Сабақтың тақырыбы: Жай кокстеу қондырғысының
технологиялық жүйесі және жұмыс
режимі
Сабақтың мақсаты:
а) Білімділік мақсаты: Студенттердің мұнай және газды
қайта өңдеу процестері – жай кокстеу
қондырғысының технологиялық
жүйесі және жұмыс режимі туралы
түсініктерін қалыптастыру,
кокстеу қондырғыларымен
таныстыру,теориялық білімдерін
практикамен ұштастыру.
б) Дамытушылық мақсаты: Кокстеу қондырғысы туралы
видеороликтерді көрсетіп сабақты
дамыта жүргізу.
в) Тәрбиелік мақсаты: Оқушылардың пәнге деген
қызығушылығын арттыру, кәсіби
біліктілікке, еңбек сүйгіштік
қасиеттерге тәрбиелеу.
Сабақтың көрнекіліктері: Интерактивті тақта,
слайдтар,сұлбалар,видеороликтер.
Сабақтың түрі: Ашық сабақ
Пәнаралық байланыс: Химия,физика, сызу.
Сабақтың жүрісі:
І. Ұйымдастыру бөлімі: (2 мин) Студенттермен амандасу. Сыныпты
ретке келтіру. Студенттердің сабаққа
қатысын тексеру
ІІ. Сызба бойынша үй тапсырмасын тексеру: (12- 13мин)
1. Термиялық крекинг қондырғысының негізгі аппараттары? Реакциялық камералар, құбырлы пештер,буландырғыштар және ректификациялау камералары.
2. Термиялық крекинг қондырғыларының бәріне бірдей жалпы тән қасиеті? Шикізатты қажетті температураға дейін қыздыратын және реакция жылуын беретін құбырлы пештің болуы.
3. Қазір қондырғының үздіксіз жұмыс істеуі қанша тәуліктен қанша тәулікке жетті? 40-60 тәуліктен 90-150 тәулікке жетті.
4. Коксты тазалау үшін қандау әдісті қолданамыз? Бу ауа ағымында жағу әдісі.
5. Висбрекинг процесі дегеніміз не,түсіндіріңіздер? Шикізатты терең емес өңдеу барысында, тұтқырлықты төмендету барысында жүргізілетін процесті айтады.
6. Висбрекингті термокрекингке қарағанда жұмсақтау жағдайда жүргізеді неліктен? Шикізаты ауырлау сондықтан ол крекингке жеңіл түседі және де кокс түзіле бастауымен шектеледі.
7. Висбрекингтің шикізаты? Гудрон.
8. Соңғы жылдары біздің елде және алыс шетелдерде висбрекинг процесінің өсуінде екі негізгі бағыт айқындалды,атаңыз? 1) 480-500 градус температурада 1.5-2.0 минутта жүргізеді. 2) 430-450 градус температурада 10-15 минутта жүргізеді.
9. Сонымен, пешті висбрекинг жоғары тұтқырлы шикізаттан сапасы стандартқа сай 100 маркілі қазан отынын алуға мүмкіндік береді ма,әлде жоқ па? Ия, мүмкіндік береді.
ІІІ. Жаңа сабақ (түсіндірмелі-иллюстративтік)
Жоғары температураның әсерімен мұнайды өңдеуді термиялық өңдеу процестері деп атайды. Оған күрделі көмірсутектерді жоғары температура әсерінен қарапайым көмірсутектерге ыдырату (термиялық крекинг),ауыр мұнай қалдықтарын кокстеу (қортқылау), құрамында қанықпаған көмірсутектер көп болып келетін газдар қоспасын алу үшін жүргізілетін пиролиз процестері жатады.
