Αναβάθμισης υπολείμματος σε μονάδα flexicoking

Transcript

1 ΠΣΤΧΙΑΚΗ 2015 Αναβάθμισης υπολείμματος σε μονάδα flexicoking ΤΝΣΑΚΣΗ : ΟΡΕΙΟ ΑΙΝΣΙΝ, ΓΕΡΟΔΗΜΟ ΕΤΑΓΓΕΛΟ ΣΕΧΟΛΟΓΙΑ ΠΕΣΡΕΛΑΙΟΤ ΚΑΙ ΦΤΙΚΟ ΑΕΡΙΟ

2 ΣΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΤΣΙΚΟ ΤΔΡΙΜΑ ΚΑΒΑΛΑ ΧΟΛΗ: ΣΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΠΕΣΡΕΛΑΙΟΤ ΚΑΙ ΦΤΙΚΟ ΑΕΡΙΟ ΠΣΤΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΙΑ : ΑΝΑΒΑΘΜΙΗ ΤΠΟΛΕΙΜΜΑΣΟ Ε ΜΟΝΑΔΑ FLEXICOKING ΦΟΙΣΗΣΕ : ΟΡΕΙΟ ΑΙΝΣΙΝ 3524 ΓΕΡΟΔΗΜΟ ΕΤΑΓΓΕΛΟ 3733 ΤΠΕΤΘΤΝΟ ΚΑΘΗΓΗΣΗ : Α.ΛΑΖΑΡΙΔΟΤ Καβάλα,

3 ΔΤΥΑΡΙΣΙΔ : Ευχαριστούμε τους γονείς μας που μας έδωσαν την ευκαιρία και τη δυνατότητα να σπουδάσουμε. Επίσης να ευχαριστήσουμε όλους τους καθηγητές που τόσα χρονιά προσπαθούν να δημιουργήσουν το καλύτερο περιβάλλον για των μέλλον των σπουδαστών. 2

4 ΠΔΡΙΔΥΟΜΔΝΑ ΚΔΦΑΛΑΙΟ 1 Ππξόιπζε << ΚΑΣΖΓΟΡΗΔ ΠΤΡΟΛΤΖ << ΓΗΔΡΓΑΗΔ ΑΠΟΜΑΚΡΤΝΖ ΑΝΘΡΑΚΑ << ΗΞΟΓΟΛΤΖ << ΔΞΑΝΘΡΑΚΩΖ << 13 ΔΞΑΝΘΡΑΚΩΖ ΜΔ ΤΣΔΡΖΖ << 13 ΔΞΑΝΘΡΑΚΩΖ ΡΔΤΣΟΣΔΡΔΑ ΚΛΗΝΖ << 14 FLEXICOKING << ΚΟΣΟ, ΔΠΔΝΓΤΖ ΚΑΗ ΒΟΖΘΖΣΗΚΔ ΠΑΡΟΥΔ ΓΗΑ ΡΔΤΣΖ ΚΑΗ ΔΤΔΛΗΚΣΖ ΑΞΑΝΘΡΑΚΩΖ << ΣΤΠΟΗ, ΗΓΗΟΣΖΣΔ ΚΑΗ ΥΡΖΔΗ ΣΟΤ ΠΔΣΡΔΛΑΗΟΤ ΚΟΚ << 18 ΚΔΦΑΛΑΙΟ 2 Γηεξγαζία ηνπ ππνιείκκαηνο ζε flexicoking << XΑΡΑΚΣΖΡΗΣΗΚΑ ΜΟΝΑΓΑ << ΓΤΝΑΜΗΚΟΣΖΣΑ << ΠΔΡΗΓΡΑΦΖ ΓΗΔΡΓΑΗΑ << ΥΖΜΗΚΖ ΓΗΔΡΓΑΗΑ << FLUID SOLIDS << FLEXSORB << ΠΔΡΗΡΑΦΖ ΡΟΖ << 38 3

5 4

6 ΠΡΟΛΟΓΟ Σν βηβιίν απηό απεπζύλεηαη ζηνπο κεραληθνύο νη νπνίνη αζρνινύληαη κε ην θιάδν ησλ δηπιηζηεξίσλ πεηξειαίνπ θαη θπζηθό αέξην. Με ηελ αλάπηπμε ηεο ηερλνινγίαο, λέα ζπζηήκαηα, ηερληθέο δηαδηθαζίεο αιιάδνπλ θαη ηα δεδνκέλα ζην θνκκάηη ησλ δηπιηζηεξίσλ θαη παξαγσγήο. Έλα θνκκάηη πνπ εδώ θαη κηα 5 εηία έρεη θέξεη ηελ επαλάζηαζε ζην θιάδν απηό είλαη ην flexicoking. Σν flexicoking παίδεη ζεκαληηθό ξνιό ζηα δηπιηζηήξηα όισλ ησλ ρσξώλ εδώ θαη ρξόληα όκσο απηό πνπ αιιάδεη είλαη ε λέα ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνίεζε γλσζηή εηαηξία ώζηε λα κεγαιώζεη ηηο απνδόζεηο απηέο θαη κε απνηέιεζκα λα απμεζνύλ ηα θέξδε ησλ εηαηξηώλ. Βαζηθνί ζηόρνη ηνπ βηβιίνπ είλαη ε θαηαλόεζε ηεο δηαδηθαζίαο ηεο λέα flexicoking θαη ε δηαθνξά απηή κε άιιεο παξόκνηεο δηαδηθαζίεο. Όζν πξνρσξάλε ηα θεθάιαηα ην ζέκα γίλεηαη πην εηδηθεπκέλν θαη αλαιύνπκε κε κεγαιύηεξε ιεπηνκέξεηα ηα ζηνηρεηά θαη ην βαζηθό καο ζέκα. Με επηζηεκνληθό ζάξξνο θαηαβάιιεηαη ηδηαίηεξε πξνζπάζεηα γηα ηε κεηαθνξά νξώλ ηεο μελόγισζζεο πεηξειατθήο βηνκεραλίαο ζηα ειιεληθά, πνπ ε έιιεηςεο ηνπο γίλεηαη πεξηζζόηεξν εκθαλείο ζηελ εθπαηδεπηηθή δηαδηθαζία. 5

7 ΚΔΦΑΛΑΙΟ 1 ΠΤΡΟΛΤΗ 1. ΔΙΑΓΩΓΗ ηελ ηζηνξία ηεο βηνκεραλίαο πεηξειαίνπ, ζηόρνο ήηαλ πάληα ε κεγηζηνπνίεζε παξαγσγήο απνζηαγκάησλ ( ιεπθά πξντόληα ) εηο βάξνο ηνπ ππνιείκκαηνο απόζηαμεο (ειαρηζηνπνίεζε παξαγσγήο καδνύη ) απηό ππαγνξεύεηαη από ηα νηθνλνκηθά ηεο ιεηηνπξγηάο ηνπ δηπιηζηεξίνπ.δθηόο από έλαλ ζρεηηθά κηθξό όγθν ππνιεηκκάησλ από επηιεγκέλα αξγά πεηξέιαηα πνπ κπνξνύλ λα ππνβιεζνύλ ζε επεμεξγαζία γηα παξαγσγή ιηπαληηθώλ, ε κόλε ζεκαληηθή αγνξά γηα ηα ππνιείκκαηα είλαη ηα καδνύη. Σν κεγαιύηεξν πνζνζηό ηνπ ππνιείκκαηνο είλαη πνιύ παρύξξεπζην ζε ζεξκνθξαζίεο πεξηβάιινληνο, πξέπεη λα ζπλδπαζηεί κε ειαθξύηεξα πξντόληα ώζηε κε ηε κείσζε ηνπ ημώδεο λα γίλεη εκπνξεύζηκε. Αθόκα θαη ηόηε ε ηηκή πώιεζεο είλαη ρακειόηεξε από ηελ ηηκή ηνπ αξγνύ.σα καδνύη ρξεζηκνπνηνύληαη θπξίσο σο θαύζηκα λαπηηιίαο, κεγάισλ βηνκεραληθώλ θηλεηήξσλ θαη ιεβήησλ.ζ δήηεζε ζπλερίδεη λα κεηώλεηαη ηα ηειεπηαία ρξόληα ιόγσ λνκηθώλ πεξηνξηζκώλ σο πξνο ηελ επηηξεπόκελε πεξηεθηηθόηεηα ζε ζείν. Οη λόκνη απηνί έρνπλ ηεζεί γηα πεξηνξηζκό ηεο αηκνζθαηξηθήο ξύπαλζεο. Απηνί νη πεξηνξηζκνί έρνπλ νδεγήζεη πνιιέο κνλάδεο ειεθηξνπαξαγσγήο ζηνλ άλζξαθα ε ηελ ππξεληθή ελέξγεηα, θαη έρνπλ δηεπξύλεη ηε δηαθνξά ηηκήο κεηαμύ ιεύθσλ πξντόλησλ θαη καδνύη. 1.1 ΚΑΣΗΓΟΡΙΔ ΠΤΡΟΛΤΗ νη κεραληθνί θαη ηερλνιόγνη ηνπ θιάδνπο απηνύ λα δίλνπλ κηα κεγαιύηεξε βάζε ζηηο δηεξγαζίεο πνπ κπνξνύλ λα εθκεηαιιεπηνύλ όζν ηνλ δπλαηόλ πεξηζζόηεξν ην αξγό πεηξέιαην θαη ζπγθεθξηκέλα ην αξγό κε πςειό πεξηεθηηθόηεηα ζε ζεην. Μηα από ηηο δηεξγαζίεο απηέο πνπ κπνξνύκε λα πνύκε θαη νη πην ζεκαληηθή, είλαη νη δηεξγαζίεο ππξόιπζεο. Με ηνλ όξν ππξόιπζε λνείηαη γεληθά ε θαζαξά ζεξκηθή ε ζεξκνθαηαιπηηθή θαηεξγαζία ηνπ α.πεηξειαίνπ θαη ηε βειηίσζε ηεο πνηόηεηαο ησλ πνιύηηκσλ ειαθξύηεξσλ ζπζηαηηθώλ. Οη ιόγνη πνπ ηνλίδεη ηελ αλαγθαηόηεηα δηεξγαζηώλ ππξόιπζεο είλαη : 6

8 Ζ παξαγσγή από ηελ αηκνζθαηξηθή πίεζε δελ επαξθεί γηα λα θαιύςεη ηε δήηεζε ζε ιεπθά πξντόληα. Με ηελ πάξνδν ηνπ ρξόλνπ νη δηαζέζηκνη ηύπνη αξγνύ πεηξειαίνπ είλαη βαξύηεξνη ε ηάζε απηή ζα ζπλερηζηεί. Ζ πεξηεθηηθόηεηα ζε ζείν θαη άιια αλεπηζύκεηα ζπζηαηηθά απμάλεη ιόγσ ηνπ βαξύηεξνπ πεηξειαίνπ. Οη πξνδηαγξαθέο γηα ηελ πεξηεθηηθόηεηα ζε ζείν γίλνληαη όιν θαη πην απζηεξέο. Ζ δήηεζε καδνύη κεηώλεηαη. Ζ ηηκή ηνπ αξγνύ πεηξειαίνπ ρακεινύ ζεηνπ είλαη πςειόηεξε από ηελ ηηκή ηνπ αξγνύ πεηξειαίνπ πςεινύ ζείνπ θαη ε δηαθνξά απηή απμάλεηαη κε ηε πάξνδν ηνπ ρξόλνπ. ην θεθάιαην απηό ζα δνύκε όηη ε ππξόιπζε έρεη δέζεη θαιά ην όλνκα ηνπ κε ην ππόιεηκκα ηνπ α.πεηξειαίνπ, δειαδή κε πνην ηξόπν κπνξνύκε λα εθκεηαιιεπηνύκε όζν ηνλ δπλαηόλ θαιύηεξα ην ππόιεηκκα κε ηε δηεξγαζία ππξόιπζε. Σν ππόιεηκκα ηνπ αξγνύ είλαη ην βαξύηεξν θιάζκα ηνπ πεηξειαίνπ θαη ζπιιέγεηαη ζην ρακειόηεξν ζεκείν ηεο αηκνζθαηξηθήο απόζηαμεο ή ηεο απόζηαμεο θελνύ. 7

9 Αηκνζθαηξηθό Τπόιεηκκα ππόιεηκκα θελνύ Nigeria Algeria North sea Mexican isthmus Arabian light Russia Kuwait Arabian heavy Venezuelan heavy *πίλαθαο 1 : απνδόζεηο αξγνύ πεηξειαίνπ ζε ππόιεηκκα. (Απνδόζεηο % θ.β) Ζ δνκή ππνιεηκκάησλ είλαη πνιύπινθεο κεγαινκνξηαθέο δνκέο πνπ πεξηέρνπλ εηεξνάηνκα όπσο ζείν, άδσην θαη κέηαιια θαη ε θαηάηαμε ηνπο είλαη απζαίξεηε. Brent Πεξηεθηηθόηεηα, %θ.β +565 o C (+1050 o F ) o F ) Arabian heavy +565 o C ( Θεην Άδσην Δμαλζξάθσκα Αζθαιηέληα Απόδνζε ζην αξγό, % θ.ν *Πίλαθαο 2 :ππόιεηκκα θελνύ βαξέσο αξγνύ πςειή πνηόηεηα ρακειή πνηόηεηα 8

