Нефть. От первых скважин до новой эпохи - Глеб Олегович Трухин

а непрореагировавшее сырье с примесями возвращается на ректификационную секцию. В данном примере колонна снабжена для лучшего разделения стрипинг-колоннами и циркуляционным орошением. После чего проходит блок стабилизации в абсорбере и дополнительной колонне стабилизации.

Стоит уточнить, что такое абсорбер. Это аппарат для разделения смесей путем их контакта с жидким поглотителем. Существуют газо-жидкостные и жидкостно-жидкостные абсорберы, в зависимости от разделяемой среды. Сама же абсорбция основана на взаимной растворимости двух сред.

Рисунок 8. Принципиальная схема установки замедленного коксования: 1 – реактор коксования, 2 – печь, 3 – ректификационная колонна, 4 – стрипинг-колонна, 5 – фракционирующий абсорбер, 6 – колонна стабилизации бензина, 7 – емкость-сепаратор, 8 – холодильники, 9 – теплообменники, 10 – ребойлер (испаритель); I – сырье, II – пар, III – пары отпарки камер, IV – кокс, V – бензиновая фракция, VI – газ, VII – стабильный бензин, VIII – легкий газойль, IX – тяжелый газойль, X – конденсат пара

Рассмотрим принцип абсорбции на примере отделения воды от масла. Газовая смесь, содержащая пары воды и масла, поступает в колонну снизу. Сверху навстречу потоку газа подают, подобно душевой лейке, жидкий спирт. Поскольку спирт и вода хорошо взаиморастворимы, спирт абсорбирует (поглощает) водяной пар. Полученная жидкость выводится внизу колонны. А масляный пар, не растворимый в спирте, продолжает движение вверх в очищенном виде.

Но давайте не будем сильно углубляться в процессы и аппараты химической технологии. С их оформлением, видами и функциями мы еще успеем ознакомиться в следующих главах. А сейчас рассмотрим финальное исполнение установки коксования.

Установка непрерывного коксования

Процесс непрерывного коксования принято разделять на два вида: Fluidcoking и Flexicoking. Главное отличие заключается в том, что во втором варианте присутствует узел газификации кокса.

Итак, давайте для начала узнаем, что представляет собой непрерывное коксование. Затем рассмотрим два процесса, которые часто сопутствуют коксованию, – газификации и прокаливания кокса. Первая технология – Fluidcoking, была внедрена еще в 1947 году в США; в России по ней не работали. На данный момент только восемь установок работают по технологии Fluidcoking, они расположены на территориях НПЗ Канады и США. Типичное исполнение непрерывного коксования представлено на рисунке 9.

Сырьем, как и для прочих процессов коксования, служит остаток нефтепереработки, а готовым продуктом является стабильный бензин, углеводородный газ, а также кокс.

Сырье, предварительно нагретое до 350 °C, поступает в реактор, в котором уже циркулирует кокс, являющийся теплоносителем в данном процессе. Кокс нагревается в специальном аппарате, из которого его избытки выгружают в качестве готового продукта. Также в реактор поступает пар, обеспечивающий режим псевдоожиженного слоя[8]. Температура в коксонагревателе поддерживается путем подачи воздуха и находится в пределах 600–620 °C.

Рисунок 9. Установка непрерывного коксования: 1 – парциальный конденсатор (скруббер), 2 – реактор, 3 – нагреватель кокса, 4 – топка, 5 – охладитель кокса, 6 – печь-утилизатор, 7 – ректификационная колонна, 8 – отпарная колонна, 9 – стабилизатор, 10 и 13 – холодильник-конденсатор, 11 и 14 – емкость-сепаратор, 12 – компрессор. I – сырье, II – пар, III – рециркулят сырья, IV – тяжелый газойль, V – холодный кокс, VI – товарный кокс, VII – тяжелый газойль, VIII – легкий газойль, IX – газ, X – стабильный бензин, XI – воздух, XII – горячий кокс

Сверху отводится непрореагировавшее сырье в виде легких углеводородов. В скруббере, который входит в состав реактора, и коксонагревателе происходит отделение коксовой пыли от газовой фазы путем прохождения ее через циклоны. Далее очищенный газ поступает на блок ректификации. В нем происходит основное разделение легкого углеводородного газа от бензиновой фракции и газойля.

Выходом данной установки является около 20 % товарного кокса, 17 % газа, 17 % бензина, 30 % тяжелого газойля, 16 % легкого газойля. Разумеется, это только средние значения, многое зависит от изначального состава сырья.

Если говорить о процессе Flexicoking, то эта технология нашла свое применение в Нидерландах, Японии, Венесуэле и США. Конструктивное отличие от «старшей сестры» заключается в оснащении дополнительным блоком газификации кокса.

Газификация кокса – это процесс превращения кокса в синтез-газ и оксиды ценных металлов. Стоит отметить, что синтез-газ является очень важным продуктом. Его целевое назначение – это энергетика, но и в химической промышленности он нашел свое применение: синтез метанола, оксосинтез, синтез Фишера – Тропша.

Коротко обозначим эти реакции:

1. Синтез метанола:

2. Оксосинтез, получение органических кислот:

3. Реакция Фишера – Тропша:

Схема самой газификации довольна проста, ее можно увидеть на рисунке 10. Кокс поступает в газификатор, где происходит его разложение под действием кислорода и водяного пара. В результате получают монооксид углерода СО и водород Н2. Дальше смесь попадает в специальный котел-утилизатор, от которого отводятся остатки водяного пара. Стоит сказать, что процесс является весьма опасным из-за высокого давления реакции. Так, котлы-утилизаторы рассчитаны на нагрузку более 100 МПа. Целевой продукт из котла направляется на очистку от сажи. Сажа поступает на узел фильтрации, где отделяется от остаточного синтез-газа и золы. Синтез-газ поступает в скруббер, где происходит его доочистка.

Рисунок 10. Схема газификации кокса

Но кроме получения синтез-газа кокс подвергается и другому процессу. Если газификация важна для получения спиртов и органических кислот, то для металлургии важны свойства самого кокса, который добавляет новые и улучшает старые свойства металлов. Однако перед этим кокс обязан пройти прокаливание.

Прокаливание кокса – высокотемпературный процесс, протекающий в отсутствие кислорода, целью которого является удаление из кокса других элементов (азот, кислород, водород, сера). Прокаливание кокса упрочняет внутренние связи между углеродом и улучшает его характеристики. В процессе прокаливания за счет удаления влаги и летучих веществ кокс становится легче и меньше по объему по сравнению с сырым веществом.

Прокаливание кокса может происходить в двух режимах:

– 1300 °C и 12–24 часа;

– 1500 °C и 1–2 часа.

В этом технологическом процессе большое внимание уделяется печам. Они существуют трех видов: вращающиеся барабанного типа, роторные печи, электрические печи. Печи барабанного типа представляют собой вращающиеся под наклоном 2–5 °C цилиндрические корпуса, которые облицованы огнеупорным кирпичом. Действие роторной печи аналогично процессу коксования, который происходит на установке периодического коксования, единственным отличием является их вращение для равномерной прокалки. Электрические печи – самые эффективные печи, на них возможно вести процесс в условиях жесткого прокаливания, но они мало распространены из-за своей