Способ замедленного коксования

Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТ ЕНТУ 1865132(31) 607728 (33) США С 10 В 55/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий. Дата опубликования описания 15.0981(72) Авторы изобретения Иностранец Вильям Х,Кеглер(54) СПОСОБ ЗАМЕДЛЕННОГО КОКСОВАНИЯ Изобретение относится к проиэводст. ву кокса, а именно к способам замедленного коксования,Известен способ замедленного коксования, включающий нагрев нефтяного сырья до температуры коксования и,последующую выдержку при указанной температуре 13Недостатком этого способа является 10 получение кокса с высоким коэффициентом линейного термического расширения (КЛТР), т.е. поучение 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 КТРполучают из исходного сырья, имеющего определен ный предел содержания ароматическихсоединений, отличающегося велиЧинойиндекса корреляции (Ик), которая пря-,мо пропорциональна содержанию ароматических соединений в сырье и можетбыть рассчитана по формуле Ик = 47304, . 456,8 +10, 48640Т кил где Т кп - волюметрическая средняятемпература кипения, оС;д 4 - плотность сырья при 20 С,20оотнесенная к плотностив оды при 4 С.Волюметрическая средняя температура кипения Тможет быть рассчитана по формуле Т+ ТО + ТЪ + Т 4 + ТвТкнп5 ф где Т - температура при отгоне10 об.рТ - 30 об,;Т - 50 об.;Т 4 - 70 об. ;Тт - 90 обТемпературы при отгоне 10 об., 30 об. и так далее суммируются и за-, тем делятся на пять. В тех случаях (например, в случае смол термического крекинга), когда полная раэгонка.19 865132 20 таблица 7 Кокс Характеристики свежее Ьырье 153 117 57 94 144 122 105 загрузка печи Выходы продуктов,вес.В: 0,10 0,04 0,16 0,10 1,15 0,10 0,07 4,7 10,0 6,0 7,9 41,8 53,4 55,5 48,3 60 9 28,945,5 36,4 Качество кокса Непрокаленный ("зеленый")кокс:Выход летучих, вес.Ъ 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 Формула изобретения Способ замедленного. коксования,включающий нагрев нефтяного сырья дотемпературы коксования и последующуювыдержку при указанной температуре,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с,целью повышения качества кокса, нефтяС-СзС до 204 С 204 - 343 С от 343 фС и выше Плотность по керосину,г/см Графитированный электрод:К 2 Р, 1 б / С ное сырье имеет индекс корреляции 95130. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Казьмин Г.И. и др. Нефтеперерабатывающие заводы США. М . 1962,с. 158-170865132 Составитель Н.АгеенкоРедактор Т.Веселова Техред Ж.Кастелевич орректор Г.Решетник 7/89 ТИраж 551 ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб.1,7 1, 1 38 44, 95518,899 4,6Ик 102Условия протекания двух различныхпроцессов термического крекинга (не 60 оптимальный режим) представлены втабл. 1,Свойства смол термического крекинга, получаемых при указанных услови 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 трех5 значений Ик.1В большинстве установок коксовая ния используют умеренное или большое количествовозвращаемого в рецикл продукта путем пропускания верхнего погона из коксового барабана в ректи,фикационную колонну коксовой установки, где эти верхние погоны, а также свежие пордии сырья, подаваемые в сис" тему, фракционируются с получением остатбчного продукта, представляющего собой загрузку печи для операции коксования. В этих случаях величина Ик загрузки печи является более показательным фактором качествакокса, 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 использует" дя 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.35На 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 указан ного предела в любом направлении, перспективы получения кокса с КТР 5,0 х 10 /ф 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 Ик 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 величины Ик исходного сырь может осуществляться одним из способов, например смешиванием. Наиболее эффективным способом регулирования величины Ик может быть термический крекинг, особенно в случае, когда она составляетменее 95. Перегонка и смешивание могут быть наиболее практичными способами регулирования величины Ик исходного сырья в необходимых пределах,если эта величина исходного сырьяболее 130, После такого регулирования необходимо, чтобы перед загрузкой в печь коксования осуществлялосьповторное определение величины Ик исходного сырья для гарантии, что онанаходится в укаэанных пределах.Проделаны эксперименты в опытнойкоксовой установке с использованиемразличных видов исходного сырья, которое регулируют. различными способами, Определяя связь между величинойИк этого сырья и КТР получаемого кокса.