หน่วยโค้กล่าช้า: โครงการ หลักการทำงาน การคำนวณกำลังไฟฟ้า และวัตถุดิบ

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 10:42

การหน่วงเวลาหน่วยโค้กเป็นโซลูชันฮาร์ดแวร์ทั่วไปสำหรับการกลั่นน้ำมันหนัก อุปกรณ์ของพวกเขาประกอบด้วย 2 โมดูลหลัก - เครื่องปฏิกรณ์ซึ่งวัตถุดิบถูกให้ความร้อนและถ่านโค้กและการประมวลผลทางกล การออกแบบโรงงานดำเนินการเป็นขั้นตอน และรวมถึงการคำนวณและการเลือกอุปกรณ์ในกระบวนการ การกำหนดตัวชี้วัดทางเทคนิคและเศรษฐกิจ

ปลายทาง

กระบวนการทางเทคโนโลยีของโค้กเป็นวิธีการกลั่นน้ำมันวิธีหนึ่ง วัตถุประสงค์หลักคือเพื่อให้ได้โค้กปิโตรเลียมก้อนใหญ่ มีการใช้โค้ก 3 วิธีในอุตสาหกรรม:

1. เป็นงวด, ลูกบาศก์. วัตถุดิบจะถูกบรรจุลงในเครื่องแนวนอน ให้ความร้อนด้วยเตาที่อยู่ข้างใต้ จากนั้นเผาเป็นเวลา 2-3 ชั่วโมง หลังจากนั้นเตาจะเย็นลงและขนถ่ายผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป วิธีนี้เป็นวิธีที่ง่ายและได้ผลน้อยที่สุด
2. ต่อเนื่อง. วิธีนี้ยังอยู่ในขั้นตอนของการพัฒนาอุตสาหกรรม
3. กึ่งต่อเนื่อง รับอยู่ในขณะนี้ที่แพร่หลายที่สุด

โค้กที่หน่วงมากคืออุปกรณ์ที่ใช้ในกระบวนการผลิตล่าสุด ในนั้นวัตถุดิบจะถูกอุ่นในเตาอบแล้วโอนไปยังห้องปฏิกิริยาที่ไม่ผ่านความร้อนซึ่งมีชั้นฉนวนกันความร้อนเพื่อรักษาอุณหภูมิที่ต้องการ จำนวนและขนาดของเตาปฏิกรณ์ พลังของเตาเผาส่งผลต่อประสิทธิภาพของทั้งโรงงาน

การดำเนินงานของ DCU แห่งแรกในรัสเซียเริ่มต้นขึ้นในปี 1965 ที่ Ufaneftekhim โคเกอร์ล่าช้าของโรงงานยังเปิดดำเนินการอยู่ในปัจจุบัน หลังจากสร้างใหม่ในปี 2550 ผลผลิตจะอยู่ที่ประมาณ 700-750,000 ตันต่อปีในแง่ของมวลของวัตถุดิบแปรรูป

ผลิตภัณฑ์สุดท้าย

สารต่อไปนี้ได้มาจากการทดสอบอัลตราโซนิก ยกเว้นโค้ก:

• ก๊าซโค้ก (ใช้เป็นเชื้อเพลิงในกระบวนการหรือแปรรูปเพื่อให้ได้เศษโพรเพน-บิวเทน);
• น้ำมันเบนซิน;
• โค้กกลั่น (เชื้อเพลิง, วัตถุดิบแตกร้าว)

