Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕФТЯНОГО КОКСА

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности, к способу одновременного получения нефтяного кокса с низким содержанием летучих веществ (≤11,0%), используемого после прокаливания для производства анодов или графитированной продукции, а также кокса с повышенным содержанием летучих веществ (≥15%), используемого в качестве заменителя спекающих и отощающих компонентов в шихте коксования углей при производстве доменного кокса.

Нефтяной кокс, предназначенный для использования в производстве анодной массы или графитированной продукции, предварительно подвергают прокаливанию при температурах 1300-1450°С для удаления из него воды и летучих веществ. При прокаливании нефтяного кокса с высоким содержанием летучих веществ (более 11,0%) наблюдается увеличение угара, что сокращает выход целевого продукта, снижает объемную и насыпную плотности, т.е. прокаленный кокс получается с большей пористостью, что, в свою очередь, при производстве готовой продукции приводит к увеличению расхода пека - связующего. Именно по этим причинам к такому коксу предъявляются ограничения по содержанию летучих веществ.

С другой стороны, нефтяной кокс с большим (>12%) содержанием летучих веществ может с успехом использоваться в качестве добавки в угольную шихту при получении доменного кокса при соответствующем уменьшении в шихте (представляющей собой смесь каменных углей различных технологических типов) содержания слабоспекающихся или неспекающихся углей. Дело в том, что нефтяной кокс с повышенным содержанием летучих веществ оказывает двоякое действие на процесс спекания: с одной стороны, он действует как отощающая добавка, с другой - как спекающая. Результатом введения в угольную шихту коксования кокса с повышенным содержанием летучих веществ является уменьшение расхода дефицитных коксующихся углей, снижение зольности получаемого доменного кокса, упрощение процесса его получения без ухудшения качества.

Известен способ получения нефтяного кокса с повышенным содержанием летучих веществ (более 15%) замедленным коксованием нефтяных остатков в мягком температурном режиме, включающий подачу сырья в коксовую камеру при температуре 475-485°С, коксование в течение 14-36 часов, пропаривание полученного кокса. [А.И.Стехун, И.Р.Хайрудинов и др. «Разработка технологии получения нефтяного кокса, обогащенного летучими компонентами». - В сб. трудов БашНИИ НП, вып.26. «Проблемы производства нефтяного кокса», М., ЦНИИТЭНефтехим, 1987, с.164-168]. Выгрузку полученного кокса осуществляют любым известным способом, например путем пробуривания центральной скважины в массиве кокса и последующей его резки сверху вниз до полного освобождения камеры. Весь выгруженный кокс убирают из-под камеры и складируют [Н.Т.Походенко, Б.И.Брондз и др. «Способы гидравлической выгрузки кокса из камер установок замедленного коксования» - В сб. трудов БашНИИ НП, вып.13. «Проблемы развития производства электродного кокса», Уфа, 1975, стр.295-303].

Недостатки этого способа заключаются в следующем. При коксовании в мягких температурных условиях, т. е. при низкой температуре на входе сырья в коксовую камеру, наблюдается интенсивное вспенивание коксуемого сырья, что грозит перебросом пены в ректификационную колонну и, как следствие, закоксовыванием реакционной аппаратуры и преждевременной остановкой установки коксования. Кроме того, кокс с высоким содержанием летучих веществ очень затрудняет операцию пропаривания и охлаждения кокса после завершения процесса коксования и отключения коксовой камеры от сырьевого потока [3.И.Сюняев. «Производство, облагораживание и применение нефтяного кокса» - М., «Химия», 1973, с.94-96].

Наиболее близким к заявляемому объекту является способ получения нефтяного кокса замедленным коксованием нефтяных остатков, включающий подачу сырья в коксовую камеру при температуре 475-485°С, коксование в течение 14-36 часов, пропаривание полученного кокса, охлаждение и выгрузку [3.И.Сюняев. «Замедленное коксование нефтяных остатков» - М., «Химия», 1967, с.112-114]. Выгрузку полученного кокса осуществляют любым известным способом, например путем пробуривания центральной скважины в массиве кокса и последующей его резки сверху вниз до полного освобождения камеры. Весь выгруженный кокс убирают из-под камеры и складируют. [Н.Т.Походенко, Б.И.Брондз и др. «Способы гидравлической выгрузки кокса из камер установок замедленного коксования» - В сб. трудов БашНИИ НП, вып.13. «Проблемы развития производства электродного кокса», Уфа, 1975, стр.295-303].

