книги / Нефтяной углерод

На современном НПЗ мощностью 12 млн. т/год, если не вырабатывать ко­ тельные топлива и битумы, выход кокса [112] на малосернистый остаток 13,0%, а на сернистый и высокосернистый остаток 18—22%. При этом каждое пред­

40 до 60% на сырье коксования, наиболее перспективны для использования в качестве судового и газотурбинного топлива, сырья каталитического и гидро­ крекинга, профилактического средства против прилипания, примерзания сыпучих м*атериалов к поверхности горнотранспортного оборудования и их смерзания. Описанная выше глубокая переработка нефти с включением процессов коксования — реальный способ увеличения отбора светлых за счет переработки части мазутов, гудронов и крекинг-остатков и создания на этой базе безотход­ ной технологии.

ОПТИМАЛЬНОЕ РАЗМЕЩЕНИЕ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА, ОБЛАГОРАЖИВАНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ НЕФТЯНОГО УГЛЕРОДА

Подготовка сырья, производство и облагораживание нефтяного углерода в ряде случаев находятся на разных предприятиях одной или на предприятиях различ­ ных отраслей промышленности. Экономически и технически это не всегда оп­ равдано, так как могут создаваться встречные потоки нефтяного углерода. Так, на прокалочную установку в г. Кохтла-Ярве привозят нефтяную коксовую ме­ лочь из тех районов, куда (или по близости к этим экономическим районам) отправляют ее после облагораживания.

На формирование потоков нефтяного углерода в различных направлениях влияет ряд факторов технического, географического и экономического характера. При оптимизации формирования потоков нефтяного углерода должны быть учтены его качественные различия и различия в структуре потребления техни­ ческого углерода, нефтяных пеков и коксов в западных, южных и восточных районах страны.

В настоящее время малосернистын кокс производят коксованием остатков малосернистых нефтей южных районов страны (Баку, Фергана, Волгоград, Над­ ворная). В этих районах потребление такого кокса для нужд местной цветной металлургии в 3,5—5 раз -меньше его производства. Перевозка избыточных по­ токов кокса к потребителю обходится весьма дорого. В то же время районы Сибири, располагающие богатыми сырьевыми и энергетическими ресурсами, выгодны для развития предприятий цветной металлургии, потребляющих в боль­ ших количествах углерод. Так, в Сибири, где находится 90% водных ресурсов страны, можно в результате только применения дешевой электроэнергии полу­ чать алюминий на 105 руб/т дешевле, чем в Европейской части СССР. Следова­ тельно, размещение производства кокса в районах, близких к потребителю, в данном случае в Сибири, весьма целесообразно.

По данным Салимгареева [126], в этом случае плечо перевозок потоков коксов сократится в 3 раза. Реализация этого предложения потребует внедре­ ния процессов обессеривания сырья коксования, либо получаемых сернистых коксов.

Экономически наиболее оправдано и технически целесообразно размещение установок по производству и облагораживанию кокса на одном и том же пред­ приятии или поблизости предприятий, потребляющих облагороженные углероди­ стые материалы. Экономически целесообразно также производить на одном к том же заводе облагороженные нефтяные коксы и связующие вещества, а затем вблизи НПЗ вырабатывать из этих компонентов анодную массу.

В суммарную мощность проектируемых установок коксования должна вой­ ти мощность установок по производству высокосернистого нефтяного кокса для специальных нужд. Последнее особенно важно при наличии в схеме НПЗ про­ цессов алкилирования или других процессов, где отходом производства являет­ ся отработанная серная кислота, которая после нейтрализации может стать необходимым компонентом углеродистого восстановителя и сульфиднзатора.

Путем изучения кинетических закономерностей составляют математические модели отдельных стадий и в целом процессов производства и облагораживания нефтяного углерода, которые затем можно использовать для расчетно-теоретиче­ ской оптимизации параметров при проектировании и управлении процессами. Различают статистические модели, составляемые на основе обобщения опыта работы промышленных установок или с помощью метода активного эксперимен­ та, и математические модели, которые основаны на кинетических закономерно­ стях процесса. Алгоритмы управления процессами производства и облагоражи­ вания нефтяного углерода базируются на их математической модели и включа­ ют дополнительно ряд эмпирических зависимостей, полученных статистической обработкой показателей работы промышленных установок.

