CC BY
8
УДК 662.749.2
Белянинова А.А. студент магистратуры 2 курса кафедра «Энергообеспечение предприятий и энергосберегающих технологий» Казанский государственный энергетический университет
научный руководитель: Ахмеров А.В.
доцент
Россия, г. Казань НЕФТЯНОЙ КОКС КАК ПЕРСПЕКТИВНОЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ТОПЛИВО
Аннотация. В статье представлена принципиальная возможность сжигания нефтяного кокса в котлоагрегатах. Рассмотрены особенности нефтяного кокса. Даны его характеристики. Изучена сравнительная оценка перспектив развития технологий сжигания нефтяного кокса с точки зрения возможности удаления и извлечения содержащихся в нем металлов в котлоагрегатах.
Ключевые слова: нефтяной кокс, замедленное коксование, коксовая мелочь, гидравлические прессы, котлоагрегаты.
Belianinova A.A.
Student magistracy
1 course, Department "Energy supply of enterprises and energy-saving
technologies"
Kazan State Power Engineering University
Russia, Kazan Scientific director: Akhmerov A. V.
docent
OIL COKES AS A PERSPECTIVE TECHNOLOGICAL FUEL
Annotation. The article presents the principal possibility of burning petroleum coke in boiler units. The features of petroleum coke are considered. Its characteristics are given. A comparative assessment of the prospects for the development of technologies for burning petroleum coke has been studied from the point of view of the possibility of removing and extracting the metals contained in it in boilers.
Key words: petroleum coke, delayed coking, coke breeze, hydraulic presses, boiler units.
В настоящее время, согласно повсеместно ведущейся энергетической политики, одной из приоритетных задач любого государства является повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов и создание необходимых условий для перевода экономики страны на энергосберегающий путь развития. Уровень экономического развития лю -
бой страны определяется не количеством добытых или потребленных топливноэнергетических ресурсов, а эффективностью их переработки.
Именно нефтяной кокс привлекает внимание специалистов как перспективное технологическое топливо, являющийся отходом нефтеперерабатывающих предприятий, и по своим качественным характеристикам превосходящий многие природные топливные ресурсы.
Нефтяной кокс имеет структуру твердого остатка вторичной переработки нефти или нефтепродуктов, полученный при замедленном коксовании тяжелых нефтяных остатков. Основным назначением процесса замедленного коксования является максимальная выработка дистиллятов для последующего получения из них моторных топлив, а получаемый при этом нефтяной кокс рассматривается как побочный продукт, что и определяет его низкую стоимость.
Нефтяной кокс в отличие от натурального топлива имеет высокую удельную теплоту сгорания до 8000 ккал/кг, которая существенно превышает теплоту сгорания всех известных видов натурального твердого топлива. По ряду топливных характеристик нефтяной кокс является твердым аналогом мазута. Подобно мазутам нефтяной кокс отличается относительной дешевизной и низкой зольностью, которая колеблется в пределах 1%, что несопоставимо с зольностью ископаемых углей. 10
Оптимальным способом использования нефтяного кокса в котлоагрегатах является сжигание его в смеси с проектным топливом. Это позволит нивелировать некоторые специфические свойства кокса (по воспламенению, выгоранию, влиянию на коррозионные процессы, высокому содержанию углерода в уносе и отложениях в конвективной шахте, увеличенным выбросам оксида серы); чем ближе характеристики совместно сжигаемых топлив (кокса и проектного угля) по выходу летучих, сернистости, тем большую долю в смеси может составлять нефтяной кокс, поскольку конструкция котла при этом в большей мере соответствует условиям его сжигания. Последнее при подмешивании кокса ко всем видам углей, используемым в энергетике (до 10... 15 % общего массового расхода), принципиально возможно с различной эффективностью практически во всех котлоагрегатах.
На установках коксования могут перерабатываться разнообразные нефтяные остатки гудроны прямой перегонки, крекинг-остатки термического крекинга, битумы деасфальтизации с установок получения масел, пеки пиролиза и т.д. За рубежом используют также сырые тяжелые нефт
В результате процесса металлы исходного нефтяного сырья практически полностью концентрируются в нефтяном коксе. Экономика коксования в значительной степени определяется соотношением и стоимостью получаемых топливных фракций и высокосернистого твердого
10 Ахметов С.А., Технология глубокой переработки нефти и газа: Учебное пособие для вузов. Уфа: Гилем. 2016. С. 672.
