Способ получения из остатков переработки нефти алифатического типа углеродсодержащего материала, используемого в качестве спекающегося компонента в угольной шихте для получения кокса и алифатического масла

Патент 1087077

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗ ОСТАТКОВ ОТ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ АЛИФАТИЧЕСКОГО ТИПА УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩЕГО МАТЕРИА ЛА, ИСПОЛЬЗУЕМОГО В КАЧЕСТВЕ СПЕКАЮГ к ЩЕГОСЯ КОМПОНЕНТА В УГОЛЬНОЙ ШИХТЕ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОКСА, И АЛИФАТИЧЕСКОГО МАСЛА, характеризующийся тем, что указанные нефтяные остатки нагревают до 350-600с под давлением в пределах от нормального давления до 150 кгс/см в течение 0,5-60 мин в трубчатой печи, затем их нагревают до 380-450 с путем контакта с неокисляющим газом, имеющим температуру 400-2000 0 с получением углеродсодержащего материала, имеющего температуру размягчения 130-300с, содержащего связанного углерода 4080 Бес.% и атомное соотношение И/С 0,4-1,1, и алифатического масла с атомным соотношением Н/С более 1,55. : -Ю : о-J

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕН ТИЙ (21) 1766761/23-26 (22) 31.03.72 (31) 19230 (32) 01.04. 71 (33) Япония (46) 15.04.84. Бюл. 11.- 14 (72) Рийоти Такахаси, Такудзи Хосои, Такааки Айба, Цутому Конно (Япония) (71) Куреха Кагаку Когио Кабусики

Кайся, Сумикин Коук Компани, Лтд и Сумитомо метал индастриз, Лтд (Япония) (53) 66.092.1(088.8) (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗ ОСТАТКОВ ОТ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ АЛИФАТИЧЕС-

КОГО ТИПА УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩЕГО МАТЕРИАЛА, ИСПОЛЬЗУЕМОГО В КАЧЕСТВЕ СПЕКАЮ„„SU „„108707

g(g1) С 10 В 57/04; С 10 С 9/36

ЩЕГОСЯ КОМПОНЕНТА В УГОЛЬНОЙ ШИХТЕ

ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОКСА, И АЛИФАТИЧЕСКОГО МАСЛА, характеризующийся тем, что указанные нефтяные остатки нагревают до 350-600 С под давлением в пределах от нормального давления до 150 кгс/см2 в течение 0,5-60 мин в трубчатой печи, затем их нагревают до 380-450 С путем контакта с нео окисляющим газом, имеющим температуру 400-2000оС с получением углеродсодержащего материала, имеющего температуру размягчения 130-300 С, содержащего связанного углерода 4080 вес.7 и атомное соотношение Н/С

0,4-1,1, и алифатического масла с атомным соотношением Н/С более 1,55.

1087077

Изобретение относится к способу получения из достатков переработки нефти алифатического типа углеродсодержащего материала, используемого в качестве спекающегося компонента в угольной шихте для получения кокса и алифатического масла.

В настоящее время в доменных и литейных печах используется кокс, который производится из угля, имею- 1п щего высокие коксующиеся свойства.

Однако вследствие все меньшей доступности источников сильнококсующего. ся угля пытаются использовать слабококсующиеся угли в качестве исходного материала для производства кокса в комбинации со связкой. Известно использование пека на основе угля или твердого пека на основе нефти.

Однако пек на основе угля не может удовлетворить спрос промышленности на этот продукт из."за количественного сокращения такого источника. С другой стороны, нефтяной твердый пек не может использоваться в качестве связки, так как он не подходит для смешивания с углем из-за своего химического состава, в ко тором основными компонентами являют 3Q ся алифатические углеводороды. в дополнение к его низкому выходу при карбонизации.

В результате исследований, направленных на изучение связок, пригодных для слабококсующихся углей в произ35 водстве кокса, используемого для доменных печей или в литейной промышленности, обнаружено, что углеродсодержащий материал (пек) на основе нефти, хорошо подходящий для исполь- зования в качестве связки описанного типа, может быть получен при термообработке кубового остатка на основе нефти, при этом обеспечивается эффек-„ тивное протекание реакций крекинга, поликонденсации и ароматизации, причем указанный кубовый остаток состоит главным образом из алифатических углеводородов. ю

Целью изобретения является создание материала., пригодного для использования в качестве связки, которая обеспечивает высокую коксуемость слабококсующихся углей и, кроме того, 55 создание процесса, пригодного для производства такого материала на основе нефти.