П р и м е р 1. Осуществляют коксование смеси термически крекированного рециклового газойля с жидкимкаталитически крекированным декантированным маслом в соотношении 50-50вес.Ъ. Дополнительные порции исходной смеси подвергают термическомукрекингу в условиях различной жесткости, Полученные смолы крекингаподвергают коксованию. Величина Икисходной смеси 102 и у обеих полученных смол величины Ик 148 и 125.Более высокие значениЯ Ик смол получают при более жестких условиях вустановке крекинга.Физические свойства исходной смеси представлены ниже,Уд. вес, г/см 1, 0269Температура при отгоне,С, при, об. Ъ:510 33820 36030 37740 38950 40260 41770 45180 45490 48895 531Конечная точка, С 531Углеродный остатокпо Конрадсону, вес.ВСодержание серы, вес,%Вязкость ССтпри С:4,53 1,75 510 Из табл. 2 видно, что наиболее близкой величиной Ик может быть термщвысокую величину Ик получают в резуль- чески крекировано с получением кре;тате более высокой температуры тер- кированного сырья, имеющего оптимальмического крекинга, которая, вероят- ное значение Ик, обеспечивающего ноно, вызвана увеличением интенсивнос- лучение оптимального качества. коксати процес"а конденсации-полимериза-при заданных условиях работы коксовой установки. Однако исходное сырьеИсходную смесь и две смолы терми. не может быть просто крекировано доческого крекинга подвергают коксова- практически максимальной степени,нию в опытной коксовой установке при так как более жесткие условия терминоминальных условиях процесса (обес- (0 ческого крекинга приводят к получепечивающих получение кокса высшего нию сырья, имеющего величину Ик вышекачества), приведенных ниже. оптимального предела, обеспечивающеСкорость подачи сырья, го получение кокса с низкой величик г/ч 4,53 ной КТР,Скорость рециркуляции, П р и м е р 2. Определяют эф"кг/ч 5 фект перемешивания .осветленного исТемпература на выходе ходного масла с высоким содержаниемпечи, фс 454 парафинов, различными количествамиИзбыточное давление на смолы термического крекинга, имеющейвыходе печи, кгс/см 7 высокую велИчину Ик (148),полученИзбыточное давление в 20 ной согласно примеру 1. Эти смесибарабане, кгс/см подвергают коксованию при постоянныхТемпература поверхности рабочих условиях в коксовой устанбвбарабана, фС 510 ке аналогично примеру 1.Температура верхнего физические свойства двух видовднища барабана, фс 2 исходного сырья коксования и четырехПродолжительность про- смесей, полученных из этого сырья,цесса, ч8 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 (с высоким соматериала под нагревом, ч 2 держанием парафинов) до 148 (с высоПродолжительность обработ- ким содержанием ароматических углевоки водяным паром, ч 1 дородов).Коэффициент подачи сме- Полученные выходы продуктов койсошанного сырья (общее вания и качество кокса представленысырье/свежее сырье) 235в табл. 5.В табл. 3 представлены выходы про- . Из табл. 5 видно, что из каждойдуктов 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 Ик 102 40 ют кокс с неприемлено высоким КТР.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 Икгие типа исходного сырья представляют загрузки печи 82 обеспечивает полусобой смолы, полученные в установке 4 чение кокса с приемлемым значениемтермического крекинга. для каждого ктр, но при этом выход кокса эначислучая работы коксовой установки пред- тельно ниже, ЧЕм в случае использоставлены величины Ик исходного сырья вания исхОдного Сырья с величиной Ики Ик загрузки печи. Различие этих в пределах 95.130.двух величин для каждого случая рабо Могут быть такие типы исходноготы печи связано с сырьем, перемеши- сырья коксования, когда предел знаваемым с рециркулируемым маслом до чений Ик 95 - 130 не является желаеввода в печь. мымоптимальным пределом. В этих слуНаименьший КТР кокса получают в чаях может быть указан другой предл зования. сырья с величи- варительно заданный предел, и предслучае исиользовани . сной Ик 125. Это исходное сырье подвер- лагаемое изобретен е р55и в более ши окихгают термическому крекингу рекингу при отно- .его аспектах предусматривает регулих ежимах. Более жест- рование операции коксования путемсительно мягких режимах.