Способ получения кокса из жидких углеводородов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯВ ПАТв НТУ Сфюэ СеввтсиикСе 4 иалистическимРесеублии(23). ПриоритетГфсуаарственвмй конптет СССР в Аслам нзабрстфяий н открытий(53) УДК 665. 642. .4(0888) Дата опубликования описания 070882 Иностранец .Джон Чарльз Джансма(72) Автор изобретения Иностранная фирма(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОКСА ИЗ )ИДКИХ УГЛЕВОДОРОДОВИзобретение относится к способамполучения кокса и, преимущественно,графитированного кокса.Известен способ получения коксаиэ жидких углеводородов, включающийзагрузку нагретого сырья в камерукоксования, выдержку его до образования кокса, подачу пара через кокс,.охлаждение кокса путем ввода в каме.ру охлаждающей жидкости, измельчение 0кокса на куски и удаление его иэ ка.мерн в виде сырого кокса,После этого, как загрузку цилиндра коксования заканчивают, обычно вво.дят пар в дно цилиндра коксования.С помощью этой операции, называемойпаровой десорбцией освобождаются .от некоксующихся углеводородов, т.е.от части загруженных углеводородсФ,которые не превратились в кокс. Период паровой десорбции также аредЬматривает время для коксования большейчасти загруженных углеводородов. Кро ме того, паровая десорбция ббеспечи свает определенное охлаждение оченьгорячей коксовой массы в цилиндрекоксования.После паровой десорбции кокс охлаждают до относительно низкой температуры, т.е. около 93 С или низе,1 таким образом, чтобы можно бьщо безопасно удалить его из цилиндра коксования. Это выпо:.няют, 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 давлепий 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, называете днищем, и измельчая затвердевший кокс на обломки, Измельченне кокса обычно выполняют с помощью перфораторов с промывкой 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 пода 950190ют через дно цилиндра коксования вжелезнодорожные вагоны или на другиесоответствующие конвейеры для доставки в обжигательную печь или другимпокупателям.кокс, который удаляют из цилиндров 5коксования и называют сырым коксом,все еще содержит молекулы, которыерасщепляются при повышенных температурах. Обычно для того, чтобывызвать такие реакции и в результа Оте заяершить операцию коксования,получая таким образом законченныйнефтяной кокс, сырой кокс подвергаютобжигу при повышенной температуре.Одним из примеров широкого применения неФтяного кокса является изготовление из него угольных электродов для производства стали и алюминия Угольные электроды, примеияелне в сталелитейном производстве,как правило должны быть изготовлены из графитированного коксг,которыйявляется 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 угольныеэлектроды, имеющие коэффициенты термического расширения порядка 4,010 град или меньше, если в качестве исходного материала используютграфитированный кокс. Однако, еслииспользуют неграфитированный кокс,тоэлектроды имеют коэффициент термического расширения порядка от б до10 в 10 град. Поскольку для электродов, применяемых в сталелитейномпроизводстве, необходим низкий коэффициент термического расширения,то в сталелитейном производстве приемлемы только те электроды, которыеизготовлены из графитированного кокса 1 . 45К сожалению, применение графитированного кокса в качестве исходного материала в производстве угольныхэлектродов не всегда гарантирует,что полученные угольные электродыимеют коэффициент термического расширения меньше, чем 4,010 градВ связи с этим было обнаружено, чтонекоторые угольные электроды, полученные из графитированного углерода и иным путем при соблюдении правильной технологии, имеют коэффициент термического расшиония значительно выше, чем 4,0 к 10 град .Полага-,ют, что это явление вызвано характерной особенностью или свойствомграфитированного сырого кокса,который обжигается н затем преобразуется в угольные электроды. Однаков настоящее время не существует надежного аналитического метода, который может быть применен для того,чтобы определить, приемлемы ли свой-ство и характерная особенностьданной порции графитированного сырого кокса.Целью изобретения является повышение однородности физико-механических характеристик сырого кокса,из которого изготовляются угольныеэлектроды, имеющие более низкийпо сравнению с ныне существующимкоэффициент термического расширенияпреимущественно коэффициент .термического расширения 4, 0 ф 10 град"или меньше, для более высокого процентного отношения операций на потоке.Эта цель достигается тем, чтосогласно способу получения коксаиз жидких углеводородов, включающему загрузку нагретого сырья в камеру коксования, выдержку его до обра"зования кокса, подачу пара через кокс,охлаждение кокса путем ввода в камеру охлаждающей жидкости, измельчение кокса на куски и удаление егоиз камеры в виде сырого кокса, охлаждающую нидкость вводят в камеручерез отверстия, выполненные в боковых стенках камеры.