Поставленная цель достигается согласно способу получения нз остат" ков от переработки нефти алифатического типа углеродсодержащего материала, используемого в качестве спекающегося компонента в угольной шихте для получения кокса, и алифатическо1 го масла, характеризующемуся тем,. что укаэанные нефтяные остатки на гревают до 350-600 С под давлением в пределах от нормального давления до 150 кгс/см 2 в течение 0,5-60 мин в трубчатой печи, затем их нагревают до 380-450 С путем контакта с неокисляющим газом, имеющим температуру 400-2000 С с получением углеродсодержащего материала, имеющего температуру размягчения 130-300 С, содержащего связанного углерода 4080 вес.Ж и атомное соотношение Н/С

0,4-1,1, и алифатического масла с атомным соотношением Н/С выше 1,55.

Точку размягчения измеряют с помощью потокового испытателя типа

Кока, в котором 1 r образца загружают в цилиндр с внутренним диаметром 10 мм, имеющий сопло диаметром мм на одном конце, и затем нагревают со скоростью 10 С в минуту под о нагрузкой в 10 кг/мм для определения температуры, при которой начинается вытекание через сопло. Количество связанного углерода определя;ют в соответствии с японским стандартом JIS-K-2421/ 1906/, а атомарное отношение Н/С получают в соответствии с элементарным анализом.

Углеродсодержащий материал, характеризующийся указанными свойствами, может быть получен при преобразовании химической структуры и состава исходного нефтяного кубового остатка с помощью термообработки и изобилует ароматическими составляю щимн, обеспечивая хорошее перемешиванне с углем и высокий карбонизационный выход.

Следовательно, предлагаемый материал (пек) при использовании слабококсующихся углей обеспечивает улучшенные связующие силы и, кроме того, кокс на его основе обладает высокой прочностью, сравнимой с прочностью кокса, производимого из хорошо коксующегося угля.

Соотношение смешивания предлагаемого пека со слабококсующимся углем изменяется в зависимости от ис3 пользуемых углей. Например,смесь

50 вес.ч. слабококсующегося угля (Ньюделл) и 50 вес.ч. предлагаемого . пека обеспечивает прочность кокса порядка 91,4, а смесь 40 вес.ч. коксующегося угля 1 Австралии, 40 вес.ч, слабококсующегося угля из Японии, 20 вес.ч. сильнококсующегося угля из США и 1 вес.ч. предлагаемого пека обеспечивает прочность кокса 10

91,5.

Кроме того, использование предлагаемого пека в комбинации с углем, который сам по себе обладает низкой прочностью кокса, дает кокс, хорошо сравнимый по качеству с коксом, получаемым из сильнококсующегося угля (битуминозный уголь).

При термоооработке нефтяного кубового остатка согласно изобретению gp протекают реакции крекинга и поликонденсации, а также реакции ароматизации; причем указанный кубовый остаток содержит алифатические углеводороды.

Нефтяной кубовый остаток в соот- 25 ветствии с изобретением содержит кубовый остаток дистилляции при нормальном давлении, кубовый остаток вакуумной дистилляции, кубовый остаток термического крекинга, кубовый остаток каталитического термического крекинга, т.е. кубовые остатки, подобные тем, которые получаются в обычной нефтеочистительной промышленности, и различные сорта кубовых

35 остатков, такие как экстракты Duosol," фурфурольные экстракты,» остаток экстрагирования пропана, кубовые остатки каталитического дегидрировання и их смеси. 40

Однако с экономической точки зрения не предпочитаются кубовые остатки, содержащие свыше 30 вес.7. фракции, имеющей точку кипения не вью

10870 ше 350 С.

Таким образом, в качестве исходных материалов предпочитают кубовые остатки, существующие в твердом или полутвердом состоянии при комнатной т пературе, подобные кубовому остатку 50 вакуумной дистилляции.

Такие нефтяные кубовые остатки находят применение как топливо или как материал для асфальтирования дорог.

Однако большинство нефтяных кубовых 55 остатков имеют высокое содержание серы, так что они создают значительные проблемы, связанные с загрязне77

4 нием окружающей среды, из-за образования двуокиси серы, возникающей при их использовании в качестве топлива.

Поэтому использование таких кубовых остатков в качестве топлива должно быть строго ограничено.

Потребность в материалах для асфальтирования дорог в настоящее время непрерывно возрастает. Однако предложение и темпы производства кубовых остатков, связанные с увеличением производства нефтепродуктов или продуктов нефтехимии, значительно превышают потребность в кубовых остатках для таких целей, поэтому ожидается в будущем возникновение серьезной проблемы, которая будет мешать росту нефтеочистительной промышленности.