Ниже приводится простейший пример моделирования процесса замедленного коксования на основе статистической модели, составленной Мулюковым и Валявиным [126]. В качестве выходных параметров были приняты: выход кокса Y\\

выход летучих веществ У2; механическая прочность кокса Уз; высота кокса в

тельность цикла коксования, которые оказывали наиболее существенное влияние на выходные параметры.

При переработке на установке замедленного коксования гудронов плот­ ностью 950—970 кг/м3 зависимость выходных параметров от входных выража­ ется следующими уравнениями:

У* = — 156,68 -}- 194,74*! — 0 Э0614Х ,+ 1,384*4 — 0 ,0212*5 — 0 ,0576*в

где * 2 = — 103,00+ 117,35*!

На основании этой статистической модели была проведена оптимизация процесса замедленного коксования; она заключалась в подборе применительно

.к заданному значению нерегулируемого параметра *i таких значений регулируе­ мых параметров (*з, *4, *5, *с), чтобы выход кокса (критерий оптимизации)

принял максимальное значение при -ограничениях, приведенных ниже:

и оптимальном режиме. Из данных этой работы видно, что при поддержании оптимального режима можно увеличить выработку кокса и одновременно улуч­ шить его качество по выходу летучих веществ, механической прочности и по­ вышении однородности. Статистическое описание замедленного коксования, из­ ложенное в этой работе, находит ограниченное применение. При проектировании новых установок замедленного коксования его использовать не представляется возможным.

Математические модели процесса, основанные на знании его химизма, меха­ низма, структурно-механической прочности нефтяных дисперсных систем и ки­ нетических закономерностей, тепловых и материальных балансов процесса кок­ сования, находятся на стадии создания [18]. Аналогичные математические мо­ дели могут быть реализованы на установках прокаливания нефтяных коксов и получения технического углерода. Развитие методов математического модели­ рования и оптимизация на этой основе отдельных узлов и процессов в целом,

применение принципов автоматического проектирования на основе общности процессов и их аппаратурно-технического оформления, позволяет ускорить раз­ работку схожих между собой процессов.

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ НЕФТЯНОГО УГЛЕРОДА

Переход от локальных автоматизации, контроля и регулирования технологиче­ ских параметров отдельных стадий к созданию и внедрению автоматизирован­ ных систем управления технологическим процессом (АСУТП), всем производ­ ством (АСУП) и отраслью, которая должна войти в создаваемую в нашей стра­

не общегосударственную автоматизированную систему (ОГАС), является одним из важнейших направлений технического прогресса. Указанные системы управ­ ляются на основе комплексного использования экономико-математических мето­ дов, электронно-вычислительной техники, а также современных средств связи.

Процесс производства и облагораживания нефтяного углерода является со­ ставной частью АСУП. В значительной степени функционирование этой под­ системы зависит от математического обеспечения стадий процесса, алгоритмов и машинных программ решения задач управления с помощью ЭВМ. В настоя­ щее время исследовательские и проектные институты проводят работы по совер­ шенствованию систем управления производством нефтяного углерода, результа­ ты которых используются на НПЗ.

ЛИ Т Е Р А Т У Р А

1.Косыгин А. Н .— В кн.: Материалы XXV съезда КПСС. М., Политическая

литература, 1977, с. 109— 155.

2.Абызгильдин Ю. М. и др. Влияние минеральных примесей нефтей на тех­

нологические процессы и эксплуатационные свойства нефтепродуктов. М., ЦНИИТЭнефтехнм, 1974.

3.Аксенов А. С. Авиационные топлива, смазочные материалы и специальные

жидкости. М., Транспорт, 1970.

4. Алексеев П. М. и др.— Труды БашНИИ НП, 1975, вып. XIII, с. 177. 5. Аронов С. Г.— Кокс и химия, 1968, № 8, с. 7.

6.Ахматов А. С. Молекулярная физика граничного трения. М., Физматгиз,

1963.

7.Ахметов С. А., Сюняев 3. И. Реакционная способность нефтяных коксов и

вопросы оптимизации процессов их прокаливания. М., ЦНИИТЭнефтехнм, 1975.

8.Ахметов С. А. Докт. дис. Уфа, УНИ, 1976.

