу фазасының үлесі өсті, гидродинамикалық құрылым жақсарды және шикізаттың пеште болатын уақыты азайды; осының нәтижесінде құбырдағы кокс түзілу кеміді және қондырғының жөндеу аралық уақыты ұзарды.
Бірақ құбырларда будың көп мөлшерде түзілуі теріс әсер ететін айта кету керек - жылу алмасу кризисінің пайда болуы, яғни, қыздырылушы шикізат пен жылу беруші беттің арасында жылу алмасу нашарлауы шеңбер тәрізді беттегі қабат қалыңдығының қажетті жұқалықтан да төмендеп, кейіннен үзілуінің нәтижесінде (сұйық қабат арқылы жылу алмасу газ арқылыға қарағанда едәуір жақсы), құбыр қабырғасының температурасы көтеріледі және пештің соңғы иілген құбырларының жану мүмкіндігі өседі. Кокстенуші шикізаттың фракциялық құрамы, берілетін турбулизатор мөлшері, бу сұйық ағымның тура жылдамдығы, қысымы және температурасы бірігіп жылу алмасу кризисінің зонасының ұзындығын көрсетеді. Пещтегі қысымды төмендету тек қана ауыр шикізатты кокстенгенде, дистилятты крекинг - қалдықты, процесті жоғары қысымда жүргізу қажет, бұл пештің құбырларында сұйық қабатын жеткілікті етумен және турбулизатордың шығынын қажеттегідей беру арқылы болады.
1.3. Әртүрлі шикізатты кокстеудің оптималды температурасын таңдау.
ЖКҚ барлық технологиялық параметрлері арасынан кокс сапасына ең көп әсер ететіні реактордағы температура және кокстеу уақыты. Басқа жағдайлары бірдей болғанда, шикізатты қыздыру температурасы жоғары және кокстеу уақыты көп болған сайын, кокс құрамында ұшқыш заттар мөлшері аз болады, оның механикалық қаттылығы жоғары және сондықтан үлкен бөлшекті кокс шығымы көп болады. Бірақ температураны көтеру мүмкіндігі шикізатты мүмкін болған қыздыру температурадан жоғары, әсіресе ауыр шикізаттар үшін, пеш түтіктерінің кокстеніп қалу дәрежесінің өсуіне байланысты, өте шектеулі. ЖКҚ көп уақыт пайдалану кезінде байқалғандай, осындай жағдайда реакторда сапасы төмен, негізінен ұсақ бір шоқты бөлшектерден тұратын, мөлшері 3-6 мм кокс түзіледі. ЖУ және Ферғана МӨЗ ЖКҚ үш түрлі шикізаттарды (дистилятты крекинг - қалдық, гудронның керкинг - қалдығы және гудронның асфальтпен қоспасы) кокстеуден бастапқы бөлшек түзілу температурасы қайта айналу коэффициент мәнінен және шикізат сапасына байланысы анықталды. Тәжірибелік мәндерді сараптай келе, бастапқы бөлшек түзілу температурасы (Тббт) мен кокстенуші шикізат тығыздығы арасындағы, қайта айналу коэффициенті тұрақты болғанда, мынадай байланыс табылды: Тббт = а-в*ρ204, мұнда а және в - коэффициенттер, дистилятты крекинг - қалдығына - 573 және 71 тең тиісінше және ЖУ МӨЗ крекинг - қалдығына - 757 және 250, ал Ферғана МӨЗ гудроны мен асфальт қспасына - 598 және 100 тең. Мүмкін, Тббт температурасында және одан да жоғарыда белгілі гидродинамикалық жағдай жасалынып, реактор ішінде ұсақ карбоид бөлшектерінің қайта айналуынан, кокстің күрделі бөлшектері және олардың жиынтығы түзіледі. Шикізатты қыздыру температурасы Тббт аздау төмен болғанда реакторда монолитті кокс түзіледі. Мұнда шикізатты қыздыру температурасы бөлшек түзілудің шекті жағдайына жақын болған сайын кокстың қаттылығы жоғары және ұшқыш заттар шығымы (7% кем) аз. Сонымен, кокстеу температурасының өзгеруінің мүмкін болған аралығы бір жағынан, стандартты үлкен бөлшекті кокс алу жағдайымен шектеулі, басқа жағынан бір шоқты кокс түзіле бастау температурасымен. Кокстеу оптимал температурасы деп стандартты үлкен бөлшекті кокс алынатын пеш түтіктерінің кокстенуі аз жүретін және ЖКҚ жөндеу аралық уақыты ұзақ температураны атау қажет. Қайта айналу коэффициентінің өсуімен шикізатты пештен шығатын жердегі қыздыру температурасын төмендету мүмкіндігі және кокс шығымын шикізатқа есептегенде, көбейтуге болады. Басқа жағынан, мұндай жағдайда ЖКҚ қуаты аздап төмендейді және реакторлардың толтырылу уақыты өседі.
