Способ замедленного коксования

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТ ЕН ТУ >865132 (61) Дополнительный к патенту— (22) Заявлено 170676 (21) 2373647/23-26 (51)М. Кл.з (23) Приоритет — (32) 25.08,75 (31) 607728 (33) США

С 10 В 55/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 15,0981.Бюллетень М 34 . Дата опубликования описания 150981 (53) УДК 665. 777. 4 (088.8) (72) Авторы изобретения

Иностранец

Вильям Х.Кеглер (США) . Иностранная фирма

"Континентал Ойл Компани" (США),(71) Заявитель (54) СПОСОБ ЗАМЕДЛЕННОГО КОКСОВАНИЯ

Изобретение относится к производству кокса, а именно к способам замедленного коксования.

Иsâ åeñ òTåeí H с п оос ооб замедленного коксования, включающий нагрев нефтяного сырья до температуры коксования и, последующую выдержку при указанной температуре (1) .

Недостатком этого способа является10 получение кокса с высоким коэффициентом линейного термического расширения (КЛТР), т.е. псетучение кокса низкого качества, вследствие того, что при осуществлении указанного способа предварительно не определяют свойства сырья.

Цель изобретения — повышение качества кокса. укаэанная цель достигается тем, . 20 что согласно способу замедленного коксования, включающему нагрев нефтяного сырья до температуры коксования и последующую выдержку при укаэанной температуре, нефтяное сырье имеет индекс корреляции 95-130.

Наилучшее качество кокса (с самой низкой величиной коэффициента термического расширения КТР))получают из исходного сырья, имеющего определен- 30 ный предел содержания ароматических соединений, отличающегося велиЧиной индекса корреляции (Ик), которая пря-, мо пропорциональна содержанию ароматических соединений в сырье и может быть рассчитана по формуле

Ик = 473dq - . 456,8 + тО . 48640

Т кнл где Тк„п - волюметрическая средняя температура кипения, о C „. — плотность сырья при 20 С, 20 о отнесенная к плотности в оды при 4 С.

Волюметрическая средняя температуРа к пениЯ Т„„п может быть Рассчитана по формуле

Т 1 + TÎ + ТЬ + ТА + Тв

T кап где Т„ — температура при отгоне

10 об.Ър

Т вЂ” 30 об,В;

Т вЂ” 50 об.В;

Т4 — 70 об.Ъу

Тт — 90 об.Ъ.

Температуры при отгоне 10 об.Ъ, 30 об.% и так далее суммируются и за-. тем делятся на пять. В тех случаях (например, в случае смол термического крекинга), когда полная раэгонка865132

1,7

1,1

38 44, 9

18,8

99 4,6

Ик 102

Условия протекания двух различных процессов термического крекинга (не60 оптимальный режим) представлены в табл. 1.

Свойства смол термического крекинга, получаемых при указанных услови65 ях процесса, представлены в,табл. 2. не всегда возможна, вместо средней волюметрической температурй кипения определяется температура кипения при отгонке 50%, которая близко соотносится со средней волюметрической температурой кипения и почти во всех случаях она находится в пределах трех

5 значений Ик.

В большинстве установок коксова" ния используют умеренное или большое количество возвращаемого в рецикл продукта путем пропускания верхнего погона из коксового барабана в ректи,фикационную колонну коксовой установки, где эти верхние погоны, а также свежие походии сырья, подаваемые в систему, фракционируются с получением остатбчного продукта, представляющего собой загрузку печи для операции коксования. В этих случаях величина Ик загрузки печи является более показательным фактором качества кокса, чем 20 величина Ик исходного сырья, поступающего в систему, и может измениться за счет изменения условий процес" са в ректификационной колонне. Поэто.му, когда исходное сырье и идущий в 25 рецикл продукт подаются в ректификацИОнную колонну, и остаточный продукт

-рвктификационной колонны используется в качестве загрузки печи, величина Ик загрузки печи может быть лучШим показателем качества кокса, чем величина Ик свежего. сырья. Под термином "исходное сырье" понимается загрузка печи, а не свежее сырье,подаваемое В систему.

На чертеже представлен график зависимости КТР полученного кокса от

Ик исходного сырья.