ในเครื่องทดสอบอัลตราโซนิกในประเทศ ผลผลิตโค้กอยู่ที่ 20-30% โดยน้ำหนัก ตัวบ่งชี้นี้ขึ้นอยู่กับคุณภาพของวัตถุดิบเป็นหลัก อุตสาหกรรมโลหการประสบความต้องการมากที่สุดสำหรับผลิตภัณฑ์นี้ (การผลิตแอโนดและอิเล็กโทรด, อลูมิเนียม, สารกัดกร่อน, คาร์ไบด์, วัสดุคาร์บอน-กราไฟต์, โลหะผสมเฟอร์โรล) นอกจาก Ufa DCU แรกแล้ว หน่วยโคเกอร์ที่ล่าช้าอื่นๆ ยังถูกสร้างขึ้นในรัสเซีย: ที่โรงกลั่น Omsk, โรงกลั่น Novokuibyshevsk, LLC LUKOIL-Volgogradneftepererabotka, LUKOIL-Permnefteorgsintez, LUKOIL-Permnefteorgsintez ที่ Angarsk Petrochemical Company, NOVOIL OJSC (Ufa), TANECO PJSC (Nizhnekamsk)

วัตถุดิบ

วัตถุดิบสำหรับทำโค้กแบ่งออกเป็น 2 กลุ่ม คือ ผลิตภัณฑ์จากการแปรรูปขั้นต้นและขั้นทุติยภูมิ สารต่อไปนี้ถูกใช้เป็นวัตถุดิบในหน่วยโค้กล่าช้า:

• น้ำมันเชื้อเพลิง;
• ครึ่งทาร์;
• tar;
• ระยะพิทช์ถ่านหิน-ทาร์;
• ยางมะตอยและผลิตภัณฑ์น้ำมันอุตสาหกรรมอื่นๆ
• กากถ่านหินเหลว;
• ไพโรไลซิสหนักและน้ำมันดินจากชั้นหิน;
• รอยร้าวจากความร้อน;
• ปิโตรเลียมน้ำมันดินและน้ำมันหนัก

กากน้ำมันที่มีกลิ่นหอมสูงเป็นวัตถุดิบหลักในปัจจุบัน

อิทธิพลต่อพารามิเตอร์ทางเทคโนโลยี

พารามิเตอร์ต่อไปนี้ของโรงถ่านโค้กขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของวัสดุป้อน:

• ประสิทธิภาพของห้องปฏิกิริยา;
• คุณภาพของสินค้าที่ได้รับ;
• ร้านโค้ก;
• เงื่อนไขในการดำเนินการ

พารามิเตอร์วัตถุดิบที่สำคัญที่สุดคือ:

• โค้กขึ้นอยู่กับเนื้อหาของแอสฟัลต์เรซิน ค่าโค้กควรอยู่ในช่วง 10-20% ด้วยค่าที่น้อยกว่า ผลผลิตโค้กจะลดลง และด้วยค่าที่มากขึ้น เงินฝากจะสะสมอยู่ภายในขดลวดในเตาเผา ความจุถ่านจะถูกกำหนดโดยมวลของกากของแข็งในเบ้าหลอมหลังจากให้ความร้อนกับตัวอย่างผลิตภัณฑ์น้ำมันในนั้น
• ความหนาแน่น
• องค์ประกอบทางเคมี. จากสิ่งเจือปนที่เป็นอันตรายที่มีผลกระทบมากที่สุดต่อคุณภาพของโค้กปล่อยกำมะถัน (ไม่ควรเกิน 1.5% โดยน้ำหนัก) ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของโค้กในกระบวนการทางเทคโนโลยี ควรใช้วัตถุดิบประเภทต่างๆ ดังนั้นเพื่อให้ได้โครงสร้างที่เป็นเส้นใยของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายจึงใช้วัสดุที่มีฐานพาราฟิน

ผลผลิตโค้กเป็นสัดส่วนกับความหนาแน่นของฟีดและปริมาณแอสฟัลต์ทีน

โค้กสเตจ

กระบวนการทางเทคโนโลยีในหน่วยโค้กล่าช้านั้นยาวนานและต่อเนื่อง ตั้งแต่การจัดหาวัตถุดิบจนถึงการขนผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ตามอัตภาพจะแบ่งออกเป็น 3 ขั้นตอน:

1. ปฏิกิริยาการสลายตัว การก่อตัวของเศษส่วนกลั่น ตัวกลาง การควบแน่น
2. การลดลงอย่างมีนัยสำคัญในเนื้อหาของไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัวในก๊าซ การเพิ่มน้ำหนักโมเลกุลของส่วนประกอบตกค้าง ปฏิกิริยาการหมุนเวียน
3. เพิ่มปริมาณแอสฟัลทีนในสารตกค้างได้ถึง 26% ลดปริมาณเรซินและน้ำมัน เปลี่ยนกากของเหลวเป็นโค้กแข็ง

การจำแนก

หน่วยโค้กล่าช้ามี 2 ประเภทหลักตามเลย์เอาต์: บล็อกเดี่ยวและบล็อกคู่

ในบรรดาพืชสองช่วงตึกมี 4 ประเภทซึ่งมีลักษณะการออกแบบและเทคโนโลยีดังต่อไปนี้:

1. เส้นผ่านศูนย์กลางภายในของห้องโค้ก – 4.6 ม. เตาให้ความร้อนแบบเต็นท์ สี่ห้องทำงานเป็นคู่ น้ำมันก๊าดและน้ำมันก๊าดที่ได้จากกระบวนการโค้กถูกนำมาใช้เพื่อให้ความร้อน
2. โค้กห้อง Ø 5.5 ม. วัตถุดิบ - น้ำมันเชื้อเพลิงแบบวิ่งตรงพร้อมการแนะนำของไฮโดรคาร์บอนที่มีกลิ่นหอมสูงซึ่งช่วยเพิ่มผลผลิตของผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพ
3. เครื่องปฏิกรณ์ทำจากเหล็กอัลลอยด์ Ø 5.5 ม. ความสูง 27.6 ม. เตาหลอมแบบท่อพร้อมไฟฉายสำหรับวางปริมาตร วาล์วเหนือศีรษะของส่วนที่เพิ่มขึ้น เกจระดับกัมมันตภาพรังสีที่อนุญาตให้ลงทะเบียนตำแหน่งของการแยกเฟสโค้ก-โฟม. นวัตกรรมล่าสุดช่วยให้ใช้ปริมาตรที่เป็นประโยชน์ของเครื่องปฏิกรณ์ได้ดีขึ้น จัดหาเครื่องสร้างกังหันพร้อมสารซักฟอกเพื่อลดการโค้กของคอยล์ น้ำมันแก๊สหล่อเย็นในท่อหลัก
4. ห้องปฏิกิริยา Ø 7 ม. สูง 29.3 ม. ป้อนวัตถุดิบเข้าเครื่องปฏิกรณ์แบบแกน, ระบบไฮดรอลิกสำหรับปล่อยโค้กด้วยรีโมทคอนโทรล, เครนไฟฟ้า, โกดังเก็บของแบบตั้งพื้น

อุปกรณ์ที่ใช้

อุปกรณ์ที่มีการติดตั้งประเภทนี้จะแบ่งออกเป็นกลุ่มตามวัตถุประสงค์ดังต่อไปนี้:

1. เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับกระบวนการโค้ก (เตาเผา อุปกรณ์เสา เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ห้องเครื่องปฏิกรณ์ ลูกบาศก์ ตู้เย็น ปั๊ม ท่อส่ง ท่อ เครื่องมือวัด ก๊อก และวาล์วปิดและสวิตช์อื่นๆ)
2. น้ำเสีย - การรวบรวมและบำบัดน้ำเพื่อกลับสู่วงจรการทำงาน (การทำความเย็นและการสกัดโค้ก)
3. อุปกรณ์สำหรับขนโค้กออกจากตู้ (ก้อน). ในการติดตั้งยานยนต์ที่ทันสมัย อาจเป็นแบบกลไกและแบบไฮดรอลิก (สลิง รอก หวี ใบมีด แท่ง เสา ปลอกยาง)
4. อุปกรณ์สำหรับขนส่งและแปรรูปผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป (รับรางและทางลาด, เครน, สายพานลำเลียง, เครื่องป้อน, เครื่องย่อย, โกดัง)
5. เครื่องจักรและอุปกรณ์สำหรับงานเครื่องจักรกล