остатка процесса. Основными недостатками процесса в случае переработки и облагораживания нефти являются образование низкокачественного кокса, снижение выхода жидких дистиллятных продуктов, а также ограничения, связанные с эмиссией диоксида серы, образующегося при сжигании кокса. Все образующиеся жидкие фракции содержат значительные количества непредельных соединений и требуют дальнейшей каталитической гидрообработки для получения компонентов товарных нефтепродуктов.
Классификация существующих технологий коксования основана на способах подачи сырья в реакционную зону и выгрузки твердых продуктов. Исходя из этих способов, на сегодняшний день промышленное применение нашли два различных типа организации процесса: полунепрерывное или замедленное коксование с непрерывной подачей сырья и периодической выгрузкой кокса в необогреваемых коксовых камерах и непрерывное коксование в псевдоожиженном слое кокса-носителя.
Увеличенная доля кокса в смеси с проектным топливом может быть обеспечена в определенном классе котлоагрегатов, различающихся по степени приспособленности к сжиганию кокса. Ниже рассмотрены технические решения некоторых из этих устройств: 11
-оптимальными для воспламенения и выгорания нефтяного кокса являются высокотемпературные топки с ограниченным теплоотводом к экранирующим поверхностям нагрева в зоне формирования факела — топки с пережимом в нижней части с полностью закрытыми футеровочной массой экранными трубами (обеспечиваемая температура в ядре факела до 1650... 1750 °С позволяет сжигать низкореакционные топлива — тощие угли и антрациты с отводом шлака в расплавленном состоянии), а также топки с зажигательным поясом в районе горелочного пояса высотой до 3 м, применяемые для эффективного сжигания тощих углей и антрацитов;
-для сжигания нефтяного кокса применяются топки с компактным сомкнутым факелом, который организуется большим числом встречно расположенных вихревых горелок (с фронта и на задней стенке топки);
-с увеличением шага горелок и индивидуализацией факелов условия сжигания нефтяного кокса (как и всякого тощего угля) ухудшаются. Такие решения используются во многих типах котлов;
-при использовании нефтяного кокса менее благоприятно встречное размещение горелок на боковых стенках экранированной котла, фронтальное расположение вихревых горелок в связи с увеличением в этом случае интенсивности теплоотвода от факела.
Нефтяной кокс может успешно применяться как в качестве части основного топлива, так и в качестве выгорающей добавки, вводимой в сырьевую смесь. Однако, если при использовании нефтяного кокса в качестве альтернативного топлива особых проблем не возникает, то при
11 Ахметов С.А., Технология глубокой переработки нефти и газа: Учебное пособие для вузов. Уфа: Гилем. 2016. С. 672.
введении нефтяного кокса в сырьевую смесь либо шлам с целью экономии технологического топлива необходимо учитывать ряд параметров, причем применительно к используемому способу производства.
При рассмотрении возможности использования нефтяного кокса в качестве выгорающей добавки необходимо обеспечивать полное сгорание горючей составляющей, для чего необходима определенная температура и теплообмен в факельном пространстве при вынужденном значительном избытке воздуха. Кроме того, следует учитывать предельно возможную концентрацию выгорающей добавки в зависимости от технологических параметров работы вращающейся печи.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ:
1. Гарушев А.Р., Маликова М.Ю., Сташок Ю.И. // Нефтяное хозяйство. 2017. № 11. С. 70.
2. Ахметов С.А., Технология глубокой переработки нефти и газа: Учебное пособие для вузов. Уфа: Гилем. 2016. С 672.
3. Муслимов Р.Х., Романов Г.В., Каюкова Г.П., Комплексное освоение тяжелых нефтей и природных битумов пермской системы Республики Татарстан. Казань: Изд-во «Фэн» Академии наук РТ 2012. С 396.
4. Хаджиев С.Н., Шпирт М.Я., Микроэлементы в нефтях и продуктах их переработки. М.: Наука. 2017. С 222.
5. Мановян А.К., Технология первичной переработки нефти и природного газа. Учебное пособие для вузов. 2-е изд. М.: Химия. 2015. с. 568.
6. Судыкин С.Н., Сахабутдинов Р.З., Губайдуллин Ф.Р., Исмагилов И.Х., Судыкин А.Н. // Нефтяное хозяйство. 2017. № 7. С. 61.