10 θαηεγνξίεο : Οη δηεξγαζίεο αλαβάζκηζεο ππνιεηκκάησλ θαηαηάζζνληαη ζε ηέζζεξηο Γηεξγαζίεο πξνζζήθε πδξνγόλνπ H-in Τδξνγνλνθαηεξγαζία πδξνγνλνππξόιπζε Γηεξγαζίεο απνκάθξπλζεο άλζξαθαο Ημσδόιπζε εμαλζξάθσζε Γηεξγαζίεο εθρύιηζεο Απαζθάιησζε κε πξνπάλην Γηεξγαζίεο κεξηθήο νμείδσζεο Αεξηνπνίεζε ππνιείκκαηνο 100% 80% 60% 40% 20% 0% κοκ υπόλειμμα Gasoil κηροζίνη νάφθα + αερια *(ην βηβιίν απηό ζα αζρνιεζνύκε κε εμαλζξάθσζε θαη ζπγθεθξηκέλα κε ην flexicoking ). *ρεδηάγξακκα 1 :Απνδόζεηο δηεξγαζίεο ππξόιπζεο 9

11 1.2. Γηεξγαζίεο απνκάθξπλζεο άλζξαθα : Ημσδόιπζε Μεξηθέο από ηηο πξώηεο κνλάδεο, θαινύκελεο ζηήιεο εμαλζξάθσζεο, ιεηηνπξγνύζαλ σο δηαιείπνπζεο κνλάδεο απόζηαμεο, θαη κεηά ηελ επίηεπμε ζπγθεθξηκέλεο ζεξκνθξαζίαο ή ζέξκαλζεο ζπλερηδόηαλ θαη κέζσ αληηδξάζεσλ ππξόιπζεο ην ππόιεηκκα κεηαηξεπόηαλ ζε θνθ. Ζ ζηήιε αλνηγόηαλ θαη απνκαθξπλόηαλ ην θνθ, ζπλήζσο κε ην ρέξη, ζην ηέινο ηνπ θύθινπ. Αλ θαη απηή ε δηεξγαζία δελ παξήγαγε θαζόινπ καδνύη από ην αξγό, ήηαλ πςειήο έληαζεο θαη πςεινύ θόζηνπο.αξγόηεξα, αλαπηύρηεθαλ κνλάδεο πεξηνξηζκέλνπ βαζκνύ ππξόιπζεο ππνιείκκαηνο γηα λα κεηώζνπλ αξθεηά ην ημώδεο θαη λα ειαρηζηνπνηήζνπλ ηελ αλάκημε κε ιεπθά πξντόληα. Απηέο νη κνλάδεο, θαινύκελεο κνλάδεο Ημσδόιπζε (visbreakers ), ζεξκαίλνπλ ηελ ηξνθνδνζία ζηνπο απινύο ελόο θνύξλνπ, Σν ππόιεηκκα ζηε ζπλερεία νδεγείηαη είηε ζε ζηήιε θιαζκάησζεο γηα απνκάθξπλζε ησλ ειαθξώλ ζπζηαηηθώλ, είηε ζε έλα δνρείν παξακνλήο ( soaker) γηα λα δνζεί ρξόλνο νινθιήξσζεο ησλ αληηδξάζεσλ ππξόιπζεο πξηλ ηελ εηζαγσγή ζηε ζηήιε θιαζκάησζεο. Ζ κνλάδα Ημσδόιπζεο πξννξίδεηαη ζπλήζσο γηα κεηαηξνπέο % ηεο ηξνθνδνζίαο, κε ην ππόινηπν λα παξακέλεη σο ππόιεηκκα (καδνύη). Ζ δηεξγαζία Ημσδόιπζε είλαη κηα ήπηα ζεξκηθή δηεξγαζία ππξόιπζεο, ε νπνία δηεμάγεηαη θπξίσο κε ζθνπό ηελ παξαγσγή ζπζηαηηθώλ κέζσλ θιαζκάησλ, δειαδή πξντόλησλ κε ρακειόηεξν ημώδεο θαη θαιύηεξε ζπκπεξηθνξά ςύρνπο από ηελ πξώηε πιε. Ωο ππόιεηκκα θαηά ηε δηεμαγσγή ηεο δηεξγαζίαο απηήο κέλεη έλα βαξύ ζηαζεξό πεηξέιαην ζέξκαλζεο (καδνύη), ηνπ όπνηνπ ην ημώδεο θαη ην ζεκείν ξνήο είλαη ρακειόηεξα από ηα αληίζηνηρα ηεο πξώηεο ύιεο. Ζ πςειή απόδνζε ζε βελδίλε ηηο πεξηζζόηεξεο θνξέο δελ είλαη επηζπκεηή. Ωο ηξνθνδνζία ρξεζηκνπνηείηαη θαηά πξνηίκεζε ην ππόιεηκκα θελνύ ηεο δεπηεξνγελνύο απόζηαμεο ηνπ α.πεηξειαίνπ. Σέηνηα ππνιείκκαηα θελνύ κπνξεί λα ζεσξεζεί όηη απνηεινύληαη ρνλδξηθά από δπν δηαθνξεηηθέο νκάδεο ελώζεσλ : 10

12 1.Απν πδξνγνλάλζξαθεο κε πςειά ζεκεία βξαζκνύ, νη νπνίνη θάησ από ηηο ζπλζήθεο ηεο ζεξκηθήο ππξόιπζεο δηαζπόληαη ζρεηηθά εύθνια ζε ζπζηαηηθά κε ρακειόηεξα ζεκεία βξαζκνύ. -ηελ πεξίπησζε ηεο πην απιήο δηεξγαζίαο Ημσδόιπζεο ην ππόιεηκκα θελνύ (πξώηε πιε) ζεξκαίλεηαη ζε κηα ζσιελνθάκηλν από 450 κέρξη 480 o C, ζηα πιαίζηα ησλ όπνησλ δηεμάγνληαη νη ζεξκηθέο αληηδξάζεηο ππξόιπζεο. ηελ έμνδν ηεο θάκηλνπ ε πίεζε θπκαίλεηαη ζπλήζσο κεηαμύ bar.κάησ από ηηο ήπηεο απηέο ζπλζήθεο δε δηεμάγνληαη δεπηεξεύνπζεο αληηδξάζεηο ζε ππνινγηζκό βαζκoύ, ηεξκαηηζκόο ησλ αιπζίδσλ αληηδξάζεσλ ππξόιπζεο πεηπραίλεηαη κε απόηνκε ςύμε ησλ εμεξρόκελσλ από ηε ζσιελνθάκελν πξντόλησλ ππξόιπζεο πνπ γίλεηαη κε ηε βνήζεηα ηνπ ςπρξνύ ξεύκαηνο γθαδόηι ( engl.gasoil quenching). ε κηα ζηήιε θιαζκάησζεο, πνπ είλαη ζπλδεδεκέλε ζηε γξακκή παξαγσγήο, γίλεηαη ν δηαρσξηζκόο ηνπ κείγκαηνο ησλ ππξνπξντόλησλ ζηα επηζπκεηά θιάζκαηα θαη ζε έλα ππόιεηκκα βαξίνπ πεηξειαίνπ ζέξκαλζεο (καδνύη).μνλάδεο Ημσδόιπζεο ηέηνηνπ είδνπο απνηεινύληαη θαηά θύξην ιόγν από κηα ζηήιε θιαζκάησζεο. Σν θόζηνο επέλδπζεο είλαη θαηά ζπλέπεηα ρακειό. Οη απνδόζεηο πνπ ιακβάλνληαη όκσο ζε κέζα θιάζκαηα θπκαίλνληαη ζε ρακειά επίπεδα, επεηδή ν βαζκόο κεηαηξνπήο ηεο αληίδξαζεο πξέπεη λα θξαηηέηαη ζρεηηθά ζρεηηθά ρακειά. 2.Απν κεγαινκνξηαθά θνιινεηδή ζπζηαηηθά (αζθαιηέληα), ηα νπνία θάησ από ηηο ζπλζήθεο δηεμαγσγήο ηεο δηεξγαζίαο είλαη πέξα γηα πέξα ζηαζεξά θαη δελ ππξνιύνληαη. -Ζ δεύηεξε νκάδα κπνξεί λα θαηαβπζηζηεί από ην ππόιεηκκα θελνύ κε ειαθξνύο πδξνγνλάλζξαθεο, π.ρ. πεληάλην ε επηάλην, θαη λα πξνζδηνξηζζεί. Μεξηθνί όκσο κεγαινκνξηαθνί πδξνγνλάλζξαθεο πνπ ππάξρνπλ ζηελ ηξνθνδνζία δξνπλ σο πεπηηθνί παξάγνληεο θαη βνεζνύλ ζηε δεκηνπξγία ελόο ζηαζεξνύ κε θαηαβπζηζκέλνπ θνιινεηδνύο δηαιύκαηνο αζθαιηελίσλ. Όκσο θαηά ηε δηαξθεία ηεο δηεξγαζίαο Ημσδόιπζεο νη πεπηηθνί απηνί πδξνγνλάλζξαθεο δηαζπώληαη κεξηθώο ζε κηθξόηεξνπο πδξνγνλάλζξαθεο, κε απνηέιεζκα λα θαηαζηξέθνληαη νη παξάγνληεο ζηαζεξνπνίεζεο ηνπ θνιινεηδνύο δηαιύκαηνο ησλ αζθαιηελίσλ.όηαλ νη αληίδξαζε 11

13 δηάζπαζεο ησλ πδξνγνλαλζξάθσλ πξνρσξήζεη ζε κεγάιν βαζκό, ηόηε ηα αζθαιηέληα απνρσξίδνληαη από ην δηάιπκα θαη θαηαβπζίδνληαη ζηελ πεξίπησζε απηή ζρεκαηίδεηαη αθελόο θνθ. Γηα ην ιόγν απηό ν κέγηζηνο βαζκόο κεηαηξνπήο ζηε δηεξγαζία Ημσδόιπζε εμαξηάηαη από ηελ πεξηεθηηθόηεηα ζε αζθαιηέληα ηνπ ππνιείκκαηνο θελνύ.από ηα παξαπάλσ γίλεηαη θαλεξό όηη δελ είλαη δπλαηή κηα επηζηξνθή ηνπ ππνιείκκαηνο ηεο δηεξγαζίαο Ημσδόιπζεο ιόγσ ηεο πςειήο πεξηεθηηθόηεηαο ηνπ ζε αζθαιηέληα. - Ωο ηξνθνδνζία ζε κηα κνλάδα Ημσδόιπζεο κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί εθηόο από ην ππόιεηκκα θελνύ θαη ην αηκνζθαηξηθό ππόιεηκκα ηνπ α.πεηξειαίνπ.ηελ πεξίπησζε απηή από ηνλ πύξγν απόζηαμεο ιακβάλεηαη έλα βαξύ γθαδόηι θιάζκα, ην νπνίν ζε αληίζεζε κε ηελ πξνεγνύκελε πεξίπησζε νδεγείηαη σο επηζηξνθή θαηά αξρήλ ζε κηα δεύηεξε ζσιελνθάκελν (γ), ζηελ νπνία ππξνιύεηαη θάησ από εληνλόηεξεο ζπλζήθεο γηα δεύηεξε θνξά, θαη ζηε ζπλέρεηα μαλά ζηνλ αηκνζθαηξηθό πύξγν απόζηαμεο (β) γηα θιαζκάησζε.γηαθνξέο ζηηο απνδόζεηο ησλ πξντόλησλ πνπ ιακβάλνληαη κε ηε ρξεζηκνπνίεζε κηα επηπιένλ ζσιελνθακίλνπ γηα ζεξκηθή ππξόιπζε ηεο επηζηξνθήο, ε νπνία πεξηέρεη ζπζηαηηθά ηνπ βαξίνπ γθαδόηι θιάζκαηνο θαη ηνπ απνζηάγκαηνο θελνύ. Από ηελ αηκνζθαηξηθή απόζηαμε ελόο 12

14 θνπβεηηαλνύ α.πεηξειαίνπ ιακβάλνληαη νη απνδόζεηο πνπ αλαθέξνληαη ζηε ζηήιε 1 ζην επάλσ ηκήκα ηνπ πίλαθα (3). Με ηε ζεξκηθή ππξόιπζε ηνπ αηκνζθαηξηθνύ ππνιείκκαηνο ζε έλαλ ημνδνιύηε, πνπ ιεηηνπξγεί ρσξίο επηζηξνθή, παξάγνληαη επηπιένλ πνζόηεηα βελδίλεο θαη κέζσλ θιαζκάησλ, ελώ κε επηζηξνθή ηνπ βαξίνπ γθαδόηι θιάζκαηνο κπνξνύλ λα παξαρζνύλ αθόκα κεγαιύηεξεο πνζόηεηεο βελδίλεο θαη κέζσλ θιαζκάησλ ζε βάξνο ηνπ ππνιείκκαηνο (ζηήιε 3). Σν ππόιεηκκα ηνπ πύξγνπ θελνύ ηεο κνλάδαο Ημσδόιπζεο κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί σο βαξύ πεηξέιαην ζέξκαλζεο (καδνύη), αθνύ πξώηα αλακεηρζεί κε ηελ απαξαίηεηε πνζόηεηα κέζσλ θιαζκάησλ, γηα λα ειαηησζεί ην ημώδεο ηνπ. ηελ πεξίπησζε απηή νπζηαζηηθή απόδνζε ζε κέζα θιάζκαηα θαη ησλ δπν κνξθώλ Ημσδόιπζεο (ρσξίο ε κε επηζηξνθή ) είλαη ίδηα (29,7 % θαη 29,4% αληίζηνηρα ). Απνδόζεηο ελδηάκεζσλ πξντόλησλ 1 κε απόζηαμε 2 -κε ημσδνιπηή 3 -κε ημσδνιπηή θαη επηζηξνθή πζηαηηθά βελδίλεο 19,6 22,2 30,0 Μέζα θιάζκαηα 23,8 29,7 40,4 Τπνιείκκαηα 54,7 45,7 24,3 Απνδόζεηο ηειηθώλ πξντόλησλ (πνπ πιεξνύλ ηηο πξνδηαγξαθέο ) Βελδίλεο 19,6 22,2 30,0 Μέζα θιάζκαηα 21,4 29,7 29,4 Πεηξέιαηα ζέξκαλζεο 57,1 45,2 35,3 *πίλαθαο 3 : Απνδόζεηο θαηά ηε θαηεξγαζία ελόο θνπβεηηαλνύ αξγνύ πεηξειαίνπ 13