Газойл фракцияларының қайта айналумен жүретін кокстеу технологиясы. ЖКҚ аралық жөндеуін көбейтудің және кокс сапасын көтерудіңбірден бір тиімді жолы жылу бергіш ағымын (250-4500С газойл фракциясын) К-1 калоннасынан шыққан жерден қайталап беру арқылы кокстеу жүйесін пайдалану. Осы мақсатқа Ферғана МӨЗ ЖКҚ арнаулы пеш секциясын, жылу бергішті 510-5200С-қа дейін қыздыруға арналған, монтаж жасалды (екінші шикізатты қыздыру температурасы 475-4850С). Өндірістік байқау көрсеткендей, жылу бергішпен жұмыс істегенде кокс шығымы және сапасы едәуір жақсарады: тәжірибелік кокс түрлерінің ұшқыш заттары да, күлі де аз, шын тығыздықтың мәні бұрын қлданылып келген технологияға қарағанда, жоғарылау. Бұл реакцияға түсуші массаны реакторда біркелкі қыздыру нәтижесінде және шикізатты дұрыс пайдалану, кокстеу процесіне газойл фракцияларының ауыр компоненттерін қамту арқылы жетіледі.
Реакторларды аралас фазамен толтырудың қатар ағымды кокстеу технологиясы. Үш реакторлы ЖКҚ өте тиімдісі кокстеу процесін белгілі бір уақытта бірден 2 реакторда жүргізу, ал үшінші реакторда дайындау операциясын жүргізу болып табылады. Осы принципті пайдалана отырып, Ферғана МӨЗ ЖКҚ кокстеудің шикізатпен реактордың аралас фазамен толтыру вариантын пайдаланды. Мұнда ЖКҚ қатар ағыммен аралас фазамен бірден 2 реакторды толтыру технологиясы жасалып, байқаудан өтті, бұл реактордың карбоид бөлшектерінің шығып кетуін кемітеді, ұсақ бөлшек түзілуді болдырмайды, реакторлардың кокспен толтырылу биіктігін (21-21 м-ге дейін 18-19 м орнына), осының нәтижесінде сыбағалы алымын көбейтеді, кокстың сапасы едәуір көтеріледі: ұшқыш заттар мөлшері азаяды, механикалық қаттылығы және қиялды тығыздығы өседі. ЖКҚ жөндеу аралық уақытының өсуі шлемді құбырда кокс қапталудың азаюын көрсетеді және электрококсының шығымы шикізатқа есептегенде 2% азаяды. Кокс сапасының реактор бойымен көтерілуі және тегістелуінде уақыт факторы үлкен рөл атқарады, себебі кокстеу айналымының уақыты реакторлардың жоспар айналымына қарағанда 2 есе көбейеді.