Недостаток этого способа заключается в том, что качество полученного кокса по высоте коксовой камеры неоднородно по своим физико-химическим свойствам, в т.ч. по содержанию летучих веществ. Это обусловлено тем, что по высоте и по диаметру коксовой камеры существенно изменяется температура коксуемой массы как вследствие преимущественного протекания эндотермических реакций крекинга, т.е. реакций, идущих с поглощением тепла, так и вследствие естественных теплопотерь через стенку коксовой камеры. Кроме того, сырье, поступающее в коксовую камеру, имеет различное время коксования. Так, если в начале заполнения коксовой камеры сырье коксуется при температуре ˜480°С и находится в зоне таких температур 14-36 часов, то в верхней части коксовой камеры температура составляет ˜430-440°С, а время пребывания сырья при этих температурах составляет 0,5-3,0 часа. Вследствие этого, если содержание летучих веществ в коксе, образовавшемся в нижней части коксовой камеры, составляет 6-8 мас.%, то в коксе, образовавшемся в верхней части коксовой камеры, содержание летучих веществ может составлять 15% и выше. При этом весь выгруженный кокс складируется без его разделения по содержанию летучих веществ, что ухудшает качество целевого продукта.

Изобретение направлено на улучшение качества получаемых коксов за счет раздельной выгрузки кокса с повышенным содержанием летучих веществ и кокса с низким содержанием летучих.

Это достигается тем, что в способе получения нефтяного кокса замедленным коксованием нефтяных остатков, включающем подачу сырья в коксовую камеру при температуре 475-485°С, коксование в течение 14-36 часов, выгрузку полученного кокса путем пробуривания центральной скважины в массиве кокса и последующей резки кокса сверху вниз, после пробуривания центральной скважины осуществляют резку кокса верхней части камеры до полного освобождения от кокса на глубину 4 - 5 м, затем убирают выгруженный кокс из-под камеры и производят резку нижней части камеры до полного ее освобождения, при этом кокс, выгруженный из верхней части камеры, и кокс, выгруженный из нижней камеры, складируют отдельно.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Исходное сырье в смеси с рисайклом нагревают в змеевике печи до температуры 495-500°С и подают в коксовую камеру с температурой 475-485°С. Сырье непрерывно поступает при таких условиях в коксовую камеру в течение 14-36 часов. При достижении уровня кокса в коксовой камере 16-22 м, о чем судят по показаниям радиоактивных уровнемеров, коксовую камеру отключают от потока сырья, направив его в параллельно установленную, предварительно подготовленную и прогретую камеру. Заполненную коксовую камеру сначала пропаривают водяным паром, затем охлаждают водой, открывают верхнюю и нижнюю крышки коксовых камер и приступают к процессу гидравлической выгрузки кокса. Сначала в массиве кокса пробуривают центральную скважину, затем осуществляют резку кокса верхней части камеры на глубину 4-5 м сверху вниз до полного освобождения от кокса верхней части камеры кокса, после чего убирают выгруженный кокс из-под камеры и производят резку нижней части камеры сверху вниз до полного ее освобождения. Кокс, выгруженный из верхней части камеры, и кокс, выгруженный из нижней камеры, складируют отдельно, не смешивая друг с другом.

Содержание летучих веществ в коксе, выгруженном из верхней части камеры, составляет 12-20%, что позволит использовать его в качестве заменителя спекающих и отощающих компонентов в шихте для коксования углей при производстве доменного кокса.

Содержание летучих веществ в коксе, выгруженном из нижней камеры, составляет 7-10%, и он предназначен для прокаливания и последующего использования в производстве анодной массы или графитированной продукции.

