Unit kokas tertunda: proyek, prinsip operasi, perhitungan daya, dan bahan baku

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Unit kokas tertunda adalah solusi perangkat keras yang paling umum untuk penyulingan minyak berat. Perangkat mereka mencakup 2 modul utama - reaktor, di mana bahan baku dipanaskan dan dikocok, dan pemrosesan mekanis. Perancangan pabrik dilakukan secara bertahap dan mencakup perhitungan dan pemilihan peralatan proses, penentuan indikator teknis dan ekonomi.

Tujuan

Teknologi proses kokas adalah salah satu cara penyulingan minyak. Tujuan utamanya adalah untuk mendapatkan kokas minyak bumi yang kental. Ada 3 metode kokas yang digunakan dalam industri:

1. Berkala, potong dadu. Bahan baku dimasukkan ke dalam peralatan horizontal, dipanaskan dengan tungku di bawahnya, kemudian dikalsinasi selama 2-3 jam. Setelah itu, tungku didinginkan dan produk jadi diturunkan. Metode ini adalah yang paling sederhana dan paling tidak produktif.
2. Berkelanjutan. Cara ini masih dalam tahap pengembangan industri.
3. Semi-kontinyu, saat ini diterimapaling luas.

Unit kokas ultra-tertunda adalah jenis peralatan proses terbaru. Di dalamnya, bahan mentah dipanaskan terlebih dahulu dalam oven, dan kemudian dipindahkan ke ruang reaksi yang tidak dipanaskan, yang memiliki lapisan insulasi termal untuk mempertahankan suhu yang diperlukan. Jumlah dan ukuran reaktor, daya tungku mempengaruhi kinerja seluruh pembangkit.

Pengoperasian DCU pertama di Rusia dimulai pada tahun 1965 di Ufaneftekhim. Coker tunda pabrik tersebut masih beroperasi hingga saat ini. Setelah rekonstruksi pada tahun 2007, produktivitasnya sekitar 700-750 ribu ton/tahun dalam hal massa bahan baku olahan.

Produk akhir

Zat berikut diperoleh pada pengujian ultrasonik, kecuali kokas:

• gas kokas (digunakan sebagai bahan bakar proses atau diproses untuk mendapatkan fraksi propana-butana);
• bensin;
• sulingan kokas (bahan bakar, bahan baku perengkahan).

Pada mesin uji ultrasonik domestik, hasil kokas adalah 20-30% menurut beratnya. Indikator ini terutama tergantung pada kualitas bahan baku. Industri metalurgi mengalami kebutuhan terbesar untuk produk ini (produksi anoda dan elektroda, aluminium, abrasive, karbida, bahan karbon-grafit, ferroalloy). Selain Ufa DCU pertama, unit coker tertunda lainnya juga telah dibangun di Rusia: di Kilang Omsk, Kilang Novokuibyshevsk, LLC LUKOIL-Volgogradneftepererabotka, LUKOIL-Permnefteorgsintez, LUKOIL-Permnefteorgsintez, di Perusahaan Petrokimia Angarsk, NOVOIL OJSC (Ufa), TANECO PJSC (Nizhnekamsk).

Bahan baku

Bahan makanan untuk kokas dibagi menjadi 2 kelompok: produk pengolahan primer dan sekunder. Zat-zat berikut digunakan sebagai bahan baku dalam unit kokas tertunda:

• bahan bakar minyak;
• setengah tar;
• tar;
• pita tar batubara;
• aspal dan produk minyak industri lainnya;
• sisa batubara cair;
• pirolisis berat dan shale tar;
• residu retak termal;
• aspal minyak bumi dan minyak berat.

Residu minyak yang sangat beraroma adalah bahan baku yang paling umum saat ini.

Pengaruh pada parameter teknologi

Parameter berikut dari pabrik kokas tergantung pada sifat bahan pakan:

• efisiensi ruang reaksi;
• kualitas produk yang diterima;
• outlet coke;
• kondisi untuk proses.

