Спосіб отримання електродного коксу та сировини для виробництва технічного вуглецю - патент РФ
Використання: у нафтопереробній промисловості для одержання електродного голчастого коксу та сировини для виробництва технічного вуглецю. Сутність винаходу: спосіб включає термообробку нафтових дистиляторів у печі. Коксування їх у реакторі уповільненого коксування з отриманням електродного коксу та дистиляторів коксування. Фракціонування дистиляторів коксування з виділенням важкого газойлю як сировину для виробництва техвуглецю. Як нафтові дистилятори використовують газойль каталітичного крекінгу з фактором якості 9,6-10,7. Термообробку в печі здійснюють до глибини розкладання 6-14 мас.% за сумою виходу газу та бензину. 1 табл.
Малюнки до патенту Україна 2054025
Винахід відноситься до нафтопереробної промисловості і може бути використане для одержання електродного коксу та сировини для виробництва технічного вуглецю (техвуглецю).
Відомий спосіб отримання електродного коксу і сировини для виробництва техвуглецю, що включає крекінгу важких вуглеводневих фракцій з подальшим коксуванням залишку термічного крекінгу і повторним термічним крекінгу отриманого дистиляту коксування. Крекінг-залишок і важкий газойль повторного термічного крекінгу коксують з отриманням дистиляту коксування, що повертається після виділення з нього цільового продукту на стадію повторного термічного крекінгу [1] Недолік цього способу полягає в тому, що одержуваний кокс має низькі показники якості у сировину для виробництва техвуглецю невисокий індекс кореляції, що зумовлює отримання техвуглецю низької якості. Крім того, багатостадійність ускладнює процес.
Найбільш близьким допропонованого способу є спосіб отримання електродного коксу і сировини для виробництва техвуглецю, що полягає в наступному.
Тяжкі дистиляти піддають термічного крекінгу, а з продуктів крекінгу виділяють фракції 200-400 і 400-500 про З. Фракцію 200-400 про З змішують з крекінгу-залишком і направляють на уповільнене коксування з отриманням коксу. Дистиляти коксування фракціонують з виділенням важкого газойлю коксування, який змішують з фракцією термокрекінгу, що википає в межах 400-500 про С. Суміш газойлю коксування з фракцією термічного крекінгу, що википає при 400-500 про С 6>Відомим способом отримують сировину для виробництва техвуглецю з відносно високим індексом кореляції, однак кокс, що при цьому отримує, має низькі показники якості по мікроструктурі. Недоліком є також складність способу через необхідність попереднього термічного крекінгу сировини перед подачею на коксування.
Пропонований спосіб спрямований на підвищення якості продуктів з одночасним спрощенням і здешевленням його за рахунок виключення попереднього термічного крекінгу сировини перед подачею його на коксування.
Це досягається тим, що в способі отримання електродного коксу і сировини для виробництва технічного вуглецю шляхом термообробки нафтових дистилятів у печі з подальшим уповільненим коксуванням до утворення коксу і фракцинуванням дистилятів коксування з виділенням важкого газойлю коксування в якості сировини для технічного вуглецю, газойль каталітичного крекінгу з фактором якості 9,6-10,7, а термообробку здійснюють до глибини розкладання 6-14 мас. за сумою виходу газу та бензину.
Чинник якостіхарактеризує ступінь ароматичності (упорядкованості) компонентів сировини, що вступають у реакції коксоутворення, та їх розподіл за фракційним складом і визначають його з відомого співвідношення: K де К фактор якості сировини; Т середня температура кипіння сировини, К; 4 20 щільність сировини, г/см 3 [3] Заявляється значення фактора якості газойлю каталітичного крекінгу обумовлює використання високоароматичної сировини, що містить низькокиплячі компоненти. Це забезпечує оптимальний гідродинамічний режим при термообробці сировини в печі і при цьому дозволить досягти заданої глибини її розкладання без закоксовування труб змійовиків печі. З'являється можливість виключити стадію попереднього термічного крекінгу сировини і, отже, спростити та здешевити процес.
При термообробці в печі газойлю каталітичного крекінгу до глибини розкладання 6-14 мас. за сумою виходу газу та бензину відбувається розподіл ароматичних сполук за фракційним складом, що обумовлює створення оптимальних теплових, гідродинамічних та фізико-хімічних властивостей реакційної маси на наступній стадії коксування в реакторі та забезпечить у результаті високу якість цільових продуктів.
Спосіб здійснюють наступним чином.
Визначають фактор якості (К) газойлю каталітичного крекінгу із співвідношення: K де Т середня температура кипіння сировини, К; 4 20 щільність сировини, г/см 3 .
Вихідну сировину газойль каталітичного крекінгу з фактором якості 9,6-10,7 нагрівають у теплообмінниках і в конвекційній частині печі до 250-350 про С і направляють у проміжну ємність, звідки сировину подають у змійовик на термообробку.