ЖКҚ реакторларының жұмыс істеу кестесі
Реактор саны
Р-1 шикі зат беру уақыты, сағат
10 20 30
40 50 60
70 80 90 100
110 120 130 140 150
Р-1
кокстеу
дайындау
кокстеу
Р-2
дайындау
кокстеу
дайындыу
кокстеу
Р-3
кокстеу
дайындау
кокстеу
дайындау
Реакторды бумен әрекеттеудің оптималды режимін таңдау. Жобалық технология бойынша кокстеу роцесі біткен соң, коксты реакторда 6 сағат изотермиялық жағжайда, реакторға оны буландыруға 5-6 тсағ су буын бере отырып, ұстайды. Зерттеулермен айқындалғандай, буды көп жұмсағанда, жоғарғы жұмсақ қабаттың қаттылығ өспей, керісінше, төмендейді және электродты үлкен бөлікті (25 мм) кокстың шығымы кемиді. Бұл нәтиже, мүмкін, реакторда кокстың суыту жылдамдығының өсуімен және оны изотермиялы режимде ұстау уақытыныңқысқаруымен байланысты. Су буының шығыны 1 тсағ. аз болғанда, реакторда кокстың жоғары қабатынан кокстенуші массамен жүргізуші жолдар бітеледі, бұл одан кейінгі кокс қабатын сумен суыту процесін болдырмайды. Жүргізілген зерттеулер нәтижесінде реакторды бумен әрекеттеудің оптималды режимі ұсынылып, өндіріске енгізіледі, тиянақты нәтиже мынадай: бу шығыны-1 тсағ және бумен әрекеттеу уақыты-6-12 сағатты құрайды, бұл жерде дайындауға қажетті уақыт қорында еске алады. Бұл жұмысты оптималды жағдай жүргізу, кокс шығымын көтеру (3-4 %-ке) мен сапасын жақсартудан бөлек , су буының шығынын және сонымен қатар, ағын су көлемін едәуір кемітеді.
Шикізатты алдын-ала термоконденсацмялап кокстеу технологиясы.
Күкіртті аз мұнайлар қалдықтары, әдеттегідей, төмен кокстенуші және осыған байланысты кокстеу қуаты аз тиімділікпен пайдалануда. Сонымен қабат, аз күкіртті шикізат қры шектеулі. Кокс шығымын көтеретін келешегі зор әдістер мыналар: шикізатты жоғары қысымда кокстеу және оларды алдын-ала термоконденсациялап кокстеу. Реактордағы қысымды 0,6 МПа-ға дейін көтеріп кокстеу атмосфера қысымында кокстеуге қарағанда, кокс шығымының өсуі шикізат сапасына байланысты 6-12 % құрайды. ЖКҚ төменгі қысымға есептелген реакция жүретін камераларда кокс шығымын көбейту қалдықтарды алдын ала термоконденсациядан өткеннен кейін ғана мүмкін болады. Осы мақсатта типтік ЖКҚ термополиконденсация реакторы қосымша жабдықтау немесе үш реакторлы қондырғыдағы бір реакторды осы мақсатта пайдалану қажет. Бұл жағжайда қосымша поликонденсация реакторы, пештен (п-2) шығатын екінші шикізат жолына орналастырады. Екінші шикізат 420-4400С дейін қызғаннан кейін, термоконденсация реакторының жоғарғы бөлігіне түседі. Одан кейін қызудан өткен өнім, реактор астынан пештің радиант бөлігіне өтеді және 470-4900С температурамен кокстеу реакторына түседі. Кокстеу өнімдері және термоконденсация дистилляты ары қарай фракцияға әдеттегідей жүйемен бөлінеді.
1.5. Инелік кокс өндіру технологиясының ерекшелігі.