15 1.2.2 Δμαλζξάθσζε : ηηο δηεξγαζίεο εμαλζξάθσζεο ην αηκνζθαηξηθό ππόιεηκκα ε άιιεο πξώηεο ύιεο ππξνιύνληαη θαη δίλνπλ θνθ, κέζα θιάζκαηα, βελδίλε θαη κηθξέο πνζόηεηεο αεξίσλ. Γηα λα νινθιεξσζνύλ νη δεπηεξεύνπζεο αληηδξάζεηο πνπ νδεγνύλ ζην ζρεκαηηζκό θνθ, πξέπεη ν ρξόλνο αληίδξαζεο θάησ από ζπλζήθεο ππξόιπζεο λα είλαη αξθεηά κεγάινο. Αλάινγα κε ην ηξόπν δηεμαγσγήο ηνπο νη δηεξγαζίεο εμαλζξάθσζεο δηαθξίλνληαη ζηηο : Γηεξγαζία επηβξαδπλόκελεο εμαλζξάθσζεο (engl.delayed coking) Γηεξγαζία εμαλζξάθσζεο ξεπζηνζηεξεάο θιίλεο (engl.fluid coking ) Γηεξγαζία flexi-coking. Α -Δμαλζξάθσζε κε πζηέξεζε-επηβξαδπλόκελε εμαλζξάθσζε (Delayed coking) : Ζ εμαλζξάθσζε θαζπζηεξεί κέρξη ε ζεξκή ηξνθνδνζία λα θηάζεη ζην δνρείν εμαλζξάθσζε ηξνθνδνζία νδεγείηαη ζην ρακειόηεξν ηκήκα ηεο ζηήιεο θιαζκάησζεο, όπνπ αλακηγλύεηαη κε γθαδόηι αλαθπθινθνξίαο όπνπ θαη πξνζεξκαίλεηαη.σν ππόιεηκκα ηεο ζηήιεο θιαζκάησζεο κεηαθέξεηαη πξνο ηνπο απινύο ηνπ θνύξλνπ όπνπ ζεξκαίλεηαη ζε o C. ηελ είζνδν ησλ απιώλ πξνζηίζεηαη αηκόο ε ζπκπύθλσκα γηα λα κεησζεί ν ρξόλνο παξακνλήο ζηνπο απινύο γηα λα ειαρηζηνπνηεζεί ν ζρεκαηηζκόο θνθ ζηνπο απινύο.σν έιαην θαη ν αηκόο εηζέξρνληαη ζην θαηώηεξν ζεκείν ελόο από ηα δνρεία ελαλζξάθσζεο, δηακέηξνπ πεξίπνπ 7 κεηξά θαη ιεηηνπξγνύλ ζε πίεζε πεξίπνπ 2,5 bar. Ο πςειόο ρξόλνο παξακνλήο επηηξέπεη ηελ νινθιήξσζε ησλ αληηδξάζεσλ ππξόιπζεο. Οη ζεξκνθξαζία κεηώλεηαη ζε πεξίπνπ o C, αθνύ ε ππξόιπζε είλαη ελδόζεξκε αληίδξαζε.σν θνθ πνπ ζρεκαηίδεηαη ελαπνηίζεηαη ζην δνρείν.οη αηκνί ππξόιπζεο πνπ ζε ζπκππθλώλνληαη ζηνπο ζαιάκνπο θνθ νδεγνύληαη ζηνλ πύξγν απόζηαμεο, από ηνλ νπνίν ιακβάλνληαη ηα επηζπκεηά πξντόληα βελδίλε θαη κέζα θιάζκαηα. Μηα κνλάδα εμαλζξάθσζεο έρεη ηνπιάρηζηνλ δπν ζαιάκνπο θνθ, από ηνπο νπνίνπο ν έλαο βξίζθεηαη ζε ιεηηνπξγηά, όηαλ ν άιινο ππνβάιιεηαη ζε εθθέλσζε θαη θαζαξηζκό από ην θνθ πνπ έρεη ζπζζσξεπηεί. 14

16 Ζ απόδνζε ζε θνθ απμάλεη κε ηελ αύμεζε ηεο ηάζεο εμαλζξάθσζεο ηεο ηξνθνδνζίαο, δειαδή κε αύμεζε ηεο ηηκήο ηνπ αλζξαθνύρνπ ππνιείκκαηνο (CCT- ηηκήο ). Β -Δμαλζξάθσζε ξεπζηνζηεξεάο θιίλεο : Ζ δηεξγαζία βαζίδεηαη ζηελ ηερλνινγία ξεπζηνπνηεκέλε θιίλε ησλ θαπηώλ ζσκαηηδίσλ θνθ. Σα ζσκαηίδηα ηνπ θνθ είλαη ην ξεπζηνπνηεκέλν ζηεξεό πνπ αληηζηνηρεί ζηνλ θαηαιύηε ηεο κνλάδαο θαηαιπηηθήο ππξόιπζεο. Ζ ηξνθνδνζία εηζάγεηαη ζην κεγαιύηεξν δνρείν, ηνλ αληηδξαζηήξα, θαη ζπλαληά ηε ξεπζηνπνηεκέλε θιίλε ησλ θαπηώλ ζσκαηηδίσλ θνθ. Ζ ζεξκνθξαζία θιίλεο είλαη πεξίπνπ ησλ 510 o C, θαη νη ρξόλνη παξακνλήο ζηελ θιίλε είλαη ηέηνηνη ώζηε λα εκθαληζηεί ππξόιπζε. Σν θνθ πνπ παξάγεηαη ελαπνηίζεηαη θπξίσο ζηα πθηζηάκελα ζσκαηίδηα θνθ, θαη απμάλνπλ ην κέγεζνο ηνπο. Απηά πέθηνπλ πξνο ηα θάησ κέξνο ηνπ δνρείνπ, πνπ είλαη ν απνγπκλσηήο κε αηκό, όπνπ νη πεξηζζόηεξνη από ηνπο πδξνγνλάλζξαθεο εμαηκίδνληαη από ην θνθ. Σν απνγπκλσκέλν θνθ ξέεη ζην επόκελν δνρείν, πνπ νλνκάδεηαη θαπζηήξαο. ηνλ θαπζηήξα εηζάγεηαη αέξαο, θαη αλαγθάδεη κέξνο ηνπ θνθ λα θαεί θαη απμάλεη ηε ζεξκνθξαζία ζε πεξίπνπ 620 o C. Μέξνο ηνπ θνθ απνκαθξύλεηαη κέζσ ελόο δνρείνπ έθπιπζεο κε λεξό, θαη κε ηε βνήζεηα αέξα νδεγείηαη πξνο ην ζηιό απνζήθεπζεο. Σν ππόινηπν ηνπ θνθ επηζηξέθεη ζηνλ αληηδξαζηήξα θαη παξέρεη ηελ απαξαίηεηε ζεξκόηεηα γηα ηηο αληηδξάζεηο 15

17 ππξόιπζεο.σα θαπζαέξηα νδεγνύληαη έπεηηα ζε έλαλ ιέβεηα CO λα νινθιεξσζεί ε θαύζε θαη λα αλαθηεζεί ε πεξίζζεηα ζεξκόηεηαο. Από ηνλ αληηδξαζηήξα, ηα πξντόληα ππξόιπζεο πεγαίλνπλ επίζεο κέζσ θπθιώλσλ ζην ηκήκα θαζαξηζκνύ (scrubber) ζηελ θνξπθή ηνπ δνρείνπ. Δδώ ην βαξύ γθαδόηι έξρεηαη ζε επαθή κε ηα αέξηα γηα λα ηα ςύμεη (desuperheat) θαη λα απνκαθξύλεη ην θνθ πνπ έρεη παξαζπξζεί. Σν γθαδόηι επηζηξέθεη ζηελ ηξνθνδνζία σο ηιύο αλαθύθισζεο. Από ην ηκήκα θαζαξηζκνύ, ηα αέξηα νδεγνύληαη ζηε ζηήιε θιαζκάησζεο όπνπ δηαρσξίδνληαη αέξηα, λάθζα θαη γθαδόηι. Ζ ζηήιε θιαζκάησζεο είλαη ίδηνπ ζρεδηαζκνύ κε απηήλ ηεο ελαλζξάθσζεο κε πζηέξεζε, εθηόο ηνπ ηκήκαηνο ππεξζέξκαλζεο. Γεληθά, νη απνδόζεηο ζε πγξά πξντόληα ηεο δηεξγαζίαο Fluid Coking είλαη ιίγν πςειόηεξεο από απηέο ηεο ελαλζξάθσζεο κε πζηέξεζε, αιιά νη ηδηόηεηεο θαη ε δηάζεζε είλαη αληίζηνηρεο. Όκσο ε θπζηθή κνξθή ηνπ ξεπζηνύ θνθ είλαη πνιύ δηαθνξεηηθή από ην θνθ κνλάδαο κε πζηέξεζε. Σν ξεπζηό θνθ έρεη ζρεηηθά νκαιή επηθάλεηα θαη νκνηνκόξθνπ κεγέζνπο ζσκαηίδηα, είλαη ηόζν δηαθνξεηηθό πνπ δελ κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί άλνδνο γηα ηε βηνκεραλία αινπκηλίνπ. Ζ θύξηα ρξήζε ηνπ ξεπζηνύ θνθ είλαη σο θαύζηκν. 16

18 Γ -Flexicoking : Γηα ην ιόγν όηη ην ξεπζηό θνθ (fluid coke ) έρεη ρακειή ηηκή, ε exxonmobil Research and Engineering Company αλέπηπμε κηα δηαδηθαζία. Λεηηνπξγεί όπσο θαη ε ξεπζηή εμαλζξάθσζε, ζηελ πιεπξά ηνπ αληηδξαζηήξα πνύ ξέεη πξνο ην ζεξκαληήξα, όπνπ εηζάγεηαη αέξαο πνπ βνεζά ζηνλ έιεγρν ηεο ζεξκνθξαζίαο. ηε ζπλέρεηα, αληί λα αθαηξεζεί ην θνθ σο πξντόλ, νδεγείηαη ζηνλ εμαεξησηή. Δδώ εηζάγεηαη κίγκα αηκνύ θαη αέξα θαη ην ελαπνκείλαλ θνθ θαίγεηαη, πεξίπνπ 3-4% σο ξεύκα θαζαξηζκνύ (purge). Απηά ηα αέξηα επηζηξέθνπλ ζην ζεξκαληήξα. Ζ εμαεξίσζε ηνπ θνθ ζηνλ εμαεξησηή παξέρεη ην κεγαιύηεξν κέξνο ηεο ζεξκόηεηαο ηνπ αληηδξαζηήξα. Σα απαέξηα ηνπ θαπζηήξα, πνπ πεξηέρνπλ CO θαη H2, δηέξρνληαη κέζσ θπθιώλσλ θαη νδεγνύληαη ζην ζύζηεκα θαύζηκνπ αεξίνπ. Δίλαη απαξαίηεηε ε απνζείσζε γηα ηελ παξαγσγή θαζαξνύ θαπζίκνπ αεξίνπ. Δίλαη απαξαίηεηε ε απνζείσζε γηα ηελ κνλάδα, κπνξεί λα αθαηξείηαη κέξνο ηνπ θνθ (πεξίζζεηα ) από ην ζεξκαληήξα. Σν αέξην είλαη ζρεηηθά ρακειήο ζεξκνγόλνπ δύλακεο, αιιά θαηάιιειν γηα ρξήζε από θαπζηήξεο εηδηθνύ ζρεδηαζκνύ. 17