เมื่อออกแบบโรงผลิตถ่านโค้กที่ล่าช้า จำเป็นต้องพิจารณาการออกแบบห้องปฏิกิริยาและเตาเผาอย่างรอบคอบ เนื่องจากระยะเวลาของวงจรการทำงานขึ้นอยู่กับความน่าเชื่อถือของการทำงาน

พารามิเตอร์กระบวนการ

พารามิเตอร์หลักของเทคโนโลยีโค้กคือ:

• อัตราส่วนการหมุนเวียน กำหนดเป็นอัตราส่วนของภาระรวมของคอยล์ปฏิกิริยาของเตาหลอมต่อโหลดของทั้งโรงงานในแง่ของวัตถุดิบ ด้วยมูลค่าที่เพิ่มขึ้น ทำให้ผลผลิตของโค้ก ก๊าซ และน้ำมันเบนซินคุณภาพสูงเพิ่มขึ้น แต่ปริมาณน้ำมันแก๊สหนักลดลง
• ความดันในห้องปฏิกิริยา การลดลงส่งผลให้ผลผลิตน้ำมันแก๊สเพิ่มขึ้น ปริมาณโค้กและก๊าซลดลง และการเกิดฟองเพิ่มขึ้น
• อุณหภูมิในกระบวนการ ยิ่งมีขนาดใหญ่เท่าใด คุณภาพของโค้กก็จะยิ่งสูงขึ้นในแง่ของปริมาณสารระเหย ความแข็งแรงและความหนาแน่น ค่าสูงสุดถูกจำกัดด้วยความเสี่ยงของการเกิดโค้กของเตาเผาและท่อส่ง ทำให้ความทนทานของขดลวดลดลง วัตถุดิบแต่ละประเภทมีอุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุด

การก่อสร้างห้องโค้กล่าช้ามีความเกี่ยวข้องกับต้นทุนเงินทุนที่สูง ดังนั้นส่วนใหญ่มักจะมีการสร้างอุปกรณ์ที่ใช้งานได้อยู่แล้วขึ้นใหม่ ทำได้โดยการลดวงจรcoking แนะนำห้องปฏิกิริยาใหม่หรือลดอัตราส่วนการหมุนเวียน

หลักการทำงาน

การหน่วงเวลาหน่วยโค้กประกอบด้วยกลุ่มหนึ่งหรือหลายคู่ของห้อง ซึ่งห้องหนึ่งทำงานในขั้นตอนของการผลิตโค้ก และอีกห้องหนึ่งที่ขนถ่ายหรืออยู่ในสถานะกลาง กระบวนการสลายตัวของวัสดุต้นทางเริ่มต้นในเตาหลอมแบบท่อ โดยให้ความร้อนที่อุณหภูมิ 470-510 °C หลังจากนั้นวัตถุดิบจะเข้าสู่ห้องที่ไม่ได้รับความร้อนซึ่งจะถูกโค้กลึกเนื่องจากความร้อนที่มาพร้อมกัน

ไฮโดรคาร์บอนที่เป็นก๊าซและของเหลวถูกปล่อยออกมาเพื่อแยกเป็นเศษส่วนในคอลัมน์กลั่น โค้กเข้าสู่แผนกแปรรูปเครื่องกล ซึ่งจะขนถ่าย คัดแยก และขนส่ง หลุมเจาะในชั้นของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปและวางเครื่องตัดไฮดรอลิกไว้ หัวฉีดทำงานภายใต้แรงดันสูงสุด 20 MPa ชิ้นส่วนของโค้กที่แยกจากกันตกลงบนแท่นระบายน้ำที่มีน้ำไหลออก ผลิตภัณฑ์จะถูกบดเป็นชิ้นเล็ก ๆ และแยกเป็นเศษส่วน ต่อไปก็ย้ายโค้กไปที่โกดัง