Точки кривой определяют при использовании большого разнообразия исходного сырья. Наиболее вероятная 40 величина Ик, обеспечивающая получение кокса высшего качества, имеющего

КТР 5,0 х 10 / С и ниже, находится в пределах 95 — 130. По мере того, как величина Ик удаляется от указанного предела в любом направлении, перспективы получения кокса с KTP

5, 0 х 10 / С или ниже становятся все более далекими. Когда исходное сырье, подвергнутое анализу до коксования, имеет величину Ик 95 - 130 и, в частности, 110 — 115, оно может подаваться непосредственно на коксование и при этом возможно получение кокса высшего качества. Если величина Нк исходного сырья находится вне укаЭанных пределов, то необходимо осуществлять некоторое регулирование этого сырья для того, чтобы обеспечить наибольшую возможность получения кокса, имеющего КТР 5 0 х 10 С или менее. Такое регулирование вели чины Ик исходного сырья может осуществляться одним из способов, например смешиванием. Наиболее эффективным способом регулирования величины Ик может быть термический крекинг, особенно в случае, когда она составляет менее 95. Перегонка и смешивание могут быть наиболее практичными способами регулирования величины Ик исходного сырья в необходимых пределах, если эта величина исходного сырья более 130. После такого регулирования необходимо, чтобы перед загрузкой в печь коксования осуществлялось повторное определение величины Ик исходного сырья для гарантии, что она находится в укаэанных пределах.

Проделаны эксперименты в опытной коксовой установке с использованием различных видов исходного сырья, которое регулируют. различными способами, Определяя связь между величиной

Ик этого сырья и КТР получаемого кокса.

Пример 1. Осуществляют коксование смеси термически крекированного рециклового газойля с жидким каталитически крекированным декантированным маслом в соотношении 50-50 вес. Ъ. Дополнительные порции исходной смеси подвергают термическому крекингу в условиях различной жесткости. Полученные смолы крекинга подвергают коксованию. Величина Ик исходной смеси 102,, и у обеих полученных смол величины Ик 148 и 125.

Более высокие значениЯ Ик смол получают при более жестких условиях в установке крекинга.

Физические свойства исходной смеси представлены ниже..

Уд. вес, г/см 1, 0269

Температура при отгоне, С, при, об.Ъ:

10 .338

20 360

30 377

40 389

50 402

60 417

70 451

80 454

90 488

95 531

Конечная точка, С 531

Углеродный остаток по Конрадсону, вес.В

Содержание серы, вес.Ъ

Вязкость, сСт, при С:

865132

4,53

1,75

510

Из табл. 2 видно, что наиболее близкой величиной Ик можит быть термщвысокую величину Ик получают в резуль- чески крекировано с получением кретате более высокой температуры тер- киров анного сырья, имеющего оптимальмического крекинга, которая, вероят- аое значение Ик, обеспечивающего поно, вызвана увеличением интенсивнос- лучение оптимального качества. кокса ти процес" а конденсации-полимериза- при заданных условиях работы коксовой установки. Однако исходное сырье

Исходную смесь и две смолы терми- не может быть просто крекировано до ческого крекинга подвергают коксова- практически максимальной степени, нию в опытной коксовой установке при так как более жесткие условия терминоминальных условиях процесса (обес- о ческого крекинга приводят к получепечивающих получение кокса высшего нию сырья, имеющего величину Ик выше качества), приведенных ниже. оптимального предела, обеспечивающеСкорость подачи сырья, го получение кокса с низкой величик г/ч 4,53 ной KTP.

Скорость рециркуляции, Пример 2. Определяют эфкг/ч 15 фект перемешивания .осветленного исТемпература на выходе ходного масла с высоким содержанием печи, С 454 парафинов, различными количеств ами..

Избыточное давление на смолы термического крекинга, имеющей выходе печи, кгс/см 7 высокую велИчину Ик (148),::полученИзбыточное давление в 20 ной согласно примеру 1. Эти смеси барабане, кгс/см подвергают коксованию при постоянных

Температура поверхности рабочих условиях в коксовой устанбвбарабана, С 510 ке аналогично примеру 1.

Температура верхнего Физические свойства двух видов днища барабана, С 2 исходного сырья коксования и четырех

Продолжительность про- смесей, полученных из этого сырья, gecca, ч 8 представлены в табл. 4.

Общее время рециркуляции, Как видно из табл, 4, четыре смемин 10, си и два типа исходного сырья имеПродолжительность выдержки 0 ют величины Ик от 23 (c высоким соматериала под нагревом, ч 2 держанием парафинов) до 148 (с высо

Продолжительность обработ- ким содержанием ароматических углевоки водяным паром, ч 1 дородов).

