Использование тяжелого газойля (дизеля) коксования в процессе замедленного коксования

109

Снимок экрана 2019-12-25 в 20.26.46

Тяжелый дизель коксования, далее ТДК, в классической  конфигурации НПЗ используется, как сырье каталитического крекинга или гидрокрекинга, а при отсутствии таковых блендируется в товарные мазуты.

Непосредственно в процессе замедленного коксования ТДК используется для «пропарки» кокса с целью увеличения его механической прочности, снижение % коксовой мелочи и удаления летучих компонентов. После завершения этапа заполнения, поток вторичного сырья переводится на пустую камеру, а в камеру заполненную коксом начинает подаваться ТДК с температурой 500-520°С, т.е. на 20-25 градусов выше чем температура подачи сырья. Время «пропарки» варьирует от 1.5 до 6 часов, что определяется необходимым качеством получаемых коксов. Подача ТДК производится от насоса скруббера ТДК через отдельный змеевик в зоне радиации печи нагрева сырья (если на установке имеется несколько печей нагрева сырья), либо через отдельную печь нагрева ТДК, либо через змеевик вторичного сырья в зоне радиации, но в этом случае требуется сложная система переключений. Давление подачи не превышает давления подачи вторичного сырья, т.е 20-25 бар, количество подаваемого турбулизатора так же сопоставимо. Изменений коэффициента Конрадсона для ТДК в этом случае не происходит или оно очень не значительное от 1 до 3%.

Приведенная схема имеется:

- на большинстве УЗК выпускающих нефтяные коксы с повышенной прочностью и желающие снизить % коксовой мелочи в готовой продукции  

- на всех без исключения УЗК выпускающих специальные марки коксов, так как без операции «пропарки» на этапе успокоения выпуск таких коксов не возможен

Переработка ТДК аналогично вторичному сырью коксования возможна только в том случае, если коэффициент Конрадсона для ТДК будет увеличен, как минимум до 7%, исходя из того, что нижним пределом для переработки на УЗК является сырье с коэффициента Конрадсона не менее 6%.

Одним из вариантов по увеличению коэффициента Конрадсона для ТДК, в начале 80-х годов, была реализация схема переработки ТДК на установке термического крекинга с последующим возвратом тяжелого остатка на коксование. Схемы продолжают работать на большинстве НПЗ РФ, ЕС, США и Китая имеющих недостаток мощностей по каталитическому крекингу и гидрокрекингу. Российским разработчиком являлся БашНИИ НП, в Румынии схема разрабатывалась IPIP, в США профильные инжиниринговые компании Foster Wheeler, Shell при одобрении API, в Китае Синопек и ряд проектных институтов.

Практически в это же время были выданы проектные решения и изготовленно оборудование по переработке ТДК в составе единого процесса которой совмещал и нагрев сырья, и реакционную камеру. БашНИИ НП разработал такую установку для УЗК Новоуфимского НПЗ построеную в конце 80-х, аналогичная установка работает на УЗК Надворнянского НПЗ и работала на Херсонском и Драгобычском НПЗ. В Румынии работала на заводе Дармонешти и работает на заводе Петром под названием ароматизация ТДК, в первом случае в виде выносной печи, а во втором в виде дополнительного змеевика у второй печи нагрева сырья коксования. В США и Китае подобные установки под названием «змеевиковый висбрекинг» распространены очень значительно.

Принцип работы печи с реакционными змеевиками заключается в минимизации коксования в змевике. Из представленного графика следует, что чем выше давление подаваемого ТДК, тем ниже температура, а следовательно ниже разложение сырья в змеевике. Известные нам печи ароматизации ТДК или дополнительные змеевики в печах нагрева сырья работают при давлении 35 бар/520°С до 45 бар/495°С, при подаче турбулизатора до 8% масс. 
                                                                                                                                                                                       Схема 1.

 

Снимок экрана 2019-12-25 в 20.31.31

 

В Таблице1 приведен ФАКТИЧЕСКИЙ баланс переработки ТДК на печи ароматизации одного из заводов в Румынии. В камеру коксования подавался только ТДК после реакции ароматизации при давлении 35 бар/520°С

 За весь период эксплуатации, более 20 лет, непрерывный пробег печи достигал 170 суток, при надлежащем соблюдении режима и периодическими корректировками на состав исходного сырья, после чего печь выводилась на выжиг кокса, а ТДК в течении 3-4 суток выводился на склад с последующей переработкой в составе УЗК. Имеется проектное решение по работе печи в двухпоточном исполнении, что позволяет производить выжиг кокса при закоксовывании змеевика без остановки, но со снижением мощности до 60% от номинальной.

Таблица 1.

