ГРАНУЛИРОВАНИЕ И КАЛЬЦИНИРОВАНИЕ ЗЕЛЕНОГО КОКСА Российский патент 2016 года по МПК C10B55/00 

Данное изобретение относится к способу кальцинирования зеленого нефтяного кокса и, более конкретно, к способу кальцинирования зеленого нефтяного кокса с использованием шахтового кальцинатора, который позволяет уменьшить проблемы, связанные с пылением продукта, или при применении вращающейся обжиговой печи для значительного увеличения выхода и получения более стабильного и гомогенного продукта.

Значение зеленого нефтяного кокса, используемого для получения кальцинированного нефтяного кокса, применяемого в производстве алюминия и в других отраслях промышленности, которые используют кальцинированный нефтяной кокс, постоянно растет. Это обусловлено возросшими запросами со стороны этих развивающихся отраслей промышленности, являющихся конечными пользователями, и уменьшенными поставками нефтеперерабатывающей промышленностью зеленого нефтяного кокса соответствующего качества. Мировое производство зеленого нефтяного кокса постоянно увеличивается, но большая часть этой растущей продукции имеет низкое качество, содержит большое количество загрязняющих веществ, таких как сера, ванадий и никель. Прокаленный нефтяной кокс, применяемый в нефтяной промышленности и в других отраслях промышленности, должен иметь высокое качество, содержать небольшое количество загрязняющих веществ и должен иметь структуру, которая благоприятна для конечного использования.

Так как значение зеленого нефтяного кокса, пригодного для кальцинирования, растет из-за мирового нарушения баланса поставка/спрос, становится все более желательно и осуществимо добавить дополнительные стали в процесс производства, что приведет к дальнейшему увеличению значения зеленого нефтяного кокса и прокаленного нефтяного кокса. Увеличение стоимости процесса при добавлении таких стадий может компенсироваться, если это добавление позволяет применить широкий ассортимент видов зеленого нефтяного кокса или улучшить качество прокаленного коксового продукта, или увеличить выход прокаленного нефтяного кокса при переходе от зеленого нефтяного кокса к прокаленному нефтяному коксу, или позволяет получить все упомянутые результаты. Добавление таких стадий процесса, как просеивание, измельчение и гранулирование/агломерация или брикетирование, является примером того, что может быть сделано для увеличения ценности продукта или улучшения применения получаемого прокаленного нефтяного кокса. Именно добавление указанных стадий процесса образует основу данного изобретения и предмет настоящей заявки.

Таким образом, в данном изобретении применяется комбинация гранулирования, агломерации или брикетирования в сочетании с просеиванием и измельчением/размалыванием для устранения пыления в шахтовой печи. Комбинация этих стадий может значительно увеличить возможность применения более широкого ассортимента видов зеленого нефтяного кокса с целью получения прокаленного нефтяного кокса и может значительно повысить качество прокаленного нефтяного кокса путем получения более плотных гранул или брикетов или увеличить выход прокаленного нефтяного кокса из исходного зеленого нефтяного кокса во вращающейся обжиговой печи.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с настоящим изобретением способ кальцинирования зеленого нефтяного кокса включает разделение зеленого нефтяного кокса, имеющего размер частиц между примерно 0,1 мм и 75 мм, на фракции с частицами меньшего размера и большего размера. Более конкретно, фракции с частицами меньшего размера могут иметь размер частиц менее 4 меш по Тайлеру (4,75 мм) а фракция с частицами большего размера может иметь размер частиц более 4,75 мм. Эти размеры частиц указаны только в качестве примера. Может быть выбран любой размер частиц как граница между фракциями кокса с частицами меньшего размера и большего размера.

Затем фракцию с частицами меньшего размера подвергают гранулированию вместе со связующим для получения гранулированного кокса или брикетированию с получением брикетов. Гранулирование считается предпочтительным, потому что оно обычно требует меньше энергии и обеспечивает образование сферических гранул, применение которых может быть предпочтительным для пользователей продукта, например, при изготовлении углеродных анодов, используемых при выплавке алюминия. Измельчение или размалывание кокса с меньшим размером частиц также может быть желательным или необходимым для обеспечения лучшего контроля за образованием гранул, за их размером и прочностью.