В силу значительной нехватки хорошо коксующихся углей для использования в доменных печах делались неоднократные попытки получения искусственного коксующегося угля из нефтяных кубовых остатков для производства заменителей угля, обладающих высокой прочностью кокса. По эти продукты создают множество препятствий в практическом использовании вследствие излишнего содержания серы и высокой стоимости.

Предлагаемый пек обладает значительными преимуществами в экономике и с точки зрения источников материалов, при этом его производят с помощью преобразования структуры или состава кубовых остатков, таких как нефтяной асфальт.

Преимущества предлагаемой связки заключаются в том, что кокс для использования в доменной печи, обладающий высоким качеством, может быть произведен с помощью добавления небольшого количества предлагаемого пека к обычной угольной смеси, используемой в доменной печи. При этом ожидается значительная экономия в использовании хорошо коксующегося угля, который является дорогостоящим и труднодоступным вследствие исчерпания его источников, причем возможно получение высококачественного кокса.

Кроме того, некоксующийся или слабококсующийся уголь может быть превращен в высококачественный уголь с высокими свойствами коксуемости эа счет добавления предлагаемого пека.

5 10870

Различные условия, требуемые для термообработкч исходнь х материалов в соответствии с изобретением, выбираются таким образом, чтобы обеспечить производство пекопродукта, обладающего указанными свойствами.

Процесс термообработки для получения предлагаемого пека заключается в следующем.

Кубовый остаток на основе нефти, 10 содержащий алифатические углеводоо роды, . нагревают до 350-600 С под давлением 0-150 кг/см в течение 0,52

60 мин и затем приводят в непосредственный контакт с неокисляющим газомтеплоносителем, нагретым до 4002000 С, поддерживая остаток при температуре ниже, чем у газа-носителя, но не более чем на 500 С, с целью завершения термообработки.

Затем кубовый остаток на основе нефти, содержащий алифатические углеводороды, нагревают и выдерживают при температуре в интервале от

300 до 500 С под давлением от 0 до

150 кг/см2 в течение 0,5-20 ч с помощью нагрева извне.

Используемые для такой термической обработки. аппараты относятся к системам с внутренним и внешним нагревом или же к системам с комбинированным нагревом, причем эти системы далее классифицируются как одностадийные и многостадийные.

В случае системы с внутренним на35 гревом в качестве теплоносителя используют азот, аргон, пар, водород, углеводородный газ или полностью выгорающий газ, такой как неокисляющий газ. Этот теплоноситель нагревао 40 ют до температуры в интервале 4002000 С, а затем приводят в непосредственный контакт с исходным остатком.

В этом отношении для осуществления гладкого термического крекинга и

45 реакций ароматизации и поликонденсации, а также для предотвращения локальнога перегрева теплоносителем требуется поддерживать исходный остаток при температуре ниже температуры

50 теплоносителя, но не более чем на

500 С в большинстве случаев в интерУ о вале от 300 до 500 С, предпочтительно от 380 до 450 С. В альтернативе, однако, исходный остаток может быть временно нагрет до 600 С на стадии о 55 предварительного нагрева и допускается частичный крекинг, если он происходит.

77 6

Для процесса нет ограничений в отношении приведения газа-теплоносителя в непосредственный контакт с исходным остатком. Возможно введение газа-теплоносителя в исходный остаток или же использование струйного скруббера, обесп"чивающего эффективное перемешнвание газа и жидкости, и т.п. указанная реакция может проводиться для отдельных партий и непрерывно.

Сущность такого процесса заключается в преобразовании остатка в пек с желаемыми свойствами с помощью следующих операций.

Требуемый термический крекинг осуществляют в течение короткого промежутка времени с помощью приведения газообразного теплоносителя при повышенной температуре в непосредственный контакт с большим количеством исходного остатка. (Остальная масса исходного остатка служит для предотвращения локального перегрева).

Часть исходного кубового остатка, которая нестабильна при повышенной температуре, отделяют или газифицируют для выделения из него.

Часть исходного остатка, относительно стабильную по отношению к нагреву, поддерживают при температуре, которая является значительной, но не жесткой для остатка, в течение отноL сительно длительного периода времени с тем, чтобы осуществить реакции поликонденсации и ароматизации.

Таким образом, дляполучения наибольших преимуществ используют различие в термическом поведении материалов, содержащихся в исходном остатке, имеющем сложный химический состав и сложную структуру.