Parameter bahan baku yang paling penting adalah:

• Coking, tergantung pada kandungan zat resin aspal. Nilai kokas harus dalam kisaran 10-20%. Dengan nilai yang lebih kecil, hasil kokas menurun, dan dengan yang lebih besar, endapan menumpuk di dalam gulungan di tungku. Kapasitas kokas ditentukan oleh massa residu padat dalam wadah setelah memanaskan sampel produk minyak di dalamnya.
• Kepadatan.
• Komposisi kimia. Darikotoran berbahaya yang memiliki dampak terbesar pada kualitas kokas mengeluarkan belerang (seharusnya tidak lebih dari 1,5% berat). Tergantung pada tujuan kokas dalam proses teknologi, lebih baik menggunakan berbagai jenis bahan baku. Jadi, untuk mendapatkan struktur berserat dari produk akhir, digunakan bahan dengan basis parafin.

Hasil Coke sebanding dengan kepadatan pakan dan kandungan asph altene.

Tahap Coking

Proses teknologi dalam unit kokas tunda berlangsung lama dan berkesinambungan, mulai dari penyediaan bahan baku hingga pembongkaran produk jadi. Secara konvensional, dibagi menjadi 3 tahap:

1. Reaksi penguraian, pembentukan fraksi distilat, zat antara, kondensasi.
2. Pengurangan yang signifikan dalam kandungan hidrokarbon tak jenuh dalam gas, peningkatan berat molekul komponen residu, reaksi siklisasi.
3. Peningkatan kandungan asph altenes dalam residu hingga 26%, pengurangan jumlah resin dan minyak. Ubah residu cair menjadi kokas padat.

Klasifikasi

Ada 2 jenis utama unit kokas tertunda menurut tata letaknya: blok tunggal dan blok ganda.

Di antara pabrik dua blok, ada 4 jenis, yang dicirikan oleh desain dan fitur teknologi berikut:

1. Diameter internal ruang kokas – 4,6 m Tungku pemanas tenda, empat ruang yang beroperasi berpasangan. Minyak tanah dan minyak gas yang diperoleh selama proses kokas digunakan untuk pemanasan.
2. Cokeruang 5,5 m Bahan baku - bahan bakar minyak langsung dengan pengenalan hidrokarbon yang sangat aromatik, yang meningkatkan hasil produk yang berkualitas.
3. Reaktor terbuat dari baja paduan 5,5 m, tinggi 27,6 m, tungku berbentuk tabung dengan obor peletakan volumetrik, katup atas dengan penampang yang lebih besar, pengukur tingkat radioaktif yang memungkinkan pencatatan lokasi pemisahan fase busa-kokas. Inovasi terbaru membantu penggunaan volume reaktor yang berguna dengan lebih baik. Pasokan turbulator dengan aditif deterjen untuk mengurangi kokas pada koil, minyak gas yang didinginkan di tabung kepala.
4. Ruang reaksi 7 m, tinggi 29,3 m Masukan aksial bahan baku ke dalam reaktor, sistem hidrolik untuk mengeluarkan kokas dengan remote control, derek listrik, gudang dengan penyimpanan tipe lantai.

Peralatan Terapan

Peralatan, yang dilengkapi dengan instalasi jenis ini, dibagi menjadi beberapa kelompok berikut tergantung pada tujuannya:

1. Teknologi, terlibat langsung dalam proses kokas (tungku, peralatan kolom, penukar panas, ruang reaktor, kubus, lemari es, pompa, pipa, instrumentasi, keran, dan katup pemutus dan sakelar lainnya).
2. Air Limbah - pengumpulan dan pengolahan air untuk kembali ke siklus kerja (operasi pendinginan dan ekstraksi kokas).
3. Peralatan untuk mengeluarkan kokas dari chamber (kubus). Dalam instalasi mekanis modern, dapat berupa jenis mekanis dan hidrolik (sling, derek, sisir, pemotong, batang, menara, selongsong karet).
4. Perangkat untuk mengangkut dan memproses produk jadi (menerima chutes dan ramp, crane, conveyor, feeder, crusher, gudang).
5. Mesin dan peralatan untuk mekanisasi pekerjaan.

Saat merancang pabrik kokas tunda, perlu mempertimbangkan dengan cermat desain ruang reaksi dan tungku, karena durasi siklus kerja bergantung pada keandalan operasinya.

Parameter proses

Parameter utama teknologi kokas adalah:

• Rasio resirkulasi, didefinisikan sebagai rasio beban total kumparan reaksi tungku terhadap beban seluruh pabrik dalam hal bahan baku. Dengan peningkatan nilainya, hasil kokas, gas, dan bensin berkualitas tinggi meningkat, tetapi jumlah minyak gas berat berkurang.
• Tekanan dalam ruang reaksi. Penurunannya menyebabkan peningkatan hasil minyak gas, penurunan hasil kokas dan gas, dan peningkatan buih.
• Suhu proses. Semakin besar, semakin tinggi kualitas kokas dalam hal jumlah zat yang mudah menguap, kekuatan dan kepadatannya. Nilai maksimum dibatasi oleh risiko kokas pada tungku dan pipa, mengurangi daya tahan kumparan. Setiap jenis bahan baku memiliki suhu optimalnya sendiri.

