CUPRINS

DATE DE PROIECTARE...........................................................................1

CICLUL DE FUNCŢIONARE....................................................................2

GENERALITAŢI.........................................................................................3

CALCULUL RANDAMENTELOR...........................................................6

CALCULUL TEHNOLOGIC...................................................................14

BIBLIOGRAFIE.........................................................................................17

1

DATE DE PROIECTARE

1. Capacitatea de prelucrare: 750000 t/an;

2. Cifra de cocs Condranson: CFR = 1,2;

3. Durata de funcţionare: 300 zile/an;

4. Temperatura: 835 °F

5. Presiunea : 20 Psig

6. Presiunea medie pe cameră: 2,5 bar

7. Temperatura de intrare : ;

8. Δt pe cameră; 24°C

10. Înalţimea de spumare: 2,8 m

2

CICLUL DE FUNCŢIONARE

Umplere – 24h

Liniştire – 8h

Stripare cu abur – 2h

Deschiderea camerei -1h

Forare - 1h

Tăiere cocs – 4h

Închiderea camerei – 1h

Probă de presiune – 1h

Încălzire cu abur – 4h

Rezervă de timp – 2h

TOTAL – 48h

3

GENERALITAŢI

Prin procesul de cocsare intarziata se obtin cocs de petrol, gaze, distilate usoare si

medii cu interval de fierbere de la 40 la 450 0C.

Odata cu cresterea ponderii titeiurilor sulfuroase si grele in productia mondiala de

petrol scopul cocsarii s-a diversificat, astfel:

- Prin cocsarea mp. cu continut scazut de sulf, sub 1,5% se obtine cocs

pentru mase anodice (cocs regular) si cocs pentru electrozi utilizati in industria

siderurgica (cocs acicular);

- Prin cocsarea mp. cu continut ridicat de sulf, se obtine un cocs de o

calitate inferioara, acesta fiind utilizat drept combustibil in cuptoarele de calcinare a

cimentului , sau in amestec cu carbunele energetic pentru alimentarea termocentralelor.

Obs: cocsul obtinut prin procedeul de cocsare in strat fluidizat este de o calitate

inferioara si se utilizeaza numai drept combustibil.

Produsele distilate de la cocsare, atat cele obtinute din materiile prime

nesulfuroase cat si cele obtinute din mp. sulfuroase se prelucreaza uzual, dupa

hidrofinarea lor, in amestec cu fractiile de distilare primara sau in vid.

Materiile prime uzuale pentru instalatiile de cocsare sunt:

- Reziduuri obtinute in procesele primare de prelucrare, respectiv, la DA si

DV;

- reziduurile obtinute in procese de prelucrare termica, la Cracare Catalitica,

Cracare termica, Piroliza.

4

Schema de principiu a instalatiei de cocsare intarziata cu un cuptor

Descrierea fluxului tehnologic.

Materia prima face schimb de caldura cu produsele laterale obtinute in coloana de

fractionare 2, respectiv cu motorina usoara si cu motorina grea (si cu refluxul de

interval). Astfel preincalzita (aproximativ 200 0C) , materia prima intra in zona de

convectie a cuptorului unde se incalzeste pana la temperaturi de 300-3300C dupa care

intra in coloana de fractionare, deasupra talerului de alimentare cu efluent obtinut la

varful evaporatorului 4. Materia prima joaca rol de reflux la baza coloanei, preluand

partile grele din efluent. Mai departe materia prima incalzita pana la temperaturi de

aprox. 3600C iese din baza coloanei de fractionare 2 si intra in zona de radiatie a

cuptorului; la intrare in aceasta zona se amesteca cu abur de injectie, in proportie de 1,5-

2%, dupa care se incalzeste in cuptor pana la o temperatura de aproximativ 5000C. Astfel

incalzita, materia prima iese din cuptor, se amesteca cu fractiunea lichida separata la baza

evaporatorului 4, dupa care intra in camerele de cocsare 1. In camerele de cocsare

reactiile de cracare, respectiv de policondensare si formare de cocs se desavarsesc timp

de 24-30 h. Efluentul sub forma de vapori, care iese la varful camerelor de cocsare 1,

intra in evaporatorul 4, unde se seapara in doua faze: faza de vapori care intra in coloana

de fractionare 2 si faza lichida care iese pe la partea inferioara a evaporatorului si se

amesteca cu materia prima inainte de intrarea in camerele de cocsare 1.

In coloana de fractionare se obtin pe la varf gaze si benzina care sunt separate in

condensatorul de varf 5; lateral se obtin doua fractii de motorina, respectiv motorina

5

4

5

usoara si motorina grea. In baza coloanei se separa un distilat greu (reziduu) care se

amesteca cu materia prima si impreuna ies din baza coloanei si intra in zona de radiatie a

cuptorului.

Cocsul din camera de cocsare este evacuat astfel: se “foreaza” o gaura centrala in

stratul de cocs (operatie care dureaza aprox.4 ore), dupa care se injecteaza apa sub

presiune care “taie” cocsul (operatie care dureaza aprox.5 ore). Odata cocsul taiat si

dizlocuit este evacuat din camera de cocsare (5-6- ore).

Deoarece toate aceste operatii, precum si reactiile de “maturare” din camerele de

cocsare, necesita timpi foarte lungi, se lucreaza cu doua camere de cocsare care sunt

operate alternativ.

6

CALCULUL RANDAMENTELOR

Din figura 1 s-a determinat, pentru presiunea de referinţă de 0 psig, funcţie de

cifra de cocs Conradson = 17% gr., un factor de corelare A = 15,9.

