Разработка технологии гидроудаления кокса при сокращенном цикле его получения для алюминиевой промышленности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.07, кандидат технических наук Ведерников, Олег Сергеевич

• Ведерников, Олег Сергеевич
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ведерников, Олег Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ УДАЛЕНИЕ НЕФТЯНОГО КОКСА ИЗ РЕАКТОРОВ КОКСОВАНИЯ - МНОГОФАКТОРНЫЙ ПРОЦЕСС.

1.1. Факторы, влияющие на технологию гидроудаления кокса из реакторов установок замедленного коксования.

1.2. Оценка разрушаемости нефтяного кокса и других хрупких материалов при гидравлическом их разрушении.

1.3 .Влияние на выбор параметров технологии гидроудаления кокса из реакторов коксования конструкции исполнительных органов — гидравлических резаков.

1.4. Задачи исследований.

2. НЕФТЯНОЙ КОКС - РАЗРУШАЕМАЯ СРЕДА ПРИ СОКРАЩЕНОМ ЦИКЛЕ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ В РЕАКТОРЕ.

2.1. Агрегативная устойчивость дистиллятных продуктов коксования.

2.2. Характеристики коксов, полученных из различного вида сырья коксования.

2.3.Влияние длительности цикла коксования на изменение качественных характеристик коксов.

2.4.Влияние теплового режима реактора коксования на качественные характеристики кокса.

2.5. Выводы.

3. ФОРМИРОВАНИЕ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА КОКСА В ПРОЦЕССЕ ЕГО ГИДРОУДАЛЕНИЯ ИЗ РЕАКТОРОВ ПРИ СОКРАЩЕНИИ ЦИКЛА КОКСОВАНИЯ.

3.1.Влияние условий получения кокса в реакторах коксования на формировании гранулометрического состава кокса.

3.2.Влияние параметров гидравлического разрушения кокса в реакторах коксования на формировании его гранулометрического состава

3.3. Динамика измельчения кокса в реакторах коксования.

3.4. Регулирование гранулометрического состава кокса в процессе его гидравлического разрушения в реакторах.

3.5. Выводы.

4. ТЕХНОЛОГИЯ ПОДГОТОВКИ ОБОРОТНОЙ ВОДЫ ГИДРОУДАЛЕНИЯ КОКСА ПРИ СОКРАЩЕНИИ ЦИКЛА КОКСОВАНИЯ.

4.1. Технологические приемы подготовки сточной воды для блока улавливания установок замедленного коксования при использовании её в качестве компонента оборотной воды гидроудаления кокса.

4.2. Кинетика осаждения коксовых частиц и эффективность всплывания нефтепродуктов в сточной воде с блока улавливания.

4.3. Разработка бессточной системы водоснабжения УЗК.

4.4. Разработка конструкции полочного отстойника.

4.5. Выводы.

5.СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ГИДРОУДАЛЕНИЯ КОКСА -ВАЖНЫЙ ФАКТОР СОКРАЩЕНИЯ ЦИКЛА КОКСОВАНИЯ.

5.1 Влияние расходных параметров технологии гидроудаления кокса на эффективность процесса разрушения его в реакторах коксования.

5.2. Влияние режимных параметров технологии гидроудаления кокса на эффективность процесса разрушения его в реакторах коксования.

5.3. Выбор оптимальных схем гидравлического разрушения кокса в реакторах коксования при использовании гидравлических резаков с пространственной ориентацией сопел.

5.4. Разработка и внедрение гидравлических резаков с пространственной ориентацией сопел.

5.5 Выводы.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка технологии гидроудаления кокса при сокращенном цикле его получения для алюминиевой промышленности»

Замедленное коксование в настоящее время и на ближайшую перспективу считается технически наиболее целесообразным и экономически выгодным процессом углубления переработки нефти, так как решает одновременно проблемы увеличения производства моторных топлив и нефтяного электродного кокса. Растущая потребность в нефтяном электродном коксе может быть решена за счет совершенствования действующих производств путем сокращения цикла коксования.