выбо а п едела энакий режим термического крекинга при- предварительного вы ор рводит к получению сырья с олееболее высо- чений Ик, обеспечивающего достижениеким значением Ик (148), Исходная 60 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 вобеспечивают получение кокса оле указанном предварительно заданномпределе. Это может быть в случае, когКТР). Кроме того, исходное сырье с 65 да выход кокса н0 15 20 25 ырье коксования. чения, а основную роль играет КТР кокса. Тогда для указанной ситуации должна быть предварительно выбрана ве личина Ик вне предела 95- 130. Возможно также., что некоторые типы исходного сырья коксования имеют значения И: вне предела 95-130, обеспечивающие получение оптимальных результатов. В таком случае предлагаемое изобретение включает этапы предварительного выбора 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 пределеНельзя точно назвать при,чину низкой величины КТР 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 цза фактора, которые почти всегда мо- руТ быть определены для любого потока продукта или исходного сырья в процес" рах нефтепереработки. Кроме того, суЩецтвует связь между Ик и исходным. Фцрьем коксования для данного типа зверья или смесей этого сырья. Однако Г, что Ик исходного сырья находится а предварительно заданном пределе 95- 130, не гарантирует достижение величины КТР получаемого кокса менее 5,0 х 10 / С. КТР 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 кокса 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.П р и м е р 3. Рассмотрим условие когда исходное сырье не обеспечивает возможность получения кокса высшего качества, однако, осуществляя процесс согласно предлагаемому изобретению,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, приводят 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. Точная причина связи между величиной Ик исходного, сырья и КТР получаемого кокса не установлена. Однакоона существует и является ценной приосуществлении процесса коксованиядля получения кокса высшего качества,имеющего минимальную величину КТР.В некоторых случаях единственным отличием данного процесса от обычногопроцесса коксования является анализвеличины 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 операциюкоксования без всякого регулирования,и при этом можно ожидать полученияоптимального качества продуктаНаи более вероятным случаем является такой, когда величина Ик исходногосырья не находится в необходимом пределе, и может регулироваться такимиспособами, как герметический крекинг,с целью повышения Ик, или перемешивание, с целью понижения Ик, или какимлибо другим способом (или способами),налример перегонкой, регулированиемусловий в ректификационной колоннекоксовой установки и т.д.Данное изобретение предусматриваетпростой и надежный способ определениятого, имеет ли исходное сырье коксования оптимальный потенциал для получения из него кокса высшего качества,щ 0 а также позволяет определять, какие параметры необходимо регулировать, чтобы получить оптимальное исходное86513 2 до Условия процесса Процесс Скорость подачи сырья,кг/ч 18,1 18,1 Скорость рециркуляции,кг/ч 6,3 7,7 Температура на выходеиз змеевика, "С 499 471 Избыточное давление взмеевике, кгс/см 1 Температура в испарительном барабане, С:о 288 243 373 343 основание Температура в ректификационной колонне, С12 865132 Продолжение табл.3 Свойства 1 2 50 433 409 451 60 431 478. 70 449 80 517 477 90 95 572 555 12,0 1,27 121 1 4 9 1 4 8 125 Сырье Показатели Ик: 148 125 102 144 127 107 0,08 0,15 0,05 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, ф С Углеродный остатокпо Конрадсону, вес.й Содержание серы,вес.Ъ Вязкость, сСт,при,ОС: свежее сырьезагрузка печи выходы продуктов, вес.В; Э С до 204 фс 204 - 348 С от 343 С и выше 9,17 4 ,.4 8 993 (534)1061(572) Таблица 313 865132 14 Сырье 1 1 Покаэатели2 3 18,4 26,7 40,1 7,8 7,5 Плотость по керосину,г/см 2,12 2,12 2,12 4,8 6,4 4,8 Сырье Свойства Осве вес. нное масл 6 гУсмЗ 38 0,8927 0,9 д е в атура отемп отгооб. 362 481 375 504 70 37 3 0 3 43 48 38 38 418 4 74 519 416 7 468 548 510 569 545 04 4 5 54 80 569 0 Кокс (с содержанием6 летучих) Качество кокса Непрокаленный ("зеленый")кокс: Выход летучих, вес. 9,2 Прокаленный кокс: Графитированный электродКТР, 10 I С мола термическогорекинга, вес. Продолжение табл.З Г а .б л и ц а 4 1 40 3 25 60 70 751, 0086 1, 0466 1, 0623 9 362 36716 865132 15 Продолжение табл.4 Свойства углеродный остатокпо Конрадсону, веб.12,0 0,1 3,4 4,1 7,3 8,5 1 27 О 12 О 71 О 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 82 0,15 0,03 0,05 0,08 0,07 0,10 О 16 О 00 О 11 0,11 0,09 О 10 Н,Н 5 12,1 8,5 5,8 67 7,9 б,б 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 КТР, 10 " /С 6411,742344,740 Содержание серы,вес.% Выходы продуктов,вес.Ъ С до 204 С204 343 оС Выход летучих, вес.% Содержание серы,вес. В 1 2 3 4 5 6 83 105 112 98 113 126 060 101 100 1,1 109 2,13 2,12 2 12 2,12 2,1217 865132 18 Сырье Показатели Исходное сырье: 100 50 30 315 224 338 327 10 252 347 328 20 290 384 374 347 30 444 319 415 369 405 . 40 487 465 340 522 50 509 452 60 540 491 70 80 90 95 546 559 346 58 68 42 68 25, 94 11,8 0,47 153 Остаточное масло,