В соответствии с предлагаемым процессом исходный кубовый остаток с некоторым удельным весом может быть эф,)ективно обработан теплоносителем, ! г ямеющим меньшую термическую энергию по сравнению со случаем обычного термического крекинга в печи внутреннего нагрева, например термическую энергию, имеющую порядок одной десятой энергии, требуемой для такого обычного случая., Это происходит из-за того, что термическая энергия, вносимая теплоносителем в систему, вызывает термический крекинг исходного остатка, в то время как свободные радикалы служат в качестве инициатора реакций поликонденсации и

1087077 8 ароматизации молекул в жидкой фазе °

Это дает возможность реакциям проте- кать гладко в жидкой фазе при температурах, которые не являются слишком жесткими для исходного остатка, и способствует г тилляции производи мых масел.

Указанные условия обнаружены в результате экспериментов, основанных на упомянутых исходньх точках зрения, 10

Нижний предел температуры для газатеплоносителя или для исходного остатка предназначен для определения условий гладкого протекания указанных реакций, в то время как верхний t5 предел для температуры газа-теплоносителя и исходного остатка приведен с целью ппедотвращения нежелательных явлений коксования.

Интенсивность потока газа-тепло- 20 носителя может быть выбрана произвольно как функция температурных условий. Если такие условия надлежащим образом регулировать, то дистиллированные масла и остаточный пек могут быть отрегулированы в отношении обеспечения определенной структуры и состава.

Давление в реагирующей системе выбирают вблизи нормального. Однако N реакция может гладко проходить и при изменении указанного интервала давлений, например, от 15 кг/см2, предпочтительно от 0,95 до 6 кг/см (избыточное).

С другой стороны, для предотвращения перегрева исходного остатка используется либо охлаждающее устройство дефлегмационного типа, либо охлаждающее устройство циркуляционного типа. И наоборот, внутренняя температура может поддерживаться в заданном интервале за счет дополнительного нагрева извне.

На чертеже показана схема уста- 4 новки для осуществления предлагаемого способа в промышленном масштабе.

Установка содержит резервуар 1 для хранения исходного остатка, насос 2, крекинговую печь 3 предварительного нагрева, вентиль 4, реактор

5 и разделительную колонну 6.

Установка работает следующим образом. 55

Исходный кубовый остаток иэ резервуара 1 исходного остатка подают с помощью насоса 2 в крекинговую печь 3 для обеспечения предварительного нагрева и первичного крекинга.

Это печь трубчатого типа, использующая обычную внешнюю систему нагрева.

С целью предотвращения коксообразования в нагревательной трубе и для снижения содержания серы в пекопродуктах могут быть введены водород или легкие углеводороды, такие как входящие в часть легкого масла, производящегося в процессе в соответствии с изобретением. Условия для упомянутого термического крекинга изменяются в зависимости от присутствия или отсутствия вводимых газов, таких как водород, а также от стадии вторичных реакций. Однако используемая температура должна предпочтительно попадать в интервал от 350 до

600 С, давление в интервал от норо мального давления до 150 кг/см, а время пребывания в интервал от 0 5 до 60 мин. Вентиль 4 служит для регулирования давления на стадии предварительного нагрева. Исходный остаток, который подвергается первичному предварительному крекингу или нагреву, затем вводится в реактор 5, где происходит вторичный крекинг и отделение от пека более легких фракций (газ, масла), получающихся в ходе крекинга. Реактор 5 оборудован соплом 7, через которое вводят гаэ-теп- лоноситель при повышенной температуре в качестве источника нагрева, а также носителя для отдистиллированного вещества в момент выделения. Условия вторичного крекинга зависят от условий первичного крекинга во время предварительного нагрева. Однако используемая температура должна быть в интервале от 300 до 500 С, как упоо миналось, предпочтительно в интервале от 380 до 450 С, давление в интервале от 0,98 до 15 кг/см (избыточное), предпочтительно от 0,95 до 6 кг/см2, а время пребывания в интервале от 0,5. до 20 ч, предпочтительно от 0 5 до 10 ч. Крекинговые газообразные и жидкие продукты, которые отделяют в процессе реакции, вводятся по линии 8 в охлаждающую разделительную колонну 6, таким образом, чтобы разделялись и отбирались обычным образом гаэ 9, легкие масла 10 и кубовьй остаток 11.

Пек, который был произведен в реакторе 5, подается по линии 12 через

077

1О

9 1087 вентиль 13 на охлаждающую ленту 14 для отверждения и получается в виде пекопродуктов. Вентиль 13 предназначен для регулирования ровня жидкости (времени реакции) в реакторе 5.

Системы с внешним нагревом могут быть разделены на обработку на стадии предварительного нагрева и вторичную термообработку для завершения реакции.