При этом охлаждающую жидкостьвводят через дно камеры коксованияи подачу пара ведут через отверстияв боковых стенках камеры,В отличие от нагнетания воды вцилиндр коксования во время водяного охлаждения только со дна цилиндра, в соответствии с предлагаемымизобретением вода нагнетается в цилиндр коксования через эти отверстиявместо или дополнительно к нагнетанию ее через дно цилиндра. коксования. С помощью предлагаемого способаподачи воды, используемой для охлаждения цилиндра, операцию охлажденияосуществляют более равномерно. Это,в свою очередь, приводит к тому, чтоигольчатая квазикристаллическая структура графитированного кокса .образует-ся более однородной, что приводитк более равномерному распределениюсвойств 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 равномерного охлаждения кокса в цилиндре коксования, включающий направление охлаждаю.щей жидкости на внутреннюю сторонуцилиндра коксования из множества отверстий, расположенных на боковых поверхностях цилиндра коксования так, чтобы равномерно охлаждать коксНа чертеже показана схема устройства для получения кокса согласно пред лагаемому способу.Устройство содержит камеру коксования, которая образована цилиндром 1, основанием 2 в, виде усеченного конуса и верхней частью 3. Цилиндр 1 вместес основанием 2 и верхней частью 3 образует замкнутую камеру, в которой 10 происходят коксование.Основание 2 и верхняя часть 3 снабжена соответствующими люками 4 и Б, ко торые герметично закрываются соответственно днищем 6 ы днищем 7 верхней 15 части. Для загрузки горячей нети во внутреннюю полость корпуса устройствсснабжено средствами 8 загрузки горячей нефти, которые выполнены в виде трубопроводов 9 - 11 и клапана 12. Трубопровод 11 связан с источником неф. тине показан), тогда как трубопровод 9 связан с внутренней полостьв цилиндра 1 коксования через люк 4 и днище 6 таким образом, что когда клапан 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 эан), тогда как трубопровод 13 присоединен к трубопроводу 11 таким образом, что, когда клапан 16 открыт, охлаждающая жидкость. подается во внутреннюю полость цилиндра 1 коксования. 40Для подачи пара во внутреннюю полость цилиндра 1 коксования через люк 4. дна устройство снабжено трубопроводами 17 и 18 и контрольным клапаном 19, которые связаны с источником пара (не 45показан) .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 средст 55 ва 21 дробления, например перфоратор с промывкой, связанные в рабочем положении с цилиндром 1 коксования, дляудаления кокса после того, как процесс . коксования закончен.Цилиндр 1 коксования снабжен множеством отверстий 22 для подачи охлаждающей жидкости во внутреннюю полость цилиндра 1 коксования во время охлаждения кокса. Отверстия 22 расположены на боковых поверхностях цилинд 65 ра коксования и выполнены так, чтобыравномерно распределять охлаждающеедействие, вызванное охлаждающей жидкостью, подаваемой в цилиндр коксования,Отверстия 22 выполнены на двухуровнях с интервалом по вертикальнойоси, причем на каждом уровне имеетсяпо 4 отверстия, расположенные под углом 90 ф одно относительно другого.Отверстия располозены вдоль вертикальной оси так, что расстояние от уровняверхних отверстий до линии 23 максимального заполнения цилиндра 1 коксования и расстояние мбжду уровнемнижних отверстий и основанием 2 корпуса, образующие границу между двумя уровнями отверстий, почти равны.Вода.или другая охлаждающаяжидкость подается через отверстия22 с помощью трубопроводов 24 иклапана 25, присоединенного к трубопроводу 13 систезая снабзения охлаждающей жидкости. Контрольные клапаны26, связанные с каждым из отверстий22, предназначены для регулированияпотока жидкости через отдельные отверстия, Предпочтительно отрегулировать кйапан 26 таким образом, чтобыскорость потока охлаждающей жидкостичерез каждое иэ отверстий .22 былаодинаковойКлапан 16 установлен длятотю, чтобы можно бнло управлять со"ответствующим потоком охлаждающейжидкости через отверстия 22 относительно потока охлаждающей жидкостичерез люк 4 дна цилиндра 1 коксованияПредложенное устройство для получения кокса работает следующим образом.Горячий жидкий углеводород нефтизагружают в цилиндг 1 коксованияи обеспечивают воэмозность образоватьочень вязкую пластическую коксовуюмассу обычным способом. Однако дляпредохранения отверстий 22 от заку .порки в период наполнения предпочтительно подавать пар через отверстия22 при соответствующих давлении,температуре и расходе.После того, как период йаполнениязаканчивают, содержимое цилиндраподвергают паровой десорбции на время от 1/2 до 2 ч в соответствии собычным способом. Однако нарядус подачей всего пара через люк 4 днацилиндра 1 коксования. часть пара по-.