Соңғы жылдары электрмен балқыту процестерінің жұмысын жақсарту мақсатында, жоғары сапалы графиттелінген электродтар, жоғары сыбағалы ток күшіне (30-35 омсм2) есептелінген, көп қоланылуда. Шет ел және өз еліміздің тәжірибесі көрсеткендей, мұндай электродтарды аз күлді және күкіртті, инелік құрылымды деп атайтын, кокс негізінде алуға болады. Тек қана инелік кокстен жасалған арнайы электродтар өте қажетті мынадай қасиеттерді: төменгі термиялық кеңею коэффициентін және жоғары электр өткізгіштікті көрсете алады. Металлургия қажеттігі, мұндай кокс сорттарына шетелдерде де және КСРО -да әрдайым өсуде. Дүние жүзінде инелік кокс өңдеу көлемі қазір 2,0 млн. тж құрайды. Инелік кокстың ең көп өндірушісі- АҚШ, Жапония, Ұлыбритания және Нидерланлы елдері.
Қазақстанда өндіріс тәжірибелік кокс Атырау және Павлодар МӨЗ ЖКҚ коксты пісіру секциясында алынуда және бұл бағытта өндірісті жүйелі жолға қою саласында жұмыс атқарылуда. Инелік кокстың әдеттегі электрод коксынан қасиеті жөнінен көп айырмашылығы бар: талшықтарының айқын анизотроплығы, гетероқоспаның аздығы, сыбағалы тығыздығының жоғарылылығы және жақсы графиттелуі.
Инелік кокс өңдеуде дәстүрлі шикізат болып термиялық крекингтің дистилляты, аз күкіртті ароматизацияланған қалдықтар, каталитикалық крекинг газойлдері, май өндірісінің экстактары, көмірсутектерді перолиздеудің ауыр шайыры, сонымен қатар тас көмір шайыры саналады. Инелік кокс алудағы қондырғы аппараттары, кәдімгі кокстеудегідей; кокстеу температурасы иенлік кокс өндірудегі жәй кокс алудағыдай, тек қайта айналу коэффициенті аздап жоғары және реактордағы қысым көптеу. Инелік коксты пісіру жай кокспен салыстырғанда, жоғарылау температурада (1400-14500С) жүргізіледі.
Инелік коксті өңдіруге, МӨЗ дистилляты шикізатты термиялы крекингтеу қондырғысының және ЖКҚ болуы қажет. Зауыттарда бар ароматизацияланған жоарғы қысымда (6-8 МПа) термиялық крекингтен одан әрі қарай ароматизациялау және қалдықты кокстену қабілетін арттыру мақсатында өткізіледі. Одан әрі дистилляты-крекинг қалдық (ДК) ЖКҚ жіберіледі. ЖКҚ күкіртті гудрогдардан иенлік косталу үшін гудронды термиялық крекеингтеу арқылы крекинг-қалдық алады, оны одан әрі вакуум-айдау арқылы бөліп жеңіл және ауыр вакуум газойлін оларды одан әрі гидротазалаумен тазалап, кокстеп, инелік кокс алуға болады. Осы мақсатқа сонымен қатар қалдықтарды асфальттерден айыру, яғни Добен атты Баш МӨҒЗИ жасаған процесін де пайдалануға болады: алынған деасфальтизат одан әрі гидротазаланады және дистиллятты шикізат термиялы крекингтелінеді.
2 ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ БӨЛІМ
2.1 Кубта кокстеу қондырғысының параметрлері
Кокстеу процесін 475-480°С температурада және 0,29-0,49МПа қысымда өткізеді. Бастапқы шикізатты құбырлы пеште 490-510°С температураға дейін қыздырады. Шикізат пештен камераға дейін жылжығанда оның температурасы 10-15°С температураға төмендейді. Кокс камераларына шикізат берілуінің көлемдік жылдамдығы: гудрон үшін 0,12-0,13сағ-1, крекинг-қалдықтар үшін 0,08-0,10сағ-1. Рециркуляция коэффициенті 0,2-0,6. Кокстеу өнімдерінің булары камерада 0,15-0,20мс-тан жоғары емес жылдамдықпен жылжиды. Камерадан шыға берістегі өнімдер температурасы келіп түсетін шикізат температурасынан 30-60°С-ге төмен. Әдетте кокс камералары 48- сағаттық циклге есептеледі, оның 24 сағатында камерада реакция жүреді, ал қалғаны коксті шығаруға жұмсалады. Битумдалған көбіктің ректификациялық камераға түсуін болдырмау үшін камераны 70-90%-ға кокспен толтырады. Кокстеу кезінде түзілетін кокс келесідей көрсеткіштермен сипатталады: нақты тығыздығы 1,39-1,42тм3; үйінді тығыздығы 0,8-0,96тм3; кеуектілігі 25-35%; жану жылуы 34744кДжкг; өзіндік жылу сыйымдылығы 1,25кДж(кг∙К).