Использование трубчатого нагревателя, как это описано, является предпочтительным с точки зрения экономичности, а также для обеспечения приемлемых скоростей реакции. Несмотря 15 на то, что необходимые реакции могут проводиться только в процессе протекания через трубчатый нагреватель, реакция также осуществляется с использованием реакционного куба. 2О

В этих случаях используются устройства типа замедленного коксования.

Газообразные или маслянистые побочные продукты, получаемые в ходе процесса, могут быть отделены с по- 25 мощью различных методов дистилляции.

Свойства пека в соответствии с предлагаемым изобретением должны быть следующими: при атомарном отношении

Н/С выше 1,1 наблюдается неудовлетворительная совместимость с углем, тогда как при меньшем отношении Н/С связующая сила снижается вследствие повышенного содержания компонента, 35 имеющего более низкую плавность.

Когда точка размягчения слишком низкая, то становится трудно измельчать пек и хранить его без появления блокообраэования. И наоборот, слишком высокая тока размягчения приводит к увеличенному содержанию составляющих, имеющих низкую плавкость, тем самым приводят к пониженной совместимости с углем. Если содержание связанного углерода является слишком низким, то возникает повышенная испаряемость, препятствуя тем самым получению кокса, имеющего высокую плотность и прочность. Если содержание связанно50 го углерода слишком высоко, то это приводит к понижению связующей силы из-эа повышения количества составляющих, обладающих низкой плавкостью.

Таким образом, сущность изобрете55 ния заключается в создании процесса производства пека с помощью операций преобразования химической структуры и состава кубовых остатков, производимых в качестве побочных продуктов в нефтехимической промышленности, для улучшения тем самым способностей к смешению с углем и выхода, который подходит для использования в качестве связки в производ. стве кокса, используемого в литейной промышленности и в доменных печах.

Кроме того, предлагаемый пек может найти и другие применения, например в качестве связки для производства графитовых изделий и огнеупоров.

Маслянистые вещества, производимые во время получения предлагаемого пека, состоят по существу иэ углеводородов парафинового ряда, которые находят применение не только как смазочные масла, но также являются ценными продуктами для использования в производстве газолина или нефтехимических продуктов.

Эти маслянистые продукты хорошо подходят для использования в качестве топлива или добавок к топливу иэ-за низкого содержания серы и являются, таким образом, предпочтительными с точки зрения требования охраны окружающей среды.

При термическом крекинге в том

:виде, как он проводится в предлагаемом процессе, основная часть серы, содержащейся в исходном кубовом остатке, отделяется и выводится в виде газа. С другой стороны, несмотря на то, что некоторое количество серы может содержаться в дистиллированном масле, такая сера может быть легко выделена и удалена с помощью обычного процесса десульфурирования.

Таким образом, предлагаемый процесс является не только эффективным спо; собом получения серы, но также обеспечивает улучшенное качество дистиллированных масел.

Пример 1. 6 кг кубового остатка вакуумной дистилляции сырой нефти месторождения Хафджи загружают в реакционный резервуар, снабженный мешалкой, нагревателем и холодильником. Затем газ-теплоноситель, предварительно нагретый до высокой температуры, вводят через сопло, имеющее внутренний диаметр 15 мм, в остаток и поддерживают при постоянной температуре в течение заданного периода времени.

Кубовый остаток вакуумной дистилляции сырой нефти месторождения

1087077!

Элементарный анализ, вес.%

84,9

11,67

0,14

3,39

Н/С

1,65

Газ-теплоноситель

Азот

Температура теплоносителя, С

700

5,0

430

0,04

2,0

СН+

С2 Н, + С2Н,1, СЗН +С, I 6

С, углеводороды

1,8

Следы

0;7

Пек

11,9

Потери

3,46

184

190

Отдистиллировано, Ж

0,957

355

410

465

Хафджи характеризуется следующими свойствами: удельный вес 1 032 связанного углерода 12,8 вес.%; точка размягчения 46 С; зольность

0 05 вес.%; точка кипения 450 С. 5

Данный кубов остаток содержит, вес.Ж: С 84,0; Н 10,41; N 0,66;

S 4,90; Н/С 1,49.

В табл. 1 представлены условия проведения процесса, а в табл. 2вЂ” материальный баланс.

Результаты этого испытания показывают, что достигается высокоэффективное использование термической энергии.

Свойства дистиллированного масла и 15 полученного пека приведены в табл. 3 и 4 соответственно.

В табл. 5 приведены результаты испытания на спекание для определения коксующей способности пека для 20 доменной печи. Это испытание проводят на пеке, полученном в опыте 1.