Кокстеу мақсаты. Термиялық крекингте кокс түзілу процестің одан әрі тереңдей түсуін шектейді. Бірақ, егер кокстың түзілуінен қорықпағанда, оны пайдасыз жанама өнім деп санамаса, онда мөлдір дистилляттар шығымын көп көтеруге болады. Дистилляттармен бірге соңғы өнім есебінде мұнай коксын да алатын термиялық процесті кокстеу деп атайды. Қазіргі кезде кокстеу ауьір шикі заттан мөлдір мұнай өнімдерінің шығымын арттырумен қатар, өндірісте көп қолдану табатын мұнай электрод коксын өндіруге де қолданылады.
Қондырғы түрлері. Мұнай қалдықтарын кокстеуді қазіргі кезде өндірістік келемде үш әдіспен іске асырады: тегіс қыздырушы кубтарда (мезгілді процесс); қыздырылмайтын кокс камераларында (жартылай мезгілді процесс); кокс жылубергішінің қайнаушы қабатында (үздіксіз процесс). Кубтарда кокстеу - кокстеу процестерінің ең ескісі, мұндай қондырғылар елдегі МӨЗ құрамында 1920ж. салынған.
Қыздырылмайтын камераларда кокстеу немесе жай кокстеу қазіргі кезде
дүние жүзінде өте көп тараған процесс. Мұнай коксының негізгі мөлшері (90%
астамы) жай кокстеу қондырғыларында өндіріледі.
Жай кокстеу шикі заты құбырлы пеште 500°С дейін қыздырылады да қуыс вертикалды цилиндр тәрізді аппаратқа - кокс камерасына (реакторға) жіберіледі. Камерада шикі зат көп уақыт болады және онда жылудың аккумуляциялануының есебінен кокстенеді. Камераның жоғарғы жағынан жеңіл дистилляттар ағымы шығады. Реактор кокспен 70-90% толған соң шикі заттың ағымы басқа камераға ауыстырылады, ал үзілген камерадан кокс түсіріледі. Жай кокстеу процесі коксты түсіруге байланысты мезгілді, ал шикі затты беру мен дистилляттық өнімдерді шығаруға келгенде - үздіксіз сипат көрсетеді.
Жалған қабатты кокстеуде қыздырылған шикі зат жоғары температураға
дейін қыздырылған қозғалушы инертті жылуалмастырғышпен жанасып реакциялық аппаратта осы жылуалмастырғыш бетінде кокстенеді. Реакциялық аппараттан регенераторға бетінде кокс отырған жылубергіштің бір бөлігі біртіндеп шығарылады. Регенераторда коксты жандырады, жағудан бөлінген жылумен жылубергіш қажетті температураға дейін қыздырылады. Қызған жылубергіш реакция аумағына қайта беріледі. Кокстеуге қажетті жылудың негізгі мөлшері шикі заттың қызған жылубергішпен жанасуының нәтижесінде орын алатындықтан,шикі затты реакторға беру алдында жай кокстеу температурасына қарағанда төмендеу температураға дейін қыздыруға болады. Бұл өте жоғары тұтқырлы, шайырлы өнімдерді құбырлы пештерде қыздырғанда имекқұбырдың тез кокстенуіне алып келетін өңдеуді жеңілдетеді.
Кокстеудің шикізаты. Кокстеуге жоғары молекулалы мынадай мұнай қалдықтарын салады: гудрондарды, термиялық крекингтің крекинг-қалдықтарын, май өндіру қондырғысынан асфальттар мен экстрактарды, пиролиз шайырларын салады. Шикі заттың негізгі қажетті көрсеткіштері болып химиялық құрам (шайырлар, майлар, асфальтендер, күкірт мөлшері), кокстену, механикалық қасиет мөлшері саналады. Кокстеуге жіберілетін қалдықтар жоғары молекулалы көмірсутектерден, шайыр-асфальтенді заттардан, карбендерден және карбоидтардан тұрады. Шикі заттағы компоненттер қатынасы мұнайдың шығу тегіне қалдықты алудағы процесс жағдайына байланысты. Күкірттің мөлшеріне байланысты шикі зат азкүкіртті және күкіртті болып бөлінеді. Азкүкіртті шикі заттан коксте күкірт мөлшері 1,5% көп емес өнім алады.