 

Снимок экрана 2019-12-25 в 20.32.36

 

Фактический баланс ароматизации ТДК приведенный в Таблице 1 сопоставлялся с балансом полученным при симуляции процесса ароматизации на Aspen Plus, сходимость показателей приведена в Таблице 2. Наличие модели позволило значительно упростить ведение режима по процессу и снизить риски закоксовывания змеевиков.

Таблица 2

 

Выхода продукции при ароматизации ТДК на выносной печи 110-HR02. ВНИМАНИЕ! Не забывать брать перевернутое соотношение ТДК и ЛДК

Наименование

Фактическиий баланс

Симуляция Aspen Plus

 

Газ на сероочистку С1 - С4

6.97%

6.05%

 

Фракция 30-90°C (бензин)

3.43%

3.42%

 

Фракция 90-180°C (бензин)

10.30%

10.27%

 

Фракция дизеля. Сера=2.40% масс

25.47%

24.26%

 

Фракция тяжелого дизеля, CCR=1.06, Сера=4.18% масс

40.33%

44.08%

 

Кокс нефтяной, Сера =5.02%

13.50%

11.92%

 

Итого

100.00%

100.00%

 

 

 

В Таблице 3 приведен баланс УЗК на сырье предъявленном в составе проектной документации. В Таблице 4  приведены балансы с разделение процесса на коксование  аналогичного сырья и процесс коксования ароматизированного ТДК.

Таблица 3

Состав продуктов переработки  мазута М-100 для CCR=15.39%, сера 2.97% масс.  на установке замедленного коксования и ароматизации ТДК. №151742 от 12.10.2015. Нижегородский НПЗ.  БАЗОВЫЙ ПРОЕКТ

Продукция

т/год

кг/ч

%

Газы коксования

24,384.00

3,048.00

12.19%

С1-С2

 

 

 

С3-С4

 

 

 

Бензин коксования C5-185°C

29,920.00

3,740.00

14.96%

Фракция 30-85 °C

7,520.00

940.00

3.76%

Фракция 85-185°C

22,400.00

2,800.00

11.20%

Легкий дизель 185-365°C

83,072.00

10,384.00

41.54%

Кокс нефтяной

57,456.00

7,182.00

28.73%

Итого продукция

194,832.00

24,354.00

97.42%

Потери и стоки

5,168.00

646.00

2.58%

Свежеее сырье

200,000.00

25,000.00

100.00%

 

Таблица 4

Баланс для CCR=15.39%, сера 2.97% масс. №151742 от 12.10.2015. Нижегородский НПЗ. Базовый проект.

Продукты

без 110-HR02

Сера без 110-HR02

от 110-HR02

Сера от 110-HR02

CCR=15.39

CCR=7.0

Продукция т.т/год

% масс

Продукция т.т/год

% масс

200,000.00

 

34,329.16

 

Газы коксования

16,701.91

3.81%

4,007.00

8.34%

С1-С2

8,768.50

 

2,104.00

 

С3-С4

7,933.41

 

1,904.00

 

Бензин коксования C5-204°C

33,137.54

0.57%

7,895.00

0.68%

нк-85°С

8,284.39

 

1,972.00

 

85-204°С

24,853.16

 

5,922.00

 

Газойль коксования

96,701.85

2.89%

37,835.00

3.41%

Легкий дизель 204-365°C

62,372.69

2.15%

14,645.00

2.34%

Тяжелый дизель 365-524°C

34,329.16

3.54%

23,189.00

3.80%

Кокс нефтяной

53,458.70

4.34%

7,762.00

5.14%

ИТОГО

200,000.00

 

34,310.00

 

 

Прошу учесть, что симуляции выполнены с разницей в четыре года, поэтому имеются некоторые расхождения, например, в Таблице 3 выход легкого дизеля коксования составляет 83 т.т/год, а в Таблице 4 (62+15) =77 т.т/год, но суммарный состав тяжело бензина и ЛДК по Таблице 3 (22+83) =105 т.т/год и по Таблице 4 (25+6+62+15) = 108 т.т/год, что совершенно сопоставимо, так гидроочистка выполняется для совместной фракции тяжелого бензина и легкого дизеля. Тяжелый дизель коксования в Таблице 4, является рециклом.

Следует понимать, что в случае выпуска ординарных нефтяных коксов ароматизация ТДК выполняется вынужденно, так как технологически гораздо более эффективно переработать ТДК на каталитическом крекинге или на гидрокрекинге, но как было сказано выше, ароматизация ТДК внедрялась именно для тех случаев, когда УЗК являлась базовой установкой завода.

В Таблице 5 приведены установки УЗК с мощностями по коксу менее 250.000 т/год. Установки работают, как самостоятельные объекты или в составе НПЗ с ограниченными мощностями по каталитическому и гидрокрекингу, т.е вынужденные реализовывать переработку собственного тяжелого газойля коксования.