Испытание на спекание состоит в следующем: в нефтяную бочку емкостью 18 л загружают образцы, имеющие такие же размеры гранул, как и в реальных условиях, и помещают вместе с другой загрузкой в коксовую печь промышленного масштаба с целью коксования, причем боковые стенки 30 бочки снабжены отверстиями. Результаты, приведенные в табл. 5, пока" зывают, что предлагаемый пек обеспечивает превосходные свойства как связка. Проводят элементарный анализ З5 дистиллированных масел из опытов 1-3" и снимают ЯМР- и ИК-спектры. Эти ис.пытания показывают, что в маслах содержится от 60 до 80% алифатических углеводородов. 40

Прочность смесей, содержащих пеки

2 и 3, смешанные в той же пропорции, что и для 3, равна 92 в любом случае.

Пример 2. Кубовый остаток

45 дистилляции при нормальном давлении при 350 С из арабской легкой сырой нефти, свойства которого приведены в таблице 6, загрул,ают в устройство, использовавшееся в примере 1.

Свойства кубового остатка, полу50 ченного при дистилляции при нормальном давлении арабской легкой нефти, следующие:

Удельный вес

Остаточный углерод 10,2

Точка размягчения Ниже комнатной температуры

Зольность, вес.% 0,03

В результате работы при условиях, указанных ниже:.

Интенсивность потока теплоносителя, 3/ч

Температура исходного остатка, С

Продолжительность работы, мин 120 получают следующий материальный баланс, вес.%:

Дистиллированное масло 80,1

Свойства полученного таким образом пека следующие:

Удельный вес () 0,920

Точка вспышки

Дистиллящюнное испытание

Начальная температура дистилляции, С о

1087077

0,3

85,9

6,61

0,49

6,54

0,924

Н/С

15 Отношение Н/С

1, 08.

85,30

12,44

0,20

2,40

1,75

Н/С

Нерастворимые в бензоле, вес.7.

16,6

Нерастворимые в хинолине, вес.X

1,49, 1,032

0,05

Точка размягчения, С 159

Связанный углерод, вес.% 53,1

Зольность, вес.Х

Элементарный анализ, вес.7

Полученный пек подвергают испытанию на спекание, как это использовалось для производства кокса в тех. же пропорциях, что и в опыте 3 в табл. 5. Прочность полученного кокса составляет 91.

Получают дистиллированное масло следующего состава, вес.Е:

Пример 3. Кубовый остаток вакуумной дистилляции сырой нефти месторождения Хафджи, предварителысо нагретый до 350 С, подвергают термообработке в трубчатом нагревателе о при максимальной температуре 475 С в течение 13 мин. Затем обработанный таким образом кубовый остаток вводят в куб при нормальном давлении так, что около половины кубового остатка было отдистиллировано в виде жидкости с выходом 45 вес.7 тяжелого пека.

Свойства исходного тяжелого масла ,следующие:

Отношение Н/С

Удельный вес

Точка размягчения, С о

Зольность Вес. о

Начальная температура дистилляции при нормальном давлении, С 450

Свойства получаемого пекопродукта

5 приведены ниже:

Точка размягчения, С 130 о

Связанный углерод, вес.7 42

10 Нерастворимое в бензоле вещество, вес.Х

Нерастворимое в хинолине вещество, вес.Е 0

Пек, полученный из тяжелого масла на основе нефти и состоящий по существу из алифатических углеводордов, проявляет свойства, подобные свойствам угольного асфальтового пека, состоящего главным образом из ароматических углеводородов. Полученный таким образом пек измельчают до порошка и смешивают с различными сортами углей, затем подвергают приготовленную смесь испытанию на спекание, как это используется в производстве кокса для доменных печей. В табл. 6 представлены результаты такого испытания, демонстрирующие превосходные свойства получаемого кокса, Пример 4. Кубовый остаток вакуумной дистилляции Иранской тяжелой серой нефти, предварительно нагретый до 350 С, нагревают до 410420ОС в трубчатом нагревателе и затем вводят в реакционный куб и вы4О держивают в течение 12 ч. Во время этой операции куб поддерживают под давлением 5 кг/см2 (избыточное), а" загруженный остаток выдерживают при

410-420 С. Затем пар при 200 С вво4> дят в куб для удаления из него фракции легких масел с результирующим выходом 327. по весу тяжелого пека как остатка в расчете на вес исходного остатка. Проводят те же самые one50 рации, что и в примере 3, в частности в тех же условиях, что и в условиях, указанных в графах 2, 4 и 5 в табл. 6 для испытания, как это осуществляется в производстве кокса для

55 доменных печей. Прочность коксопродуктов равна 91,6, 89,2 и 91,4.