Технология гидроудаления нефтяного кокса наряду с технологическими параметрами процесса коксования непосредственно влияют на продолжительность цикла работы реакторов. При интенсификации работы установок замедленного коксования за счет сокращения цикла коксования до 12 часов производительность гидроудаления кокса из реакторов должна быть увеличена в 1,5-2 раза по сравнению с существующим циклом коксования 24 часа.

Имеющиеся сведения о технологии гидроудаления кокса из реакторов при сокращенном цикле коксования 12 часов на зарубежных УЗК весьма ограничены, практически отсутствуют данные по качественным характеристикам получаемого нефтяного кокса, гранулометрическому составу выгружаемого кокса и параметрах гидрорезки.

Снижение с одной стороны времени коксования, а с другой - увеличение производительности гидроудаления кокса делают сложной задачу по реализации мер обеспечивающих сохранения гранулометрического состава выгружаемого кокса, определяемого, прежде всего физико-механическими свойствами последнего в реакторе.

Поэтому актуальной задачей при сокращении цикла коксования с получением электродного кокса являются вопросы термодескруктивной подготовки исходного сырья и регулирования технологическими параметрами процесса коксования.

В условиях сокращения цикла коксования значительно возрастает объем воды потребляемой на гидроудаление кокса. Поэтому не менее важной задачей при сокращении цикла коксования является разработка локальной системы очистки сточных вод образующихся на установке замедленного коксования с возвратом их в оборотную воду системы гидравлического удаления кокса.

Настоящая работа посвящена исследованиям физико-механических свойств нефтяного кокса, получаемого из различного вида сырья коксования в реакторах при сокращенном цикле его получения, совершенствованию технологии подготовки сточных вод установок замедленного коксования с достижением качества очищенных вод, позволяющих их использование в оборотной воде гидроудаления кокса, определению оптимальных параметров и режимов технологии гидравлического разрушения кокса при сокращении цикла коксования до 12 часов, усовершенствованию конструкции гидравлического резака с пространственной ориентацией сопел, и выявлению закономерностей формирования гранулометрического состава кокса при сокращении цикла коксования.

Работа выполнена в соответствии с координационной программой по перспективе развития коксовых производств на нефтеперерабатывающих заводах Группы «ЛУКОЙЛ».

Заключение диссертации по теме «Химия и технология топлив и специальных продуктов», Ведерников, Олег Сергеевич

ВЫВОДЫ:

1. В результате проведенных исследований на лабораторной и промышленной установках коксования показаны пути получения качественного электродного кокса, в частности, кокса удовлетворяющего требованиям технических условий ТУ .0258-128-00148636-2003 «Кокс электродный для алюминиевой промышленности. Технические условия», при сокращении цикла коксования до 12 часов.

2. Получена сырьевая смесь коксования: гудрон АВТ-4-10%, гудрон АВТ-5-50%,гудрон АВТ-1-30%, экстракты-10%, рисайкл (ТГК)-1,4, позволяющая улучшить качество получаемого на ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез» электродного кокса и рекомендованы режимы её коксования при сокращенном цикле коксования - 12 часов.

3.Установлена возможность сохранения существующего межремонтного пробега печей, физико-механических свойств кокса и выхода летучих веществ в нем, путем облагораживания сырья коксования остаточными экстрактами масел, подъемом температуры на выходе из печи на 10°С и улучшением теплового режима работы реактора за счет снижения температурного перепада между его верхом и низом на 6°С.

4. Разработаны и внедрены оптимизированные параметры гидроудаления кокса из реакторов диаметром 5,5 м при сокращении цикла коксования до 12 часов, а именно - давление воды 22,0-23,0 МПа; расход воды 180-200 м3/ч; вертикальная скорость перемещения гидрорезака 2,0 -3,0 м/мин и частота вращения гидрорезака 5-8 мин-1.

5. На промышленной установке внедрена технология гидроудаления кокса при использовании гидрорезаков с пространственной ориентацией сопел позволяющая значительно увеличить выход крупнокусковых фракций в суммарном коксе путем обеспечения его контролируемого разрушения на начальной стадии выгрузки из реакторов коксования.

6. Экспериментально установлено, что максимально-возможный прирост крупнокусковых фракций в суммарном коксе достигается при ступенчато-винтовом способе его гидроудаления с подрезкой, при угле наклона сопел гидрорезаков к горизонтали 10°.