แผนภาพหลักของการทดสอบอัลตราโซนิกแสดงในรูปด้านล่าง

ห้องโค้ก

ห้องเหล่านี้เป็นเครื่องปฏิกรณ์ซึ่งเป็นพื้นฐานของการติดตั้งทั้งหมด รอบการทำงานของห้องเพาะเลี้ยงมักจะอยู่ที่ 48 ชั่วโมง อย่างไรก็ตาม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา อุปกรณ์อัลตราโซนิกที่ทำงานในโหมด 18 และ 36 ชั่วโมงได้รับการออกแบบมา

หนึ่งรอบการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ประกอบด้วยการดำเนินการดังต่อไปนี้:

• การโหลดวัตถุดิบ กระบวนการโค้ก (1 วัน);
• ปิด (1/2 ชั่วโมง);
• บำบัดด้วยความร้อนด้วยน้ำ (2.5 ชั่วโมง);
• ผลิตภัณฑ์ระบายความร้อนด้วยน้ำ, การกำจัดน้ำ (4 ชั่วโมง);
• ขนถ่ายสินค้า (5 ชั่วโมง);
• ปิดผนึกบ่อพัก ทดสอบแรงดันด้วยไอน้ำร้อน (2 ชั่วโมง);
• ให้ความร้อนด้วยไอน้ำมัน เปลี่ยนเป็นวงจรการทำงาน (3 ชั่วโมง)

ออกแบบ

โครงการหน่วยโค้กล่าช้ากำลังได้รับการพัฒนาตามลำดับต่อไปนี้:

• การกำหนดผลผลิตที่ต้องการ t/ปี
• การวิเคราะห์ฐานทรัพยากร
• วาดสมดุลวัสดุตามทฤษฎีของกระบวนการโค้กสำหรับวัตถุดิบประเภทต่างๆ
• การกำหนดกระแสวัสดุหลัก;
• การพัฒนาแนวคิดการติดตั้ง
• เหตุผลสำหรับขนาดและจำนวนเครื่องปฏิกรณ์;
• การกำหนดระยะเวลาในการเติมโค้กหนึ่งห้องและการคำนวณทางไฮดรอลิก จัดทำตารางเวลาสำหรับการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์
• การคำนวณภาระอุณหภูมิในห้อง;
• การคำนวณห้องพาความร้อนและรังสี
• การพัฒนาเค้าโครงสายการผลิต
• การคำนวณทางเทคโนโลยีของอุปกรณ์หลักอื่นๆ (คอลัมน์กลั่น เตาหลอม ตู้เย็น ฯลฯ);
• การพัฒนาระบบตรวจสอบและควบคุม ทางเลือกของเครื่องมืออัตโนมัติ
• คำอธิบายแผนคุ้มครองฉุกเฉิน
• การพัฒนามาตรการด้านสิ่งแวดล้อมและความปลอดภัย
• การกำหนดตัวชี้วัดทางเศรษฐกิจ (ต้นทุนทุน จำนวนพนักงานบริการ เงินเดือนต้นทุนการผลิตวัตถุดิบและวัสดุเสริม ผลกระทบทางเศรษฐกิจประจำปี การคิดต้นทุนผลิตภัณฑ์)

การคำนวณความจุของหน่วยโค้กที่ล่าช้าเป็นรายปีคำนวณตามสูตร:

N=P x t, โดยที่ P คือความจุของโรงงาน t/วัน;

t คือจำนวนวันทำการในหนึ่งปี

ผลลัพธ์ของผลิตภัณฑ์ในแง่กายภาพตามฐานและตัวเลือกการออกแบบจะถูกกำหนดตามยอดดุลวัสดุของการติดตั้ง