Таблица 5

Наименование и местоположение

Vacuum Distillation

Delayed Coking, t/year

Thermal operations

Other

ALBANIA,

Albpetrol/ Ballshi

+

165.000

-

+ Lubes

CANADA, Alberta

Husky Oil Operations Ltd.

Lloydminster

+

140.000

-

+ Asphalt

CANADA, Saskatchewan

Consumers’ Cooperative Refineries

Ltd. Regina

+

90.000

+

-

CHILE, Empresa Nactional de Petroleo.

BioBio

+

130.000

+

-

CHINA, China National Petroleum Corp. Jinzhou

-

140.000

-

-

CHINA, China National Petroleum Corp. Jinzhou

-

60.000

-

-

CHINA, Sinopec. Anqing

-

65.000

-

-

CHINA, Sinopec. Jinmen

-

85.000

-

+ Lubes

CHINA, Sinopec. Maoming

-

120.000

-

+ Lubes

CROATIA, Ina-Industrija Nafte d.d. Sisak

+

65.000

-

 

EGYPT, Suez Petroleum Processing

Co. El-Suez

+

150.000

-

+ Lubes

GERMANY, Deutsche BP AG Erdol Raffinerie

GMBH. Lingen

+

190.000

-

-

GERMANY, OMV AG Burghausen

-

210.000

-

-

HUNGARY

MOL Hungarian Oil & Gas Co. Szazhalombatta

+

190.000

 

+

+ Asphalt

INDIA, Indian Oil Corp. Ltd. Barauni,

Bihar

+

165.000

-

-

INDIA, Indian Oil Corp. Ltd. Bongaigaon

Assam

-

58.000

-

-

INDIA, Indian Oil Corp. Ltd. Digboi,

Assam

-

10.000

-

+ Lubes

INDIA, Indian Oil Corp. Ltd. Guwahati,

Assam

-

45.000

-

-

INDIA, Numaligarh Refinery Ltd.

Numaligarh, Assam

-

25.000

-

-

ITALY, ERG Reffinerie Medditerranee

North/ Priolo, Sicily

+

15.000

+

 

JAPAN, JX Nippon Oil & Energy Corp.

Marifu, YamguchiB

+

210.000

-

+ Asphalt

KAZAKHSTAN, Kazakoil. Atyrau

+

150.000

-

-

KAZAKHSTAN, Kazakoil/ Pavlodar

+

150.000

-

+ Asphalt

MYANMAR, Myanma Petrochemical

Enterprise. Thanlyin

+

40.000

-

+ Lubes

NORWAY, Mongstad Refining. Mongstad

-

180.000

-

-

ROMANIA, Astra SA. Ploiesti

+

70.000

-

+ Asphalt

+ Lubes

ROMANIA, Petrobrazi SA. Ploiesti

+

130.000

-

-

ROMANIA, Petrotel SA. Ploiesti

+

85.000

+

+ Lubes

ROMANIA, Rafinaria Darmanesti SA.

Darmanesti

+

100.000

+

-

ROMANIA, Rafo SA. Onesti, Bacau

+

80.000

+

-

SOUTH AFRICA, Shell and BP PLC Petroleum

Refineries Pty. Ltd. Durban

+

75.000

+

+ Asphalt

SYRIA, Homs Refinery Co. Homs

+

155.000

-

-

TURKEY, Turkish Petroleum Refineries

Corp. Izmit

+

55.000

-

+ Asphalt

UKRAINE, Alliance Oil Co. Kherson

+

100.000

-

+ Asphalt

UKRAINE, Ukraine Oil Co. Drogobich

+

35.000

+

+ Asphalt

UKRAINE, Ukrtatnafta. Nadvornaja

+

80.000

-

-

UNITED STATES, ALABAMA,  Hunt Refining Co. Tuscaloosa

+

160.000

-

+ Asphalt

UNITED STATES, MONTANA, ExxonMobil Refining & Supply

Co. Billings

+

160.000

-

+ Asphalt

UNITED STATES, OKLAHOMA, Holly Corp. Tulsa

+

100.000

-

-

UNITED STATES, TENNESSEE, Valero Energy Corp. Memphis

-

250.000

-

-

UNITED STATES, TEXAS, Delek Refining Ltd. Tyler

+

80.000

-

+ Asphalt

UNITED STATES, TEXAS, Pasadena Refining System.

Pasadena

+

165.000

-

+ Asphalt

UNITED STATES, UTAH, Chevron Corp. Salt Lake City

+

90.000

-

-

UZBEKISTAN, Uzbekneftegaz. Fergana

+

210.000

-

+ Asphalt

 

Мы открыты для сотрудничества
Dipl. engineer Alexander Gadetskiy, phone: 
+40 (748) 148 257
e-mail: 
alexander.gadetskiy@inbox.lv Skype:alexander.gadetskiy 
«Engineering&Consulting PFA AlexanderGadetskiy»
Certificate of registration on engineering activities and technical consultations № F4/172/17.02.2014