Способ получения кокса из жидких углеводородов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

В ПАТЕНТУ

Сеюэ Севетсиик

Социалистических

Ресцублии (61) Дополнительный к патенту(22) заявлено 130278 (2I ) 2577351/23-26 (5l) М. Кл.

С 10 В 55/00 (32) 140277 (23). Приоритет(3.() Сосуаарп âåaaìW конктет

СССР в© яйлам нзОбрктфмий н открытий (33) 768293

Опубликовано 070882. Бюллетень М 29 (53) УДК 665 ° 642. .4(088 ° 8) Дата опубликования описания 070882

Иностранец

Джон Чарльз Джансма (США) (72) Автор изобретения

Иностранная фирма

"Дзе Стандарт Ойл Компани" (США) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОКСА ИЗ ЖИДКИХ

УГЛЕВОДОРОДОВ

Изобретение относится к способам получения кокса и, преимущественно, графитированного кокса.

Известен способ получения кокса иэ жидких углеводородов, включающий загрузку нагретого сырья в камеру

-коксования, выдержку его до образования кокса, подачу пара через кокс, .охлаждение кокса путем ввода в каме.ру охлаждающей жидкости, измельчение кокса на куски и удаление его иэ камерн в виде сырого кокса.

После этого, как загрузку цилиндра коксования заканчивают, обычно вводят пар в дно цилиндра коксования.

С помощью этой операции, называемой паровой десорбцией освобождаются от некоксующихся углеводородов, т.е. от части загруженных углеводородов, которые не превратились в кокс. Период паровой десорбции также аред Ьматривает время для коксования большей части загруженных углеводородов. Кро ме того, паровая десорбция ббеспечи- 25 вает определенное охлаждение очень горячей коксовой массы в цилиндре коксования.

После паровой десорбции кокс ох лаждают до относительно низкой температуры, т.е. около 93 С или ниже,) таким образом, чтобы можно было безопасно удалить его из цилиндра коксования. Это выпо:.ня т, нагнетая воду в дно цилиндра коксования. На первых стадиях водяного "охлаждения вода, нагнетаемая в цилиндр коксования, сразу превращается в пар, кото рый может создавать опасно высокие давления. Поэтому необходимо тщатель но регулировать скорость расхода воды во время водяного охлаждения для того, чтобы предупредить возникновение высоких давлейий в цилиндре коксования.

После того, как операцию водяного охлаждения заканчивают, цилиндр коксования готов для выгрузки. Это выпол няют, снимая закрывающие плиты на верхней части и дне цилиндра коксования, называемые днищем, и измельчая затвердевший кокс на обломки. Измельченне кокса обычно выполняют с помощью перфораторов с проваивкой высокого давления, которые направляют струи воды под высоким давлением внутрь кокса и таким образом измель- . чают кокс на .обломки или куски. Образованные таким путем обломки пода950190 ют через дно цилиндра коксования в железнодорожные вагоны или на другие соответствующие конвей ры для доставки в обжигательную печь или другим покупателям.

Кокс, который удаляют из цилиндров 5 коксования и называют сырым коксом, все еще содержит молекулы, которые расщепляются при повышенных температурах. Обычно для того, чтобы вызвать такие реакции и в результа- )0 те завершить операцию коксования, получая таким образом законченный нефтяной кокс, сырой кокс подвергают обжигу при повышенной температуре.

Одним из примеров широкого приме- 15 нения нефтяного кокса является изготовление из него угольных электродов для производства стали и алюминия.. Угольные электроды, примеияелме в сталелитейном производстве, как правило должны быть изготовлены из графитированного коксг,который является специальным видом кокСа, отличающимся тем, что он имеет иголь .чатую квазикристаляическую структуру, и который получают из нефти, богатой ароматическими углеводородами и в значительной степени свободной от асфальтенов. Как известно, возможно получить угольные электроды, имеющие коэффициенты термического расширения порядка 4,0 10 град или меньше, если в качестве исходного материала используют графитированный кокс. Однако, если используют неграфитированный кокс,то электроды имеют коэффициент термического расширения порядка от б до

10 10 град ". Поскольку для электродов, применяемых в сталелитейном производстве, необходим низкий коэф- 40 фициент термического расширения, то в сталелитейном производстве приемлемы только те электроды, которые изготовлены из графитированного кокса f1 ). 45

К сожалению, применение графитированного кокса в качестве исходного материала в производстве угольных электродов не всегда гарантирует, что полученные угольные электроды имеют коэффициент термического расширения меньше, чем 4,0 10 град

В связи с этим было обнаружено, что некоторые угольные электроды, полученные из графитированного углерода и иным путем при соблюдении правильной технологии, имеют коэффициент термического расширения значительно выше, чем 4,0к10 град .Полага-, ют, что это явление вызвано характерной особенностью или свойством графитированного сырого кокса, который обжигается н затем преобразуется в угольные электроды. Однако в настоящее время не существует надежного аналитического метода, который может быть применен для того, чтобы определить, приемлемы ли свой- ство и характерная особенность данной порции графитированного сырого кокса.