Пеш құбырларының кокстелуін болдырмау үшін кіре берістегі шикізат қозғалысының жылдамдығын 2мс және одан жоғары деп алады. Сонымен қатар радианттық секцияның құбырларының 410-425°С температуралар зонасына турбулизатор - су буын 0,3-0,4МПа қысыммен, 1,6-3,0% масс. мөлшерде енгізеді. Бу-сұйықтықты қоспаның пештен шыға берістегі жылдамдығы 30мс-қа жетеді. Шикізаттың пеште болу уақыты 2мин. Камерадан шығатын өнімдердің температурасын анықтау үшін жылулық баланс жасаймыз: шикізаттың және кокстелу өнімдерінің өзіндік жылу сыйымдылығын 2,5 және 29кДж(кг∙К) деп, реакция жылуын 83-170кДжкг шикізат деп аламыз.
2.2 Кубта мұнай қалдықтарын кокстеу қондырғысының технологиялық жүйесі және жұмыс режимі
Қыздырылмайтын камерада баяу кокстеу қондырғысының негізгі мақсаты мұнай коксын, сонымен қатар жеңіл және ауыр газойльді, бензин мен газдарды алу болып табылады. Кокстеу процесінің шикізаты аз күкіртті атмосфералық және вакуумдық өңдеудің мұнай қалдықтары болып табылады. Жоғары сапалы инелік кокс алу үшін термиялық тұрақты ароматтандырылған шикізат пайдаланады, мысалы пиролиз смоласын, крекинг қалдықты және каталитикалық газойлді.
Шикізаттың негізгі сапасы оның тығыздығы мен күкірттің мөлшері.
Кокстың негізгі пайдаланушысы алюмин өндірісі.Онда кокс алюминийдің қалыптастырушысы болып табылады. Сонымен қатар коксты темір балқыту пештеріне графиттелген электродтар дайындауда, карбид пен күкірт көміртегін алуда пайдаланылады.
Негізгі сапаның көрсеткіштері болып, негізгі тығыздығы, күкірт құрамы және микроқұрылымы болып табылады. Инелік кокстың тығыздығы 2,09гсм3 кем болмауы тиіс. Кокс маркасы КНПС (арнайы пиролизденген ) конструкциялық материал ретінде қолданылады. Ол 2,04-2,08гсм3 аралығында болады. Кокстеудің қалдық шикізатына қарағанда, кокстегі күкіртті құрамы әрдайым көп болады. Аз күкіртті мұнай қалдықтарынан аз күкіртті кокс, құрамында 1,5% дейін күкірт бар. Күкірт қалдықтарынан құралған кокстың құрамында 2,0-4,5% күкірт, ал жоғары күкіртті кокстың құрамында 4,0% жоғары кокстың құрамында золдың болуы, айдаудың алдындағы тұзсыз мұнайдың тереңдігіне тікелей байланысты болады. Кеңес Одағында құаттылығы 300-600 баяу кокстеу болатың эксплуатациясы жылына 1500 тонна шикізат өндіреді.