дают через отверстия 22. Предпочтительно контролировать соответствующимобразом скорости истечения пара какро всех отверстиях 22,так и черезлюк 4 дна.После того, как паровую десорбциюзаканчивают, кокс в цилиндре 1 коксования охлаждают с помощью охлаждающей жидкости, предпочтительно .водой.Это достигают подачей охлаждающей во 950190ды во внутреннюю полость цилиндра1 коксования через отверстия 22 вместо люка 4 или дополнительно к люку 4дна. Предпочтительно контролироватьсоответствующим образом скорости истечения воды через каждое из отверс-, 5тий 22 и люк 4 дна. Как и в принятой технологии, скорость истечениявсей воды, подаваемой к цилиндру 1коксования во время начальных стадий жидкостного охлаждения, относительно небольшая, достаточная длятого, чтобы избежать опасно высокихдавлений пара Затем скорость истечения охлаждающей жидкости можетбыть увеличена 5После того, как кокс в цилиндре1 коксования охлажден до безопаснойтемпературы930 С или ниже), днищеб и днище 7 верхней части снимаюти кокс, находящийся в цилиндре 1коксования, удаляют иэ него обычнымпутем с помощью средств 21 дробления.Охлаждающая жидкость, используемая для охлаждения содержимого ци-линдра 1 коксования, подается измножества отверстий, расположенныхна боковых поверхностях цилиндра.В результате сырой кокс, изготовленный всоответствии с изобретением,имеетболее однородные свойства наряду с об- Р 0щим улучшением свойств, и, следовательно, графитированным электродам, изготовленным из графитированного сырого кокса, полученного согласно изобретению, всегда 35присуща тенденция иметь коэффици ент термического расширения 4,0 ю 10 гюго,или меньше,Отметим, что однороДность свойствпроявляющаяся в сыром коксе, полученном согласно изобретению, выэвана тем фактором, что каждую отдельную зону или область в .очень вязкой пластической углеводородноймассе в цилиндре коксования охлажда 45ют, по существу, так же, как и другие,эоны или области углеводорода. Та"ким образом, в основном на все зоныили области углеводородной массы вцилиндре коксования воздействуютусловия, которые способствуют образованию графитированного кокса,В известных способах вода, которую вводят в дно цилиндра коксованияи которая сразу испаряется, превращаясь в пар, вызывает разломы итрещины в углеводородной массе итаким образом образует проход черезкоксовую массу к верхней части цилиндра коксования, где она выходитчерез вЫходной трубопровод. Полагают, что в соответствии с предложенным способом вода, вводимая в цилиндр 1 коксования через отверстия дополнительно к воде, вводимойчерез лик дна, также образует раэ ломы и трещины в углеводородной массе. Однако в силу того, что количество воды, подаваемой к цилиндрукоксования через каждое из отверстий и люк дна, намного меньше, чемобщее количество воды, подаваемойк люку дна согласно известным способам, и в силу того, что охлаждающую воду вводят в цилиндр коксования иэ многих различных мест, возникает .намного более широкая сетьразломов и трещин, которая способствует более равномерному охлаждению углеводородной массы в целом.Благодаря такому более равномерномуохлаждению свойстваполученногосырого 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 валичия 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 количествпара 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 коксаБыло 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 1изобретением этот недостаток устраняется, так как охлаждающую жидкость вводят равномерно, способствуя рав950190 10 20 формула изобретения НИИПИираж 5 каз 5779/50 Подписноеномерному охлаждению цилиндра коксования.Следует отметить, что можно изго-, товить много модификаций согласно изобретению. К примеру, отверстия 22 можно выполнить. на трех, четырех, 5 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 О рядке. Действительно, любое произвольное расположение отверстий 22 может быть использовано нри уСловии, что они попадают в охлажденную жидкость во внутреннюю полость охлаждаемого 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 образованияк окса, подачу пара через кокс, охлаждение кокса путем ввода в камеруохлаждающей жидкости, измельчениекокса на куски и удаление его иэ камеры в виде сырого кокса, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения однородности Физико-механических характеристик кокса, охлаждающую жидкость вводят в камеру черезотверстия, выполненные в боковыхстенках камеры.2. Способ по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что охлаждающую жидкость вводят через дно камеры коксования.3, Способ по па.1 и 2, о т л ич а ю щ н й с я тем, что подачу пара ведут через отверстия в боковыхстенках камеры.Источники информации,прннятне во внимание при экспертизе1. Патент СЮА Р 3836434,кл, 201-2, опублик.1974. илиал ППП фПатентф, ужгород, ул.Проектна