Коэффициент подачи сме- Полученные выходы продуктов койсошанного сырья (общее вания и качество кокса представлены сырье/свежее сырье) 2

35 в табл. 5.

В табл. 3 представлены выходы про- . Из табл. 5 видно, что из каждой дуктов коксования и данные качества смеси получают кокс высшего качества, кокса, получаемого из трех видов ис- в то время как из каждой загрузки пеходного сырья. чи в виде несмешанйого сырья получа- Исходное сырье с величиной HK 102 40 ют кокс с неприемлено высоким KTP. представляет исходную смесь каталити- Смесь с минимальным содержанием омочески крекированного жидкого деканти- лы термического крекинга (40), начальрованного масла и газойлей; два дру- .ной величиной Ик 61 и величиной Ик гие типа исходного сырья представляют загрузки печи 82 обеспечивает полусобой смолы, полученные в установке 4 чение кокса с приемлемым значением термического крекинга. для каждого KTpi но при этом выход кокса значислучая работы коксовой установки пред- тельно ниже, ЧЕм в случае использоставлены величины Ик исходного сырья вания исхОдного Сырья с величиной Ик и Ик загрузки печи. Различие этих в пределах 95 130. двух величин для каждого случая рабо- 0 Могут быть такие типы исходного ты печи связано с сырьем, перемеши- сырья коксования, когда предел знаваемым с рециркулируемым маслом до чений Ик 95 - 130 не является желаеввода в печь. мым оптимальным пределом. В этих слуНаименьший КТр кокса получают в чаях может быть указан другой предл зования. сырья с величи- варительно заданный предел, и предслучае исиользовани . с ной Ик 125. Это исходное сырье подвер- лагаемое изобретен е р

55 и в более ши оких гают термическому крекингу р екингу при отно- .его аспектах предусматривает регулих ежимах. Более жест- рование операции коксования путем сительно мягких режимах. выбо а п едела энакий режим термического крекинга при- предварительного вы ор р водит к получению сырья с олее более высо- чений Ик, обеспечивающего достижение ким значением Ик (148) . Исходная э0 желаемого результата, контроля велисмесь (с величиной ик. 102) и исходное чины Ик исходного сырья и регулировасырье с высоким значением, им значением, Ик (148) сия величины Ик исходного сырья в ° обеспечивают получение кокса оле указанном предварительно заданном пределе. Это может быть в случае, когКТР) . Кроме того, исходное сырье с 45 да выход кокса н

865132 чения, а основную роль играет KTP кокса. Тогда для указанной ситуации должна быть предварительно выбрана ве личина Ик вне предела 95- 130. Возможно также., что некоторые типы исходно го сырья коксования имеют значения И: вне предела 95-130, обеспечивающие получение оптимальных результатов. В таком случае предлагаемое изобретение включает этапы предварительного выбо. ра необходимого предела величины Ик исходного сырья, определения значения

Ик исходного сырья и регулирования величины Ик исходного сырья, если .она не находится в предварительно выбран- ном пределе ° Нельзя точно назвать при,чину низкой величины KTP кокса, полученного из исходного сырья с величиной Ик в пределах 95 — 130, но величина Ик может быть быстро определена для данного исходного сырья, поскольку среднее значение температуры кипения и плотности исходного сырья - это цва фактора, которые почти всегда морут быть определены для любого потока редукта или исходного сырья в процесрдх нефтепереработки. Кроме того, суйррцтвует связь между Ик и исходным црьем коксования для данного типа зверья или смесей этого сырья. Однако ©, что Ик исходного сырья находится предварительно заданном пределе 95130, не гарантирует достижение величины KTP получаемого кокса менее

5,0х10 /О С. KTP получаемого кокса является также функцией условий коксования, и в некоторых случаях определенный тип исходного сырья, даже если оно имеет необходимое значение

Ик, не может обеспечить получение

KoK са высшего качества, независимо от условий "коксования. Однако даже в этом случае КТР кокса будет минимальным для данного типа исходного сырья, если Ик сырья находится в необходимом пределе, т.е. некоторые виды исходного сырья, даже если они имеют необходимую величину Ик, не обеспечивают получение кокса высшего качества. Однако регулирование величины Ик до указанного предела оптимизирует воэможности получения кокса выс шего качества, и это является более совершенным способом. контроля качества по сравнению с известными. Исходное сырье, которое не обеспечивает возможность получения кокса высшего качества, обычно имеет высокое содержание асфальтенов . Оптималвным исход-. ным сырьем для получения высшего качества является такое сырье, которое имеет величину Ик 95 — 130.