1 - сурет . Баяу кокстеу қондырғысының технологиялық жүйесі
1 суретте жылғы қуаттылығы 600мың болатын, реакторлық бөлігі бар ,4 коксты камерадан, 2 құбырлы қыздыру пешінен, фракцияланған бөліктен, өнімді салқындатып және жылытатын жүйеден тұратын қыздырылмаған камерасы бар баяу кокстеу қондырғысының құрылымы корсетілген.
Шикізат - гудрон немесе крекинг - қалдық немесе оның қоспасы - 1-ші сорап арқылы 2 ағынмен, 2-3 пештерге барады, онда ол 350-380 дейін қыздырылады. Кейіннен шикізат 9колоннаның төменгі бөлігіне және жоғарғы каскадты табақшаға келіп түседі. Осы төменгі табақшаға 5параллель камерада пайда болатың ыстық газдар мен кокс өнімдерінің булары келіп түседі. Колоннада шикізат газдармен булармен кездесіп нәтижесінде булардың ауыр фракциялары конденсацияланып, шикізатпен араласады. Соның нәтижесінде, колоннаның төменгі бөлігенде рециркуляторы бар шикізат қоспасы пайда болады. Жалпы оны 2ші шикізат деп атайды. Егер шикізаттын құрамында жеңіл фракциялар болса, олар жоғары температуралы булармен әрекеттесіп, нәтижесінде буланып 9 колонаның жоғарғы бөлігіне кетеді. Екіншілік өнім 9колоннының төменгі жағынан 6насос арқылы 2,3 пештің жоғарғы құбырларына қайта оралады. Осы құбырдың бөлігі реакциялық болып табылады. Осы жерде екіншілік өнім 490-510 дейін қыздырылады. Көп кокстеуді болдырмау үшін, құбырға ысытылған су буы жіберіледі, оны турбулизатор деп атайды, екіншілік шкізат 3% мөлшерінде болады. Турбулизатор көмегімен ағыннын жылдамдығы артады. Ысытылған су буынын артық мөлшері 10 және 11 калонналарына беріледі. Сұйық булы қоспа 2,3 пештен параллель ағынмен, төрт жүрісті крандағы 7 екі жұмыс камера сынап (5); ал басқа қалған камералар жұмыстық циклге дайындалады. Ыстық шикізат камеранын төменгі бөлігіне түседі де, толтырылады. Камера көлемі үлкен (ішкі диаметр 4,6-5,5м, биіктігі 27-28м ), шикізат түсу уақытыда жеткілікті. Шикізат камерада крекингке ұшырайды. Өнім булары үздіксіз камеранын жоғары шығарылып 9коланнаға келіп түседі, ал ауыр қалдық қалады сұйық қалдық кокске айналады. 9 колоннада кокс өнімдері бөлінеді.Колоннаның жоғарғы бөлігінен бензин мен су булары және кокс газдары шығады.Бұл өнімдер ауамен салқындататын аппаратқа келіп түседі де кейіннен су тоңазытқышына 16 қайта салқындату мақсатында келеді.Содан кейін ол су газ айырғышына 17 келіп,су конденсатын және тұрақсыз бензин мен майлы газға бөлінеді.Тұрақсыз бензиннің бір бөлігі 15 кокс арқылы 9 колоннаның жоғарғы табақшаға барады.Бензиннің айтарлық мөлшері , 18 жылуалмастырғышқа барып,сол жерде жеңіл газойлдің жылуы есебінен қыздырылып,тұрақтандыру секциясына беріледі.Су газайырғыштан шыққан су конденсаты 14 насос арқылы,20 жылуалмастырғыштан өтіп,пештердің конвенциялық секцияларында 2,3орналасқан буландырғышқа келіп түседі. Буландырғыш колоннадан 10-11 шыққан ауыр және жеңіл газойлдер 13-12 насостар арқылы,тұрақсыз бензинді ысытуға арналған жылуалмастырғыштан,су конденсатынан 20,ауамен салқындату аппаратынан өтіп,21 резервуарға түседі.Кокспен толтырылған камералар ,ажыратылады да су буымен майлы өніммен мұнай буларынан тазартылады.Тазартылатын өнімдер алдымен 9 колоннаға түседі,400-405 төмендетілгеннен кейін,бу ағыны 4 қабылдағышқа барады.Су буын беруді кокстің температурасы 200 төмендегенге дейін жалғастырады.Суды камераға беруді ,судың бір бөлігі атмосфераға шығып ,булана бергенге дейін жалғастырады.Кокс камерадан гидравликалық әдіспен қысымы 10-15 мПа болатын судың катысуымен шығарылады.Баяу коксте қондырғысының жылдық қуаты 1,5 млн тонна шикізат болып табылады.Бірақ ол 6 кокс камерасымен ,үш құбырлы пешпен оның әрқайсысы 2 камераны қамтамасыз ететін қамтылады.Камер диаметрі 7 м,биіктігі 30 м.