Ниже приведены свойства полученно; го пека:

1087077

Нерастворимое в хинолине вещество, вес . .

9,4 10

Отношение Н/С

0,9

Слабококсующийся уголь из Австралии (Ньюдалл), 7G 50 угля.

15 о, Точка размягчения, С

Связанного углерода, вес. .

Нерастворимое в бенэоле вещество, вес. .

Пример 5. Пек, полученный аналогично примеру 3, помещают в куб для созревания, оборудованный 15 мешалкой, на термообработку. Эту термообработку проводят при нормальном давлении при 400-410 С в течение 6 ч. Легкие масла, образовавшиеся в ходе термообработки, извле- 20 кают с помощью дистилляции, а тяжелый высокоароматизированный пек получают с выходом 59 вес.% (26,5 вес.% в расчете на вес исходного остатка).

Полученный пек характеризуется 25 следующими свойствами: точка размягчения 225 С; нерастворимого в бензоле вещества 65 ; нерастворимого в хинолине вещества 38%; отношение

Н/С 0,76 и 60 связанного углерода. 30

Этот пек испытывают на коксующую способность в качестве коксующей связки в тех же условиях, что и в опытах 2, 4 и 5 в табл. 6, с хорошими результатами, дающими прочность кокса 91,8, 81, 1 и 92,3 соответствен. но.

Проводят испытания для пека в качестве связки следующего состава:

Предлагаемый пек, 30 50

Прочность кокса 88,7 91,4 45

Оказалось, что смесь слабококсующегося угля из Австралии (Ньюделл, с предлагаемым пеком обеспечивает ,коксуемость, сравнимую с коксуемостьк50 сильнококсующихся углей.

Пример 6. При использовании в качестве исходного материала кубового остатка вакуумной дистилляции того же материала, что и в при мере 1, проводят испытание в масштабе интенсивности потока исходного остатка около 100 кг/ч, причем применяют устройство, показанное на чертеже.

Перегретый пар вводят в качестве нагретого теплоносителя при 620 С с интенсивностью потока 30,4 кг/ч.

Условия испытания следующие: Т (тем. пература на выходе печи предваритель. ного нагрева с крекингом) 480 С;

Тс.(температура внутри реакционного кУба) 420 С; Р0 (давление на входе о печи предварительного крекингового нагрева 32 кг/см (изб); Р 1 (давление

2 на выходе печи предварительного крекингового нагрева) 10 кг/см (изб.); Р2 (давление внутри реакционного куба) 0,1 кг/см (изб.);

0 (время пребывания в печи предварительного крекингового нагрева)

3,2 ч; 02 (время пребывания внутри реакционного куба) 3,5 ч.

Получают следующие продукты, вес. : газ 4,6; легкое масло 11,3; тяжелое масло 48,4 и остаточный пек 25,5.

В табл. 7 показаны свойства полученных продуктов.

В табл. 8 представлены результаты испытания, рассмотренные в свете приведенных условий температуры и давления (Опыт 1 предлагаемый).

Вслед за этим пек, полученный в ходе каждого из таких испытаний, подвергают испытанию на коксование.

Смесь, использовавшаяся в этом испытании, состоит из 80 вес.ч. угля

ОС из СССР, который является нскоксующимся углем, и 20 вес.ч. пека.

Таблица 8 показывает, что продукты, полученные в каждом случае, обеспечивают качество, сравнимое с качеством, получающимся в результате использования хорошо коксующегося

1087077

Таблица 1

Условия

Опыт

Газ-теплоноситель

Азот

Пар

700

1500

500

5 0

4,2

3,2

Температура исходного остатка, С 350 о

430

450

210

Таблица2

Опыт

Выход, вес.X

0 5

0,1

Н2

3,3

4,8

5,2

СН, 1,2

4,4

7,2

Следы

5,0

2,0

1,9

2,1

"zS

69,8

62,5

45,0

21,7

20,6

24,5. Пек

2,0

5,5

1,5

Потери

Температура газа-теплоносителя, ОС

Интенсивность потока газатеплоносителя, м /ч

Продолжительность работы, мин

С Нь + С Н,, CeHs + CgH6 углеводород

Дистиллированное масло

Кислородноводородное пламя

1087077

Свойства дистиллированного масла

Опыт

0,911

О, 940

0,934

102

146

152

132

211

200

20Х отдистиллированной массы

252

344

331

460

50Х отдистиллированной массы

80Х отдистиллированной массы

348

474

475

525

520

Элементный анализ, вес.%

86,30

84,80

11,88

85,6 12,15

11,08

0,52

0,43

0,36

2,26

2,10

2,32

1,71

Н/С

1,55

1,68

П р и м е ч а н и е. Приведенные температуры пересчитаны на точки кипения (C) при нормальном давлении.