Пример 3. Рассмотрим условие когда исходное сырье не обеспечивает возможность получения кокса высшего качества, однако, осуществляя процесс согласно предлагаемому изобретению, Точная причина связи между величиной Ик исходного сырья и KTP получаемого кокса не установлена. Однако она существует и является ценной при осуществлении процесса коксования для получения кокса высшего качества, имеющего минимальную величину KTP.

В некоторых случаях единственным отличием данного процесса от обычного процесса коксования является анализ величины Ик исходного сырья до подачи его в установку коксования. Так, например, если величина Ик исходного

40 сырья 95-130, то это сырье должно подаваться непосредственно на операцию коксования без всякого регулирования, и при этом можно ожидать получения оптимального качества продукта..Наи45 более вероятным случаем является такой, когда величина Ик исходного сырья не находится в необходимом пределе, и может регулироваться такими способами, как герметический крекинг, с целью повышения Ик, или перемешивание, с целью понижения Ик, или какимлибо другим способом (или способами), налример перегонкой, регулированием условий в ректификационной колонне коксовой установки и т.д.

Данное изобретение предусматривает простой и надежный способ определения того, имеет ли исходное сырье коксования оптимальный потенциал для получения из него кокса высшего качества, gp а также позволяет определять, какие параметры необходимо регулировать, чтобы получить оптимальное исходное ырье коксования.

25 достигают минимальную величину КТР кокса в результате коксования исходного сырья, которое подвергалось предварительному регулированию с целью доведения величины Ик этого сырья до необходимого предела.

В данном примере используют смеси остаточных масел вакуумной разгонки (с различным содержанием разбавленной отбенэиненной смолы) с газойлем коксования высшего качества. Остаточное масло является плохим сырьем для получения кокса высшего качества. Даже после перемешивания со смолой пиролиэа ароматических углеводородов не обеспечивается получение кокса высшего качества. Однако смеси, имеющие величину Ик в указанном пределе, при-. водят к получению кокса с более низкой величиной КТР, чем исходное сырье,. имеющее величину Йк вне указанного предела.

Свойства исходного сырья для коксования, используемого в данном примере, приведены в табл. 6.

Выходы продукта коксования и характеристики кокса представлены в табл. 7.

86513 2

Условия процесса

Процесс

Скорость подачи сырья, кг/ч

18,1

18,1

Скорость рециркуляции, кг/ч

6,3

7,7

Температура на выходе из змеевика, "С

499

471

Избыточное давление в змеевике, кгс/см

Температура в испарительном барабане, Сг о

288

243

373

343 основ ание

Температура в ректифик ационной колонне, С (верхняя часть) 188

190

Температура ребойлера, ОС

243

238

Фле гмовсе число ректификационной колонны

4 4

Процесс

Свойства

1, 1338 1, 0785

317

362

348

375

389

369

385

403

40

416

396 верхняя часть

Уд. вес, г/см

Температура при отгоне, С, при, о об.Ъг

Таблица 1

50,62 50,62

Таблица 2

865132

Продолжение табл.

Свойства

1 2

433

409

451

431

47870

449

517

477

95

572

555

12,0

1,27

121

149

148

1 25

Сырье

Показатели

Ик:

148

125

102

144

127

107

0,08

0,15

0,05

Н1

0,16

0,12

0,08

Н 5

5,8

5,5

5,4

10,7

2,6

4,5

7,4

12,2

29,2

43,8

50,9

36,2

Конечная точка, о С

Углеродный остаток по Конрадсону, вес.%

Содержание серы, вес.Ъ

Вязкость, сСт,при, ОС: свежее сырье загрузка печи

Выходы продуктов, вес.В:

С„-СЪ

С до 204оС

204 - 348 C от 343 С и выше

9,17

4,.4 8

993 (5 34)

1061 (572) Таблица 3

865132

Продолжение табл.3

Сырье

Показатели

2 3 кокс (c содержанием

6% летучих) 18,4

26,7 40,1

Качество кокса

Непрокаленный (" зеленый" ) кокс:

Выход летучих, вес.В 9,2

7,8

7,5

Прокаленный кокс:

Плотность по керосину, г/см 2,12

2, 12

2,12

Графитированный электрод

KTP 10 I С

4,8

6,4

4,8 1 а б л и ц а 4

Сырье

Свойства Осветленное масло, вес.%

100 60. 40

Смола термического крекинга, вес.Ъ

100 — 40 60 70 75

1i1338 0,8927 0,9676 1,0086 1,0466 1g 0623

Уд. вес, г/см

367

362 481 372 .359 362

393 370 376

382

375 504

389 528

433 398 401 401

403 548 480 438 418 419

416 564 519 474 445

441

432 580

451 594

548 510 477 468

504

569 545 512

478

580 569 535 542

517

Температура при о отгоне, С, при, об.Ъ:

3 25

865132

Продолжение табл.4

Свойства углеродный остаток по Конрадсону, веб.В 12,0 <0,1 3,4 4,1 7,3 8,5

1,27 0,12 0,71 0,96 1,06 1,11

61 83

105 112

148 23

Ик

Таблица 5

Исходное сырье

Показатели

Ик: свежее сырье 148

23 загрузка печи 145 37

0,15 0,03 0,05 0,08 0,07 0,10

0,16 0,00 0,11 0.11 0,09 0,10 н, 12,1 8.5

5,8

6 7

7.9 б,б

c„„-с>, 12,8

2,6

18,2 74,9

7,4

65,9 64,0

68,9 от 343 С и выше 43.8 52,0

Кокс (с 6% летучих) 40,1

16,4 23,0 27,2 29,2

4,9

Качество кокса

Непрокаленный кокс:

7,8 9,8 8,8 6,3 9,5 8,0

Прокаленный кокс:

Плотность по керосину, г/см 2,12

Графитированный электрод: о

KTP 10 "/ С

6,4 11,7 4,2 3,4 4,7 4,0

Содержание серы, вес. Ъ

Выходы продуктов, вес.Ъ

C до 204оС

204-343 С

Выход летучих, вес. Ъ

Содержание серы, вес. В

f (1 2 3 4 5 6

83 105 112

98 113 126

0,60 1,01 1,00 1,1 1,09

2,13 2,12 2.12 2,12 2,12

865132

Сырье

Показатели

Исходное сырье:

100

30

315

224

338

327

341

252

347

328

290

384

374

347

444

319

415

369

405 .

487

465

340

522

509

452

540

491

80

95

546 559

346

68

68

25, 94

11,8

0,47

153

Остаточное масло, вес.%

Отбензиненная смола, вес.Ъ

Уд.вес,.г/см

8 Температура при отгоне, С, при, об.Ъ:

Конечная точка, С

Регенерированный продукт, вес.%

Углеродный остаток по Конрадсону, вес.%

Содержание, серы, вес.%

Таблица 6

50 70 . 100

0,9619 10327 10793 11448

0,62

57 94 117

865132

Таблица 7

Кокс

Характеристики свежее Ьырье

153

117

94

144

122

105 загрузка печи

Выходы продуктов, вес.%:

0,10

0,04

0,16 0,10

1,15

0,10

0,07

Н S

4,7

10,0

6,0

7,9

41,8

53,4

55,5

48,3

60,9

28,9

° 45,5

36,4

Качество кокса

Непрокаленный ("зеленый") кокс:

Выход летучих, вес ° % 6,9

6,7

6,4

6,9

Содержание серы, вес.% 1,37

Прокаленный кокс:

2,11

2,10 2,12 2,11

8,1

7,4

16,9 8,5 ное сырье имеет индекс корреляции 95130.

Формула изобретения

Способ з амедленного. коксования, включающий -нагрев нефтяного сырья до температуры коксования и последующую выдержку при указанной температуре, о т л и ч а ю щ и и сятем,,что, с, целью повышения качества кокса, нефтяС„-СЗ

С до 204 С

204 — 343 С от 343 С и выше

Плотность по керосину, г/cM

Графитированный электрод:

КТР, 10 / С

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Казьмин Г.И. и др. Нефтеперерабатывающие заводы США. М .„ 1962, с. 158-170.

865132, ) л !

Ю м

fSu

Составитель Н.Агеенко

Редактор Т.Веселова Техред Ж.Кастелевич Корректор Г.Решетина

Заказ 7847/89 ТИраж 551 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета !СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., a. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород,. ул. Проектная, 4