2.3. Коксты пісіру
Кейбір жай кокстеу қондырғылары кокс құрамынан ұшқыш заттарды шығару мақсатында пicipy құрал-жабдықтарымен жабдықталады.
Ұшқыш заттардың шығымын коксты белгілі бip стандартты жағдайда (МССТ 3929-65 бойынша коксты піcipy 7 мин. 8500С жүргізеді) қыздырып ұстаудан бөлінген булар мен газдардың мөлшерімен анықтайды. 1 сортты кокс үшін ұшқыш заттардың ең көп мөлшері 7% (масс.), 2 сортты кокске 9% (масс.) дейін болуы мүмкін. Ұшқыш заттар мөлшерін 1,0-1,5% азайтуды су буы-турбулизатормен араласқан газойлдың ыстық буымен (5000С-тан жоғары) жүргізеді. Бipaқ коксты одан әpi анод массасын немесе графиттелген электродтар өндіруде пайдалануға, оны 1200-13000С пicipy қажет. Пicipy нәтижесінде кокстен көміртегі үлесі өседі, оның шын тығыздығы артады және электр өткізгіштік кедергісі төмендейді.
2-сурет. Айналушы горизонталды пеште коксты пicipy жүйесі:
1-басқы түтін мұржасы; 2-шаңды жандыра түсу камерасы; З-шикі кокс бункері; 4-бергіш-өлшегіш; 5-ковшты элеватор; 6-пісіру пеші; 7-ауамен айнала суыту жүйесі; 8-ауабергіш; 9-ағын сумен суыту тоңазытқышы; 10-піскен кокс бункері; 11- кокс шаңын жинағыш; 12-жүйеден газдарды тарту үшін қосымша құбыр; 13-газды тарту вентиляторы.
Кейбір кездерде коксты пісіруді электрод өнімін өндіруші-зауытта жүргізеді, бipaқ соңғы кездері бұл процесті МӨЗ кокстеу қондырғыларының жанынан ашық жерге салып icкe асыра бастады. Мұндай жағдайда МӨЗ шығатын кокс мөлшерін 5-10% азайтуға болады және оның әрі қарай пайдалануы жеңілденеді.
Пісірудің ең көп тараған түpi горизонталды айналушы пicipy пешінде жүргізу ( сурет 2)6 пеш аздап қия орналасқан, ол отынды жағуда, түзілуші және пеште бөлінуші ұшқыш заттарға қарама-қарсы, 9 тоңазытқышқа кокстың төгілуіне мүмкіндік береді. Шикі кокс 3 бункерлерден 4 өлшегіш жабдықтар арқылы пicipy пешіне түседі одан өтіп, 7 екі вентилятормен және 9 ағынды тоңазытқышта суытылып, 10 бункерге шығарылады. Онда ол 14 таспалы конвейермен піскен кокс сыйымдылығына түседі. 10 бункер мен 11 жиғыштан кейін кокс ұнтағын ұстау да көзделген. Бұл сыйымдылықтардан газдарды 13 вентилятормен сорып, 12 түтін мұржасына жібереді. Жану өлшемдері 2 камерада кокс ұнтағын жаққаннан кейін 1 басқы түтін мұржасына жiбepiлeдi. Пicipy пештеpi өте үлкен, мысалы, жылына 100 мың піскен кокс беретін пештің ұзындығы 60 м және сыртқы диаметрі 4,3 м. Пештің ішін отқа төзімді арнайы материалмен қаптайды және кокстың қозғалуы мен пicipy уақытын реттейтін арнайы жабдық жасалады.
