وحدة التكويك المؤجلة: المشروع ، مبدأ التشغيل ، حساب الطاقة والمواد الخام

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

وحدات التكويك المتأخرة هي الحل الأكثر شيوعًا لتكرير الزيت الثقيل. يشتمل أجهزتهم على وحدتين رئيسيتين - مفاعل ، حيث يتم تسخين المواد الخام وفحم الكوك ، والمعالجة الميكانيكية. يتم تنفيذ تصميم المصانع على مراحل ويتضمن حساب واختيار معدات العملية وتحديد المؤشرات الفنية والاقتصادية.

الوجهة

عملية التكويك التكنولوجية هي إحدى طرق تكرير النفط. والغرض الرئيسي منه هو الحصول على فحم الكوك البترولي المتكتل. هناك 3 طرق لتكويك تستخدم في الصناعة:

1. دوري ، مكعب. يتم تحميل المادة الخام في جهاز أفقي ، ويتم تسخينها بواسطة صندوق نيران تحتها ، ثم يتم تحميصها لمدة 2-3 ساعات. بعد ذلك ، يتم تبريد الفرن وتفريغ المنتج النهائي. هذه الطريقة هي الأبسط والأقل إنتاجية.
2. مستمر. هذه الطريقة مازالت في مرحلة التطور الصناعي
3. شبه مستمر ، مستلم حالياالأكثر انتشارا

وحدات التكويك ذات التأخير الفائق هي أحدث أنواع معدات المعالجة. يتم فيها تسخين المادة الخام مسبقًا في فرن ، ثم نقلها إلى غرف تفاعل غير مدفأة ، والتي تحتوي على طبقة عازلة للحرارة للحفاظ على درجة الحرارة المطلوبة. عدد وحجم المفاعلات ، تؤثر قوة الأفران على أداء المصنع بأكمله.

بدأ تشغيل أول وحدة DCU في روسيا في عام 1965 في Ufaneftekhim. لا يزال جهاز التكويك المتأخر بالمصنع يعمل حتى اليوم. بعد إعادة الإعمار عام 2007 ، بلغت إنتاجيتها حوالي 700-750 ألف طن / سنة من حيث كتلة المواد الخام المصنعة.

المنتجات النهائية

يتم الحصول على المواد التالية من خلال اختبار الموجات فوق الصوتية ، باستثناء فحم الكوك:

• غازات فحم الكوك (تستخدم كوقود للعملية أو معالجتها للحصول على جزء البروبان - البيوتان) ؛
• بنزين
• نواتج تقطير الكوك (وقود ، مواد أولية تكسير).

في آلات الاختبار بالموجات فوق الصوتية المحلية ، يكون إنتاج فحم الكوك 20-30٪ بالوزن. يعتمد هذا المؤشر بشكل أساسي على جودة المواد الخام. تواجه الصناعة المعدنية الحاجة الأكبر لهذا المنتج (إنتاج الأنودات والأقطاب الكهربائية والألمنيوم والمواد الكاشطة والكربيدات ومواد الكربون الجرافيت والسبائك الحديدية). بالإضافة إلى وحدة Ufa DCU الأولى ، تم أيضًا بناء وحدات كوكر أخرى في روسيا: في مصفاة Omsk ، Novokuibyshevsk Refinery ، LLC LUKOIL-Volgogradneftepererabotka ، LUKOIL-Permnefteorgsintez ، LUKOIL-Permnefteorgsintez ، في شركة Angarsk Petrochemical Company ، NOVOIL OJSC (Ufa) ، TANECO PJSC (Nizhnekamsk).

المواد الخام

تنقسم المواد الغذائية المستخدمة في فحم الكوك إلى مجموعتين: منتجات المعالجة الأولية والثانوية. تستخدم المواد التالية كمواد خام في وحدات التكويك المتأخر:

• زيت الوقود
• نصف القطران ؛
• القطران ؛
• درجة قطران الفحم ؛
• الأسفلت ومنتجات الزيوت الصناعية الأخرى ؛
• بقايا الفحم السائل
• الانحلال الحراري الثقيل والقطران الصخري ؛
• مخلفات تكسير حراري ؛
• قار بترول وزيوت ثقيلة

بقايا الزيت العطرية للغاية هي المواد الأولية الأكثر شيوعًا في الوقت الحاضر.

التأثير على المعلمات التكنولوجية

تعتمد المعلمات التالية لمصنع التكويك على خصائص مواد التغذية:

• كفاءة غرفة التفاعل
• استلام جودة المنتجات ؛
• فحم الكوك منفذ ؛
• شروط للعملية.

أهم معلمات المواد الخام هي:

• فحم الكوك ، اعتمادًا على محتوى المواد الراتينجية الإسفلتية. يجب أن تكون قيمة التكويك في حدود 10-20٪. مع وجود قيمة أصغر ، ينخفض إنتاج فحم الكوك ، ومع قيمة أكبر ، تتراكم الرواسب داخل الملفات في الأفران. يتم تحديد سعة التكويك من خلال كتلة البقايا الصلبة في البوتقة بعد تسخين عينة الزيت فيها.
• الكثافة.
• التركيب الكيميائي. منالشوائب الضارة التي لها أكبر تأثير على جودة فحم الكوك ينبعث منها الكبريت (يجب ألا يزيد وزنه عن 1.5٪). اعتمادًا على الغرض من فحم الكوك في العملية التكنولوجية ، من الأفضل استخدام أنواع مختلفة من المواد الخام. لذلك ، للحصول على هيكل ليفي للمنتج النهائي ، يتم استخدام المواد ذات قاعدة البارافين.

إنتاجية فحم الكوك يتناسب مع كثافة التغذية ومحتوى الأسفلتين.

مراحل الكوك

العملية التكنولوجية في وحدات التكويك المتأخرة طويلة ومستمرة ، من توريد المواد الخام إلى تفريغ المنتج النهائي. تقليديا ، يتم تقسيمها إلى 3 مراحل:

1. تفاعلات التحلل ، تكوين كسور نواتج التقطير ، الوسطاء ، التكثيف.
2. انخفاض كبير في محتوى الهيدروكربونات غير المشبعة في الغازات ، وزيادة الوزن الجزيئي لمكونات المخلفات ، وتفاعلات التدوير.
3. زيادة محتوى الأسفلتين في المخلفات بنسبة تصل إلى 26٪ ، وتقليل كمية الراتنجات والزيوت. تحويل المخلفات السائلة إلى فحم الكوك الصلب.

التصنيف

هناك نوعان رئيسيان من وحدات التكويك المتأخرة وفقًا لتصميمها: الكتلة المفردة والمزدوجة الكتلة.

من بين المصانع ذات الكتلتين ، هناك 4 أنواع تتميز بالتصميم والميزات التكنولوجية التالية:

1. القطر الداخلي لغرف التكويك - 4.6 م أفران تسخين الخيمة ، أربع غرف تعمل في أزواج. يتم استخدام الكيروسين وزيت الغاز الذي يتم الحصول عليه أثناء عملية التكويك للتدفئة.
2. كوكاكولاغرف Ø 5.5 م المواد الأولية - زيوت وقود مباشرة مع إدخال الهيدروكربونات العطرية العالية ، والتي تزيد من إنتاجية منتج عالي الجودة.
3. مفاعلات مصنوعة من سبائك الصلب Ø 5.5 م ، ارتفاع 27.6 م ، أفران أنبوبية مع شعلة مدمجة حجمية ، صمامات علوية ذات مقطع عرضي متزايد ، مقاييس مستوى إشعاعي تسمح بتسجيل موقع فصل طور فحم الكوك. يساعد أحدث الابتكارات على استخدام الحجم المفيد للمفاعل بشكل أفضل. توريد المضربات بمضافات المنظفات لتقليل فحم الكوك للملفات وزيت الغاز المبرد في أنابيب الرأس
4. غرف التفاعل Ø 7 م ، ارتفاع 29.3 م المدخلات المحورية للمواد الخام في المفاعلات ، نظام هيدروليكي لتفريغ فحم الكوك بجهاز تحكم عن بعد ، ورافعات كهربائية ، ومستودعات مع تخزين من النوع الأرضي.

المعدات التطبيقية

المعدات المجهزة بتركيبات من هذا النوع تنقسم إلى المجموعات التالية حسب الغرض:

1. تقنيًا ، يشارك بشكل مباشر في عملية التكويك (الأفران ، معدات العمود ، المبادلات الحرارية ، غرف المفاعل ، المكعبات ، الثلاجات ، المضخات ، خطوط الأنابيب ، الأجهزة ، الصنابير وغيرها من صمامات الإغلاق والتبديل).
2. مياه الصرف الصحي - تجميع المياه ومعالجتها للعودة إلى دورة العمل (عمليات التبريد واستخراج فحم الكوك).
3. معدات تفريغ فحم الكوك من الغرف (المكعبات). في التركيبات الميكانيكية الحديثة ، يمكن أن تكون من النوع الميكانيكي والهيدروليكي (الرافعات ، الروافع ، الأمشاط ، القواطع ، القضبان ، الأبراج ، الأكمام المطاطية).
4. أجهزة لنقل ومعالجة المنتج النهائي (المزالق والمنحدرات ، الرافعات ، الناقلات ، المغذيات ، الكسارات ، المستودعات).
5. آلات ومعدات لميكنة العمل

عند تصميم مصانع التكويك المتأخرة ، من الضروري التفكير بعناية في تصميم غرف التفاعل والأفران ، لأن مدة دورة العمل تعتمد على موثوقية تشغيلها.

معلمات العملية

المعلمات الرئيسية لتكنولوجيا فحم الكوك هي:

• نسبة إعادة التدوير ، التي تُعرف بأنها نسبة الحمل الإجمالي لملفات تفاعل الأفران إلى حمل المصنع بأكمله من حيث المواد الخام. مع زيادة قيمته ، يزداد إنتاج فحم الكوك والغاز والبنزين عالي الجودة ، لكن كمية زيت الغاز الثقيل تنخفض.
• الضغط في غرفة التفاعل. انخفاضه يؤدي إلى زيادة في محصول زيت الغاز ، وانخفاض في محصول فحم الكوك والغاز ، وزيادة في الرغوة.
• درجة حرارة العملية. وكلما زاد حجمه ، زادت جودة فحم الكوك من حيث كمية المواد المتطايرة وقوتها وكثافتها. القيمة القصوى محدودة بسبب مخاطر فحم الفرن وخطوط الأنابيب ، مما يقلل من متانة الملفات. كل نوع من المواد الخام له درجة حرارة مثالية خاصة به.

يرتبط إنشاء وحدات التكويك المتأخر بارتفاع تكاليف رأس المال. لذلك ، يتم في أغلب الأحيان إعادة بناء مجمع المعدات الذي يعمل بالفعل. يتم تحقيق ذلك عن طريق تقليل الدورةالتكويك ، وإدخال غرف تفاعل جديدة أو تقليل نسبة إعادة التدوير.

مبدأ العملية

تتكون وحدات فحم الكوك المؤجل من مجموعة زوجية واحدة أو أكثر من الغرف ، حيث تعمل إحدى الغرف في مرحلة إنتاج فحم الكوك ، والأخرى عند التفريغ أو في حالة وسيطة. تبدأ عملية تحلل المادة المصدر في فرن أنبوب ، حيث يتم تسخينها إلى 470-510 درجة مئوية. بعد ذلك تدخل المادة الخام إلى غرف غير مدفأة ، حيث يتم فحمها بشدة بسبب الحرارة التي تصاحبها.

يتم تفريغ الهيدروكربونات الغازية والسائلة للفصل الجزئي في عمود التقطير. يدخل فحم الكوك إلى قسم المعالجة الميكانيكية ، حيث يتم تفريغه وفرزه ونقله. يتم حفر بئر في طبقة المنتج النهائي ، ويتم وضع قاطع هيدروليكي فيه. تعمل فوهاتها تحت ضغط يصل إلى 20 ميجا باسكال. تسقط قطع فحم الكوك المنفصلة على منصة تصريف حيث يتم تصريف المياه. ثم يتم سحق المنتج إلى قطع أصغر وفصله إلى كسور. بعد ذلك ، يتم نقل فحم الكوك إلى المستودع.

الرسم البياني الأساسي للموجات فوق الصوتية موضح في الشكل أدناه.

غرف الكوك

الغرف عبارة عن مفاعل وهو أساس التركيب بأكمله. عادة ما تكون دورة تشغيل الغرفة 48 ساعة ، ومع ذلك ، في السنوات الأخيرة ، تم تصميم أجهزة الموجات فوق الصوتية التي تعمل في وضعي 18 و 36 ساعة.

تتكون دورة تشغيل مفاعل واحد من العمليات التالية:

• تحميل المواد الخام ، عملية التكويك (يوم واحد) ؛
• إيقاف (1/2 ساعة) ؛
• المعالجة الحرارية المائية (2.5 ساعة) ؛
• تبريد الماء للمنتج ، إزالة الماء (4 ساعات) ؛
• تفريغ المنتج (5 ساعات) ؛
• إغلاق غرف التفتيش ، اختبار الضغط بالبخار الساخن (ساعتان) ؛
• تسخين بأبخرة الزيت ، التحول إلى دورة العمل (3 ساعات).

تصميم

يتم تطوير مشروع وحدة التكويك المؤجل بالترتيب التالي:

• تحديد الإنتاجية المطلوبة ، طن / سنة ؛
• تحليل قاعدة الموارد ؛
• رسم توازن نظري للمواد لعملية التكويك لأنواع مختلفة من المواد الخام ؛
• تحديد تدفقات المواد الرئيسية ؛
• تطوير مفهوم التثبيت
• تبرير لحجم وعدد المفاعلات
• تحديد مدة ملء غرفة واحدة بفحم الكوك وحسابه الهيدروليكي ، ووضع جدول زمني لتشغيل المفاعل ؛
• حسابات حمل درجة الحرارة على الغرفة ؛
• حساب غرف الحمل والإشعاع
• تطوير تخطيط خط الإنتاج ؛
• الحسابات التكنولوجية للمعدات الرئيسية الأخرى (عمود التقطير ، الأفران ، الثلاجات ، إلخ) ؛
• تطوير نظام المراقبة والتحكم ، واختيار أدوات الأتمتة ؛
• وصف مخططات الحماية في حالات الطوارئ ؛
• تطوير الجوانب البيئية وإجراءات السلامة ؛
• تحديد المؤشرات الاقتصادية (تكاليف رأس المال ، عدد موظفي الخدمة ، الرواتب ،تكاليف الإنتاج للمواد الخام والمواد المساعدة ، الأثر الاقتصادي السنوي ، تكلفة المنتج)

يتم حساب سعة وحدة التكويك المتأخر على أساس سنوي وفقًا للصيغة:

N=الفوسفور × تي ،

حيث P هي قدرة المصنع ، طن / يوم ؛

t هو عدد أيام العمل في السنة.

يتم تحديد ناتج المنتج من الناحية المادية وفقًا لخيارات القاعدة والتصميم بناءً على توازن المواد للتثبيت.