19 Σξνθνδνζία Τπόιεηκκα θελνύ Arabian medium +565oC Ππθλόηεηα,kg/m3 (oapi) Θεην,%θ.β 5.4 Άδσην,%θ.β 0.26 Δμαλζξάθσκα Condrason, %θ.β 23.3 Νηθέιην,ppmw 32 Βαλάδην,ppmw 86 ίδεξνο,ppmw 30 Απνδόζεηο Delayed Fluid Flexi Θεξκνθξαζία απόιεςεο /αλαθπθινθνξίαο,oc Απνδόζεηο ζηε θξέζθηα ηξνθνδνζία,% %θ.β Αέξην Διαθξηά λάθζα Βαξηά λάθζα Gasoil πλνιηθό θνθ ύλνιν Σειηθό θνθ C5+Τγξά *Πηλαθαο 4 : Απνδόζεηο θαη ζύγθξηζε δηεξγαζηώλ εμαλζξάθσζεο Κόζηνο επέλδπζεο θαη βνεζεηηθέο παξνρέο γηα ξεπζηή θαη επέιηθηε εμαλζξάθσζε: αλ πξώηε πξνζέγγηζε κπνξεί λα ζεσξεζεί όηη ην θόζηνο ηεο κνλάδαο ξεπζηήο εμαλζξάθσζεο είλαη πεξίπνπ ην ίδην κε απηό ηεο εμαλζξάθσζεο κε πζηέξεζε γηα δεδνκέλε ηξνθνδνζία, ελώ ην θόζηνο ηεο επέιηθηεο εμαλζξάθσζεο είλαη πεξίπνπ 30% πεξηζζόηεξν. Οη απαηηήζεηο ζε βνεζεηηθέο παξνρέο ζε ξεπζηή εμαλζξάθσζε είλαη ζεκαληηθά πςειόηεξεο από απηέο ηεο εμαλζξάθσζεο κε πζηέξεζε θπξίσο ιόγσ ησλ ελεξγεηαθώλ απαηηήζεσλ γηα ηελ αλαθπθινθνξία ησλ ζηεξεώλ κέζσ ησλ ξεπζηώλ θιηλώλ. Ο αλεκηζηήξαο αέξα ηεο επέιηθηεο εμαλζξάθσζεο απαηηεί πεξηζζόηεξε ηζρύ από ηνλ αληίζηνηρν ηεο ξεπζηήο εμαλζξάθσζεο. Οη αθξηβείο απαηηήζεηο ζε 18

20 βνεζεηηθέο παξνρέο δίλνληαη από ηηο εηαηξίεο πνπ έρνπλ ηα δηθαηώκαηα ησλ κνλάδσλ. 1.3 Σύπνη, ηδηόηεηεο θαη ρξήζεηο ηνπ πεηξειατθνύ θνθ. Τπάξρνπλ δηάθνξνη ηύπνη πεηξειατθνύ θνθ, αλάινγα κε ηε δηεξγαζία παξαγσγήο, ηηο ζπλζήθεο ιεηηνπξγίαο θαη ηελ ηξνθνδνζία. Όινη νη ηύπνη θνθ, όπσο παξάγνληαη από ηελ εμαλζξάθσζε απνθαινύληαη πξάζηλα θνθ θαη πεξηέρνπλ πςεινύ κνξηαθνύ βάξνπο πδξνγνλάλζξαθεο, από αηειείο αληηδξάζεηο εμαλζξάθσζεο. Απηά ηα αηειώο εμαλζξαθσκέλα ζπζηαηηθά αλαθέξνληαη σο πηεηηθά (volatile material) ηνπ θνθ εθθξαζκέλε ζε μεξή βάζε. Σν πξάζηλν θνθ πσιείηαη γηα ρξήζε σο θαύζηκν, αιιά γηα ηελ παξαγσγή ειεθηξνδίσλ, ηελ παξάγσγε αινπκηλίνπ ή ράιπβα, πξέπεη λα ςεζεί ζε ζεξκνθξαζίεο από o C γηα λα νινθιεξσζνύλ νη αληηδξάζεηο αλζξαθνπνηεζεο θαη λα κεησζνύλ ηα πηεηηθά ζε πνιύ ρακειό επίπεδν. Σν κεγαιύηεξν κέξνο ηνπ θνθ από κνλάδεο εμαλζξάθσζεο κε πζηέξεζε παξάγεηαη σο ζθιεξά, πνξώδε, αθαλόληζηνπ ζρήκαηνο ηεκάρηα δηαζηάζεσλ 50 cm έσο ιεπηή ζθόλε. Απηό ην είδνο θνθ νλνκάδεηαη ζπνγγώδεο θνθ επεηδή κνηάδεη κε καύξν ζθνπγγάξη. -Υαξαθηεξηζηηθά πεηξειατθνύ θνθ: 19

21 Γηεξγαζία Σύπνο θνθ Υαξαθηεξηζηηθά πνγγώδεο πνγγώδεο εκθάληζε. Μεγάιε εηδηθή επηθάλεηα. Υακειή πεξηεθηηθόηεηα ζε επηκνιύλζεηο. Τςειή πεξηεθηηθόηεηα ζε πηεηηθά. Σππηθό κέγεζνο 0-6 in (ν-15 cm) Με πζηέξεζε θαηξίδηα θαηξηθή εκθάληζε. Μηθξή εηδηθή επηθάλεηα. Υακειή πεξηεθηηθόηεηα ζε πηεηηθά. Σάζε δεκηνπξγίαο ζπζζσκαησκάησλ Βειόλεο Βεινλνεηδήο εκθάληζε. Υακειή πεξηεθηηθόηεηα ζε άλζξαθα. Ρεπζηή Ρεπζηό Υακειή πεξηεθηηθόηεηα ζε πηεηηθά. Τςειή πεξηεθηηθόηεηα ζε επηκνιύλζεηο. Μαύξα ζσκαηίδηα ζαλ άκκνο Δπέιηθηε Ρεπζηό Τςειή πεξηεθηηθόηεηα ζε κέηαιια Μέγεζνο: 80% <200 mesh 20

22 Μηα δεύηεξε κνξθή πεηξειατθνύ θνθ πνπ παξάγεηαη ζε απμαλόκελεο πνζόηεηεο είλαη ην βεινλνεηδέο θνθ. Σν βεινλνεηδέο θνθ πήξε ην όλνκα ηνπ από ηελ κηθξνζθνπηθή επηκεθπκέλε δνκή. Σν βεινλνεηδέο θνθ παξάγεηαη από πνιύ αξσκαηηθέο ηξνθνδνζίεο (cycle oil από FCC, θιπ.) όηαλ ε κνλάδα ιεηηνπξγεί ζε πςειέο πηέζεηο (690kPa) θαη πςειό ιόγν αλαθπθινθνξίαο (1:1). Σν βεινλνεηδέο θνθ πξνηηκάηαη από ην ζπνγγώδεο θνθ γηα ρξήζε ζηελ παξαζθεπή ειεθηξνδίσλ επεηδή έρεη κεγαιύηεξε ειεθηξηθή αληίζηαζε θαη ρακειόηεξν ζπληειεζηή ζεξκηθήο δηαζηνιήο. -Σππηθέο ηειηθέο ρξήζεηο πεηξειατθνύ θνθ: Δθαξκνγή Σύπνο θνθ Καηάζηαζε Σειηθή ρξήζε Πεγή Βεινλνεηδέ Δςεκέλν Ζιεθηξόδηα. άλζξαθα ο πλζεηηθόο γξαθίηεο πνγγώδεο Δςεκέλν Άλνδνη αινπκηλίνπ. Πηγκέληα πνγγώδεο Αθαηέξγαζη ν Καύζηκν πνγγώδεο Αθαηέξγαζη ν πνγγώδεο Αθαηέξγαζη ν θαηξηθό Αθαηέξγαζη ν Ρεπζηό Αθαηέξγαζη ν TiO 2 Καξβίδην ππξηηίνπ. Υπηήξηα. Φνύξλνη θνθ Θέξκαλζε ρώξσλ ζε Δπξώπε/Ηαπσλία Βηνκεραληθνί ιέβεηεο Λέβεηεο βνεζεηηθώλ παξνρώλ πκπαξαγσγή 21

23 Πεξηζηαζηαθά κηα ηξίηε κνξθή θνθ παξάγεηαη αθνύζηα. Απηό ην θνθ νλνκάδεηαη ζθαηξηθό θνθ ιόγσ ησλ ζρεκαηηζκώλ από κηθξά ζθαηξίδηα πνπ ην απνηεινύλ. Παξάγεηαη ζπλήζσο θαηά ηε δηάξθεηα αλσκαιηώλ ηεο ιεηηνπξγίαο ηεο κνλάδαο ή θαηά ηελ επεμεξγαζία πνιύ βαξηάο ηξνθνδνζίαο όπσο ππνιείκκαηα από ζπγθεθξηκέλα αξγά πεηξέιαηα Καλαδά θαη Βελεδνπέιαο. Απηνί νη ζρεκαηηζκνί κπνξνύλ λα θηάζνπλ ζε κέγεζνο πνπ λα θξάδεη ηελ έμνδν ηνπ δνρείνπ ελαλζξάθσζεο (>30 cm ). Παξάγεηαη επίζεο από κεξηθά ππνιείκκαηα πςεινύ ζεηνπ. Σν ζθαηξηθό θνθ είλαη αλεπηζύκεην επεηδή δελ έρεη ηελ κεγάιε εηδηθή επηθάλεηα ηνπο ζπνγγώδνπο θνθ νύηε ηα ζεκαληηθά θαη ρξήζηκα ραξαθηεξηζηηθά ηνπ βεινλνεηδνύο θνθ σο πξνο ηε παξαγσγή ειεθηξνδίσλ. Ζ πεξηεθηηθόηεηα ζε ζεην ηνπ πεηξειατθνύ θνθ θπκαίλεηαη αλάινγα κε ηελ πεξηεθηηθόηεηα ηεο ηξνθνδνζίαο ζε ζεην. πλήζσο θπκαίλεηαη κεηαμύ 0,3 θαη 1,5 % θ.β., αιιά κπνξεί λα θηάζεη έσο 8%. Ζ πεξηεθηηθόηεηα ζε ζεην δελ κεηαβάιιεηαη ζεκαληηθά θαηά ηελ έςεζε. Οη θύξηεο ρξήζεηο ηνπ πεηξειατθνύ θνθ είλαη νη εμήο : 1. Καύζηκν 2. Παξαζθεπή ειεθηξνδίσλ αλόδνπ γηα ηε παξαγσγή αινπκηλίνπ 3. Άκεζε ρξήζε σο πεγή ζηνηρεηαθνύ άλζξαθα γηα ηελ παξαγσγή θσζθόξνπ αλζξαθαζβεζηίνπ θαη θαξβηδίνπ ηνπ ππξηηίνπ 4. Παξαζθεπή ειεθηξνδίσλ γηα ρξήζε ζε ειεθηξηθνύο θνύξλνπο παξαγσγήο θσζθόξνπ, δηνμεηδίνπ ηνπ ηηηαλίνπ, αλζξαθαζβεζηίνπ θαη θαξβηδίνπ ηνπ ππξηηίνπ 5. Παξαζθεπή γξαθίηε Δίλαη ζεκαληηθό λα ζεκεησζεί όηη ην πεηξειατθό θνθ δελ έρεη ηελ απαξαίηεηε αληνρή γηα λα ρξεζηκνπνηεζεί ζε θνύξλνπο εκθύζεζεο γηα ηε παξαγσγή ρπηνζίδεξνπ, νύηε είλαη γεληθά θαηάιιειν γηα ρξήζε σο θνθ ζε ρπηήξηα. Γηα απηέο ηηο ρξήζεηο πξνηηκνύληαη νξπθηά ζηεξεά θαύζηκα. 22

24 ΚΔΦΑΛΑΙΟ 2 ΓΙΔΡΓΑΙΑ ΣΟΤ ΤΠΟΛΔΙΜΜΑΣΟ Δ FLEXICOKING Ζ πξώηε εγθαηάζηαζε κνλάδαο flexicoking έγηλε ην 1976 (Kawasaki) ζηελ Ηαπσλία κε ηξνθνδνζία bpsd. ε ιεηηνπξγία ππάξρνπλ 5 κνλάδεο παγθνζκίσο: 2 ζε δηπιηζηήξηα ηεο ExxonMobil θαη 3 ζε δηπιηζηήξηα άιισλ εηαηξηώλ. Γηα πεξαηηέξσ βειηίσζε ησλ νηθνλνκηθώλ ηεο δηεξγαζίαο flexicoking, έρεη πξνζηεζεί έλα βειηησηηθό ζρήκα, πνπ νλνκάδεηαη δηπιή εμαεξίσζε (dual gasification). ε απηή ηε κνλάδα ππάξρεη έλα επηπιένλ δνρείν. Ο εμαεξησηήο απνηειείηαη πιένλ από δπν δνρεία, ηνλ εμαεξησηή αέξα θαη ηνλ εμαεξησηή αηκνύ. Σν θνθ από ηνλ ζεξκαληήξα θαίγεηαη πξώηα ζηνλ εμαεξησηή αέξα, θαη ηα πξντόληα ηεο θαύζεο δηέξρνληαη κέζσ ηνπ εμαεξησηή θαη είλαη θαηάιιεια γηα θαύζηκν αέξην ρακειήο ζεξκνγόλνπ δύλακεο. Σν αέξην από απηό ην δνρείν έρεη πςειή πεξηεθηηθόηεηα ζε κνλνμείδην ηνπ άλζξαθα (CO) θαη πδξνγόλν (H 2 ), θαζώο δελ πξνζηίζεηαη άδσην (N 2 ), θαη είλαη θαηάιιειν γηα ρξήζε σο αέξην ζύλζεζεο γηα ρεκηθέο αληηδξάζεηο. ύγθξηζε ηεο πνηόηεηαο αεξίνπ από ηε ζπκβαηηθή κέζνδν flexicoking θαη ηελ εμαεξίσζε κε αέξα θαη αηκό δίλεηαη ζηε ζπλέρεηα : πζηαηηθν (mol%) πκβαηηθή Δμαεξησηήο αέξα Δμαεξησηήο αηκνύ CO CO H H2O N Άιια

25 2.1 Υαξαθηεξηζηηθά κνλάδαο Ο αξρηθόο ζρεδηαζκόο ηεο κνλάδαο FLEXICOKING ζηεξίδεηαη ζηελ ηξνθνδνζία ππνιείκκαηνο θελνύ 555ºC+ πνπ ιακβάλεηαη είηε από βαξύ αξγό Persian Gulf (Iranian Heavy) είηε από αξγό Urals. Σα ραξαθηεξηζηηθά ηεο κνλάδαο βαζίδνληαη ζηε γεληθή ιεηηνπξγία FLEXICOKING ΔΛ.ΠΔ Διεπζίλαο. Οη ηξεηο πεξηπηώζεηο είλαη: 100% αξγό Persian Gulf (Heavy) 100% αξγό Urals. Ζ πεξίπησζε απηή ιεηηνπξγεί ζαλ βάζε γηα ηελ πεξηβαιινληνινγηθή αδεηνδόηεζε από ηα ΔΛ.ΠΔ Μείσζε ηεο ξνήο ηξνθνδνζίαο ζρεδηαζκνύ ζην 60% ηεο πξώηεο πεξίπησζεο (100% Persian Gulf), ιεηηνπξγηθή αλσκαιία ΓΤΝΑΜΗΚΟΣΖΣΑ Καλνληθά, ε κνλάδα FLEXICOKING ιεηηνπξγεί ζε ζπλζήθεο κέγηζηεο αεξηνπνίεζεο coke. Ο ξπζκόο απόιεςεο ηνπ bed coke ζα είλαη πεξίπνπ 23 tones/day γηα απηόλ ηνλ ηύπν ιεηηνπξγίαο.ωζηόζν, πξνθεηκέλνπ λα έρνπκε ηε κέγηζηε ιεηηνπξγηθή επειημία ζε πεξηπηώζεηο όπνπ είλαη απαξαίηεην λα ειαρηζηνπνηνύκε ηελ παξαγσγή LBG (όπσο ζηελ πεξίπησζε απώιεηαο θάπνησλ ή όισλ ησλ θαηαλαισηώλ LBG), ην ζύζηεκα απόιεςεο bed coke είλαη ζρεδηαζκέλν γηα κέγηζην ξπζκό απόιεςεο 360 tones/day. Απηόο ν ξπζκόο απόιεςεο είλαη εθηθηόο κε θαηεξγαζία ηξνθνδνζίαο 100% PersianGulf (Iranian Heavy) ζηε ξνή ζρεδηαζκνύ θαη κε ηελ κνλάδα λα ιεηηνπξγεί ζε minimum gasification mode (πεξίπνπ 60% coke gasification). Σα κνλαδηθά ηειηθά πξντόληα ηεο κνλάδαο είλαη ηα ξεύκαηα θνθ ηα νπνία θνξηώλνληαη ζε θνξηεγά γηα κεηαθνξά πξνο ηνπο αγνξαζηέο. Όια ηα άιια πξντόληα είηε ρξεζηκνπνηνύληαη εληόο ηνπ δηπιηζηεξίνπ, είηε ζηέιλνληαη ζε άιιεο κνλάδεο γηα παξαπέξα επεμεξγαζία. 24

26 Σα πξντόληα από ηε κνλάδα πεξηιακβάλνπλ : Απνζεησκέλν fuel gas ( C2-) κεγάιεο ζεξκνγόλνπ δύλακεο (high joule gas), κε ζεηάθη <50 ppmw, γηα ρξήζε ζην ζύζηεκα fuel gas ηνπ δηπιηζηεξίνπ ηεο Διεπζίλαο. Μίγκα LPG (C3/C4) έρεη θαηεξγαζηεί ζε κνλάδα θαπζηηθήο ζόδαο γηα απνκάθξπλζε κεξθαπηαλώλ θαη νδεγείηαη ζηνλ δηαρσξηζηε (splitter) ζηε κνλάδα Hydrocracker (πδξνγνλνδηάζπαζε). Βξώκηθε ακίλε (rich DEA) επηζηξέθεη ζην ζύζηεκα ακίλεο ηνπ δηπιηζηεξίνπ γηα αλαγέλλεζε. Νάθζα (C5/180 C) πνπ ζηέιλεηαη ζηνλ hydrotreater (πδξνγνλνθαηεξγαζία). Light coker gas oil, LKGO (180/371 C) πνπ νδεγείηαη ζηνλ hydrotreater. Heavy coker gas oil, HKGO (371/514 C) ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηξνθνδνζία ζηε κνλάδα Hydrocracker (Τδξνγνλνππξόιπζε). Καζαξό αέξην (LBG) ρακειήο ζεξκνγόλνπ δύλακεο (Low Btu Gas) πνπ νδεγείηαη ζην ζύζηεκα αεξίνπ ηνπ δηπιηζηεξίνπ γηα ρξήζε ζε θνύξλνπο θαη ιέβεηεο ηνπ δηπιηζηεξίνπ. Όμηλν αέξην (acid gas) νδεγείηαη ζηε κνλάδα αλαγέλλεζεο ζεηαθηνύ. Υνληξόθνθθν μεξό θνθ (bed coke) γηα θόξησζε ζε ζηινθόξα νρήκαηα. Λεπηόθνθθν μεξό θνθ (dry coke fines) γηα θόξησζε ζε ζηινθόξα νρήκαηα. Λεπηόθνθθν πγξό coke (filter cake) από ηελ θηιηξόπξεζζα 25

27 2.2 ΠΔΡΙΓΡΑΦΗ ΓΙΔΡΓΑΙΑ Ζ δηεξγαζία FLEXICOKING είλαη κηα δηεξγαζία κεηαηξνπήο ππνιείκκαηνο πνπ ζπλδπάδεη ηελ αεξηνπνίεζε ηνπ θνθ (coke gasification) κε έλα ζπκβαηηθό ηκήκα FLUID COKING. Σν ππόιεηκκα από ηνλ πύξγν απόζηαμεο θελνύ, ππξνιύεηαη (δηαζπάηαη) ζεξκηθά θαη παξάγνληαη αέξην, λάθζα, gas oils, θαη θνθ. Σν κεγαιύηεξν κέξνο ηνπ θνθ κεηαηξέπεηαη πεξαηηέξσ ζε αέξην ρακειήο ζεξκνγόλνπ δύλακεο (low joule gas, LBG) ζηνλ gasifier. Μηθξή πνζόηεηα θνθ ιακβάλεηαη ώζηε λα απνθεπρζεί ε ζπζζώξεπζε κεηάιισλ ηεο ηξνθνδνζίαο ζην ζύζηεκα. Ζ κνλάδα έρεη ηξία θύξηα δνρεία ξεπζηνζηεξεώλ: reactor (αληηδξαζηήξαο), heater (θνύξλνο), θαη gasifier (αεξνπνηεηήο). ηελ θνξπθή ηνπ αληηδξαζηήξα ππάξρεη έλαο scrubber (δνρείν θαζαξηζκνύ) όπνπ ςύρνληαη ηα πξντόληα ηνπ αληηδξαζηήξα θαη ζπκππθλώλεηαη ην ξεύκα αλαθπθινθνξίαο. Σα πξντόληα ηνπ αληηδξαζηήξα δηαρσξίδνληαη πεξαηηέξσ ζε ηκήκα θιαζκάησζεο θαη αλάθηεζεο ειαθξώλ. Σν αέξην θνξπθήο ηνπ heater (heater overhead gas) ςύρεηαη, γίλεηαη αθαίξεζε ησλ ζσκαηηδίσλ ηνπ θνθ θαη απνζεηώλεηαη ζην ζύζηεκα heater overhead πξηλ ηελ δηαλνκή ηνπ ζαλ θαζαξό LBG, ζηνπο θαηαλαισηέο ηνπ δηπιηζηεξίνπ. Σα πξντόληα ηνπ θνθ (bed coke, dry fines, and wet fines) επεμεξγάδνληαη θαη απνζεθεύνληαη ζην ηκήκα δηαρείξηζεο θνθ (coke handling section) πξηλ ηελ θόξησζή ηνπο ζε θνξηεγά πξνθεηκέλνπ λα κεηαθεξζνύλ ζηνπο εμσηεξηθνύο θαηαλαισηέο. Πξαθηηθά όιε ε πνζόηεηα ηεο θξέζθηαο ηξνθνδνζίαο πξνο ηνλ Flexicoker ζηέιλεηαη ζηνλ Scrubber γηα λα πξνζεξκαλζεί πξνθεηκέλνπ λα ηξνθνδνηεζεί ζηνλ αληηδξαζηήξα. ηνλ Scrubber, ε θξέζθηα ηξνθνδνζία πξνζεξκαίλεηαη κε απεπζείαο επαθή κε ηα ζεξκά αέξηα πνπ εμέξρνληαη από ηνλ αληηδξαζηήξα (πξντόληα αληίδξαζεο). Ζ «θξύα» ηξνθνδνζία καδί κε ην pump around ηνπ Scrubber, ςύρεη,ζπκππθλώλεη κεξηθώο θαη θιαζκαηώλεη, ην ξεύκα εθξνήο (πξντόληα αληίδξαζεο) ώζηε λα επηηεπρζεί ην επηζπκεηό recycle cut point (RCP). Απηό ην cut point θαζνξίδεη ηελ πνζόηεηα ησλ βαξέσλ πξντόλησλ ηνπ αληηδξαζηήξα πνπ αλαθπθινθνξνύλ πάιη πίζσ ζηνλ αληηδξαζηήξα καδί κε εθείλν ην ηκήκα ηεο θξέζθηαο ηξνθνδνζίαο πνπ δελ εμαηκίδεηαη ζηελ πεξηνρή ησλ sheds ηνπ Scrubber. Σππηθά ην 98+% ηεο εηζεξρόκελεο θξέζθηαο ηξνθνδνζίαο ζηέιλεηαη ζηνλ 26

28 αληηδξαζηήξα καδί κε ηα πξντόληα ηνπ αληηδξαζηήξα πνπ αλαθπθινθνξνύλ πάιη πξνο ηα πίζσ. Σν recycle cut point γηα θάζε πεξίπησζε είλαη κεγηζηνπνηεκέλν ελώ είλαη ειαρηζηνπνηεκέλν ην ξεύκα αλαθπθινθνξίαο HHKGO (από ηνλ θιαζκαηήξα πξνο ηνλ αληηδξαζηήξα). Με απνηέιεζκα λα πεηύρνπκε ηε κεγαιύηεξε δπλαηή απόδνζε, ελώ δηαηεξνύκε <1 Wt% ηελ πνηνηηθή πξνδηαγξαθή ηνπ πξντόληνο HKGO πνπ ηξνθνδνηείηαη ζηνλ Hydrocracker. Ζ πγξά θάζε από ην ππζκέλα ηνπ Scrubber ρξεζηκνπνηείηαη ζαλ ηξνθνδνζία πξνο ηνλ αληηδξαζηήξα όπνπ έξρεηαη ζε επαθή κε δεζηό θνθ από ηνλ Heater. Ζ ηξνθνδνζία εγρύεηαη ζηε ξεπζηνζηεξεά θιίλε ηνπ αληηδξαζηήξα ζε 6 δηαθνξεηηθά επίπεδα κε ηε βνήζεηα αηκνύ δηαζπνξάο πςειήο πίεζεο πεηπραίλνληαο θαιή θαηαλνκή εληόο ηεο θιίλεο. Ζ εηζαγσγή ηεο ηξνθνδνζίαο κέζσ 6 επηπέδσλ εμαιείθεη ηνλ θίλδπλν ηεο ππεξβνιηθήο «ύγξαλζεο» ηνπ θνθ, θάηη πνπ πξνθαιεί ηελ ζπζζσκάησζε ησλ ζσκαηηδίσλ ηνπ θαη ηελ δεκηνπξγία κεγάισλ θνκκαηηώλ θνθ (πνπ νλνκάδνληαη chunks), θαη νδεγεί ζε πξνβιήκαηα αλαθπθινθνξίαο ηνπ θνθ. ηελ θνξπθή ηνπ Scrubber ππάξρεη έλα ηκήκα πιύζεο (wash section) όπνπ ζαλ wash oil ρξεζηκνπνηείηαη ην πξντόλ ηνπ ππζκέλα ηνπ θιαζκαηήξα (HHKGO). To ηκήκα απηό παξέρεη πξόζζεηε θιαζκάησζε θαη έιεγρν ηνπ RCP ελώ «μεπιέλεη» ηπρόλ ιεπηόθνθθα ζσκαηίδηα θνθ (coke fines) πνπ ελδέρεηαη λα δηαθύγνπλ από ηελ πεξηνρή ησλ sheds ηνπ Scrubber. Σν αέξην πνπ θεύγεη από ηελ θνξπθή ηνπ Scrubber ζηέιλεηαη θαηόπηλ ζηνλ θιαζκαηήξα ηνπ flexicoking ώζηε λα δηαρσξηζηεί ζε αέξην, LPG, Coker Naphtha, Light Coker Gas Oil (LKGO), θαη Heavy Coker Gas Oil (HKGO) ελώ ην ξεύκα ππζκέλνο αλαθπθινθνξεί πξνο ηνλ Scrubber ζαλ HHKGO. 27

29 Σν Σκήκα ηνπ θιαζκαηήξα θαη ησλ Light Ends απνηεινύληαη από ηνλ Πύξγν Κιαζκάησζεο, ηνλ πκπηεζηή ησλ Light Ends, ηνλ Distillate Stripper, ηνλ Amine Absorber, ηνλ Absorber Deethanizer, ηνλ Debutanizer θαη ηε κνλάδα επεμεξγαζίαο ηνπ LPG. Σα αέξηα θνξπθήο ηνπ Scrubber ηξνθνδνηνύληαη ζηνλ πύξγν θιαζκάησζεο θαη θαηεπζύλνληαη αλνδηθά κέζσ ησλ εζσηεξηθώλ ζηνηρείσλ ηνπ πύξγνπ, όπνπ θαη θιαζκαηώλνληαη πξνο Heavy Coker Gasoil (HKGO) θαη Light Coker Gasoil (LKGO). Σν ξεύκα ηνπ αεξίνπ θνξπθήο ηνπ θιαζκαηήξα νδεγείηε από ην δνρείν θνξπθήο πξνο ηνλ ζπκπηεζηή ηξηώλ ζηαδίσλ. Σα ξεύκαηα ηεο λάθζαο από ην δνρείν θνξπθήο θαη από ηα ελδηάκεζα knock out drums ελώλνληαη θαη ζηέιλνληαη ζηνλ Distillate Stripper όπνπ θαη απνγπκλώλνληαη από ην H 2 S πνπ πεξηέρνπλ. Σα αέξηα επεμεξγάδνληαη κε ακίλε (DEA) ζηνλ Amine Absorber θαη ζηε ζπλέρεηα νδεγνύληαη ζηνλ Absorber Deethanizer γηα δέζκεπζε ησλ βαξύηεξσλ ζηνηρείσλ. Δπηπξόζζεηε δέζκεπζε ησλ C3+ ζηνηρείσλ ηνπ αέξηνπ ξεύκαηνο γίλεηαη ζηνλ Sponge Oil Absorber (πύξγνο απνξξόθεζεο) από όπνπ ην αέξην νδεύεη πξνο ην δίθηπν Fuel Gas ηνπ δηπιηζηεξίνπ. Σν πγξό ξεύκα ηνπ Stripper νδεύεη θαη απηό πξνο ηνλ Absorber γηα απνδέζκεπζε από ηα ειαθξύηεξα ζπζηαηηθά θαη ζηε ζπλέρεηα θαηεπζύλεηαη ζηνλ Debutanizer όπνπ ε λάθζα ζηαζεξνπνηείηαη. Ζ ζηαζεξνπνηεκέλε λάθζα ζηέιλεηαη ζηνλ Hydrotreater γηα απνζείσζε, ελώ ην LPG ζηέιλεηαη ζηε κνλάδα LPG Caustic Treating γηα γιύθαλζε. Σν επεμεξγαζκέλν LPG ζηε ζπλέρεηα εμέξρεηαη από ηε κνλάδα. Εεζηό θνθ από ηνλ Heater αλαθπθινθνξεί κέζσ ηεο scouring coke transfer line ζηηο εηζόδνπο ησλ θπθιώλσλ ηνπ αληηδξαζηήξα ώζηε λα βνεζήζεη ζηελ ππεξζέξκαλζε ηεο αέξηαο θάζεο ηνπ αληηδξαζηήξα, εκπνδίδνληαο έηζη ηε ζπκπύθλσζή ηνπο θαη ηνλ ζρεκαηηζκό θνθ. Δπίζεο παξέρεη κηα θαζαξηζηηθή δξάζε (scouring action) γηα ηελ απνκάθξπλζε ηεο κεγαιύηεξεο πνζόηεηαο ηνπ θνθ πνπ ελδερνκέλσο ζρεκαηίδεηαη εληόο ησλ θπθιώλσλ. Σν θνθ από ηνλ αληηδξαζηήξα απνγπκλώλεηαη κε αηκό πξνθεηκέλνπ λα κεηαθεξζεί πξνο ην δνρείν ηνπ Heater. ηνλ Heater, ην θξύν θνθ από ηνλ αληηδξαζηήξα ζεξκαίλεηαη θπξίσο από ζεξκό αέξην αιιά θαη από πνζόηεηα θνθ πνπ 28

30 είηε πεξηέρεηαη ζην αέξην απηό, είηε αλαθπθινθνξεί από ηνλ Gasifier. Σν κεγαιύηεξν κέξνο ηεο κεηαθνξάο ζεξκόηεηαο ιακβάλεη ρώξα ζηε πεξηνρή ηνπ Quench Tee όπνπ ςπρξόηεξν θνθ από ηελ θιίλε ηνπ Heater αλαθπθινθνξεί γηα λα ςύμεη αξρηθά ηα ζεξκά αέξηα ζηνπο 650ºC. Ζ αθξηβήο ξύζκηζε ηεο ζεξκνθξαζίαο ηνπ Heater επηηπγράλεηαη κέζσ ηνπ δηαλνκέα ζηνλ Heater επάλσ από ην πιέγκα (grid). Κνθ κεηαθέξεηαη ζηνλ Gasifier γηα λα δηαηεξεζεί ε ζηάζκε ζηνλ Heater. ηνλ Gasifier, ρξεζηκνπνηείηαη αέξαο γηα λα θαεί έλα κέξνο ηνπ θνθ ώζηε λα παξαρζεί ε απαηηνύκελε ζεξκόηεηα γηα λα αεξηνπνηεζεί ην θνθ θαη λα δηαηεξεζεί ε ζηάζκε. Αηκόο πξνζηίζεηαη ζηνλ gasifier γηα λα ξπζκίζνπκε ηε ζεξκνθξαζία πεξίπνπ ζηνπο 935 ºC θαη λα παξέρνπκε ηελ ελέξγεηα πνπ απαηηείηαη γηα ηελ πξαγκαηνπνίεζε ησλ αληηδξάζεσλ water gas shift θαη steam carbon gasification. Από ηηο αληηδξάζεηο απηέο παξάγεηαη ην Low Joule Gas (LBG) (ρακειήο ζεξκνγόλνπ δύλακεο) πνπ είλαη έλα κίγκα από N2, CO2, CO, H2, H2O, θαη ιίγν H2S. Κάπνηα πνζόηεηα θνθ ιακβάλεηαη από ηνλ Gasifier θαη ζηέιλεηαη πίζσ πξνο ηνλ Heater ζαλ ξεύκα θαζαξηζκνύ (purge stream) ώζηε λα βνεζήζνπκε ζηνλ έιεγρν ησλ κεηάιισλ ηνπ θνθ θαη λα εκπνδίζνπκε ηελ νμείδσζε ζηνλ Gasifier. Σν θνθ αλακηγλύεηαη κε ην θνθ ηνπ Heater θαη ιακβάλεηαη κέζσ ηνπ ζπζηήκαηνο απόζβεζεο θνθ θαη ζηέιλεηαη γηα απνζήθεπζε. Ζ κεγαιύηεξε πνζόηεηα κεηάιισλ σζηόζν απνκαθξύλεηαη κε ην ιεπηόθνθθν θνθ (coke fines) πνπ πεξηέρεηαη ζην LBG θαη κεηαθέξεηαη κέζσ ηνπ Heater πξνο ην ηκήκα θαηεξγαζίαο ηνπ LBG. Όπσο ηνλίζηεθε πξνεγνπκέλσο, ην LBG κεηαθέξεη ην κεγαιύηεξν κέξνο ηεο πεξίζζηαο ζεξκόηεηαο από ηνλ Gasifier πξνο ηνλ Heater όπνπ θαη ςύρεηαη πεξίπνπ ζηνπο 593ºC. Δπεηδή ε επηθαλεηαθή ηαρύηεηα (superficial velocity) ζηνλ Heater είλαη κεγαιύηεξε από όηη ζηνλ Gasifier, όιν ζρεδόλ ην θνθ (ππό ηελ κνξθή fines) πνπ παξαζύξεηαη από ηνλ Gasifier εμέξρεηαη κέζσ ησλ θπθιώλσλ ηνπ Heater πνπ είλαη ζρεδηαζκέλνη λα επηηξέπνπλ λα ζπκβαίλεη απηό. ηνλ Heater ζρεκαηίδεηαη θάπνηα πξόζζεηε πνζόηεηα CH 4 θαη θεύγεη κε ην LBG. Σν LBG αξρηθά ςύρεηαη ζηνλ LBG Steam Generator θαη έπεηηα ζηνλ Boiler Feed Water Preheater. Απηνί νπζηαζηηθά είλαη εηδηθά ζρεδηαζκέλνη κεγάινη ελαιιάθηεο. Μεηά ηελ ςύμε, ην αέξην πεξλά ζην δνρείν ηξηηνγελώλ θπθιώλσλ (Tertiary Cyclone Vessel) όπνπ θπθιώλεο πςειήο απόδνζεο απνκαθξύλνπλ ην 29

31 κεγαιύηεξν κέξνο ησλ θνθ fines πξηλ ηελ ςύμε ηνπ ξεύκαηνο ζηνλ Venturi Scrubber θαη ζηνλ Πύξγν πκπύθλσζεο (Condensing Tower) πνπ απνκαθξύλνπλ ηελ ππόινηπε πγξαζία. Σν λεξό από ηνπο δύν απηνύο πύξγνπο ζπιιέγεηαη θαη απνγπκλώλεηαη, ώζηε λα απνκαθξπλζεί ην H 2 S, πξηλ ζηαιεί ζην ηκήκα δηαρείξηζεο πγξνύ θνθ (Wet Fines Handling System) όπνπ ππάξρνπλ εγθαηαζηάζεηο γηα αθπδάησζε ηνπ κίγκαηνο θνθ/λεξνύ (slurry water) πνπ παξάγεηαη ζηνλ venturi scrubber πνπ είλαη ηκήκα ηνπ θπθιώκαηνο heater overhead. Σα ηειηθά πξντόληα από ηελ πεξηνρή επεμεξγαζίαο ηνπ πγξνύ θνθ, είλαη filter cake πνπ πεξηέρεη πεξίπνπ 45 wt% ζηεξεά θαη λεξό ειεύζεξν ζηεξεώλ θαηάιιειν γηα απόξξηςε πξνο ην ζύζηεκα ζπιινγήο θαη επεμεξγαζίαο ιπκάησλ (waste water system). Ο θύξηνο εμνπιηζκόο απνηειείηαη από δύν δεμακελέο απνζήθεπζεο αξαηνύ slurry (dilute slurry), ηνλ slurry thickener, ηελ θηιηξόπξεζζα (gravity belt filter press) θαζώο θαη εμνπιηζκό δηαρείξηζεο πνιπκεξώλ (polymer handling equipment). Σν LBG πεξηέρεη H 2 S θαη COS ηα νπνία πξέπεη λα απνκαθξπλζνύλ πξηλ ηελ θαύζε ηνπ LBG ζαλ θαζαξό θαύζηκν. Σν COS αξρηθά κεηαηξέπεηαη ζε H 2 S ζηνλ αληηδξαζηήξα COS converter πξηλ απνκαθξπλζεί κε ηελ ππόινηπε πνζόηεηα H2S ζηε κνλάδα FLEXSORB. ην ηκήκα FLEXSORB, ππάξρνπλ νη εγθαηαζηάζεηο γηα ηνλ θαζαξηζκό ηνπ όμηλνπ αεξίνπ (acid gas) ηνπ LBG πξνθεηκέλνπ λα δηνρεηεπζεί απηό πξνο ην ζύζηεκα δηαλνκήο θαπζίκνπ δηπιηζηεξίνπ (Refinery LBG fuel system), θαη επηπιένλ γηα ηελ αλαγέλλεζε ηνπ δηαιύκαηνο ηνπ rich FLEXSORB ώζηε λα παξαρζεί πινύζην ζε H 2 S αέξην πνπ νδεύεη πξνο ηε κνλάδα αλάθηεζεο ζεηαθηνύ. Σνλίδεηαη όηη ππάξρεη κία πεξηνρή δηαρείξηζεο ηνπ θνθ κε εγθαηαζηάζεηο γηα ηελ δηαρείξηζε ησλ δηαθόξσλ ξεπκάησλ μεξνύ θνθ. To ζύζηεκα δηαρείξηζεο μεξνύ θνθ πεξηιακβάλεη εγθαηαζηάζεηο γηα ηε κεηαθνξά, ηελ απνζήθεπζε θαη ηε θόξησζε ηνπ μεξνύ θνθ ζε θνξηεγά. Καιύπηεη ηελ δηαρείξηζε ηόζν ηνπ bed coke όζν ησλ dry coke fines ηνπ ζπζηήκαηνο heater overhead. 30

