Расчет необогреваемых коксовых камер на установках

замед­ленного коксования

Этот процесс проводят при 475-480 °С и 0,29-0,49 МПа. Исходное сырье нагревают в трубчатой печи до 490-510°С. При движении сырья от печи до камеры температура его снижается на 10-15°С. Объемная скорость подачи сырья в коксовые камеры для гудрона 0,12-0,13 ч^-1, а для крекинг-остатков 0,08-0,10 ч^-1. Коэффициент рециркуляции 0,2-0,6. Па­ры продуктов коксования движутся в камере со скоростью не бо­лее 0,15-0,20 м/с. Температура продуктов на выходе из камеры на 30-60 °С ниже, чем поступающего сырья. Обычно коксо­вые камеры рассчитывают на цикл работы 48 ч, из которых 24 ч в камере идет реакция, остальное тратится на выгрузку кокса, С целью предотвращения попадания битуминозной пены в ректи­фикационную колонну камеру заполняют коксом лишь на 70-90%. Более точно высоту вспученной массы можно подсчитать, оп­ределив коэффициент вспучивания по эмпирическим формулам (21)

или

где К_вс - коэффициент вспучивания; t - температура сырья на входе в камеру, °С; υ_вс - объем вспученной массы, м³; υ_к- объем кокса, образующегося за 1 ч, м³/ч; h₂- высота вспученной массы, м; h_к - приращение высоты коксового слоя, м/ч.

Размер и число камер коксования определяют следующим об­разом. Подсчитывают количество образующегося кокса (G_k, т/сут)

где G_c- количество сырья, поступающего в камеру, т/сут; Х_к- выход кокса, % масс.

Находят объем образующегося кокса (υ^׳_k, м³/сут)

где ρ_к - плотность коксового слоя, т/м³.

Определяют реакционный объем камер (υ_р, м³)

где υ_с - объем сырья, поступающего в камеры, м³/ч; ω - объемная скорость по­дачи сырья в камеры, ч^-1.

Принимают число камер, одновременно включенных на реак­цию. Диаметр должен быть выбран таким, чтобы высота одной камеры была больше него в 4-5 раз. Общее число камер прини­мают удвоенным, так как в одних идет реакция, а из других в это время выгружают кокс.

Сечение и диаметр камеры можно определить, если известны объем паров, проходящих через камеру, и допустимая линейная скорость их движения

где F- сечение камеры, м²; υ_п - объем паров продуктов коксования и водяного пара, м³/с; υ - допустимая линейная скорость движения паров в камере, м/с. Диаметр камеры определяют по формуле (27).

Где V-объем паров, м³/с; υ - допустимая линейная скорость движения паров, м/с.

Подсчитывают высоту цилиндрической части камеры (h_ц, м)

Находят объем кокса, образующегося в 1 ч (υ_к, м³/ч)

Определяют приращение высоты коксового слоя в камере за 1 ч (h_к, м/ч)

Подсчитывают высоту коксового слоя в заполненной коксом камере

(h₁, м)

где τ - продолжительность заполнения камеры коксом, ч.

Определяют высоту вспученной массы в камере (h₂, м)

Проверяют общую высоту камеры (Н, м)

Обычно диаметр и высота камеры коксования соответственно 3,0-6,5 и 22-30 м.

Образующийся при замедленном коксовании кокс характеризу­ется следующими показателями: истинная плотность 1,39-1,42 т/м³; насыпная плотность 0,80-0,96 т/м³; пористость 25-35%; теплота сгорания 34744 кДж/кг; удельная теплоемкость 1,25 кДж/(кг∙К).

Чтобы предотвратить закоксовывание труб печи, устанавли­вают скорость движения сырья на входе 2 м/с и более. Кроме то­го, в трубы радиантной секции в зону температур 410-425 °С вво­дят турбулизатор - водяной пар под давлением 0,3-0,4 МПа - 1,6-3,0% масс, на загрузку печи. При этом скорость паро-жидкостной смеси на выходе из печи достигает 30 м/с. Продолжи­тельность пребывания сырья в печи 2 мин.

Для определения температуры выхода продуктов из камеры коксования составляют тепловой баланс, принимая: удельную теп­лоемкость сырья и продуктов коксования равной 2,5 и 2,9 кДж/(кг∙К) соответственно; теплоту реакции 83-170 кДж/кг сырья.

Пример 2. Определить размеры и число реакционных камер установки замедленного коксования, если известно, что: сырьем является гудрон плотностью d²⁰₄=0,995; производительность уста­новки 1100 т/сут по загрузке печи, или 250 т/сут по коксу; объем­ная скорость подачи сырья ω- 0,13 ч^-1; плотность коксового слоя ρ_{к с} - 0,85 т/м³; продолжительность заполнения камер коксом 24 ч.

Решение. Подсчитывают объем кокса, образующегося в каме­рах за 1 сут, по формуле (24)

Определяют реакционный объем камер по формуле (25)

Принимают диаметр реакционных камер D=4,6 м, тогда се­чение камеры составляет

Находят объем кокса, образующегося за 1 ч, по формуле (29)

Определяют приращение высоты коксового слоя в камере за 1 ч по формуле (30)

Подсчитывают высоту коксового слоя в заполненной камере по формуле (31)

Высота цилиндрической части камеры (28)

Общая высота камеры (с учетом высоты полушаровых днищ)