جایگاه کوره کک در کک‌سازی

طراحی و عملیات کوره برای کک‌سازی تأخیری بسیار مهم است. واکنش کک‌سازی گرماگیر است و مقدار گرمای ورودی زیادی احتياج دارد. هم‌چنین کوره باید قادر باشد انتقال حرارت به خوراک را به سرعت انجام دهد و زمان اقامت در کوره را با هدف جلوگیری از شکست زیاد خوراک، محدود کند.

کوره کک

کوره معمولا لوله­‌های افقی و دو محفظه تابشی دارد. آتش از پایین با تعداد مشعل کم (برای تسهیل توزیع حرارت) ارجح است. سرعت و اغتشاش بالا برای عدم تشکیل فیلم روی لوله و تشکیل کک در کوره لازم است.

در برخی موارد، بخار یا آب خوراک بویلر برای افزایش اغتشاش، تزریق می‌­شود. در روند اخیر، سرعت درون لوله‌­های کوره در حدود 6 فوت بر ثانیه برای  نفت سرد”طراحی می­‌شود. هم‌چنین پیشنهاد می­‌شود فاصله بین لوله­‌ها افزایش یابد تا توزیع حرارت در اطراف لوله مناسب‌­تر شود. علاوه بر این تمایل به کاهش شارحرارت تابشی در حدود Btu/hr-ft²9000 برای افزایش انعطاف‌پذیری و طول عمر وجود دارد. مرسوم‌­ترین میانگین 10000 تا Btu/hr-ft²12000 است. پیش گرم کردن هوا، بازده کلی سیستم کوره را بهبود می­‌بخشد.

هوای احتراق از طریق گازهای دودکش پیش گرم می­‌شود. در ادامه از طریق کانال‌­های عایق شده به مشعل می­‌رود. طراحی دو مشعله نسبت به تک مشعله به دلیل شارحرارتی بیشتر و مدت زمان ماند کمتر ارجح است. این حالت، طول عمر کوره‌ای که قرار است خوراک­‌های سنگین را فرآورش کند، افزایش می­‌دهد.

هنگامی­‌که کک در لوله­‌های کوره در گذر زمان ته‌نشین شود، حرارت بیشتری برای ایجاد دمای خروجی مشابه لازم می­‌شود. هم‌چنین تجمع کک، افت فشار بالا در کوره را به دنبال دارد. این کاهش افت فشار، سرعت خوراک را کاهش می‌­دهد. هم‌چنین به دلیل دمای بالای پوسته لوله، ایمنی عملیاتی محدود شده و درچنین شرایطی کوره باید کک زدایی شود.

در شکل زیر، شماتیک کوره کک‌سازی تاخیری نمایش داده شده است.

بیشینه دمای پوسته لوله، از طریق متالوژی، ضخامت و مقدار خمش لوله و نوع روش کک زدایی به کار رفته، تعیین می‌­شود.

سه روش کک زدایی عبارت‌ اند از: کک زدایی هوا-بخار، پیگینگ مکانیکی و اسپالینگ روی خط.

کوره کک‌سازی شرکت کونکوفیلیپس

در محیط رقابتی پالایشگاهی امروز، هم‌چنان از کک‌سازی تأخیری به عنوان یک گزینه اقتصادی اصلی در فناوری ارتقای نفت سنگین یاد می­‌شود. در بیشتر سایت­‌های کک‌سازی تأخیری، بهتر است تولید کک به علت بازار به نسبت کم ارزشش در مقابل با سایر محصولات دستگاه کک‌سازی محدود شود.

بیشتر تجهیزات کک‌سازی به طور پیوسته عملیات‌­ها را برای افزایش انعطاف­‌پذیری به منظور فرآوری انواع خوراک بهینه می­‌کنند تا بیشینه مایعات و گازهای با ارزش تولید شود. هم‌زمان در عملیات­‌های روزانه به حفظ امنیت و اطمینان­‌پذیری واحد عملیاتی تأکید می­‌شود.