Более предпочтительно, когда связующее включает растворимые в воде и недорогие связующие, такие как крахмал, сахар, лигносульфонат, ПВС (поливиниловый спирт), КМЦ (карбоксиметилцеллюлоза) и гемицеллюлоза. В качестве связующего может быть также использован каменноугольный пек с температурой размягчения равной 90-130°С.

В этом случае каменноугольный пек и фракции с меньшим размером частиц должны быть нагреты, и может быть использован любой связующий агент, обычно применяемый в процессах гранулирования или брикетирования, включая нефтяной пек. Единственное ограничение состоит в том, что связующее должно быть в основном на органической основе, не содержащим неорганических элементов, таких как натрий, кальций или калий, или содержащим их в очень небольшом количестве, при этом предпочтительно применять более дешевые связующие.

В дальнейшем фракция с частицами большего размера и гранулированный кокс или брикетированный кокс соединяются с образованием исходной смеси, которая затем подвергается кальцинированию, кальцинируется в шахтовой печи или во вращающейся печи для обжига.

Связующее берут в количестве, обеспечивающем достаточную прочность для того, чтобы сделать возможной механическую обработку гранулированного или брикетированного кокса после его получения. Связующее можно использовать в количестве от примерно 0 до примерно 15% от веса гранул или брикета.

В качестве альтернативы способ в соответствии с настоящим изобретением может также включать перемалывание зеленого нефтяного кокса до получения частиц размером ≤2 мм, последующее гранулирование или брикетирование перемолотого кокса вместе со связующим с получением гранулированного или брикетированного кокса. Размер частиц равный 2 мм приведен только в качестве примера. Может быть предпочтительно получать частицы меньшего или большего размера. В некоторых отраслях промышленности, таких как производство цемента, нефтяной кокс размалывают до получения очень мелких частиц, обычно 95% частиц имеют размер, который позволяет частицам пройти через сито 200 меш (примерно 75 мк или примерно 75 мкм). Преимущество применения размолотого кокса до получения мелких частиц заключается в том, что это позволяет лучше контролировать процесс гранулирования и получать более однородные, более плотные гранулы зеленого нефтяного кокса, обладающие большей прочностью.

Как отмечено выше, связующее может включать каменноугольный пек, имеющий температуру размягчения равную примерно 90-120°С, а размолотый кокс перед гранулированием может быть нагрет до температуры, составляющей примерно 150°С.

Предпочтительно, когда размер гранул составляет от примерно 1 мм до примерно 25 мм.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РИСУНКОВ

Преимущества и существенные признаки данного изобретения будут лучше понятны из следующего ниже описания, рассматриваемого в сочетании с прилагаемыми рисунками, на которых:

на Фигуре 1 показана диаграмма, иллюстрирующая один из вариантов данного изобретения, когда используется сито для разделения зеленого нефтяного кокса перед проведением гранулирования и кальцинирования; и

на Фигуре 2 приведена диаграмма, иллюстрирующая другой вариант данного изобретения, когда используется мельница для тонкого измельчения перед подготовкой зеленого нефтяного кокса до гранулирования и его кальцинирования.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Вращающиеся обжиговые печи и шахтные печи успешно использовались в течение многих лет для производства прокаленного (кальцинированного) нефтяного кокса, который представляет собой основное сырье для получения углеродных анодов, применяемых при получении алюминия электролитическим способом.

Основные цели кальцинирования нефтяного кокса состоят в следующем:

1. Удаление летучих веществ (VM);

2. Уплотнение структуры для того, чтобы избежать потери кокса во время обжига анодов; и

3. Превращение структуры в электропроводящую форму углерода.