9.Ахметов М. М. Каид. дис. Уфа, УНИ, 1971.

10.Ахмеров И. 3. Канд. дис. Уфа, УНИ, 1977.

11. А верно-Антонович. J1. А ., Кирпичников П. А., Аверко-Антонович Ю. О. Хи­

мия и технология синтетического каучука. Л., Химия, 1975.

12.Багдасарьян X. С.— В кн!: Успехи химии и технологии полимеров/Под ред.

Рогович 3. А. М., Госхимиздат, 1957. Вып. 2.

13.Бендеров Д . И., Походенко И. Т., Брондз Б. И. Процесс замедленного кок­

сования в необогреваемых камерах. М., Химия, 1976.

14.Большаков В. Ф., Гинзбург JI. Г. Применение топлив и масел, в судовых ди­

зелях. М., Транспорт, 1976.

15.Болдырев А. И. Физическая и коллоидная химия. М., Высшая школа, 1974.

с перспективами ее развития. М., ЦНИИТЭнефтегаз, 1964, с. 84.

17.Валявин Г. Г. Канд. дис. Уфа, УНИ, 1976.

18.Валявин Г. Г. и др.— Химия и технология топлив и масел, 1979, ,№ 4, с. 7.

19. Валявин Г . Г. и др — Труды БашНИИ НП, 1975, выл. XIII, с. 51.

20.Введенский А. А. Термодинамические расчеты нефтехимических произ­

водств. 2-е изд. Л., Гостоптехиздат, 1960.

21.Вольфсон Г. E.j Ланкин Б. 77. Производство алюминия в электролизерах с

обожженными анодами. М., Металлургия, 1974.

22.Воеводский В. В. Канд. дне. М., ин-т хим. физики АН СССР, 1954.

23.Волошин И. Д . Канд. дис. М., МХТИ им. Д. И. Менделеева, 1968.

24.Вяткин С. Е. и др. Ядерный графит. М., Атомиздат, 1967.

25.Вылчев А. И., Леев В. Г.— Рудодобыча и металлургия, 1966, № 8, с. 28.

26.Гаврилова О. И. Физические и химические свойства ископаемых углей. М.,

изд-во АН СССР, 1962.

27.Галикеев Р. К- Канд. дис. УФА, УНИ, 1974.

28.Горпиненко М. С. Канд. дне. Свердловск: ин-т химии УФ АН СССР, 1969.

29. Гимаев Р. Н. и др.— Труды БашНИИ НП, 1975, вып. XIII, с. 87.

30.Гимаев Р. Н. Докт. дис., Уфа, УНИ, 1977.

31.Гимаев Р. И. и др. Современные методы утилизации сернокислотных отхо­

дов нефтепереработки и нефтехимии. М., ЦНИИТЗнефтехим, 1973.

32.Горелов В. С. Канд. дис. Уфа, УНИ, 1977.

33.Гоппель Док. М., Кнотнерус Док.— В кн.: IV Международный нефтяной кон­

гресс. Под ред. акая. Топчиева А. В. М., Гостоптехиздат, 1956. Т; 4, с. 433.

34.Гилязетдинов Л. П. Технология сажи, М., МИНХ и ГП им. И. М. Губкина,

1977.

35.Гюльмисарян Т. Г., Гилязетдинов Л. П. Сырье для производства углеродных

печных саж. М., Химия, 1975.

36.Давыдов Г. Ф. Канд. дис. Уфа, УНИ, 1971.

37.Девликамов В. В., Хабибуллин 3. А., Кабиров М. М. Аномальные нефти.

М., Недра, 1975.

38.Дерягин Б. В. Свойства тонких жидких слоев и их роль в дисперсных си­

стемах. М., ВСНИТО, 1937.

39.Дерягин Б. В.— В кн.: Исследования в области поверхностных снл/Под ред.

Дерягина Б. В. М., Наука, 1964, с. 173.

40.Дровецкая Л. А. Канд. дис. Уфа, УНИ, 1973.

41.Дубинин М. М. Адсорбция и пористость. М., Военная академия химзащн-

ты, 1972.

42.Емельянов А. Н. Канд. дис. Уфа, УНИ, 1969.