Figura 1. Factorul de corelaţie “A”

Pentru A = 15,9 şi temperatura de 835 °F s-a obţinut, din figura 2, randamentul

de cocs la 0 psig. ca fiind 21,6% gr.

Din figurile 1 şi 2 s-a determinat factorul de corelare A = 18,4 şi randamentul de

cocs egal cu 24,3% gr. pentru 20 psig.

S-a determinat factorul de corelare B ca un raport între randamentul de cocs la

presiunea de operare şi randameatul de cocs la presiunea de referinţă.

Din fig. 3 pentru B găsit s-a determinat raţia de recirculare (CFR) ca fiind egală

cu 1,16.

7

20 psig

Figura 2. Randamentul de cocs la presiunea de referinţă şi presiunea de lucru

Figura 3. Determinarea raţiei de recirculare (CFR).

8

Figura 4. Randamentul în gaz uscat faţă de randamentul de cocs.

Figura 5. Randamentul în benzină faţă de randamentul de cocs.

9

Figura 6. Randament total (combinat % gr. şi %vol.).

Cu graficele din figurile 4, 5 şi 6 s-au obţinut, pentru 0 psig., următoarele

randamente :

– Gaze uscate, % gr. 6;

– Benzină, % vol. 24;

– Suma randamentelor, % 110,9.

Figura 7. Factorul de adiţie la suma randamentului exprimat.

10

Pentru CFR = 1,16 s-au determinat factori de corecţie pentru produse (figura 3) şi

pentru suma randamentelor (figura 7), astfel:

– Gaze uscate 1,1

– Benzină 1,1

– Cocs 1,125

– Suma randamentelor 0,7

Randamentele la presiunea de lucru = 20 psig. sunt:

– Gaze, % gr. 6 · 1,1 = 6,6

– Benzină, % vol. 24 · 1,1 = 26,4

– Cocs, % gr. 21,6 · 1,125 = 24,3

– Suma randamentelor 110,9 + 0,7 = 111,6

În urma corecţiilor pentru CFR = 1,2 (figurile 3 şi 7) s-au obţinut următorii factori

de corecţie:

– Gaze 1,125

– Benzină 1,125

– Cocs 1,15

– Suma randamentelor 0,7

După operarea cu factorii rezultaţi randamentele sunt:

– Gaze, % gr. 6,6 · 1,125 = 7,425

– Benzină, % vol. 26,4 · 1,125 = 29,7

– Cocs, % gr. 24,3 · 1,15 = 27,945

– Suma randamentelor 111,6 + 0,7 = 112,3

– Motorină , % vol. (prin diferenţă) 47,23

După corectarea randamentelor de mai sus cu factori bazaţi pe producţia maximă

de cocs (figurila 8 şi figura 9) s-au obţinut următoarele randamente finale:

– Gaze, % gr. 7,43

– Benzină, % vol. 29,7 · 1, 025 = 30,44

– Cocs, % gr. 27,945 · 0,995 = 27,81

– Suma randamentelor 112,3

– Motorină , % vol. (prin diferenţă) 46,62

11

Figura 8. Randamentul de benzină corectat pentru producţie mare de cocs.

Figura 9. Randamentul de cocs corectat pentru producţie mare de cocs.

12

Se estimează cantitatea de fracţie C4 ca fiind 12 % din randamentul de benzină

obţinut.

– Benzină C4 – 400 °F , % vol. 30,44

– Fracţie C4, % vol. 30,44 · 0,12 = 3,65

– Benzină C5 – final 400 °F , % vol. 26,79

Se presupune că fracţia C4 are compoziţia:

– 45 % gr. n-butan;

– 5 % gr. i-butan; =>

– 50 % gr. butilene.

Pentru materia primă

Fracţia C4 = % gr.

Se estimează fracţia C3 ca fiind 36,5 % gr. din fracţia de gaze.

– Gaze, % gr. 7,43

– Fracţie C3, % gr. 7,43 · 0,365 = 2,71

– Fracţie uşoară, % gr. 4,72

benzină C5+ - 400 °F = 0,7432

Benzină C5+ - 400 °F = %gr.

S-a completat structura randamentelor în % gr. astfel:

– Fracţie C2 uşoară 4,72

– Fracţie C3 2,71

– Fracţie C4 2,24

– Benzină C5+ - 400 °F 20,66

– Cocs 27,81

– Motorină (prin diferenţă) 42,46

– Total randamente 100

motorină =

CALCULUL TEHNOLOGIC

13

Pentru materia primă:

Pentru reciclu:

Debitul total de alimentare:

Pentru produşi:

– Fracţie C2 uşoară 4,72

– Fracţie C3 2,71

– Fracţie C4 2,24

– Benzină C5+ - 400 °F 20,66

14

– Motorină (prin diferenţă) 42,46

Pentru abur:

Temperatura medie este:

Debitul maxim de vapori este:

Diametrul camerei de cocsare este:

În situaţia aceasta se recomandă folosirea a două camere de cocsare

umplute simultan cu diametrul:

Calculul volumului de cocs:

15

BIBLIOGRAFIE

16

1. Suciu, G.C., Ţunescu, R.C., Ingineria prelucrării hidrocarburilor, vol. I,

Ed. Tehnică, Bucureşti, 1983;

2. Suciu, G.C., Ţunescu, R.C., Ingineria prelucrării hidrocarburilor, vol. V,

Ed. Tehnică, Bucureşti, 1999;

3. Dumitru Dobrinescu - Echipamente de transfer termic si utilaje specifice.

4. Şomoghi, V. ş.a, Proprietăţi fizice utilizate în calcule termice şi

fluidodinamice, Universitatea “Petrol - Gaze“, Ploieşti, 1997;

17