Температуру печі регулюють таким чином, щоб забезпечити глибину розкладання сировини до 6-14 мас. посумі виходу газу та бензину. Для підвищення швидкості потоку в змійовик печі як турбулізатор подають воду. Продукти розкладання із змійовика печі подають у реактор на уповільнене коксування для отримання коксу. Дистилятні продукти коксування фракціонують на газ, бензин, легкий газойль, важкий газойль та залишок кубовий газойль. Важкий газойль коксування є сировиною для виробництва техвуглецю.
П р і м е р 1. Як сировину використовують газойль каталітичного крекінгу, має щільність 4 20 1,016 г/см 3 , температуру початку кипіння 380 про З, 50% якого переганяється при температурі 470 про З. Середня температура кипіння сировини 745 До.
Розраховують фактор якості за раніше наведеною залежністю K 10,85 Сировину нагрівають у теплообмінниках та конвекційній частині печі до 250-350 про З і направляють у проміжну ємність. З проміжної ємності газойль каталітичного крекінгу подають до змійовика печі на термообробку до глибини розкладання 5 мас. за сумою газу та бензину. Термообробку проводять при 500 про С. Продукти розкладання із змійовика печі коксують у реакторі уповільненого коксування до отримання коксу.
Дистилятні продукти коксування фракціонують на газ, бензин, легкий та важкий газойлі та залишок кубовий газойль.
Електродний кокс, що отримується, має мікроструктуру, що оцінюється в 5,0 балів. Графітовані електроди, одержувані з цього коксу, мають питомий електроопір (УЕС) 13 Ом . мм 2 /м та коефіцієнт термічного розширення (КТР) графіту 4,09 . 10 -6/о С. Сировина для виробництва техвуглецю важкий газойль коксування має індекс кореляції 127.
Приклади виконання способу на зразках сировини з значеннями фактора якості і глибиною розкладання наведені в таблиці.
Як видно з таблиці,найбільш високу якість цільових продуктів отримують при використанні газойлю каталітичного крекінгу з фактором якості 96-107 при глибині їх розкладання 6-14 мас. за сумою виходу газу та бензину (див. приклади 7-9, 12-14, 17-19 та 22-24). Електродний кокс, який отримується із зазначеної сировини, має оцінку мікроструктури від 5,5 до 6,3 балів, що відповідає вимогам на голковий кокс. Графітовані електроди, що одержуються з такого коксу, мають низькі показники питомого електроопору та коефіцієнта термічного розширення. Одночасно з коксом голчастої структури отримують сировини для виробництва теxвуглецю з індексом кореляції від 124 до 130, що забезпечить отримання техвуглецю високої якості.
Збільшення чинника якості газойлю каталітичного крекінгу вище 10,7 визначає участь у реакції коксоутворення менш ароматизованих (невпорядкованих) компонентів сировини, не здатних сформувати голчасту структуру коксу, тобто. одержують кокс та графітовані електроди низької якості (див. приклади 1-5).
При використанні в якості сировини коксування газойлів каталітичного крекінгу з характеризуючим фактором менше 9,6 в освіті коксу переважну роль відіграють висококипні високоароматизовані компоненти вихідної сировини, що володіють високою реакційною здатністю. Це інтенсифікує швидкість мезофазних перетворень при коксуванні, одночасно утворюється велика кількість окремих сфер мезофази, але, внаслідок високої в'язкості реакційної маси, сфери мезофази не можуть орієнтуватися в потоці з утворенням високоструктурованого голчастого коксу, що характеризується високою оцінкою мікроструктури. Як наслідок, незадовільною є якість графітованих електродів (див. пр. 26-30).
З таблиці видно також,що при значеннях глибини розкладання менше 6% (див. приклади 1, 6, 11, 16, 21, 26) та більше 14 мас. за сумою виходу газу та бензину (див. приклади 5, 10, 15, 20, 25, 30) погіршується якість одержуваного коксу по мікроструктурі.
Таким чином, пропонований спосіб дозволить отримувати одночасно високоякісний електродний кокс і сировини для виробництва техвуглецю, при цьому кокс відповідає вимогам на електродний голковий кокс, а сировина для техвуглецю має високий індекс кореляції. У способі по прототипу отримують поряд з сировиною для виробництва техвуглецю з досить високим індексом кореляції рядовий електродний кокс.
Крім того, пропонований спосіб має більш спрощену технологію за рахунок виключення стадії попереднього термічного крекінгу сировини.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
СПОСІБ ОТРИМАННЯ ЕЛЕКТРОДНОГО КОКСУ І СИРОВИНИ ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА ТЕХНІЧНОГО ВУГЛЕНИ, що включає термообробку нафтових дистилятів у печі з подальшим уповільненим коксуванням їх з отриманням коксу та дистиляцій коксування як сировина для виробництва технічного вуглецю, який відрізняється тим, що в Як нафтові дистиляти використовують газойль каталітичного крекінгу з фактором якості 9,6 - 10,7, а термообробку здійснюють до глибини розкладання 6 - 14 мас.% за сумою виходу газу і бензину.