7. Разработана бессточная система водоснабжения установок замедленного коксования, основой, которой является «Установка улавливания углеводородов из реакторов коксования», защищенная патентом РФ №2255793 с достижением качества очищенных вод, соответствующего нормативным требованиям на использование в оборотной системе водоснабжения системы гидроудаления кокса.

8. Внедрение усовершенствованных методов и средств гидроудаления кокса на УЗК 21-10/ЗМ ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез» позволило увеличить производительность гидроудаления кокса в 1,4 раза, снизить удельные расходы воды и электроэнергии 1,5 раза и увеличить выход электродных фракций (больше 8 мм) более, чем на 3 % и позволят повысить производительность по сырью установки замедленного коксования в целом при сокращении цикла коксования до 12 часов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Ведерников, Олег Сергеевич, 2008 год

1. Абрамович Г.И. Теория турбулентных струй. М., Физмашгиз, 1960,715 с.

2. Авт. свид. СССР № 558524. Устройство для гидравлического удаления кокса / Б.И. Брондз, Н.Т. Походенко, А.Д. Ярославцев и др.- Опубл. Б.И., 1984, №11.

3. Авт. свид. СССР № 572071. Способ гидравлической выгрузки нефтяного кокса / А.С. Эйгенсон, Н.Т. Походенко, В.А. Волков, М.Н. Кутушев. Опубл. Б.М., 1976, № 10.

4. Авт. свид. СССР № 673654. Установка для гидравлической выгрузки кокса / М.В. Кретинин, М.И. Макаров и др.- Опубл. Б.И., 1979, № 26.

5. Авт. свид. № 849761. Гидравлический резак / Б.И. Брондз, М.С. Гизет-динов, Н.Т. Походенко и др.- Опубл. Б.И., 1984, № 9.

6. Авт. свид. № 854021. Гидравлический резак / Б.И. Брондз, Н.Т. Походенко, Н.П. Горовиков и др.- Опубл. Б.И., 1984, № 9.

7. Авт. свид. № 1059893. Гидравлический резак ГРУ-6Д / Н.Т. Походенко, А.А. Тихонов, Н.П. Горовиков и др.- Опубл. Б.И., 1985, № 6.

8. Авт. свид. СССР № 1120693. Гидравлический резак ГРУ-ЗМ / Н.Т. Походенко, А.А. Тихонов, Н.П. Горовиков и др.- Опубл. Б.И., 1985, № 20.

9. Авт. свид. № 1194977. Устройство сбора и очистки воды от коксовой мелочи / А.А. Тихонов, Н.Т. Походенко и др.- Опубл. Б.И., 1985, № 44.

10. Авт. свид. СССР № 1234414. Гидравлический резак / Н.Т. Походенко, А.А. Тихонов, Н.П. Горовиков Опубл. Б.И., 1986, № 20.

11. Авт. свид. СССР № 1238380. Гидравлический резак / Н.Т. Походенко, А.А. Тихонов, Н.П. Горовиков Опубл. Б.И., 1987.

12. Авт. свид. СССР № 1312088. Гидравлический резак / Н.Т. Походенко, А.А. Тихонов, Б.И. Брондз, Р.А. Керимов Опубл. Б.И., 1987, № 19.

13. Авт. свид. СССР № 1421757. Гидравлический резак / Н.Т. Походенко, А.А. Тихонов, Б.И. Брондз, А.А. Бушков Опубл. Б.И., 1988, № 33.

14. Авт. свид. СССР № 1504243. Гидравлический резак ГРУ-^М / Н.Т.

15. Походенко, А.А. Тихонов, А.А. Бушков, В.П. Пъянков Опубл. Б.И., 1989, № 32.

16. Авт. свид. СССР № 15148025. Сито / А.Ш. Валитов, Н.Т. Походенко, А.А. Тихонов, и др.- Опубл. Б.И., 1989, № 40.

17. Авт. свид. СССР № 1560541. Устройство для приема кокса / Н.Т. Походенко, А.А. Тихонов, и др.- Опубл. Б.И., 1990, № 16.