Сонымен қатар, табаны ылдилау айналушы тік пештер де пісіруде пайдалануда.
3 ЕСЕПТІК БӨЛІМ
3.1. Жай кокстеудің материалдық балансын құру
Кокстеу процесіндегі кокс шығымын кокс шикізаты арқылы анықталады және бұл көрсеткіш арқылы ол өзгеріп отырады.
Егер (айналу арқылы) газойль фракциясы қайта кокстелуге келсе, онда кокс шикізатының шығымы мүмкіндігінше үлкен болады. Бұл кокстелу түрі крекинг коксы деп аталады; соңғы өнім - газ, бензин және кокс. өндірісте бұл процесс көп қолданылмайды, себебі газойль фракциясы каталитикалық гидрокрекингтік сапасы жоғары өнім алу үшін үнемді түрде қолданылады.
Жай кокстеу кезіндегі жоғарғышайырлы кокс шығымы 1,5 - 1,6 құрайтын кокстелу шығымы (стандартты әдіс бойынша):
ωк = 1,5 1,6К.
Қалдық өнімдердің шығымын анықтау қиын, себебі бастапқы қайнау айналымы - ауысым мөлшері, ал бұл арқылы іріктеліп қалған ауыр дистиляттардың соңғы қайнау айналымы да өзгереді. З. И. Сюняев бензин шығымын эмпериялық теңдеумен анықтауды ұсынады:
Б = ρост. - 0,940 0,00019 (1)
Мұндағы: Б - бензин шығымы (40-2050 С).
ρост. - қалдық шикізаттың тығыздығы.
Бұл тығыздығы 0,960 - 1,000 аралығындағы және бастапқы қайнау айналымы 5000 С құрайтын теңдеу.
Ал В. Л. Нельсонның түсінігі бойынша бензин және керосин-газойль шығым фракциялары былай байланысқан:
В = 248 ρост.-Б 212ρг-169; (2)
Мұндағы: В - керосин-газойль фракциясы шығымы (5100 С дейін);
Б - бензин шығымы (2040 С дейін);
ρг және ρост.- керосин-газойль фракциясының және шикізат қалдығының тығыздығы.
№
Атауы
Шығымы, %
Кгсағ
ттәулік
тжылына
Түскені: гудрон
100
45833,3
1100
401500
1.
Газ
11,0
5041,6
121
44165
2.
Бензин
16,0
7333,4
176
64240
3.
Жеңілауыр газойль
49
22458,4
539
196735
4.
Кокс
24
10999,9
264
96360
3.2. Мұнай қалдықтарын кокстеу қондырғысының
реакциялық аппаратын есептеу
Кокстеу процесі периодты, жартылай үздіксіз және үздіксіз әдістермен жүргізіледі. Периодты кокстеу процесі - коксты кубта жүзеге асады. Қазіргі таңда ол жиі қолданылмайды. Көп сұраныс тапқаны жылытылмайтын камерада жүретін (жай кокстеу) жартылай үздіксіз және үздіксіз кокстеу процестері болып табылады. Жылутасымалдағыш түйіршіктелген қозғалыс қабаттары кокстеу процесінде ең арзан дәрежеде қолданылады.
Кокс өнімдерінің шығымын анықтау. Кокс өнімдерінің шығымын анықтаудың көптеген әдістері бар. Жай кокстеудегі кокс пен газдың шығымын мына формула бойынша анықтауға болады:
Хк = 2,0 + 1,66К = 2,0 ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz