Exploatarea coloanei de fracționare din instalația de cocsare

1.ARGUMENT

Cocsarea este o formă severă a cracării termice având ca scop reducerea cantității de

combustibili de focare prin transformarea parțială a reziduurilor petroliere în produse mai ușoare și

cocs. În prezent se aplică variantele: cocsare întârziată și cocsare în strat fluidizat.

Prin procesul de cocsare întârziată, aplicat în PETROTEL-LUKOIL, se obțin gaze, distilate ușoare și medii, cu intervale de fierbere între 40 și 450°C și cocs de petrol. Produsele lichide și gazele au un caracter pronunțat nesaturat. O dată cu creșterea ponderii țițeiurilor sulfuroase și grele în producția mondială de țiței, urmată de creșterea producției de păcură sulfuroasă, scopul procesului de cocsare s-a diversificat. La baza procesului de cocsare întârziată stau reacții de cracare termică ce se produc în cuptor și în camerele de cocs, la temperaturi mari și presiuni joase.

Produsele ușoare se formează prin scindarea moleculelor materiei prime, iar produsele mai grele rezultă prin polimerizare. Reacția de scindare (cocsare) este cea mai importantă. În funcție de condițiile de lucru și de caracteristicile materiei prime se produc în proporții variabile: gaze, benzină, motorină ușoară, motorină grea, reziduu și cocs. Instalația Cocsare are ca scop prelucrarea produselor lichide reziduale, provenind de la distilarea atmosferică și în vid pentru a obține cocs de petrol și produse lichide, care pot fi utilizate ca dizolvanți ai combustibililor de focare sau pot fi mai departe prelucrate prin alte procese (hidrofinare, cracare catalitică) în scopul obținerii derivatelor de valoare mai mare. Totodată din proces rezultă și gaze care sunt fracționate în cadrul instalației C.C.

Capacitatea instalației de Cocsare după modernizare este de 600 000 t/an materie primă.

Instalația este prevăzută să funcționeze în limitele cuprinse între 80% și 100% față de capacitatea nominală.

Instalația Cocsare are drept scop prelucrarea unui amestec de reziduu de vid de la DAV3 (83,3% gr.), motorină grea de Cracare Catalitică (15% gr.) și produs șlops (1,7% gr.).

Instalația poate funcționa 8760 ore pe an în regim continuu de funcționare, cu personal de operare organizat în două schimburi a câte 12 ore, cu întrerupere pe perioada reviziilor planificate.

Cocsarea reprezintă o formă severă a cracării termice având ca scop reducerea cantității de combustibili de focare prin transformarea parțială a reziduurilor petroliere în produse mai ușoare și cocs. În prezent se aplică variantele: cocsare întârziată și cocsare în strat fluidizat.

Prin procesul de cocsare întârziată, se obțin gaze, distilate ușoare și medii (cu intervale de fierbere între 40 și 450°C) și cocs de petrol. Produsele lichide și gazele au un caracter pronunțat nesaturat. O dată cu creșterea ponderii țițeiurilor sulfuroase și grele în producția mondială de țiței, urmată de creșterea producției de păcură sulfuroasă, scopul procesului de cocsare s-a diversificat. Se distinge astfel cocsarea materiilor prime cu conținut redus de sulf (sub 1,5%) cu scopul producerii de cocs, pentru mase anodice (cocs regular) și a cocsului pentru electrozi siderurgici (cocs acicular), cocsarea materiilor prime sulfuroase, când se urmărește producerea de distilate în detrimentul producției de păcură sulfuroasă. În acest al doilea caz, cocsul sulfuros rezultat, se utilizează drept combustibil la fabricarea cimentului sau la termocentrale.

Formarea cocsului este rezultatul reacțiilor de policondensare a hidrocarburilor aromate polinucleare, rășinilor și asfaltenelor. Concomitent cu această secvență de reacții de policondensare se produc reacții de cracare termică, astfel încât, în final, un mecanism posibil de formare a cocsului, ar putea fi constituit din secvențe succesiv paralele de reacții de cracare-policondensare.

Reacțiile de ciclizare și policondensare au loc preponderent în fază lichidă și sunt favorizate de caracterul de monomeri polifuncționali.

Instalația Cocsare are ca scop prelucrarea produselor lichide reziduale, provenind de la distilarea atmosferică și în vid pentru a obține cocs de petrol și produse lichide , care pot fi utilizate ca dizolvanți ai combustibililor de focare sau pot fi mai departe prelucrate prin alte procese (hidrofinare, cracare catalitică) în scopul obținerii derivatelor de valoare mai mare. Totodată din proces rezultă și gaze care sunt fracționate în cadrul instalației C.C. La baza procesului de cocsare întârziată stau reacții de cracare termică ce se produc în cuptor și în camerele de cocs, la temperaturi mari și presiuni joase. Produsele ușoare se formează prin scindarea moleculelor materiei prime, iar produsele mai grele rezultă prin polimerizare.

Reacția de scindare (cocsare) este cea mai importantă. În funcție de condițiile de lucru și de caracteristicile materiei prime se produc în proporții variabile: gaze, benzină, motorină ușoară, motorină grea, reziduu și cocs.

- Factorii care influențează procesul de cocsare:

Calitatea alimentării este factorul dominant al procesului de cocsare în funcție de care se stabilesc toți parametrii de operare - temperatură, presiune, raport recirculare.

Compoziția alimentării și structura moleculară determină reactivitatea alimentării, parametrii de cantitate și calitate ai procesului de cocsare și caracteristicile principale ale cocsului produs. Unul din cei mai importanți parametri îl reprezintă valoarea conținutului de cocs. Randamentul cocsului depinde direct de valoarea conținutului de cocs al alimentării și de conținutul de asfalt și rășini. Perioada de operare a cuptorului și perioada de operare continuă a instalației depind de conținutul de săruri reziduale din alimentare.

Condițiile de operare ale cocsării sunt determinate de scopul procesului. Calitatea și randamentul produselor (folosind alimentarea dată) sunt determinate de trei variabile de operare: temperatura de ieșire din cuptor, presiunea la camerele de cocsare și raportul de recirculare. Alegerea corectă și condițiile de operare la cocsarea întârziată determină durabilitatea operării continue a instalației, randamentele și calitatea produselor. În baza experienței de operare a instalațiilor de cocsare întârziată, procesarea reziduurilor cu conținut mare de sulf (în principal reziduurile de vid) cu producere de combustibil și diferite tipuri de cocs, s-au descoperit legile generale ale relației între parametrii (regimul) de operare și bilanțul de materiale al instalației (cocs și randamentul produselor lichide, % vol.). Scăderea conținutului de cocs din alimentare cu 1% duce la creșterea randamentului produselor lichide cu 1,5%.

Temperatura

În alte condiții similare, cu cât este mai mare temperatura cu atât este mai bună calitatea cocsului (conținut de volatile și rezistență mecanică) în timp și scade randamentul acestuia. Temperatura maximă din camera de cocsare este limitată din cauza pericolului cocsării cuptorului și dificultății îndepărtării cocsului deoarece acesta își mărește rezistența. Temperatura gazelor ce se formează în camerele de cocs are o importanță foarte mare în creșterea randamentului produselor lichide. Se recomandă controlarea și reglarea fluxului de răcire (motorină grea recirculată plus șlops), denumit quench, la punctul de intrare a acestuia în camerele de cocsare. Creșterea temperaturii în camerele de cocsare (la ieșirea vaporilor) cu 5-60C duce la creșterea randamentului în produse lichide și gaze cu 1,1%, scăderea randamentului de cocs cu 0,8% și a conținutului de volatile din cocs cu 1%. Creșterea temperaturii este considerată calea cea mai bună pentru scăderea randamentul cocsului deoarece este metoda cea mai economică. Printr-o bună izolare a camerelor de cocsare se realizează creșterea temperaturii la capacul camerei cu 5 -60C.

Creșterea temperaturii de încălzire a alimentării în serpentina de reacție duce la o cocsare masivă a țevilor cuptorului. Astfel, limitele posibile ale variațiilor temperaturii de cocsare depind atât de randamentul și calitatea cocsului cât și de perioada de operare a serpentinelor. De aceea pentru fiecare tip de alimentare se selectează temperatura optimă la care se realizează producția de cocs la randamentul și calitatea dorită și se asigură o periodă de operare continuă a instalației.

Dobrinescu, D., (1993), Procese de transfer de căldură și utilaje specifice, Editura Didactică și Pedagogică, București.

Floarea, O., Jinescu, V., (1980), Exploatarea și întreținerea utilajelor și instalațiilor din industria chimică și de rafinării , Editura Didactică și Pedagogică, București.

Mihăilescu, A.F., (1977), Exploatarea și întreținerea utilajelor și instalațiilor din industria chimică și de rafinării , Editura Didactică și Pedagogică, București.

Raseev, S., (1996), Conversia hidrocarburilor, Editura Zecasin, București.

Suciu, G., (1993), Ingineria prelucrării hidrocarburilor , Editura Tehnica, București.

Vidrașcu, Ghe., (1976), Tehnologia prelucrării țițeiului și produselor petroliere, manual pentru licee industriale cu profil de chimie, anii III și IV și școli de maiștri, Editura Didactică și Pedagogică, București.

.***Cartea de operare din instalația de Cocsare,Rafinăria Petrotel-Lukoil, Ploiești

- **Regulamentul de funcționareal instalației de Cocsare, Petrotel-Lukoil, Ploiești

absolvire scoala maiestri