Вращающиеся обжиговые печи представляют собой наклонные стальные цилиндры большого диаметра, облицованные огнеупорным материалом, которые вращаются во время работы. Зеленый нефтяной кокс непрерывно подается с одной стороны, а прокаленный нефтяной кокс выгружается с другой стороны при температуре 1200-1300°C. В печь загружается небольшой слой кокса (7-10% от площади поперечного сечения), и тепло к слою кокса подводится за счет передачи тепла излучением или конвекцией от потока газа, подаваемого противотоком и огнеупорной облицовкой. 40-50% VM сжигается в печи, а остаток сжигается в потоке, входящем в пироскруббер. VM, сжигаемые в печи, обеспечивают большую часть тепла, необходимого для проведения кальцинирования, но для передачи дополнительного количества тепла можно добавлять природный газ, котельное топливо и/или чистый кислород.

Во вращающейся обжиговой печи примерно 10% мельчайших частиц зеленого нефтяного кокса захватываются дымовыми газами и выдуваются из заднего конца или из загрузочного конца обжиговой печи. Затем они попадают в пироскруббер и полностью сжигаются, выделяя большое количество отходящего тепла. Это отходящее тепло обычно восстанавливается в виде отходящей энергии, В результате потери VM и мельчайших частиц кокса выход прокаленного нефтяного кокса во вращающейся обжиговой печи обычно составляет примерно 77-80%. Другими словами, из каждой тонны сухого зеленого нефтяного кокса, подаваемого во вращающуюся обжиговую печь, получается 0,77-0,80 т прокаленного нефтяного кокса.

Шахтная печь, или кальцинатор, содержит множество вертикальных огнеупорных шахт, которые окружены простенками. Зеленый нефтяной кокс подается сверху, проходит вниз через шахты и выходит через рубашку, охлаждаемую водой в нижней части печи. Движение кокса регулируется путем открывания скользящего плоского затвора или поворотной заслонки в нижней части каждой шахты для выгрузки небольшого количества кокса. Выгрузка производится время от времени (примерно каждые 20 мин) и зеленый нефтяной кокс добавляется в верхнюю часть для поддержания величины загрузки.

VM в шахтной печи проходят через слой кокса и попадают в полости простенков в верхней части печи. Они смешиваются в этой точке с воздухом и затем спускаются вниз через ряд горизонтально ориентированных дымовых каналов. VM сжигаются в простенках и тепло подается к коксу из этих простенков косвенно аналогично передаче тепла в печи для обжига анодов.

В шахтной печи отсутствуют большой объем, нет газа, подаваемого противотоком, поэтому потеря мельчайших частиц зеленого нефтяного кокса очень мала. В результате выход продукта в шахтной печи гораздо больше, чем во вращающейся обжиговой печи, обычно он составляет 85-89%. Следовательно, из каждой тонны сухого зеленого нефтяного кокса, подаваемого в шахтную печь, получается 0,85-0,89 т прокаленного нефтяного кокса. К сожалению, очень мелкие частицы зеленого нефтяного кокса, подаваемого в печь, остаются в продукте и создают проблемы с пылением для конечных пользователей полученного продукта.

Проблема пыления кокса, возникающая при применении шахтных печей, может быть решена настоящим изобретением за счет устранения мельчайших частиц зеленого нефтяного кокса, подаваемого в печь.

Как показано на Фигуре 1, зеленый нефтяной кокс 12 с размером частиц в пределах от примерно >0,1 мм до <75 мм сначала разделяют по размерам на две части с помощью промышленного устройства для разделения, такого как вибрационное сито 16. Эти части с двумя разными размерами частиц можно назвать фракцией, "прошедшей через сито", и фракцией, "оставшейся на сите", или "мелкодисперсной фракцией" и "грубодисперсной фракцией". В данном примере кокс сортируют по размеру частиц равному 4,75 мм (4 меш по Тайлеру), поэтому все частицы размером -4,75 мм отделяются от массы нефтяного кокса при помощи ряда механических вибрационных сит. Когда разделение частиц на фракции завершено, кокс будет разделен на две части с разным размером частиц. Часть кокса с размером частиц -4,75 мм далее называется мелкодисперсной фракцией. А вторая часть кокса с размером частиц +4,75 мм называется далее грубодисперсной фракцией.

