بخشی از مقاله
چکیده
فرایند ککینگ تاخیری بر مبنای شکست گرمایی خوراک که عمدتا باقیمانده های سنگین به خصوص تهماند برج تقطیر در خلا و تبدیل آن به محصولات سبکتر و با ارزشتر و همچنین تولید کک با کیفیت مورد نظر است.در این مقاله ضمن معرفی فرایند ککینگ تاخیری و بررسی تاثیر پارامترهای مختلف بر بازده و عملکرد آن شبیهسازی این واحد برای یک نمونه نفت سنگین در محیط نرم افزار HYSYS انجام شده و بازده محصولات فرایند با استفاده از روابط مختلف محاسبه شدهاست.همچنین با توجه به اهمیت محتوای گوگرد هر یک از فراوردهها به عنوان یکی از مهمترین شاخصهای کیفیت محصولات و تاثیر آن بر روشهای تکمیلی جهت افزایش کیفیت و حذف گوگرد توزیع گوگرد میان فراوردهها نیز محاسبه گردیدهاست.
واژههای کلیدی: ارتقاء نفت سنگین، فرایند ککینگ تاخیری، شبیه سازی، بازده، پارامترهای عملیاتی
-1 مقدمه
امروزه با کاهش کیفیت نفت خام - افزایش میزان سولفور و ترکیبات فلزی و سنگینتر شدن آن - فرایندهای ارتقاء نفت سنگین به صورت جدیتری مورد بررسی قرار گرفته اند.
در میان فرایندهای مختلف ارتقاء نفت سنگین، فرایند ککینگ تاخیری به دلیل هزینه سرمایه گذاری پایین و سهولت عملیات کاربرد وسیعی داشته است به طوری که %59,34 ظرفیت جهانی به این فرایند اختصاص یافته است1]و.[2فرایند ککینگ تاخیری از یک سو فرایند ارتقا کیفیت مهم و متداول در پالایشگاههای دنیا میباشد و از سوی دیگر تامین کننده کک مورد نیاز صنایع میباشد. کک به عنوان محصول جانبی این فرایند برای صنایعی مانند آلومینیومسازی و فولاد از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است و در بسیاری از صنایع دیگر هم مورد استفاده قرار میگیرد.
در ایران با توجه به پیش بینی رشد صنایع آلومینیومسازی و فولادسازی، رشد مصرف این ماده در کشور مورد انتظار است . این در حالی است که تمام کک مورد نیاز کشور از خارج کشور وارد میشود و علیرغم وجود خوراک اصلی این واحد که تهمانده برج تقطیر خلا پالایشگاه میباشد، هیچ واحد ککسازی در کشور احداث نشدهاست.در این پژوهش علاوه بر معرفی کامل این فرایند و بررسی پارامترهای عملیاتی تاثیر گذار بر بازده و کیفیت کک تولیدی، شبیه سازی یک واحد نمونه و محاسبات بازده این فرایند بر روی یک نمونه ته ماند برج خلا یکی از پالایشگاههای کشور انجام شده است. همچنین به منظور مطالعه و ارزیابی دقیقتر کیفیت محصولات تولیدی در این فرایند، محتوای گوگرد این محصولات نیز با استفاده از مدلهای موجود محاسبه گردید.
-2 معرفی فرایند ککینگ تاخیری
فرایند ککینگ تاخیری در اصل نوعی از کراکینگ گرمایی است که در آن نفت سنگین به عنوان خوراک به گازها، مایعات و جامد کربنی که کک نامیده میشود تبدیل میگردد.
شکل 1 جایگاه و نقش یک واحد ککینگ تاخیری را در یک پالایشگاه نشان میدهد. همانگونه که در این شکل مشخص شده است ته مانده تقطیر خلا که سنگین ترین برش موجود در نفت خام است وارد واحد ککینگ تاخیری میگردد.صرفهنظر از نوع کک تشکیل شده، فرایند تشکیل کک یک فرایند نیمه پیوسته محسوب میشود. با اینکه روند تشکیل کک یک فرایند پیوسته بوده، جداسازی و تخلیه آن به صورت ناپیوسته میباشد.[4]
خوراک معمولا تهماند برج تقطیر در خلاP1P0F است که در کوره تا دمای واکنش - حدود 500 درجه سانتیگراد - گرم شده و به مخزن تجمع ککP2P1F منتقل میگردد. تکمیل واکنش کراکینگ و ایجاد کک، با دادن زمان اقامت کافی در این مخازن صورت میگیرد. کک بر روی دیوارههای این مخزن تشکیل شده و بخارات تولیدی از مخزن خارج شده و به برج باز میگردند.[3] به دلیل گرماگیر بودن واکنش ککینگ دمای این بخارات تقریبا 110 œF سردتر از دمای خروجی از کوره میباشد.[5]جریان بخارات داغ خروجی از مخزن کک شامل بخار آب و بخارات تولیدی در واکنشهای کراکینگ - گاز، گازوئیل و نفتا - P3P2F می باشد. این جریان وارد قسمت تحتانی برج شده و توسط جریان خوراک خنک میشوند این خنک سازی مانع از تشکیل کک در برج تفکیک شده و همچنین سبب کندانس ترکیبات سنگین و بازگشت آنها به چرخه تولید کک میگردد.[3]
-3 بررسی پارامترهای موثر بر فرایند
عوامل موثر بر کیفیت و بازده کک تولیدی در فرایند ککینگ تاخیری به سه دسته تقسیم میشوند: متغیرهای فرایندی، مشخصات خوراک و پارامترهای مهندسی، مجموعه این پارامترها در جدول1 ارائه شده است.
1-3 متغیرهای فرایندی
متغیرهای فرایندی تاثیرگذار بر این فرایند سیکل زمانی فرایند، دما، فشار و نسبت برگشتی میباشند.کاهش سیکل زمانی سبب افزایش ظرفیت و کاهش محصولات مایع و کوتاه شدن عمر مخزنP5P4F میگردد .[3] به علاوه کاهش سیکل زمانی سبب افزایش میزان بخارات و در نتیجه افزایش فشار مخزن و برج تفکیک و افزایش بازده کک میگردد.[6] افزایش نرخ خوراک کوره سبب افزایش فلاکس حرارتی و در نتیجه کاهش دوره کارکرد کوره میشود. به علاوه کاهش سیکل زمانی منجر به افزایش سرعت بخارات مخزن نیز شده که خود سبب افزایش حمل ذرات ریز کک و در نتیجه کک گرفتگی مسیر و کاهش دوره کارکرد میشود.[6]
