Актуальность трудности. Прокаливание нефтяного кокса является нужным шагом его подготовки к использованию в производстве анодной и графитированной электродной продукции для нужд дюралевой и электросталеплавильной индустрии. Прокаленный кокс пользуется в Рф неизменным спросом, который за счет внутреннего производства удовлетворяется далековато не стопроцентно. Исключительно в дюралевой индустрии недостаток российского прокаленного сырья составляет около 500 тыс.т/год. С учетом ожидаемого роста производства алюминия и электродов этот недостаток в наиблежайшей перспективе может существенно возрасти. Покрытие возрастающей потребности российскей металлургии в прокаленном коксе за счет импорта сталкивается в ближайшее время с существенными трудностями, обусловленными сокращением поступления кокса на наружный рынок. В связи с этим интенсификация российских процессов производства прокаленного нефтяного кокса представляется очень животрепещущей.

Наикрупнейшим в Рф производителем прокаленного кокса является ОАО «Завод «Сланцы», в каком в качестве прокалочных агрегатов используются непрерывнодействующие вертикальные камерные печи. Всего на заводе эксплуатируется 5 батарей печей (по 23 камеры в каждой), производящих около 200 тыс.т/год прокаленного кокса. Получаемый продукт употребляется на русских дюралевых и электродных заводах и отчасти экспортируется в Западную Европу.

Камерные печи, начальным предназначением которых являлось создание бытового газа из горючих сланцев, используются для прокаливания нефтяного кокса с 1970 г. За истекший период был разработан и реализован ряд технических решений, позволивших сделать лучше эксплуатационные характеристики печей и потребительские характеристики прокаленного кокса. Но резервы и способности совершенствования данной технологии нельзя считать исчерпанными.

Конечные результаты прокаливания кокса в камерных печах почти во всем определяются реакциями с ролью газовой фазы. Управление этими реакциями и рациональное рассредотачивание парогазовых потоков снутри камерной печи положены в данной работе в базу предстоящей оптимизациии и интенсификации процесса. Исследования в обозначенном направлении имеют не только лишь прикладное значение, да и представляют научный энтузиазм.

Интенсификация процесса прокаливания кокса в камерных печах методом рациональной организации парогазовых потоков в слое кокса.

Основными задачками работы являлись:

— исследование закономерностей газообразования при прокаливании нефтяного кокса в лабораторных критериях и моделирование процесса с прямо- и противоточным движением парогазовых товаров;

— разработка и опытно-промышленные тесты новейшей конструкции верхнего отбора газа из камерных печей и новейшей технологии прокаливания кокса в печах с модифицированной схемой отбора парогазовых товаров,

— опытно-промышленные исследования технологии газового и парового остывания прокаленного кокса;

— промышленная реализация улучшенной технологии прокаливания кокса на батарее камерных печей.

Научная новизна. Изучены закономерности формирования состава газовой фазы при слоевом прокаливании нефтяного кокса в интервале температур ЭОО-1ОООС и скорости его нагрева 1-2 град/мин.

Установлено, что состав и объем продукционных газов определяются глубиной протекания вторичных гетерогенных процессов с ролью углерода кокса, углеводородных газов и водяного пара. Показано, что аспектами степени конверсии парогазовых товаров в данном процессе являются отношение водород : метан и количество оксида углерода в газах прокаливания.

В первый раз разработаны компьютерные модели процесса при прямо- и противоточном движении газов относительно прокаливаемого кокса, дозволяющие предсказывать состав и выход газов при изменении наружных технологических причин процесса.

Практическая ценность и реализация в индустрии. Разработана и внедрена в промышленное создание уникальная конструкция камерной печи с дополнительным распределенным по длине камеры верхним отбором парогазовых товаров прокаливания кокса. Внедрение новейшей конструкции и технологии позволило интенсифицировать процесс, повысить его теплотехническую эффективность, сделать лучше экологические характеристики производства и условия труда обслуживающего персонала печей. Фактический экономический эффект от внедрения данной разработки в ОАО «Завод «Сланцы» в масштабе батареи печей за 2003-2004 г.г. составил 1,15 млн.руб. (в ценах на 01.01.05).

Создано конструктивное оформление газового и парового остывания прокаленного кокса в нижней зоне печей. Исследования на промышленных камерных печах проявили высшую эффективность парового остывания и возможность увеличения производительности печей при его использовании.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на научно-практической конференции «Современные трудности производства и эксплуатации электродной продукции» (Челябинск, 2000 г.); на межотраслевой конференции «Нефтеперерабатывающая и дюралевая индустрии — развитие сотрудничества, оптимизация связей по поставкам нефтяного кокса» (Красноярск, 2001 г.), на научно-практической конференции «Эколо-

гические технологии в нефтепереработке и нефтехимии» (Уфа, 2003 г.); на конференции межотраслевой рабочей группы «Нефтекокс» (Сланцы, 2004 г.).

Публикации. По материалам диссертации размещены 4 работы, в том числе 1 статья, тезисы 2 докладов и 1 патент.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, перечня литературы и приложений. Работа изложена на 129 страничках, включает 21 таблицу и 31 набросок. Перечень литературы содержит 102 наименования.