32 2.3 ΥΗΜΙΚΗ ΓΙΔΡΓΑΙΑ Fluid Solids Ζ κνλάδα ηνπ FLEXICOKER απνβιέπεη ζηελ αύμεζε ησλ ξεπκάησλ ησλ ειαθξώλ πδξνγνλαλζξάθσλ, όπσο ε βελδίλε θαη ηα gasoils ελώ παξάιιεια ζηελ κείσζε ηεο πνζόηεηαο ησλ βαξέσλ θιαζκάησλ (heavy fuel oil) πνπ παξάγνληαη ζην δηπιηζηήξην. Απηό απαηηεί ηελ αλαβάζκηζε ησλ πξντόλησλ ππζκέλσλ, όπσο είλαη ην ππόιεηκκα θελνύ, πξνο ειαθξύηεξα πξντόληα πνπ έρνπλ πςειόηεξε αμία. Σα ειαθξά θιάζκαηα έρνπλ ζρεηηθά πςειή πεξηεθηηθόηεηα ζε πδξνγόλν, ή αιιηώο ιόγν πδξνγόλνπ πξνο άλζξαθα (hydrogen to carbon ratio, H/C), ελώ ηα βαξέα θιάζκαηα έρνπλ έιιεηκκα πδξνγόλνπ. Σν ππόιεηκκα θελνύ έρεη ην ρακειόηεξν ιόγν H/C από όια ηα πγξά θιάζκαηα, θαη πεξηέρεη επίζεο κεγάιε πνζόηεηα ελώζεσλ ζείνπ, αδώηνπ θαη κεηάιισλ. Γη απηό, πξνθεηκέλνπ λα αλαβαζκίζνπκε ην ππόιεηκκα θελνύ ζηα επηζπκεηά ειαθξά πξντόληα πξέπεη λα απμεζεί ν ιόγνο H/C θαη λα κεησζεί ην επίπεδν ησλ πξνζκίμεσλ. Ζ αλαβάζκηζε κπνξεί λα επηηεπρζεί κε δύν ηξόπνπο: 1. πξνζζήθε πδξνγόλνπ (Hydrogen addition) 2. κείσζε άλζξαθα (Carbon rejection) - Ζ πξνζζήθε πδξνγόλνπ ζην ππόιεηκκα θελνύ απαηηεί ηελ ύπαξμε θαηαιύηε θαη πςειή πίεζε ιεηηνπξγίαο. Ζ πηζαλή δειεηεξίαζε ηνπ θαηαιύηε από ηα κέηαιια πνπ πεξηέρνληαη ζην ππόιεηκκα θελνύ είλαη έλα ζεκαληηθό πξόβιεκα. Δπηπξόζζεηα, κέζσ ησλ δηεξγαζηώλ πξνζζήθεο πδξνγόλνπ, πνπ ζήκεξα είλαη δηαζέζηκεο, δελ κπνξεί λα επηηεπρζεί πιήξεο αλαβάζκηζε ηνπ ππνιείκκαηνο θελνύ. - Ζ κείσζε ηνπ άλζξαθα, από ηελ άιιε, είλαη απινύζηεξε δηεξγαζία κε εθηεηακέλε εκπνξηθή εθαξκνγή. ύκθσλα κε απηή ηε κέζνδν, αληηδξάζεηο ζεξκηθήο ππξόιπζεο παξάγνπλ ειαθξά ζπζηαηηθά θαη ηα βαξύηεξα ζπζηαηηθά ζπγθεληξώλνληαη ζε έλα ξεύκα πνπ είλαη πινύζην ζε άλζξαθα (carbon rich stream). Ζ δηεξγαζία ζπλήζσο δελ είλαη θαηαιπηηθή, θαη ην κεγαιύηεξν κέξνο ησλ πξνζκίμεσλ ηεο ηξνθνδνζίαο απνξξίπηνληαη κε ηνλ άλζξαθα. 31

33 Ζ δηεξγαζία FLEXICOKING βαζίδεηαη ζηελ κέζνδν ηεο κείσζεο ηνπ άλζξαθα γηα ηελ αλαβάζκηζε ηνπ ππνιείκκαηνο θελνύ. Οη αληηδξάζεηο ζεξκηθήο ππξόιπζεο πνπ επηηπγράλνπλ ηελ αλαβάζκηζε ηνπ ππνιείκκαηνο θελνύ, πξαγκαηνπνηνύληαη ζηνλ αληηδξαζηήξα, θαη νη θύξηεο αληηδξάζεηο είλαη νη αθόινπζεο: Ππξόιπζε θαη πκπύθλσζε (Cracking and Condensation): Απνκάθξπλζε πιεπξηθώλ αλζξαθηθώλ αιπζίδσλ θαη ζπάζηκν αλζξαθηθώλ δαθηπιίσλ ώζηε λα παξαρζνύλ ελώζεηο ρακειόηεξνπ κνξηαθνύ βάξνπο, ρακειόηεξεο πεξηνρήο βξαζκνύ (ππξόιπζε), πδξνγνλάλζξαθεο πςειόηεξνπ ιόγνπ πδξνγόλνπ/άλζξαθα (H/C) ζε βάξνο ηνπ αξρηθνύ κνξίνπ πνπ απμάλεη ηελ πεξηνρή βξαζκνύ θαη κεηώλεη ην ιόγν H/C (ζπκπύθλσζε). Σν κέζν κνξηαθό βάξνο κεηώλεηαη. Πνιπκεξηζκόο (Polymerization): πλδπαζκόο νκάδσλ ξηδώλ πνπ δίλνπλ αύμεζε ηνπ κνξηαθνύ βάξνπο θαη ηεο πεξηνρήο βξαζκνύ. Ηζνκεξηζκόο (Isomerization): Αλαδηάηαμε εληόο ηνπ κνξίνπ, θακία κεηαβνιή ηνπ κνξηαθνύ βάξνπο ή ηνπ ιόγνπ H/C, κηθξή ή θακία κεηαβνιή ηεο πεξηνρήο βξαζκνύ. Γηαθνξεηηθέο θιάζεηο ελώζεσλ δείρλνπλ δηάθνξνπο βαζκνύο επηδεθηηθόηεηαο ζηηο αληηδξάζεηο ζεξκηθήο ππξόιπζεο. Γεληθά, νη καθξηέο επζύγξακκεο αλζξαθηθέο αιπζίδεο δηαζπώληαη (ππξνιύνληαη) επθνιόηεξα απ όηη νη κηθξέο αιπζίδεο ή νη αλζξαθηθνί δαθηύιηνη. Δπηπιένλ, γηα θάζε ηύπν ελώζεσλ ν βαζκόο δηάζπαζεο ηείλεη λα απμάλεηαη κε ηελ αύμεζε ηνπ κνξηαθνύ βάξνπο/πεξηνρήο βξαζκνύ. Καηά ηε ζεξκηθή ππξόιπζε ελόο ππνιείκκαηνο θελνύ ππάξρνπλ όινη νη ηύπνη ελώζεσλ. Πνιινί ηύπνη ελώζεσλ ππάξρνπλ ζηελ ηξνθνδνζία, θαη άιινη ζρεκαηίδνληαη ζαλ ελδηάκεζα πξντόληα ησλ αληηδξάζεσλ. 32

34 Σα πξντόληα ηεο ππξόιπζεο ησλ δηάθνξσλ ηύπσλ ελώζεσλ ζπλνςίδνληαη ζην αθόινπζν ζρέδην: Όπσο θαίλεηαη, από ηηο αληηδξάζεηο ζεξκηθήο ππξόιπζεο πξνθύπηεη πιήξεο θάζκα πξντόλησλ από αέξην κέρξη θνθ. Σα παξάπιεπξα πξντόληα πνπ παξάγνληαη ζηνλ αληηδξαζηήξα απεηθνλίδνληαη ζηελ θαηαλνκή κεηαμύ πεξηνρώλ βξαζκνύ & ηύπσλ ελώζεσλ. Πξέπεη λα ηνλίζνπκε όηη ηα πγξά έρνπλ ζρεηηθά πςειό πεξηερόκελν αθόξεζησλ ελώζεσλ θαη πεξηέρνπλ θάπνηεο πνζόηεηεο ζείνπ θαη αδώηνπ πνπ ππάξρνπλ αξρηθά ζηελ ηξνθνδνζία. Σν ζπλνιηθό παξαγόκελν θνθ, αληηπξνζσπεύεη ηελ κείσζε άλζξαθα πνπ απαηηείηαη γηα ηελ αλαβάζκηζε ηνπ ππνιείκκαηνο θελνύ. Ζ θαηαλνκή ησλ πξνζκίμεσλ ηεο ηξνθνδνζίαο ζηα πξντόληα εμαξηάηαη από ηνλ ηξόπν κε ηνλ νπνίν νη πξνζκίμεηο απηέο δεζκεύνληαη ζηα κόξηα ηεο ηξνθνδνζίαο αιιά θαη πόηε «απειεπζεξώλνληαη» θαηά ηελ ζεξκηθή ππξόιπζε. Θείν: πεξίπνπ ην 60% ηνπ ζεηαθηνύ πνπ πεξηέρεηαη ζηελ ηξνθνδνζία θεύγεη κε ηα αέξηα θαη ηα πγξά πξντόληα θαη ην ππόινηπν θεύγεη κε ην ζπλνιηθό θνθ. 33

35 Άδσην: κνηξάδεηαη κεηαμύ ησλ ειαθξώλ πξντόλησλ θαη ηνπ θνθ κε ην κεγαιύηεξν κέξνο λα παξακέλεη ζηα βαξύηεξα θιάζκαηα. Μέηαιια: ην κεγαιύηεξν κέξνο ησλ κεηάιισλ ηεο ηξνθνδνζίαο είλαη ζηελά ζπλδεδεκέλα ζε νξγαλνκεηαιιηθέο πνιύπινθεο ελώζεηο ή αλόξγαλα άιαηα κεγάινπ κνξηαθνύ βάξνπο πνπ δελ είλαη πηεηηθά ζηηο ζπλζήθεο ιεηηνπξγίαο ηνπ αληηδξαζηήξα θαη έηζη ζε γεληθέο γξακκέο βξίζθνληαη ζην θνθ. Έλα κηθξό κόλν κέξνο ησλ κεηάιισλ ηεο ηξνθνδνζίαο εκθαλίδεηαη ζηνπο πδξνγνλάλζξαθεο πςεινύ βξαζκνύ πνπ πξνθύπηνπλ από ηελ ππξόιπζε. Όπσο είπακε, αξθεηέο δηαθνξεηηθέο ελδόζεξκεο αληηδξάζεηο πξαγκαηνπνηνύληαη θαηά ηε ζεξκηθή ππξόιπζε ηνπ ππνιείκκαηνο θελνύ ζηνλ αληηδξαζηήξα. Πέξαλ ηεο ζεξκηθήο ππξόιπζεο, ζεξκόηεηα πξέπεη λα ππάξρεη γηα: ηε ζέξκαλζε ηεο ηξνθνδνζίαο ζηε ζεξκνθξαζία ηεο αληίδξαζεο ηε ζέξκαλζε θαη ηελ εμάηκηζε ηεο αλαθπθινθνξίαο ηελ ππεξζέξκαλζε ησλ πξντόλησλ πδξνγνλαλζξάθσλ ηηο απώιεηεο ζεξκόηεηαο ηνπ αληηδξαζηήξα ηελ αηζζεηή ζεξκόηεηα πξνο ηνλ αηκό πνπ εηζάγεηαη ζηνλ αληηδξαζηήξα ηνλ Flexicoker, νη απαηηήζεηο γηα ζεξκόηεηα θαιύπηνληαη από ηελ θαύζε θαη αεξηνπνίεζε ηεο πνζόηεηαο ηνπ πξντόληνο θνθ ζηνπο αληηδξαζηήξεο. Οη αληηδξάζεηο ζηνλ heater θαη ζηνλ gasifier αθνξνύλ θαηά θύξην ιόγν άλζξαθα, νμπγόλν θαη λεξό. Δπεηδή ππάξρνπλ ιηγόηεξνη ηύπνη ελώζεσλ απ όηη ζηνλ αληηδξαζηήξα, ν αξηζκόο θαη ε πνηθηιία ησλ πηζαλώλ αληηδξάζεσλ κεηώλεηαη ζεκαληηθά. 34

36 Σξεηο δώλεο αληίδξαζεο ππάξρνπλ ζηνλ gasifier Μία δώλε νμείδσζεο (oxidizing zone) πιεζίνλ ηνπ grid όπνπ θπξηαξρεί ε θαύζε ηνπ θνθ: C + O2 CO2 Μία δώλε αλαγσγήο (reducing zone) εληόο ηεο ππθλήο θάζεο ηνπ θνθ όπνπ επηηπγράλεηαη ε αεξηνπνίεζε ηνπ θνθ. C + H 2 O CO + H 2 αεξηνπνίεζε αηκνύ CO2 + C 2 CO CO + H 2 O CO 2 + H 2 CO 2 + H 2 O CO2 + H 2 S κεηαηόπηζε κε αηκό πδξνγνλόιπζε Ζ αξαηή θάζε ηνπ gasifier κπνξεί λα ζεσξεζεί ζαλ ηξίηε δώλε αληίδξαζεο, ζηελ νπνία επίζεο ζπκβαίλεη αλαγσγή (reducing zone), αιιά ε κόλε ζεκαληηθή αληίδξαζε πνπ ιακβάλεη ρώξα είλαη ε αληίδξαζε water gas shift. 35