Ең көп тараған шикі заттар арасынан (гудрондар, мазуттар, крекинг-қалдықтар) күкірттің кокс пен шикі заттағы мөлшерінің қатынасы 1,2-1,9 аралығында болады. Бірақ кейбір екінші өңдеуден алынған мұнай фракцияларын кокстеуден алынған коксте күкірттің мөлшері шикі заттағы күкірт мөлшеріне қарағанда аз болады.
Өнімдердің құрамы және қасиеті. Газ құрамы термиялық газына ұқсас, бірақ қаныққан көмірсутектерінің мөлшері көп. Кокстеу температурасын көтеру газ құрамында қанықпаған көмірсутектердің мөлшерін көбейтеді. Мысалы, кокстеу температурасын 490°С~ден 510°С дейін көтеру алкендер мөлшерін 16-18-ден 22-25% дейін өсіреді.Кокстеу бензинінің құрамында қанықпаған көмірсутектерімен күкірт көп болғандықтан, оны алдын-ала тазалаудан өткізбестен тауар бензинін дайындауда пайдалану қиындайды. Бензиндердің сапасын жақсартудың келешекте ең тиімді әдістері төмендегідей: таза немесе алғашқы айдау бензинімен қоспа күйінде терең гидрлеу мен оны риформингке салу; тура айдаумен алынған дизел фракцияларымен қосып гидроасылдандыру.
Жеңіл газойлді пеш және газтурбина отындарын алуда пайдаланады, сонымен қабат оны гидротазалаудан кейін дизель отынын дайындауға жіберуге болады.
Ауыр газойлді техникалық көміртегі өндіруге шикі зат дайындайтын термиялық крекинг қондырғысына немесе қазан отыньш алуға жібереді.
Мұнай коксы қара түсті қатты кеуек өнім. Оны алюминий өндірісінде анод массасын, болат балқыту өндірісінде, күкіртті көміртегі, кальций мен кремний карбидтерін өндіруге графиттелінген электродтар алуда пайдаланады. Кокстың арнайы түрлерін өте агрессивті оргада жұмыс істейтұғын химиялық аппараттар материалы есебінде қолданады.
Кокс шығымын Конрадсон әдісімен кокстену көрсеткіші арқылы анықтайды, оны атмосфералық қысымда мезгілді кокстеу жағдайында шикі заттың кокс түзу қабілетімен бағалайды. Жай кокстеу процесінде қысымның өсуімен және ауыр дистилляттарды қайта беруден қосымша кокс түзіледі. Жай кокстеуде кокс шығымын анықтау үшін К=ВС формуланы пайдаланады, мүнда К - кокс шығымы, С - Конрадсон бойынша кокстену, В=1,5ч2Д
Кокстың негізгі сапалық қасиеттері - күкірт, күл, ылғал, ұшқыш заттар мөлшері, гранулометриялық құрамы, механикалық мекемдігі. Күкірттің мөлшеріне байланысты кокстерді азкүкіртті (1,0% дейін), ортакүкіртті (1,5% дейін), күкіртті (4,0% дейін), жоғарыкүкіртті (4,0% жоғары) деп бөледі; гранулометриялық құрамы бойынша - кесек (кесек мөлшері 25 мм жоғары фракция), «жаңғақ» (6-25 мм фракция), ұнтақ (6 мм кем) бөлінеді. Күлдің мөлшері бойынша - азкүлді (0,5% дейін), ортакүлді (күлі 0,5-0,8%), жоғарыкүлді (0,8% көп) болады.