یکی از اثربخش‌­ترین روش‌­های کک‌­سازی تجاری موجود در دنیای امروز برای طراحی واحدهای جدید یا بازآرایی واحدهای قدیم، پتنت فرآیند کک‌سازی تأخیری کونکوفیلیپس است. فرآیند اختصاصی کک‌سازی تأخیری کونکوفیلیپس بر مبنای فرآیندهای پتنت شده و تجارب عملیاتی است.

شرکت کونکو برای اولین بار حضور در کک‌سازی تأخیری را در اوایل دهه 1950 میلادی در پُنکاسیتی اوکلاهما با ساخت اولین دستگاه کک‌سازی آغاز کرد. کونکو تمامی اینترنال‌­های تجهیزات کک‌سازی را طراحی کرد و بعد از 1960 ساخت. در اوایل 1980 میلادی، شرکت کونکو، ارائه لایسنس فناوری کک‌سازی تأخیری خود در خارج از فضای شرکتش را آغاز کرد. اکنون تمامی پالایشگاه‌­های جهان از تجربه و تخصص شرکت کونکوفیلیپس برای تبدیل نفت باقیمانده استفاده می­‌کنند.

شکل زیر نمایی از دستگاه کک‌سازی طراحی کونکوفیلیپس را كه در سال 2001 در ونزوئلا شروع به كار كرد، نشان می­‌دهد.

در طول 50 سال گذشته، کونکوفیلیپس به تجارب عملیاتی و طراحی ارزشمندی در تمامی زمینه­‌های کک‌سازی تأخیری رسیده است. این تجربه کونکوفیلیپس را به ارتقا اقتصاد، اطمینان­‌پذیری و انعطاف­‌پذیری فرآیند کک‌سازی تأخیری قادر می‌­سازد. کونکوفیلیپس پیشتاز صنعتی در بازار کک‌سوزنی باکیفیت بالا است. تامین‌کننده بزرگ دیگر برای تولید کک‌سوزنی، شرکت سی کیم کو (C chem co) ژاپن است. شکل بعدی واحدهای کک باکیفیت و سوختی در پالایشگاه لیک چارلِز لوئیزیانا را به نمایش گذاشته است.

کوره

از آنجایی که کوره یکی از مهم‌ترین بخش‌­های تجهیزاتی در یک دستگاه کک‌سازی تأخیری است، کونکوفیلیپس برنامه کامپیوتری پیشرفت­ه‌ای برای مدل‌سازی شرایط فرآیندی توسعه داده است. برنامه کوره به صورت دقیقی مقدار شکست و تبخیر در هر یک از لوله­‌های کوره دستگاه کک‌سازی (و همچنین سایر فاکتورهای طراحی مهم که در شکل زیر نشان داده شده است) را محاسبه می‌­كند.

این برنامه با داده‌­های عملیاتی برای طراحی کوره‌های جدید، رفع گلوگاهی کوره‌­های موجود، ارزیابی اثرات خوراک و تغییرات عملیاتی بر روی فرآیند کک‌سازی باموفقیت مورد استفاده قرار گرفته است.

دانش این فرآیند با ویژگی­‌های مهم طراحی مکانیکی (نظیر طراحی متالورژی لوله برای طول عمر بیشتر و پیکربندی بهینه جعبه آتش) همگام شده تا بهترین انتخاب کوره با بالاترین کارآیی کوره دستگاه کک‌سازی در کاربردهای جدید را برای مشتری تضمین کند.

ابزار مدل‌سازی کوره می‌­تواند به کیفیت بازگردانی تقطیر شده در عملیات کوره کمک کند. جریان بازگردانی تقطیر شده، تبخیر در طول فرآیند کک‌سازی را ارتقا می­‌دهد. در کوره، افزایش تبخیر، سرعت درون لوله را افزایش داده یا به عبارت دیگر، زمان اقامت خوراک در دمای بالای °F 800 کاهش می­‌یابد. هدف از کاهش این زمان در بالای دمای مذکور، محدود کردن تشکیل کک درون لوله و افزایش طول عمر کوره است. هم‌چنین کنکوفيلیپس در انتخاب روش‌های بازکردن لوله­‌های کوره تجارب فراوانی دارد.

منبع: برگرفته از کتاب جامع از نفت تا گرفت؛ مسئله الکترودگرافیتی