Целью изобретения является повышение однородности физико-механических характеристик сырого кокса, из которого изготовляются угольные электроды, имеющие более низкий по сравнению с ныне существующим коэффициент термического расширения преимущественно коэффициент .термического расширения 4,0 10 град" или меньше, для более высокого про центного отношения операций на потоке.

Эта цель достигается тем, что согласно способу получения кокса из жидких углеводородов, включающему загрузку нагретого сырья в камеру коксования, выдержку его до образования кокса, подачу пара через кокс, охлаждение кокса путем ввода в камеру охлаждающей жидкости, измельчение кокса на куски и удаление его из камеры в виде сырого кокса, охлаждающую нидкость вводят в камеру через отверстия, выполненные в боковых стенках камеры.

При этом охлаждающую жидкость вводят через дно камеры коксования и подачу пара ведут через отверстия в боковых стенках камеры.

В отличие от нагнетания воды в цилиндр коксования во время водяного охлаждения только со дна цилиндра, в соответствии с предлагаемым изобретением вода нагнетается в цилиндр коксования через эти отверстия вместо или дополнительно к нагнетанию ее через дно цилиндра коксования. С помощью предлагаемого способа подачи воды, используемой для охлаждения цилиндра, операцию охлаждения осуществляют более равномерно. Это, в свою очередь, приводит к тому, что игольчатая квазикристаллическая структура графитированного кокса .образует- ся более однородной, что приводит к более равномерному распределению свойств по всей <массе сырого кокса, полученного с помощью любой операции предлагаемого способа коксования.

В силу того,,что вся порция кокса (которая,мояет, в среднем, .составлять 400 т 3 имеет более однородные свойства, графитированным электродам, полученным из него, всегда присуща тенденция иметь улучшенные характеристики.

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает способ равномерно. го охлаждения кокса в цилиндре коксования, включающий направление охлаждающей жидкости на внутреннюю сторону цилиндра коксования из множества отверстий, расположенных на боковых по950190 верхностях цилиндра коксования так, чтобы равномерно охлаждать кокс °

На чертеже показана схема устройства для получения кокса согласно пред-лагаемому способу.

Устройство содержит камеру коксова-5 ния, которая образована цилиндром 1, основанием 2 в, виде усеченного конуса и верхней частью 3. Цилиндр 1 вместе с основанием 2 и верхней частью 3 образует замкнутую камеру, в которой 10 происходит коксование.

Основание 2 и верхняя часть 3 снабжена соответствующими люками 4 и 5, ко торые герметично закрываются соответственно днищем 6 и днищем 7 верхней части. Для загрузки горячей нефти во внутреннюю полость корпуса устройствс. снабжено средствами 8 загрузки горячей нефти, которые выполнены в виде трубопроводов 9 — 11 и клапана 12. 0

Трубопровод. 11 связан с источником нефти (не показан), тогда как трубопровод 9 связан с внутренней полостьв цилиндра 1 коксования через люк 4 и днище 6 таким образом, что когда кла- 25 пан 12 открыт, горячая нефть течет во внутреннюю полость камеры коксования.

Для подачи охлаждающей жидкости, например воды, во внутреннюю полость камеры коксования устройство снабжено средствами .охлаждения, которые выпол-нены в виде трубопроводов 13 — 15 .,и контрольного клапана 16. Трубопровод

15 присоединен к источнику воды или другой охлаждающей жидкости (не пока- 35 эану, тогда как трубопровод 13 присоединен к трубопроводу 11 таким образом, что, когда клапан 16 открыт, охлаждающая жидкость. подается во внутреннюю полость цилиндра 1 коксования. 40

Для подачи пара во внутреннюю по лость цилиндра 1 коксования через люк 4 . дна устройство снабжено трубопроводами

17 и 18 и контрольным клапаном 19, которые связаны с источником пара (не 45 показан) .