43.Зайцева С. А. Канд. дис. Уфа, УНИ, 1977.

с.10; Зуев В. П., Михайлов В. В. Производство сажи. М., Химия, 1970.

49.Иванова Т. С. Канд. дис. Уфа, УНИ, 1977.

50.Ишкильдин А. Ш . Канд. дис. Уфа, УНИ, 1973.

51.Инграм Д. ЭПР в свободных радикалах. М., Издатинлит, 1961.

56.Каверов А. Т. Канд. дис. М., ИГИ, 1958.

57.Кирпичников П. А., Аверко-Антонович Л. А., Аверко-Антонович Ю. О. Хи­

мия и технология синтетического каучука, Л., Химия, 1975.

58. Киселев А. В., Зарифьянц IO. А., Федоров Г. Г.— ЖФХ, 1961, т. 35, 3ST®8,

с. 1885—1895.

59.Коршун М. О., Гельман Н. Э. Новые методы элементарного микроанализа.

М.— Л., Госхимиздат, 1949.

60. Колбановская А. С., Михайлов В. Б.— Коллоид. Ж., 1961, т. XXIII, вып. 7

№6, с. 718—725.

61.Кошкаров В. Я . Канд. дис. Уфа, УНИ, 1972.

62.Криворученко Б. Б., Коробов М. А. Тепловые расчеты и энергетические ба­

лансы электролизеров. М., Металлургиздат, 1963.

63.Клименко А. П. Получение этилена из нефти и газа. М., Гостоптехиздат,

1962.

64.Красюков А. Ф. Нефтяной кокс. М , Химия, 1966.

65.Красюков А, Ф. и др.— В кн.: Проблемы переработки высокосернистых неф­

тей. М., ЦНИИТЭнефтехим, 1966, с. 137.

66.Кокс и химия, 1973, № 11, с. 1.

67. Крылов В. Н., Вильк Ю. И. Углеграфитовые материалы и их применение

в химической промышленности. М —Л., Химия, 1965.

68.Клименко Е. Т., Селиверстов М. Н„ Фалькович М. И.— Химия и технология

топлив и маеел, 1977, № 10, с. 26—28.

69.Лавров Я. В., Шурыгин А. М. Введение в теорию горения и газификации

топлива. М., изд-во АН СССР, 1962.

70.Левинтер М. Е. Канд. дис. М., МИНХ и ГП им. И. М. Губкина, 1952.

71.Лукин Б. В., Нагорный Б. Г.— В кн.: Конструкционные углеграфитовые

материалы. М., Металлургия, 1964. Вып. 1, с. 109—112.

72. Ломако П. Ф. — Химия и технология топлив и масел, 1977, № 10, с. 3—8.

73.Максютов В. А. Канд. дис. Уфа, УНИ, 1974.

74.Магарил Р. 3. Теоретические основы химических процессов переработки

нефти. М., Химия, 1976.

75.Матаева Б. В,— Труды ГрозНИИ, 1963, вып. XII, с. 74—84.

76.Машкин Б. Н., Завидов В. И., Тимофеев А. А.— Нефтепереработка и неф­

техимия, 1973, № 8, с. 6—7.

77.Минков Г Замороженные свободные радикалы. Пер. с англ. М., Издатин-

лит, 1962.

78.Мирзаджан-заде А . X. Вопросы гидродинамики вязкопластичных и вязких

жидкостей в нефтепереработке. Баку, Азнефтеиздат, 1959.

79.Мурзаков Р. М. Канд. и дис. Уфа, УНИ, 1975.

80.Нагиев М. Ф. Исследования в области переработки нефтяных остатков и

химического использования ее продуктов. Баку, изд. АН АзербССР, 1957.

81.Нагиев М. Ф. Термодинамические расчеты процессов переработки нефти и

данные по свойствам химических соединений М.—Л., Гостоптехиздат, 1950.

82.Недошивин Ю. П. Канд. дне. М., ИГИ, 1965.

83.Нестеренко Л. Л., Аронов С. Г. — Сталь, 1953, № 10, с. 871—878.

84.Носаль Т. П. Канд. дис. Уфа, УНИ, 1978; Нефтепереработка и нефтехимия, 1978, Hi 7, с. 8.