18. Авт. свид. СССР № 1624017. Гидравлический резак / Н.Т. Походенко, А.А. Тихонов, E.JI. Шафранский и др.- Опубл. Б.И., 1991, № 4.

19. Авт. свид. СССР № 1639775. Вибрационный грохот / А.А. Тихонов, А.Ш. Валитов, Н.Т. Походенко, А.Г. Альмеев Опубл. Б.И., 1991, № 13.

20. Авт. свид. СССР № 1663012. Устройство для выгрузки кокса из коксовых камер / А.А. Тихонов, Н.Т. Походенко, А.А. Бушков, В.П. Пъянков, В.М. Шуверов Опубл. Б.И., 1991, № 26.

21. Агроскин И.И. и др. Гидравлика. М., Энергия, 1964, 352 с.

22. Алферьев М.Я. Гидромеханика. М., Речной транспорт, 1961, 327 с.

23. Асатур К.Г. Механика рабочих струй гидромониторов для подземных работ. Автореф. дисс. на соискание учен, степени докт.техн. наук, JL, 1963, 24 с. (ЛГИ).

24. Ахметов С.Я., Сюняев З.И. Реакционная способность нефтяных коксов и вопросы оптимизации процессов их прокаливания. М., ЦНИИТЭнефте-хим, 1975, 80 с.

25. Бендеров Д.И., Походенко Н.Т., Брондз Б.И. Процесс замедленного коксования в необогреваемых камерах, М. Химия, 1976, 176 с.

26. Борзенко В.А. и др. Химия и технология топлив и масел. 1967, № 12, с. 54—57.

27. Брондз Б.И., Походенко Н.Т., Кретинин М.В. Химия, 1973, № 23, с. 5-6.

28. Брондз Б.И. Канд. Диссер. М., МИНХ и ГП им. И.М. Губкина, 1978.

29. Брондз Б.И., Сюняев З.И., Походенко Н.Т. Совершенствование технологии гидравлического извлечения нефтяного кокса из камер. М., ЦНИИТЭ1. Нефтехим., 1980, 48 с.

30. Брондз Б.И. и др. Химия и технология топлив и масел. 1981, № :, с. 13-17.

31. Брондз Б.И., Походенко Н.Т., Тихонов А.А., Борзенко В.А. Эффективные гидравлические резаки и комплексы для извлечения нефтяного кокса из ре>акционных камер., М., ЦНИИТЭНефтехим, 1986, 54 с.

32. Грешилов Е.М., Евтушенко А.В., Лемишев Л.М., Широкова Н.А. Некоторые особенности полимерных добавок на пристеночную турбулентность. Инженерно-физический журнал, 1973, № 6, с. 996-1006.

33. Зайцева Н.П. и др. Химия и технология топлив и масел. М., Химия, 1980, №4, с. 38-39.

34. Капустин С.М. и др. Химия и технология топлив и масел. М., Химия, №4, с. 38-39.

35. Караев М.А., Мамедов Г.Г., Мамедов А.К. и др. Экспериментальные исследования турбулентного течения керосина с малыми добавками гудрона. Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов, 1976, № 6, с. 10-14.

36. Красюков А.Ф. Применение нефтяного кокса в промышленности. М., ЦИИНЦветмет, 1961, 32 с.

37. Красюков А.Ф,, Седов П.С. Пути снижения содержания летучих в коксе замедленного коксования / Химия и технология топлив и масел. М.; Химия, 1969-№ 4 с. 24-26.

38. Кудин П.М. и др. О разрушении металлического препятствия струей разбавленного полимерного раствора. Инженерно-физический журнал, 1973, №6, с. 1090-1094.

39. Кузеев И.Р. и др. Химическое и нефтяное машиностроение. 1985, № 7, с. 10-12.

40. Кузеев И.Р., Галиев Л.Г., Ибрагимов И.Г. Влияние параметров технологического режима на физико-механические свойства нефтяного кокса / Химия и технология топлив и масел. М.: Химия, 1986, № 1 с. 18-20.

41. Лойценский Л.Г. Механика жидкости и газа. М. Наука, 1970, с. 904.