37 Δλ ησ κεηαμύ ζηνλ heater, έρνπκε : o o Καύζε ηνπ CO θαη ηνπ H 2 ιόγσ ηεο πξνζζήθεο trim air. Ζ αληίδξαζε water gas shift νδεγείηαη πξνο ηζνξξνπία ζηελ ζεξκνθξαζία ηνπ heater, παξάγνληαο κηθξή πνζόηεηα ζεξκόηεηαο. Όπσο ηνλίζακε παξαπάλσ, ππάξρνπλ ζρεηηθά ιίγεο αληηδξάζεηο πνπ εκπιέθνληαη ζηε ιεηηνπξγία ησλ heater/gasifier θαη όιεο νη αληηδξάζεηο παξνπζηάδνπλ ηελ θαλνληθή εμάξηεζε πνπ έρεη ν ξπζκόο κηαο αληίδξαζεο από ηε ζεξκνθξαζία: πςειόηεξεο ζεξκνθξαζίεο έρνπλ ζαλ απνηέιεζκα πςειόηεξνπο ξπζκνύο αληίδξαζεο. Ωζηόζν, ε ηζνξξνπία θάζε αληίδξαζεο είλαη ζεκαληηθή γηα ηνλ πξνζδηνξηζκό ηεο έθηαζήο ηεο: o o Ζ ηζνξξνπία ηεο αληίδξαζεο water gas shift επηηπγράλεηαη ζην overhead gas ηνπ gasifier θαη ε ζύζηαζε θηλείηαη πξνο ηελ ηζνξξνπία ζηνλ heater. Ζ πδξόιπζε (hydrolysis) είλαη ζεκαληηθή γηα ηνλ πξνζδηνξηζκό ηεο θαηαλνκήο ησλ ελώζεσλ ηνπ ζεηαθηνύ κεηαμύ COS θαη H2S ζην LBG. Όπσο ηνλίζακε θαη πξηλ, νη αληηδξαζηήξεο heater θαη gasifier,παξάγνπλ ηελ απαηηνύκελε ζεξκόηεηα γηα ηε ιεηηνπξγία ηεο κνλάδαο. Από ηηο αληηδξάζεηο θαύζεο ζηε δώλε νμείδσζεο ηνπ gasifier θαζώο θαη από ηελ αληίδξαζε ηνπ trim air ζηνλ heater απειεπζεξώλεηαη ζεξκόηεηα ελώ ζηελ δώλε αλαγσγήο (reducing zone) ηνπ gasifier πξαγκαηνπνηνύληαη ελδόζεξκεο αληηδξάζεηο Flexsorb Ζ ακίλε flexsorb είλαη ρεκηθά ζηαζεξή, πνπ ζεκαίλεη, όηη ρεκηθά δελ αιινηώλεηαη από ηα ζπζηαηηθά πνπ θαλνληθά πεξηέρνληαη ζην LBG. Ωζηόζν, o δηαιύηεο κπνξεί λα κνιπλζεί από δηάθνξεο αθαζαξζίεο. Γη απηό, ε πξνζπάζεηα γηα ηε δηαηήξεζε ηεο θαζαξόηεηαο ηνπ δηαιύκαηνο πξέπεη λα είλαη ζπλερήο. 36

38 Καηά ηελ εθθίλεζε ή ζε πεξηόδνπο πνπ έρνπκε ιεηηνπξγηθή αλσκαιία κπνξεί λα εηζέιζεη νμπγόλν ζην ζύζηεκα κε ην LBG ή κε πγξά ηα νπνία εθηέζεθαλ ζε αέξα. ύκθσλα κε ηηο δηαδηθαζίεο θαλνληθήο ιεηηνπξγίαο γίλεηαη επηθάιπςε ησλ ξεπζηώλ πνπ πξόθεηηαη λα εηζαρζνύλ ζην ζύζηεκα, κε ζηξώκα αδώηνπ (π.ρ. δεμακελέο ακίλεο). Ωζηόζν, εάλ εηζαρζεί ζην ζύζηεκα νμπγόλν, θάπνηα πνζόηεηα ακίλεο ζα νμεηδσζεί θαη ζα ζρεκαηίζεη ζηαζεξά έλαληη ηεο ζεξκόηεηαο άιαηα - HSS (νμηθά άιαηα - acetates). Δπίζεο, ην νμπγόλν απμάλεη ηελ δηάβξσζε ηνπ carbon steel κε απνηέιεζκα ηελ αύμεζε ησλ αησξνύκελσλ ζηεξεώλ, ηα νπνία ζα πξέπεη λα απνκαθξπλζνύλ κε θηιηξάξηζκα. Καηά ηε δηάξθεηα ηεο εθθίλεζεο θαη ζε πεξηπηώζεηο ιεηηνπξγηθώλ αλσκαιηώλ ζην ηκήκα ξεπζηνζηεξεώλ (fluid solids) ή ζην ηκήκα heater overhead, εηζέξρνληαη coke fines ζην LBG. Κάπνηα από απηά ηα coke fines ζπζζσξεύνληαη ζην δηάιπκα ηεο ακίλεο. Ωζηόζν, κε θηιηξάξηζκα κέξνπο ηνπ δηαιύκαηνο ηεο αλαγελλεκέλεο ακίλεο κέζσ ελόο θίιηξνπ (5 microns), δηαηεξείηαη ε ζπγθέληξσζε ησλ αησξνύκελσλ ζηεξεώλ αξθεηά θάησ από ηα 200 wppm θαη δελ απαηηείηαη πξνζζήθε αληηαθξηζηηθνύ. Γηάιπκα πνπ πεξηέρεη κεγαιύηεξε πνζόηεηα fines από 200 wppm παξνπζηάδεη κεγαιύηεξε ηάζε πξνο αθξηζκό. Ωζηόζν, ε θαλνληθή θαηεξγαζία κε αληηαθξηζηηθό ζπάεη ηνλ αθξό. Δάλ ε ζπγθέληξσζε ησλ ζσκαηηδίσλ πιεζηάζεη ηα 500 wppm, ην αληηαθξηζηηθό ράλεη θάπνην κέξνο ηεο δξαζηηθόηεηάο ηνπ. Δάλ θαηά ηελ εθθίλεζε ηεο κνλάδαο ή ζε κηα ιεηηνπξγηθή αλσκαιία έρνπκε πςειή ζπγθέληξσζε αησξνύκελσλ ζηεξεώλ (>500wppm), κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζνύλ θηιηξνζηνηρεία κεγαιύηεξσλ δηαθέλσλ (50 microns), γηα λα κεγηζηνπνηεζεί ε απόδνζε θαηαθξάηεζεο ησλ ρνλδξόθνθθσλ ζηεξεώλ από ην θίιηξν. Καζώο ην δηάιπκα θαζαξίδεη, ηα ζηνηρεία απηά ζα πξέπεη λα αληηθαηαζηαζνύλ από θηιηξνζηνηρεία κε κηθξόηεξα δηάθελα. Δάλ ην δηάιπκα flexsorb ππνζηεί επηκόιπλζε (contamination) από ηζρπξά νμέα ή ηζρπξέο βάζεηο ράλεη κέξνο ηεο δξαζηηθόηεηάο ηνπ. Ηζρπξά νμέα, όπσο ην SO 2, αληηδξνύλ κε ηελ ακίλε flexsorb θαη ζρεκαηίδνπλ ζηαζεξά άιαηα (HSS) πέξαλ ηνπ νξίνπ πνπ έρεη θαζνξηζηεί από ηελ πξνζζήθε άιαηνο ζεηηθνύ ακκσλίνπ (NH4)2SO4, ην νπνίν ρξεζηκνπνηήζεθε ζηελ αξρηθή πξνεηνηκαζία ηνπ δηαιύκαηνο ηεο ακίλεο (ην πξόζζεην απηό βειηηώλεη ηε δπλαηόηεηα αλακόξθσζεο ηεο ακίλεο, θάηη πνπ έρεη σο επαθόινπζν ηελ απαίηεζε πνιύ κηθξήο πνζόηεηαο πξνζζήθεο 37

39 θξέζθηαο ακίλεο ζην ζύζηεκα). Ζ ακίλε ππό ηε κνξθή άιαηνο δελ είλαη πιένλ θαηάιιειε γηα ηελ απνξξόθεζε όμηλνπ αεξίνπ θαη έηζη κεηώλεηαη ε ζπγθέληξσζε ηνπ δηαιύκαηνο ζην όμηλν αέξην. Σα ζεξκηθά ζηαζεξά άιαηα (HSS) ζπζζσξεύνληαη ζην δηάιπκα ιόγσ ηεο παξνπζίαο ηζρπξώλ νμέσλ, όπσο ην SO 2, ή ιόγσ νπνηαζδήπνηε εθ ησλ παξαθάησ αληηδξάζεσλ: Όια απηά ηα νμέα αληηδξνύλ κε ηελ ακίλε θαη ζρεκαηίδνπλ ζηαζεξά άιαηα (HSS), ηα νπνία δελ κπνξνύλ λα αλαγελλεζνύλ ζηηο ζπλζήθεο ηνπ reboiler. Δάλ ππεξβνύκε ηα όξηα πνπ αθνξνύλ ηελ ζπγθέληξσζε ησλ ζηαζεξώλ αιάησλ, ηα άιαηα απνκαθξύλνληαη κέζσ αλακόξθσζεο (reclaiming) ελόο slip stream αλαγελλεκέλεο ακίλεο ζηνλ Reclaimer. Ζ πεξηεθηηθόηεηα ζε άιαηα ζην δηάιπκα αλαθπθινθνξίαο πξέπεη λα δηαηεξείηαη όζν ην δπλαηόλ πιεζηέζηεξα ζηελ ηηκή ζρεδηαζκνύ ηνπ 7 wt% κε ιεηηνπξγία ηνπ reclaimer. Ζ πεξηεθηηθόηεηα ζε άιαηα δελ πξέπεη πνηέ λα ππεξβεί ην 10 wt%. Σν δηάιπκα flexsorb ππόθεηηαη επίζεο ζε ρεκηθή δειεηεξίαζε από ηζρπξέο βάζεηο, όπσο ε θαπζηηθή. Παξνπζία ειεύζεξεο θαπζηηθήο ζην δηάιπκα flexsorb κεηώλεη ηελ απνηειεζκαηηθόηεηα ηεο αλαγέλλεζεο ηνπ δηαιύκαηνο, θαη έρεη ζαλ απνηέιεζκα ηελ αύμεζε ησλ ζπγθεληξώζεσλ ηνπ H 2 S ζηελ θνξπθή ηνπ scrubber θαη ηελ αύμεζε ηεο θαηαλάισζεο αηκνύ. πγθέληξσζε λαηξίνπ (έλδεημε παξνπζίαο θαπζηηθήο) κεγαιύηεξε από κεξηθέο εθαηνληάδεο ppm πξνθαιεί αύμεζε ηνπ H 2 S ζην αέξην επεμεξγαζίαο (LBG) πάλσ από ηηο ηηκέο βαζηθήο ιεηηνπξγίαο. Σν επίπεδν ησλ αιάησλ θαη ηεο θαπζηηθήο ζην δηάιπκα flexsorb πξέπεη λα παξαθνινπζείηαη κε πνηελζηνκεηξηθή ζηνηρεηνκεηξηθή αλάιπζε ηνπ δηαιύκαηνο. Δάλ ε αλάιπζε ηνπ δηαιύκαηνο δείμεη επηκόιπλζε είηε από ππεξβνιηθή πνζόηεηα HSS 38

40 είηε από θαπζηηθή, πξέπεη λα εμνπδεηεξσζεί ην αίηην ηεο επηκόιπλζεο ώζηε λα εκπνδίζνπκε πεξαηηέξσ ππνβάζκηζε ηνπ δηαιύκαηνο. 2.4 ΠΔΡΙΓΡΑΦΗ ΡΟΗ ΓΙΔΡΓΑΙΑ Έιεγρνο δηεξγαζίαο Ζ κνλάδα ηνπ Flexicoker κπνξεί λα δηαηξεζεί ζε έμη ηνκείο: Σκήκα ηξνθνδνζίαο θαη ξεπζηνζηεξεώλ (Feed and Fluid Solids Section), Σκήκα θνξπθήο Heater (Heater Overhead Section) Σκήκα πύξγνπ απόζηαμεο θαη Διαθξώλ Κιαζκάησλ (Fractionator and Light Ends Section) Σκήκα Flexsorb (Flexsorb Section) Σκήκα δηαρείξηζεο θσθ (Coke Handling Section) θαη πζηήκαηα βνεζεηηθνύ εμνπιηζκνύ (Ancillary Systems). Παξαηίζεληαη ιεπηνκεξώο πην θάησ κέζα από απηέο ηηο ελόηεηεο ε ξνή ησλ αληηδξώλησλ θαη ησλ πξντόλησλ. Σκήκα ηξνθνδνζίαο θαη ξεπζηνζηεξεώλ (Feed and Fluid Section) ε θαλνληθή ιεηηνπξγία, ε θξέζθηα ηξνθνδνζία απνηειείηαη από έλα κίγκα ππνιείκκαηνο 85/15 ελόο ξεύκαηνο πνπ πξνέξρεηαη απεπζείαο από ηε κνλάδα απόζηαμεο θελνύ ζηνπο 265ºC θαη από έλα ξεύκα (slip stream) ππνιείκκαηνο θελνύ από δεμακελή. Ζ ζπλδπαζκέλε ηξνθνδνζία ζηα όξηα ηεο κνλάδαο ζα έρεη ζεξκνθξαζία πεξίπνπ 250 o C. Ζ θξύα ηξνθνδνζία από δεμακελή ξπζκίδεηαη από ηνλ flow controller ν νπνίνο ιακβάλεη ην set point ηνπ από ηνλ level controller ηνπ δνρείνπ (cascade control). Σν ζύζηεκα είλαη εμνπιηζκέλν κε high-high level cut out ώζηε λα δηαθόςεη όιεο ηηο εηζξνέο. 39