85.Окунев А. И. и др. — Хим. пром-сть, 1970, N® 7, с. 509—513.

86.Ощепкова Н. В., Сухоруков И. Ф., Тиняков О. Н.— Нефтепереработка и

нефтехимия, 1965, № 7, с. 31—33.

87.Обрядчиков С. Я. Технология переработки нефти и газа. Ч. II. М.—Л.,

Гостоптехиздат, 1952.

88.Печковская К. А. Сажа как усилитель каучука. М., Химия, 1968.

96.Райс Ф. О., Райс К. К. Свободные алифатические радикалы. Пер. с англ./

/П од ред. Фроста А. В. Л., ОНТИхимтеорет, 1937.

97.Роговин 3. А . Основы химии и технологии химических волокон. М., Химия,

1974. Т. 2.

Тезисы докладов. М., ЦНИИТЭнефтегаз, 1977, с. 50.

141.Adee L. Е ,— Petrol. Eng., 1968, v. 40, № 2, р. 10.

142.Barrillon Е. — J. Chimphyset Phis-Chim. Biol., 1968, Ns 3, р. 15.

143.Baraniecki С., Riley Н. L. Industrial Carbon and Graphite. London, Pergamon

Press, 1958.

144.Brooks /. D.t Tylor G. H. — Carbon, 1965, v. 3, Ns 2, p. 183.

145.Charlette E. M., Lannenau К. P., Johnson F. B. -*■ In: Clevlend Meeting. Am.

Chem. Soc. Petz. Div., 1951, April, p. 105.

146. Frank T. Barr, Johning С. E. — Chem. Eng. Prog., 1955, v. 51, № 4, p. 168.

147.Franklin R. E. — Proc. Roy. Soc., 1951, v. 209, p. 196.

148.Franklin R. E . — Acta crystallogr., 1950, v. 3, p. 107.

149.Fiscbach D. B. — Nature, 1963, v. 200, Ns 4913, p. 1281.

p. 4.

152.Hader R. N. — Ind. Eng. Chem., 1954, v. 46, Ns 1, p. 38.

p. 694.

156.Leveque P . — Anriales des mines, 1963, № 12, p. 737.

157.Mason R . B. — Ind. Eng. Chem., 1959, v. 51, № 9, p. 1027.

158. Mizushima S. — In: Proc. of 5th Conf. on Carbon. New York, 1963. V. 2,

p. 439.

159.Mayers M. A. — J. Am. Chem. Soc., 1934, v. 56, p. 70.

160. Nelson M. D. — Oil a. Gas J., 1955, v. 54, Ns 19, p. 87.

161.Nuclear Power, 1957, v. 2, № 19, p. 466.

162.Nelson /. B., Riley D. P. — Proc. Phys. Soc., 1945, v. 57, p. 477.

163.Oil a. Gas J., 1969, v. 67, № 38, p. 142—144.

164.Rappenau I., Ivars M. — Bull, d’inform. Sci. tech., 1961, № 48, p. 37.

165.Rabo G„ Szekly A. — Acta chim. Hungar, 1952, № 2—3, p. 273.

166. Ray B. R., Witherspoon P. A. — J. Chem. Phys., 1957, v. 26, N° 10, p. 1296.

167.Reis T. — Hydrocarb. Proc., 1975, v. 594, N° 4, p. 55—62.

168.Rossini F. D. Physical Chemistry of Hydrocarbons. New York, Academie Press,

1953. V. 1.

169.Speight /. G. — Fuel, 1971, v. 50, Ns 2, p. 102.

170.Sef E. — Ind. Eng. Chem., I960, v. 52, Ns 7, p. 599.

171.Scott F. — Full-Oil Additives Factors Marine Eng., 1957, № 8, p. 28.

172.Valentine H. — Petrol. Eng., 1959, v. 31, N° 10, p. 14.

173.Wibaut /. B. — Brennstoff-Chemie, 1922, Bd. 3, S. 273.

174.Wiggs P. К C. — In: Proc. of 4th Conf. on Carbon. London, Pergamon Press,

1962, p. 639.

175.White I. F.t White A. H. — Ind. Eng. Chem., 1936, v. 28, Ns 2, p. 244.

176.Winniford R. S., Witherspoon P . A .— In: Konferenz die chemie und chemische