К. верхней части 3 цилиндра 1 коксования присоединен выходной трубопровод

20, который используют для отвода па" рообразных составляющих. потока горячей нефти, поданной к цилиндру 1 коксо-вания,. которые не подвергаются коксованию, и продуктов расщепления. Кроме того, над верхним люком 5 расположены соответствующие средст55 ва 21 дробления, например перфоратор с промывкой, связанные в рабочем положении с цилиндром 1 коксования, для удаления .кокса после .того, как процесс . коксования закончен.

Цилиндр 1 коксования снабжен множеством отверстий 22 для подачи охлаждающей жидкости во.виутреннюю полость цилиндра 1 коксования во время охлаждения кокса. Отверстия 22 расположены на боковых поверхностях цилинд65 ра коксования и выполнены так, чтобы равномерно распределять-охлаждающее действие, вызванное охлаждающей жидкостью, подаваемой в цилиндр коксования.

Отверстия 22 выполнены на двух уровнях с интервалом по вертикальной оси, причем на каждом уровне имеется по 4 отверстия, расположенные под углом 90о одно относительно другого.

Отверстия расположены вдоль вертикальной оси так, что расстояние от- уровня верхних отверстий до линии 23 максимального заполнения цилиндра 1 коксования и расстояние между уровнем нижних отверстий и основанием 2 корпуса, образующие границу между двумя уровнями отверстий, почти равны.

Вода.или другая охлаждающая жидкость подается через отверстия

22 с помощью трубопроводов 24 и клапана 25, присоединенного к трубопроводу 13 систезая снабжения охлаждаю щей жидкости. Контрольные клапаны

26, связанные с каждым из отверстий

22, цредназ для регулирования потока жидкости через отдельные отверстия. Предпочтительно отрегулировать кйапан 26 таким образом, чтобы .скорость потока охлаждающей жидкости через каждое иэ отверстий 22 была одинаковой..Клапан 16 установлен для тож, чтобы можно бнло управлять со" ответствующим потоком охлаждающей жидкости через отверстия 22 относительно потока охлаждающей жидкости через люк 4 дна цилиндра 1 коксования °

Предложенное устройство для получения кокса работает следующим образом.

Горячий жидкий углеводород нефти ээагружэют в цилиндр 1 коксования и обеспечивают воэможность образовать очень вязкую пластическую коксовую массу обычным способом. Однако для предохранения отверстий 22 от заку . порки в период наполнения предпочтительно подавать пар через отверстия

22 при соответствующих давлении, температуре и расходе.

После того, как период йаполнения заканчивают, содержимое цилиндра подвергают паровой десорбции на вре» мя от 1/2 до 2 ч в соответствии с обычным способом. Однако наряду с подачей всего пара через люк 4 дна цилиндра 1 коксования. часть пара по-. дают через отверстия 22. Предпочтительно контролировать соответствующим образом скорости истечения пара как ро всех отверстиях 22,так и через люк 4 дна.

После того, как паровую десорбцию заканчивают, кокс в цилиндре 1 коксования охлаждают с помощью охлаждающей жидкости, предпочтительно .водой.

Это достигают подачей охлаждающей во950190 ды во внутреннюю полость цилиндра

1 коксования через отверстия 22 вместо люка 4 или дополнительно к люку 4 дна. Предпочтительно контролировать соответствующим образом скорости исте ения воды через каждое из отверс-, 5 тий 22 и люк 4 дна. Как и в принятой технологии, скорость истечения всей воды, подаваемой к цилиндру 1 коксования во время начальных стадий жидкостного охлаждения, относи- )0 тельно небольшая, достаточная для того, чтобы избежать опасно высоких давлений пара.. Затем скорость истечения охлаждающей жидкости может быть увеличена.. !5

После того, как кокс в цилиндре

1 коксования охлажден до безопасной температуры (, 93 C или ниже), днище б и днище 7 верхней части снимают и кокс, находящийся в цилиндре 1 коксования, удаляют иэ него обычным путем с помощью средств 21 дробления.

Охлаждающая жидкость, используемая для охлаждения содержимого ци- линдра 1 коксования, подается из множества отверстий, расположенных на боковых поверхностях цилиндра.

В результате сырой кокс, изготовленный всоответствии с изобретением,имеет более однородные свойства наряду с об- ф щим улучшением свойств, и, следовательно, графитированным электродам, изготовленным из графитированного сырого кокса, полученного согласно изобретению, всегда 3$ присуща тенденция иметь коэффицил ент термического расширения 4,0а10 гр л, или меньше.