Кокстеу қондырғысының технологиялық жүйесі
МӨЗ жай кокстеу қондырғысының бірнеше түрлері пайдаланылады: бірблокты екі немесе үш камералы 0,18 МПа қысымда істейтұғын диаметрі 4,8 мен 5,0 м және төрт камералы екіблокты (ағымға екіден) диаметрі 4,6 мен 5,5 м 0,4 МПа дейінгі артық қысымға есептелінген. Бұл қондырғылардың қуаты әртүрлі: 300, 600, 1500 мың т/ж шикі затқа есептегенде.
Технологиялық жүйе. [pic]
1- скруббер; 2 – ыдыстар; 3 – төртбағытты крандар; 4 – ауамен суытатын аппараттар; 5 - фильтр; 6 – кокстеу камералары; 7 – буландырғыштар; 8-пештер; 9 – жылуалмастырғыштар; 10 – ректификациялық колонна;
11- бу шығарғыш колонналар; 12 – тоңазытқыштар; 13 - газосепараторлар;
14 – стабилизациялық колонна; 15 – қайнатқыш; 16 – инжектор
1-сурет Екіблокты жай кокстеу қондырғ-ң жаңартылған жүйесі берілген.
Шикі зат сораптармен алыньш екі қатар ағыммен жылуалмастырғыштар арқылы (онда колоннаның қайта айналушы ағынымен қыздырылады) өтіп пештердің имек құбырының шың бөлігіне түседі. Қыздырылған шикі зат колоннаның каскад- ты табақшаларына түседі. Колоннада шикі зат реакциялық камералардан түскен булармен жанасып 400°С дейін қызады. Кокстеудің жоғары қайнаушы конденсацияланған өнімдері мен жаңа шикі зат қоспа түзіп, астынан сораптармен құбырлы пештердің имек құбырына жіберіледі. Имек құбырлардан шикі зат екі бірге істейтұғын камераларға түседі.Кокстың сапасын жақсарту үшін кокстеу процесінің булары арқылы камераларға қосымша жылу береді. Ауыр газойл алынып сораппен пештердің имек құбырларының сол жақ бөлігі арқылы өтіп 525°С дейін қыздырылады да шикі затпен араласуға ауыстырушы шүмектерге бағытталады. Ауыр газойл камераларға шикі затпен қоспа күйінде ғана емес, сонымен қабат өзінше де, шикі затты беруді тоқтатқаннан кейін 6 сағат бойы - коксты «жұмсату» мезгілінде де беріледі. Ауыр газойлді беруден кокстың механикалық қаттылығы артады және ұшқыш заттар мөлшері азаяды.Кокстеу циклының соңында кокстеу камерасына көбіктен- дірмеуші присадка еңгізеді, бұл шикі заттың көбіктенуін азайтады да колоннада, пеш сораптарында және пештердің реакциялық имек құбырларында кокстың түзілуін болдырмайды. Кокс камераларынан шығатын булар температурасын азайту үшін оның жоғарғы бөлігіне жеңіл газойл беріледі.Камерадан реакция өнімдері ректификациялау колоннасына жіберіледі. Коланнаның төменгі бөлігі каскадты табақшалармен, жоғарғы ректификациялаушы табақшалармен жабдықталған. Колоннаның жоғарғы бөлігінде реакция өнімдерінің фракцияға бөлінуі жүреді.Бензин булары мен газ колоннаның жоғарғы жағынан ауа конденсатор тоңазытқышқа және су тоңазытқышына түседі. Конденсат сугазбөлгішке беріледі, онда газдың бензиннен және бензиннің судан бөлінуі орын алады. Су сыйымдыққа шығарылып пештер ағымдарының турбулизаторы есебінде (жылуалмастырғышта алдын-ала қыздырудан кейін) пайдаланады.Колоннадан екі бүйірлі ағындар - жеңіл және ауыр газойлдер шығады. Бұл ағындар буландырушы колоннаның секцияларына түседі. Жеңіл газойл колоннаның жоғарғы секциясынан сораппен турбулизаторды қыздырушы жылуалмастырғыш, буландырғыш, ауа мен су тоңазытқыштары арқылы өтеді, ал одан соң қондырғыдан шығарылады.
