Метод определения коксуемости по Конрадсону

Цель урока:
изучить метод определения коксуемости по Конрадсону.

Коксуемость
Коксуемость определяется количеством кокса, образующегося в стандартных условиях из нефтяного сырья в результате термического воздействия без доступа воздуха.
Нефтяной кокс - это твердое пористое вещество плотностью 1400-1500 кг/м3 от темно-серого до черного цвета, получаемое прокаливанием твердого остатка, который образуется при коксовании нефтяного сырья. Области применения нефтяного кокса весьма разнообразны: металлургия, авиационная и ракетная техника, электро- и радиотехника, ядерная энергетика и т. д.
Содержание углерода в коксе достигает 96%. В коксе концентрируются сера и металлы. Кокс, полученный из остатка, выкипающего выше 350°С, природного битума Туйметкинского месторождения Татарии, содержит 5,2% серы, 0,26 % ванадия и 0,14 % никеля.

Промышленное значение имеют следующие процессы коксования тяжелых нефтяных остатков:
периодический процесс в обогреваемых кубах;
полунепрерывный процесс коксования нагретого сырья в необогреваемых камерах (замедленное коксование);
непрерывный процесс в псевдоожижениом слое разогретого до 600-650°С порошкового кокса (термоконтактный крекинг).
Из них в процессе термоконтактного крекинга обеспечивается наиболее высокий выход жидких фракций и низкий - кокса. Коксуемость природного битума Горского месторождения Татарии составляет 11,6%. Фракция 350-500оС горского битума имеет коксуемость 0,06%, а остаток, выкипающий выше 500оС, - 18,6 %. Выход кокса в процессе термоконтактного крекинга остатка горского битума 14,3%.

Кокс является продуктом конденсации жидкофазных термических реакций нефтяного сырья. Из углеводородов наибольшей коксообразующей склонностью обладают ароматические соединения. Следовательно, чем больше в исходном сырье содержится ароматических соединений и смолисто-асфальтеновых веществ, тем выше выход кокса.
По технико-экономическим соображениям коксуемость сырья установок коксования должна быть в пределах 10-20%. Выход кокса из прямогонных нефтяных остатков коксуемостью не более 30% можно оценить по следующим зависимостям:
WK = 2,0+ 1,66К; WK+Г = 5,5+ 1.76K,
где WK - выход кокса на сырье, %; WK+Г, - суммарный выход кокса и газа на сырье, %; К -коксуемость сырья (По Конрадсону), %.

Различие между значениями коксуемости и выходом кокса обусловлено частичным испарением непрореагировавшей части сырья при определении коксуемости.
Выход кокса из тяжелых нефтяных остатков можно рассчитать в зависимости от группового химического состава сырья по уравнению:
К = 6,04 + 0,1 (8,68А + 9,22С + 9,8М) Ко,
где А, С, М содержание асфальтенов, смол и масел в остатке, доли; К0 - коксуемость остатка. %.

Коксование является эффективным процессом переработки природных битумов. Природный битум месторождении Атабаска (Канада), который имеет коксуемость 13,3-14,0% и содержит 3,5-5,0% серы, 0,015-0,029 % ванадия, 0,006-0,010% никеля, перерабатывается в промышленных масштабах по топливно-коксовому варианту с использованием процессов замедленного коксования и в псевдоожиженном слое. Содержание серы в получаемом коксе достигает 9,0 %, ванадия 0,159 %, никеля 0,066 %

Коксуемость необходимо знать не только для исходной нефти, но и для нефтяных фракций:
350-500, 350-540, 350-560оС (сырье каталитического крекинга);
остатков, выкипающих выше 350, 400, 450, 500, 540, 560оС (сырье деструктивных процессов и котельное топливо).
Для дизельных фракций определяют коксуемость 10%-го остатка. От коксуемости моторных топлив зависит такое их эксплуатационное свойство, как склонность к образованию отложений. Топлива для быстроходных дизелей должны иметь коксуемость 10 %-го остатка не более 0,30 %. Коксуемость топлив для среднеоборотных и малооборотных дизелей допускается до 3,0-9,0%. Коксуемость нефти и нефтепродуктов определяют по методу, разработанному Конрадсоном.