Пример 1 (по предлагаемому способу).

Сырье - гудрон с плотностью 1,0011 г/см³, коксуемостью 11% в смеси с рисайклом нагревают в змеевике печи до температуры 495-500°С и подают в коксовую камеру с температурой 485°С. Сырье непрерывно поступает при таких условиях в коксовую камеру в течение 14 часов. При достижении уровня кокса 16 м коксовую камеру отключают от потока сырья, направив его в параллельно установленную, предварительно подготовленную и прогретую камеру. Заполненную коксовую камеру сначала пропаривают водяным паром, затем охлаждают водой, открывают верхнюю и нижнюю крышки коксовых камер и приступают к процессу гидравлической выгрузки кокса. Сначала в массиве кокса пробуривают центральную скважину, затем осуществляют резку кокса верхней части камеры сверху вниз до полного освобождения от кокса верхней части камеры кокса на глубину 5 м. Выгруженный кокс убирают из-под камеры и производят резку нижней части камеры сверху вниз до полного ее освобождения. Кокс, выгруженный из верхней части камеры, и кокс, выгруженный из нижней камеры, не смешивают и складируют отдельно.

Содержание летучих веществ в коксе, выгруженном из верхней части камеры, составляет 16,5%. Кокс с таким содержанием летучих может быть использован в качестве заменителя спекающих и отощающих компонентов в шихте для коксования углей при производстве доменного кокса. Содержание летучих веществ в коксе, выгруженном из нижней части камеры, составляет 10% и он может быть использован после прокаливания для производства анодов или графитированной продукции.

Аналогично по предлагаемому способу был получен кокс при других режимах (см. примеры 2-5). Данные по примерам 1-5 сведены в таблицу.

Для сравнения с предлагаемым способом был получен кокс способом по прототипу (пример 6) при тех же режимах, что и по предлагаемому способу. Данные также сведены в таблицу.

Пример 6 (способ по прототипу).

Сырье - гудрон с плотностью 1,0011 г/см³ и коксуемостью 11% в смеси с рисайклом нагревают в змеевике печи до температуры 495-500°С и подают в коксовую камеру с температурой 485°С. Сырье непрерывно поступает при таких условиях в коксовую камеру в течение 14 часов. При достижении уровня кокса 16 м коксовую камеру отключают от потока сырья, направив его в параллельно установленную, предварительно подготовленную и прогретую камеру. Заполненную коксовую камеру сначала пропаривают водяным паром, затем охлаждают водой, открывают верхнюю и нижнюю крышки коксовых камер и приступают к процессу гидравлической выгрузки кокса. Сначала в массиве кокса пробуривают центральную скважину, затем осуществляют резку кокса в коксовой камере сверху вниз до полного освобождения от кокса камеры. Содержание летучих веществ в выгруженном коксе составляет 11,5%, что находится на пределе допустимого значения.

Как видно из таблицы, согласно предлагаемому способу получают кокс с содержанием летучих веществ более 15%, который может быть использован в качестве заменителя спекающих и отощающих компонентов в шихте для коксования углей при производстве доменного кокса, а также кокс с низким содержанием летучих веществ (менее 11%), который может быть использован после прокаливания для производства анодов или графитированной продукции. По способу-прототипу получают кокс с содержанием летучих 11,5% из-за того, что весь выгруженный кокс складируется без его разделения по содержанию летучих веществ. При этом при содержании летучих в средней пробе 11,5%, в суммарном коксе содержится кокс с содержанием летучих веществ 16,5%, что отрицательно сказывается на процессе прокаливания: способствует угару, увеличивает пористость, снижает плотность кокса. В предлагаемом способе, после отделения из верхней части коксовой камеры кокса с высоким содержанием летучих веществ, в средней пробе оставшегося кокса в нижней части камеры содержание летучих веществ не превышает 11%.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечит улучшение качества получаемых коксов за счет раздельной выгрузки кокса с повышенным содержанием летучих веществ и кокса с низким содержанием летучих.