42. Никонов Г.П. Исследование гидравлического разрушения угля. М., Наука, 1968., 183 с.

43. Нурок Г.А. Процессы и технология гидромеханизации открытых горных работ. М, Недра, 1985, 471 с.

44. Осокина Д.А., Черникова В.В. Полиокс, или как воду сделать скользкой. Химия и жизнь, 1971 № 4, с. 52-56.

45. Патент РФ №2138534 Установка для гидравлического удаления кокса из реакторов замедленного коксования Р.Г. Галеев, А.А. Тихонов, Р.Н. Гимаев и др. Опубл. Б.И., 1999, № 27.

46. Патент РФ №2145513 Горизонтальный полочный цилиндрический полочный отстойник Р.Г. Галеев, А.А. Тихонов, Э.Г. Теляшев и др. Опубл. Б.И., 2000, № 5.

47. Патент РФ №2145513 Гидроциклон для очистки сточных вод Р.Г. Галеев, А.А. Тихонов, Э.Г. Теляшев и др. Опубл. Б.И., 2000, № 25.

48. Патент РФ №2145513 Аппарат подготовки сырья коксования для получения нефтяного кокса А.А. Тихонов, И.Р. Хайрудинов, Н.С. Гаскаров, Э.Г. Теляшев, В.В. Таушев Опубл. Б.И., 2003, № 1.

49. Патент РФ №22005694 Роторная дробилка. А.А. Тихонов, Н.С. Гаскаров, И.Р. Хайрудинов, Р.Н. ГимаевЭ.Г. Опубл. Б.И., 2003, № 16.

50. Патент РФ №2206593 Устройство ввода сырья в реактор для получения нефтяного кокса. А.А. Тихонов, И.Р. Хайрудинов, Н.С. Гаскаров Опубл. Б .И., 2003, № 17.

51. Патент РФ№2206594 Гидравлический резак. ГРУ-ЗМУ А.А. Тихонов, И.Р. Хайрудинов, Н.С. Гаскаров, Э.Г. Теляшев Опубл. Б.И., 2003, № 17.

52. Патент РФ №2145513 Способ замедленного коксования нефтяных остатков. И.Р. Хайрудинов, В.В. Таушев и др. Опубл. Б.И., 2000, № 5.

53. Патент РФ №2145513 Установка улавливания углеводородов из реакторов коксования. А.А. Тихонов, И.Р. Хайрудинов, Э.Г. Теляшев, А.А. Голов-нин, О.С. Ведерников, Н.П. Фоминых Опубл. Б.И., 2005, № 19.

54. Патент РФ №2275253 Вибрационный грохот. А.А. Тихонов, И.Р. Хай-рудинов, Э.Г. Теляшев, А.А. Головнин, О.С. Ведерников, Н.П. Фоминых, А.Н. Фоминых Опубл. Б.И., 2006, № 12.

55. Повх И.А. и др. Снижение гидродинамического сопротивления взве-сенесущих потоков добавками полимеров и поверхностно-активных веществ. Изв. вузов, Энергетика 1975, № 4, с. 10-12.

56. Повх И.А. и др. Исследование турбулентного течения растворов поверхностно-активных веществ лазерным анемометром. Инж. -физ. журн. 1975, т.29, № 5.

57. Поддесный И.К. Производство электродного кокса из тяжелых остатков Машышлакской нефти / Химия и технология топлив и масел. -М., Химия, 1974, №2, с. 21-23.

58. Позин Е.З., Меламед Д.З., Азовцева С.М. Измельчение углей при резании. -М., Наука, 1977, 138с.

59. Походенко Н.Т., Вормс ГЛ., Куликов А.Е., Брондз Б.И. Выгрузка кокса из камер установок замедленного коксования. Химия и технология топлив и масел, № 10, 1971, с. 51-55.

60. Походенко Н.Т. Исследования и интенсификация гидроудаления нефтяного кокса на установках замедленного коксования. Канд. дисс. -Уфа, Уфимский нефтяной институт, 1973, 156 с.

61. Походенко Н.Т., Иоакимис Э.Г., Брондз Б.И., Лукьянов В.И. Очистка воды после гидравлической выгрузки кокса. Химия и технология топлива и масел, 1979, №4, с.50-53.