Ауыр газойл колоннаның төменгі секциясынан сораппен тұрақтандырғыштыц шикі затты қыздыру жылуалмастырғышы, тұрақтандырғыш рибойлері, буландырғышы, ауа тоңазытқышы арқылы өтеді, ал одан соң қондырғыдан шығарылады.Колоннаның артық жылуы қайта айналушы ағынмен сораппен табақшадан алынып шикі затты қыздыру жылуалмастырғышы, буландырғыш және ауа тоңазытқыш арқылы өтеді, ал одан кейін колоннаға қайта келеді.
Сугазбөлгіштен бензин фракциясы сораппен жылуалмастырғыш арқылы тұрақтандырушы колоннаға бағытталады. Тұрақтандырушы колоннада бензиннің бутансыздануы орын алады. Жоғарысынан булар конденсатор-тоңазытқышқа түседі, одан бусұйық қоспа газсеператорына жіберіледі, мүнда түрақтандырушы газға және түрақтанушы басқы фракцияға бөлінеді. Газ қондырғыдан шығарылады, ал басқы фракция колоннаға ағын есебінде қайта беріледі. төменінен тұрақты бензин өзіндік қысымымен қайнатқыштан, ауа және су тоңазытқыштарынан өтеді. Инжекторда бензин қайта айналушы сілтімен араласады, одан сыйымдықта бөлінеді. Тұрақтылығын жақсарту ушін бензинге қондырғыдан шығар алдында тотықтыруға қарсы присадка қосады. Жай кокстеу қондырғыларының реакциялық камералары айналма графигі бойынша істейді. Бұл график бойынша оларда мынадай ауыспалы циклдер: реакция, коксты суыту, коксты түсіру және камераны тазалау болады.Бастапқы кезде шикі затты істемей тұрған камераға бергенде оның қабырғасы ыстық шикі затпен қызады. Бұл кезеңде булану процееі крекинг процесіне қарағанда басым болады, ал реакциялық камераның жоғарысынан шығушы дистиллят толығымен шикі заттың ыдырамаған жеңіл фракцияларынан тұрады. Камераның төменінде оған түскен шикі заттың ауыр бөлігі жиналады. Бірінші кезеңнің ұзақтығы шикі заттың сапасынан және ол қай температураға дейін қыздырылғанына байланысты.
Одан әрі камерада сұйық қабатының деңгейі өсіп, онда құрылым өзгеру реакция лары жүреді. Сұйық қалдықтың тұтқырлығы біртіндеп өседі, ол біртіндеп коксқа айналады. Кокстеудің екінші кезеңі шығым мен ыдырау өнімдерінің сапасының тұрақты болуымен ерекшеленеді.Камера кокспен шамамен 80% толған кезде, шикі зат ағымы арнайы төртбағытты шүмек көмегімен басқа камераға ауыс
тырылады. Үзілген реакциялық камерада кокс түзілу температурасының төмендеуінің нәтижесінде бәсеңдейді. Камераныц жоғарғы бөлігінде осы кезеңде кокстың кеуек массасы жиналады. Камера бойымен кокстың үш қабаты - төменгі, бірінші кезеңде түзілген, ортаңғы - екінші және үшінші қабат камераны суыт
қанда жиналатын, түзіледі. Жоғарғы қабаттағы кокстың қаттылығы төмен, ұшқыш қосылыстар мен күл мөлшері көп болады, себебі ол негізінен шайыр-асфальтен заттарының кокстенуінен түзіледі. Күл әлементтері мен күкірт әдетте осы заттар құрамында жиналады.Кокспен толған камераны үзгеннен кейін, оны су буымен сұйық өнімдермен мұнай буларынан айыру үшін үрлейді. Шығарылған өнімдер әуелі колоннаға түседі, Кокс температурасы 400-405°С дейін төмендегеннен кейін бу ағымы үзіліп, сүзгі мен конденсатор-тоңазытқыш арқылы сыйымдылыққа түседі. Кокс 200°С дейін суығанда камераға су бере бастайды. Түзілген булар скрубберде конденсациялана ды.