Таблица 4

Свойства пека

Опыт

280

250

263

75,1

67,2

62,3

0,2

0,5

0,7

87,9

87,6

86,5

Н, Х

5,76

5,49

4,62

Удельный вес о

Точка вспышки, С

Начало дистилляции, С о

Точка размягчения, С о

Связанный углерод, вес.Х

Зольность, Х

С, Х

Таблица 3«Ф--- .1 е

1087077

Опыт

Свойства пека

1,90

1,76

1,56

Sэ %

6,08

4,75

4,48

Н/С

0,752

0,650

0,786

65,4

74,8

58,9

32,0

40,3

27,2

Эти цифры получены с помощью прибора для определения точек микроплавления, изготовленного фирмой Янагимото Мэнъюфэчуринг Компани, Киото, Япония.

Таблица 5

Компоненты смеси, %

Опыт

Для сравнения

Предлагаемый

Предлагаемый пек из опыта 1

Барабанный индекс

Нерастворимые в бензоле, вес.%

Нерастворимые в хинолине, вес.%

Сильнококсующийся уголь из США (летучего вещества 19-20%) Коксующийся уголь из Австралии (летучего вещества 20-23%) Слабококсующийся уголь из Японии (летучего вещества 35-40%) 22

Продолжение табл, 4

1087077

Таблица 6.

Опыт

0 10

50 .45

50 45

0 1

0 5 5

91,2 91,5 82,2

Прочность кокса

88,3 90,8 Таблица 7

Свойства пека

Состав газа

Свойства масла легкое тяжелое

83,5

83 5

87,7

11,9

7,4

5,77

Н2

6,15

32,5

СН+

2,7

C2Hg

38 С 212 ния

325

20%

120

15,6

С2Н 6

505

80%

7,5

С3 6

58,3 ле

10,7

С3Н8

27,0 лине

11,6

С4-С5

Компоненты смеси, %

Сильнококсующийся уголь из США (летучего вещества 18-19%) Коксующийся:уголь из Австралии (летучего вещества 26-28 вес.%) Слабококсующийся уголь из Японии (летучего вещества 35-40 вес.%) Пек согласно предлагаемому изобретению

Точка начала кипе14,6 11,4

1,6 4,6

Н/С 0,78

Связанный С 67,0

Нерастворимые в бензоНерастворимые в хиноУдельный вес, 20ОС 1,25

1087077

Опыт

Показатели

100 102 100

101

103

50,7 25,0 18,5

30,4

5 3

Температура теплоносителя, вводимого при повышенной температуре, С 620

Температура на выходе печи предвао рительного крекннгового нагрева, С 480

105 101

33 102

Время пребывания в печи предварительного крекингового нагрева, мин 3,2

25 0 8,5

8,5 8,5

420

0,1

2,0 2,5 1,0

3,5

4,6 7,2 8,4 8,0 15,8

11,3 10,5 12,1 12,0 23,0

Легкое масло

58,4 45,9 55,2 54,9 36,5 ю

25,5 36,2 24,7 25, 1 24,1

Тяжелое масло

Остаточный пек

Свойства пека г

218 241

230

58,3 69,3

67,0

0,71

0,78

Н/С

63,2

58,3

Количество подаваемого исходного остатка, кг/ч

Количество теплоносителя, вводимого при повышенной температуре, кг/ч

Давление на выходе печи предварительного крекингового нагрева, кг/см

Давление на входе печи предварительного крекингового нагрева, i

Температура жидкости в реакционном кубе, С

Давление жидкости в реакционном кубе (Р2 ), кг/см (изб.) Среднее время пребывания в реакционном кубе, ч

Выход продуктов, вес.l

Газ

Температура размягчения пека. С о

Связанный углерод, вес. X

Нерастворимые в бензоле, 7

Таблица 8

620 850 850 1600

380 475 485 480

380 410 385 365

4,5 0,1 -0,75 -0,90

232 229

66,2 68,4

0,82 0,77 0,78

49,2 59,5 58,6

1087077

Продолжение табл. 8

Опыт

Показатели

Свойства пека

30,3

92,4

Коксуемость в случае только одного ОС угля равна 15 1.

Редактор Т. Колб й. Заказ 2288/54 Тираж 489 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Нерастворимые в хинолине, Х

Коксуемость (>1)

27,0 14,0 29, 1 26,1

92,6 92,1 91,7 93,1 I

Составитель P. Горяинова

ТехРед ВеДалекоРей КоРРектоР С. ШекиаР