…

Выводы

1. На основании проведенных в данной работе исследовательских работ выявлены способности и направления интенсификации процесса прокаливания нефтяного кокса в камерных печах’за счет рациональной организации парогазовых потоков в слое кокса, разработана и внедрена в промышленное создание улучшенная разработка прокаливания кокса в печах с модифицированной схемой рассредотачивания и отбора парогазовых товаров.

2. Лабораторными исследовательскими работами показано, что в критериях слоевого прокаливания кокса состав и объем продукционных газов определяются глубиной протекания вторичных гетерогенных процессов с ролью углерода кокса, углеводородных газов и водяного пара. Аспектами степени конверсии парогазовых товаров в данном процессе являются соотношение водород : метан и количество оксида углерода в газах прокаливания. Установлено, что при отборе газа из зоны температур более 900°С

выход прокаленного кокса понижается в среднем на 0,43% на каждый процент роста влажности сырья.

3. Компьютерное моделирование процесса показало, что организация в камерной печи, вместе с прямоточным, также и противоточного по отношению к коксу движения газа позволяет отбирать через верхний газоотвод до 80% парогазовых товаров, не подвергая их приметным высокотемпературным превращениям. Разработанные модели позволяют предсказывать состав и выход газов при изменении наружных технологических причин процесса.

4. Опытно—промышленные исследования процесса прокаливания кокса в печи уникальной конструкции с дополнительным распределенным по длине камеры верхним отбором парогазовых товаров проявили, что такая организация процесса приводит к относительному повышению реальной плотности, пористости и адсорбционной возможности кокса. Схожий нрав конфигурации характеристик свойства кокса, разумеется, связан как с термический интенсификацией процесса прокаливания при противоточном движении газа, выполняющего в печи функцию внутреннего теплоносителя, так и с уменьшением отложения пироугле-рода на коксе.

5. В итоге опытно-промышленных и следующих промышленных исследовательских работ на реконструированной батарее камерных печей установлено, что организация в печах дополнительного верхнего отбора парогазовой консистенции позволяет.

при производстве схожего по плотности прокаленного кокса повысить в среднем на 7,5% производительность печей либо соответственно понизить расход отопительного газа;

понизить давление в высшей части печей и в связи с этим уменьшить вредные выбросы в зоны обслуживания печей, также уменьшить утраты газа приблизительно на 30%;

повысить теплоту сгорания продукционного газа в среднем на 15%.

6. Дополнительные способности интенсификации процесса открывает организация в нижней зоне печей газового либо парового остывания прокаленного кокса Опытно-промышленные исследования на группе печей проявили, что подмена малоэффективного внешнего остывания выгрузочных устройств печей внутренним остыванием кокса водяным паром делает возможность увеличения производительности печей на 30-35%.

7. В итоге внедрения технологии прокаливания кокса с модифицированной схемой отбора парогазовых товаров на батарее печей экономический эффект за период 2003-2004 г.г. составил 1,15 млн.руб. (в ценах на

01.01.05). Опыт эксплуатации реконструированной батареи позволяет советовать перевод на новейшую технологию других батарей камерных печей ОАО «Завод «Сланцы». В процессе их поочередной реконструкции целенаправлено, вместе с верхним отбором парогазовых товаров, организовать подачу пара в нижнюю часть печей для ликвидации подсосов воздуха в эту зону и дополнительного остывания прокаленного кокса.

Публикации по теме диссертации

1. Вишнев В.Г., Боровиков Г.И., Качан Д.М. Опыт производства прокаленного нефтяного кокса для нужд электродной индустрии // Современные препядствия производства и эксплуатации электродной продукции: Сб. научн. трудов. — Челябинск: «Библиотека А.Миллера», 2000. — С.60.

2. Состояние и перспективы производства кокса на заводе «Сланцы» / В.Г.Вишнев, Г.И.Боровиков, Д.М.Качан, А.А.Буйвич // Сб. докл. межот-расл. конф. «Нефтеперерабатывающая и дюралевая индустрии — развитие сотрудничества, оптимизация связей по поставкам нефтяного кокса», 27-29 марта 2001 г. — Красноярск, 2001. — С.39-43.

3. Состояние и перспективы производства прокаленного нефтяного кокса в ОАО «Завод «Сланцы» / ВТ.Вишнев, Г.И.Боровиков, Д.М.Качан,

A.А.Буйвич // Нефтепереработка и нефтехимия. — 2002. — № 10. — С Л 2-16.

4. Пат. 2225427 РФ, МКИ 7 С 10 В 1/04. Вертикальная камерная печь для термической обработки твердого горючего / Г.И.Боровиков, Ю.И.Белянин,

B.Г.Вишнев, Д.М.Качан, Л.Н.Шипук, Н.АГрибова (РФ). -№ 200210565/15; Заявл. 26.02.02; Опубл. 10.03.04, Бюл. № 7. — С.715.

16.05.05г. Зак. 71-75 РТП ИК «Синтез» Столичный пр., 26

13НЮЛ 2005

/’ ь*

* <»4л«етЯ ?. Tierce/pre

Ч

1648