Отметим, что однородность свойств„ проявляющаяся в сыром коксе, полу- 40 ченном согласно изобретению, выэва» на тем фактором, что каждую отдельную зону или область в .очень вязкой пластической углеводородной массе в цилиндре коксования охлажда 45 ют, по существу, так же, как и другйе, эоны или области углеводорода. Таким образом, в основном на все зоны или области углеводородной массы в цилиндре коксования воздействуют условия, которые способствуют образованию графитированного кокса.

В известных способах вода, которую вводят в дно цилиндра коксования и которая сразу испаряется, превращаясь в riap, вызывает разломы и трещины в углеводородной массе и таким образом образует проход через коксовую массу к верхней части цилиндра коксования, где она выходит через вЫходной трубопровод. Полага- 60 ют, что в соответствии с предложенным способом вода, вводимая в цилиндр 1 коксования через отверстия дополнительно к воде, вводимой через лик дна, также образует раэ- g5 ломы и трещины в углеводородной мас се. Однако в силу того, что количество воды, подаваемой к цилиндру коксования через каждое из отверстий и люк дна, намного меньше, чем общее количество воды, подаваемой к люку дна согласно известным способам, и в силу того, что охлаждающую воду вводят в цилиндр коксования иэ многих различных мест, возникает .намного более широкая сеть разломов и трещин, которая способствует более равномерному охлаждению углеводородной массы в целом.

Благодаря такому более равномерному охлаждению свойства полученного сырого кокса также более однородны.

Дополнительное преимущество изобретения заключается в том, что охлаж. денный кокс в цилиндре коксования может быть удален из него с помощью перфоратора с промывкой. Когда охлаждающую воду вводят только в дно цилиндра коксования в соответствии с известными способами, вода стремится идти по каналу, и в связи с этим сохраняется возможность наличия горячИх участков в коксовой массе. Эти горячие участки представляют значительную опасность для обслуживающего персонала, пытающегося удалить кокс иэ цилиндра коксования с помощьи перфоратора с промывкой, поскольку воэмолно образование больших количеств пара с высоким давлением. В соответствии с изобретением эта опасность значительно уменьшена, поскольку в углеводо-. родной массе возникает более широкая сеть трещин и проходов, когда охлаждающую воду подают через множество входных отверстий, выполненных согласно изобретении, значительно уменьшая распространение горячих участков. Еще одно . преимущество изобретения заключается в том, что уменьшается напряжение в конструкции цилиндра коксования. В силу стремления .охлаждающей воды, подаваемой к дну цилиндра коксования, идти по каналу, цилиндр сам может быть неравномерно охлажден в процессе охлаждения кокса ° Было замечено, что в силу этого обычные цилиндры коксования, действительно могут приобретать форму "банаиа" в течение процесса охлаждения жидкостью, так как одна сторона цилиндра коксования охлаждается с большей скоростью, чем его другая сторона. Это приводит к появлении нежелательных напряжений в цилиндре коксования.и сокращает срок эксплуа тации устройства. В соответствии с

1 ,изобретением этот недостаток устраняется, так как охлаждающую жидкость вводят равномерно, способствуя рав950190

20

Формула изобретения номерному охлаждению цилиндра коксования.

Следует отметить, что можно изго-, товить много модификаций согласно. изобретению. К примеру, отверстия 22 можно выполнить. на трех, четырех, пяти и более уровнях с интервалами по вертикальной оси. Помимо этого отдельные отверстия 22 на следующих друг за другом уровнях могут быть выполнены рядами или в шахматном по- 10 рядке. Действительно, любое произвольное расположение отверстий 22 может быть использовано нри уСловии, что они попадают в охлажденную жидкость во внутреннюю полость охлаждае- 5 мого цилиндра так, чтобы равномерно распределить охлаждаквцее действие, вызванное жидкостью.

1. Способ получения кокса из жидких углеводородов, включающий эагруэку нагретого сырья в камеру коксования, выдержку его до образования к окса, подачу пара через кокс, охлаждение кокса путем ввода в камеру охлаждающей жидкости, измельчение кокса на куски и удаление его из камеры в виде сырого кокса, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения однородности физико-механических характеристик кокса, охлаждающую жидкость вводят в камеру через отверстия, выполненные в боковых стенках камеры.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что охлаждающую жидкость вводят через дно камеры коксования.

3. Способ попа.1 и 2, о т л ич а ю щ н и с я тем, что подачу пара ведут через отверстия в боковых стенках камеры.

Источники информации, прннятне во внимание при экспертизе

1. Патент CIA 12 3836434, кл. 201-2, опублик.1974.

ВНИИПИ Заказ 5779/50

Тираж 524 Подписное филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул.Проектная 3