Pembangunan unit kokas yang tertunda dikaitkan dengan biaya modal yang tinggi. Oleh karena itu, paling sering rekonstruksi kompleks peralatan yang sudah berfungsi dilakukan. Ini dicapai dengan mengurangi sikluskokas, memperkenalkan ruang reaksi baru atau mengurangi rasio resirkulasi.

Prinsip operasi

Unit kokas tunda terdiri dari satu atau lebih kelompok ruang berpasangan, di mana satu ruang beroperasi pada tahap produksi kokas, dan yang lainnya pada saat pembongkaran atau dalam keadaan peralihan. Proses dekomposisi bahan sumber dimulai dalam tungku tabung, di mana dipanaskan sampai 470-510 °C. Setelah itu, bahan mentah memasuki ruang yang tidak dipanaskan, di mana bahan tersebut menjadi sangat berkokok karena panas yang menyertainya.

Hidrokarbon gas dan cair dikeluarkan untuk pemisahan fraksional dalam kolom distilasi. Coke memasuki departemen pemrosesan mekanis, di mana ia dibongkar, disortir, dan diangkut. Sebuah sumur dibor di lapisan produk jadi, dan pemotong hidrolik ditempatkan di dalamnya. Nozelnya beroperasi di bawah tekanan hingga 20 MPa. Potongan-potongan coke yang terpisah jatuh ke platform drainase tempat air dikeringkan. Produk tersebut kemudian dihancurkan menjadi potongan-potongan yang lebih kecil dan dipisahkan menjadi fraksi. Selanjutnya coke dipindahkan ke gudang.

Diagram prinsip USG ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Ruang minuman bersoda

Kamar adalah reaktor, yang merupakan dasar dari seluruh instalasi. Siklus operasi ruang biasanya 48 jam, namun, dalam beberapa tahun terakhir, perangkat ultrasonik yang beroperasi dalam mode 18 dan 36 jam telah dirancang.

Satu siklus operasi reaktor terdiri dari operasi berikut:

• pemuatan bahan baku, proses kokas (1 hari);
• off (1/2 jam);
• perawatan hidrotermal (2,5 jam);
• pendingin air produk, penghilangan air (4 jam);
• membongkar produk (5 jam);
• penyegelan lubang got, pengujian tekanan dengan uap panas (2 jam);
• pemanasan dengan uap minyak, beralih ke siklus kerja (3 jam).

Desain

Proyek unit kokas tertunda sedang dikembangkan dengan urutan sebagai berikut:

• penentuan produktivitas yang dibutuhkan, t/tahun;
• analisis basis sumber daya;
• membuat teori keseimbangan material proses kokas untuk berbagai jenis bahan baku;
• penentuan aliran material utama;
• pengembangan konsep instalasi;
• pembenaran untuk ukuran dan jumlah reaktor;
• menentukan durasi pengisian satu ruang dengan kokas dan perhitungan hidroliknya, menyusun jadwal pengoperasian reaktor;
• perhitungan beban suhu pada chamber;
• perhitungan ruang konveksi dan radiasi;
• pengembangan tata letak lini produksi;
• perhitungan teknologi peralatan utama lainnya (kolom destilasi, tungku, lemari es, dll.);
• pengembangan sistem pemantauan dan kontrol, pilihan alat otomatisasi;
• deskripsi skema perlindungan darurat;
• pengembangan aspek lingkungan dan langkah-langkah keamanan;
• penentuan indikator ekonomi (biaya modal, jumlah personel layanan, penggajian,biaya produksi bahan baku dan bahan penolong, dampak ekonomi tahunan, penetapan biaya produk).

Perhitungan kapasitas unit kokas tertunda setiap tahun dilakukan dengan rumus:

N=P x t, di mana P adalah kapasitas pembangkit, t/hari;

t adalah jumlah hari kerja dalam setahun.

Output produk secara fisik sesuai dengan dasar dan pilihan desain ditentukan berdasarkan keseimbangan material instalasi.