62. Походенко Н.Т., Брондз Б.И., Соловьев A.M., др. Совершенствование оборудования и аппаратуры на установках по производству кокса. Химия и технология топлива и масел, 1980, №3, с. 37-40.

63. Походенко П.Т., Брондз Б.И., Тихонов А.А. Гидрорезаки для установок замедленного коксования. Химия и технология топлива и масел, 1985, №8, с. 21-24.

64. Походенко Н.Т., Брондз Б.И. Получение и обработки нефтяного кокса. М., Химия, 1986,311 с.

65. Рахманкулов Д.А. и др. Химические реагенты в добыче и транспорте нефти. М., Химия, 1987, 144 с.

66. Седов Н.С. и др. Химия и технология топлив и масел. М., Химия,1967, №7, с. 16-18.

67. Седов П.С. и др. Химия и технология топлив и масел, М., Химия, 1977, №5, с. 24-25.

68. Сюняев З.И. Облагораживание и применение нефтяного кокса. М., 1966, 176с.

69. Сюняев З.И. Коксование нефтяных остатков. М., Химия, 1967, 168 с.

70. Сюняев З.И. и др. Химия и технология топлив и масел. М., Химия,1968, №10, с. 8-10.

71. Сюняев З.И. и др. Химия и технология топлив и масел. М., Химия, 1977, №10, с. 56-63.

72. Сюняев З.И. Нефтяной углерод. М., Химия, 1980, 272 с.

73. Тихонов А.А., Походенко Н.Т. Повышение эффективности работы гидравлических резаков на установках замедленного коксования. Нефтепереработка и нефтехимия, М., ЦНИИТЭНефтехим, 1986, № 6, с. 28-29.

74. ТихоновА.А., ПоходенкоН.Т., Сюняев З.И., Шафранский Е.Л., Формирование гранулометрического состава кокса на установках замедленного коксования. Башкирский химический журнал. Том. 3 №5-6, 1996.

75. Тихонов А.А., Галлеев Р.Г., Гимаев Р.Н., Сайфуллин Н.Р., Калимул-лин М.М., Шафранский E.JL Энергосберегающая технология гидроудаления кокса. Башкирский химический журнал. Том. 5 №1, 1998.

76. Тихонов А.А., Галлеев Р.Г., Гимаев Р.Н. Перспективы развития гидроудаления кокса на установках замедленного коксования (УЗК). Нефтепереработка и нефтехимия № 9, Москва, ЦНИИТЭнефтехим, 1998.

77. Тихонов А.А., Гаскаров Н.С., Хайрудинов И.Р., Гимаев Р.Н. Проблемы повышения работоспособности реакторов установок замедленного коксования. Нефтепереработка и нефтехимия, 2001, № 10.

78. Тихонов А.А., Хайрудинов И.Р. Процесс гидроудаления кокса на установках замедленного коксования. Гидравлика и пневматика, 2001, № 2.

79. Тихонов А.А., Хайрудинов И.Р. Резервы ресурсосбережения на установках замедленного коксования. Нефтепереработка и нефтехимия, 2003, № 2.

80. ТихоновА.А.,Хайрудинов И.Р., Теляшев Э.Г. Новое оборудование для обработки нефтяного кокса. Химическое и нефтегазовое машиностроение 2003, № 12

81. Тихонов А.А., Хайрудинов И.Р., Теляшев Э.Г., Головнин А.А., Ведерников О.С.,Фоминых А.Н.,Гриневич Д.П., Обработка кокса на установках замедленного коксования. Мир нефтепродуктов,2006, № 2.

82. Тихонов А.А., Хайрудинов И.Р., Теляшев Э.Г., Головнин А.А., Ведерников О.С., Фоминых А.Н., Гриневич Д.П. Конструктивные особенности гидравлических резаков для установок замедленного коксования. Химическая техника,2007,№6

83. Хныкин В.Ф. Разрушение горных пород гидромониторными струями на открытых разработках. М., Наука, 1969, 150 с.

84. Шавловский С.С. Исследование эффективности струи при гидравлической выемке. М., Наука, 1966, 48 с.