Суытуды бітіргеннен кейін камер ад ан гидравликалық әдісті пайдаланып коксты түсіруге кіріседі. Коксты гидротүсіру құрал-жабдығын камералардың үстіне арнайы металлконструкция көмегімен орналастырады.Коксты түсіру екі кезеңде жүргізіледі. Бірінші кезеңде кокс қабатында гидравликалық бұрғылаумен орталық ұңғы жасайды. Камераға жоғарғы люк арқылы бұрғылаушы гидрорезакты түсіреді де, су сорабы арқылы 18 МПа дейін қысыммеи су береді.Бүрғылау қақпақтарынан шығатын өте күшті 3 (үш) су ағыны кокс қабатын бұзып диаметрі 0,6-дан 1,8 мм дейін канал теседі. Бірінші кезеңді біткеннен кейін гидрорезакты камерадан шығарады; оны «ұрып-түсіру» қалпына қойып түсірудің екінші кезеңіне ауысады. Екінші кезеңде гидрорезактың екі бүйірлі қақпақтарынан горизонталды бағытта берілетін су коксты толық шығаруға жағдай жасайды.
Камерадан шығарылған кокс қондырғы ішінде әрекеттеуге және тасымалдауға түседі, онда ол ұсақталады, сусызданады, фракдияларға бөлінеді және жиналады.
Жай кокстеу қондырғыларында пайдаланатын әрекеттеу мен тасымалдау жүйесін екі типке бөлуге болады. Бірінші тип коксты гидротүсіру мен тасымалдау жүйелерініқ арасындағы үзіліспен сипатталады - кокс камерадан осы жерге жақын аумаққа түсіріледі де белгілі бір уақытқа судан арылуға қалдырылады. Одан кейін кокс грейфер шүмегімен ұнтақтауға және конвейермен қоймаға жіберіледі. Екінші типті жүйелерде гидротүсіру мен тасымалдау арасындағы байланыс тығыз - камералардан кокс пен су бірден камераның тура астыңғы люгінің астында орналасқан ұнтақтағышқа түседі. Майдаланған кокс конвейермен қоймаға қозғалу кезінде судан және майда фракциялардан бөлінеді.Қондырғының ішінде коксты әрекеттеу мен тасымалдау жүйесінің бірінші типінің артықшылығы тәжірибе жүзінде дәлелденді.Коксы түсірілген кокс камерасын өткір су буымен тексеріп қыздырады. Камераға берілген бу ондағы ауаны ығыстырады. Одан кейін біраз уақьгг камера арқылы жұмыс істеп тұрған камерадан кокстеу өнімдерінің ыстық буын өткізеді. Бұл булар дайындалуға қойған камера арқылы өтіп ректификациялаушы колоннаға түседі. Дайындауға қойған камера 360°С дейіи қызғаннан кейін кокстеуде тұрған камерадағы кокс түзілу бітеді. Осы кезде камералардың жұмыс істеу тәртібі бірінен біріне ауыстырылады.
ІV.Бекіту: Жаңа тақырыпты түсіндіру мақсатында сұрақ-жауаптар.(тосыннан)
V.Қорытынды: Интерактивті тақтадағы ведеоролик бойынша қорытындылау.
VI.Оқушыларды бағалау: Оқушыларды әр кезеңдегі жауап беруіне қарай және сызбаларына қарай бағалаймын (2 мин).
VII.Үйге тапсырма Жай кокстеу қондырғысының технологиялық жүйесі және жұмыс режимі (Оқулық, Т.Омарәлиев, «Мұнай мен газды өңдеудің химиясы мен технологиясы» , Құрылымды өзгертпей өңдеу процестері II- бөлім.341-бет,