Мелкодисперсная фракция зеленого нефтяного кокса подается в промышленное гранулирующее или агломерирующее устройство. Существует много различных видов доступного гранулирующего и агломерирующего оборудования, данное изобретение охватывает применение всех этих типов, включая машины для брикетирования (они не показаны). Основной замысел настоящего изобретения состоит в удалении мелких частиц зеленого нефтяного кокса или мелких частиц прокаленного нефтяного кокса и получении более крупных частиц за счет применения технологии гранулирования, агломерации или брикетирования.

Согласно этому первому варианту данного изобретения для получения сферических гранул из мелочи зеленого нефтяного кокса применяют барабанный окомкователь или гранулятор 20, выпускаемый Eirich Company. Сначала измеряют содержание влаги в мелком нефтяном коксе и затем мелкодисперсный кокс подают в гранулятор. Потом в гранулятор подают небольшое количество связующего агента в количестве 0-15 вес.% и смешивают его с мелкими частицами кокса для придания достаточной прочности сферическим гранулам, образовавшимся в грануляторе.

Согласно этому варианту используют дешевое водорастворимое органическое связующее, такое как сахар, крахмал, лигносульфонат или гемицеллюлоза. Это устраняет необходимость сушки зеленого нефтяного кокса, что потребовалось бы, если бы применялись такие связующие, как каменноугольный пек или нефтяной пек. Количество добавляемого связующего равное менее 5% является идеальным, предпочтительно добавлять 1% и менее. Сферические гранулы образуются в грануляторе, процесс проводят периодически или непрерывно. Размер гранул находится в интервале от 1 мм до 25 мм. Гранулы выгружаются из смесителя или непрерывно, или выгружаются после завершения получения партии продукта. Затем гранулы могут быть использованы непосредственно в процессе кальцинирования в их "сыром" виде или их можно подавать в сушилку с псевдоожиженным слоем и сушить до увеличения их прочности в сыром состоянии перед дальнейшим применением.

Гранулы в "сыром" виде можно сразу подавать в печь для кальцинирования кокса 24 (вращающуюся печь для обжига или шахтную печь) или смешивать их с частицами грубодисперсной фракции кокса и затем подавать в печь для кальцинирования для получения прокаленного нефтяного кокса 30. Может быть использована любая печь для кальцинирования кокса или камерная сушилка, работающая на дымовых газах 24, включая шахтный кальцинатор, вращающуюся печь для обжига или печь с вращающимся подом. Этот способ очень хорошо работает при использовании шахтной печи, так как в шахтной печи нет движущихся частей и, следовательно, отсутствует повреждение или разрушение гранул зеленого нефтяного кокса. Цель настоящего изобретения состоит в получении плотных гранул прокаленного нефтяного кокса с низкой пористостью, и наиболее важной стадией этого способа является стадия получения плотных сырых гранул.

Когда для кальцинирования зеленого нефтяного кокса используют шахтную печь, среднее содержание летучих веществ в зеленом нефтяном коксе, подаваемом в печь, нужно регулировать в узком интервале (обычно равном 10-11%) для того, чтобы избежать проблем при работе печи. Тот же самый подход следует применять при загрузке гранул зеленого нефтяного кокса. Величину среднего содержания летучих веществ в исходной смеси, содержащей гранулы зеленого нефтяного кокса, фракцию грубозернистых частиц и даже содержание прокаленного нефтяного кокса необходимо регулировать для получения нужного содержания летучих веществ. Когда в смеси частиц зеленого нефтяного кокса, подаваемой в печь, содержится большое количество летучих веществ, к исходной смеси для уменьшения в ней среднего содержания летучих веществ добавляют различные количества прокаленного нефтяного кокса.

Когда сырые гранулы, полученные согласно данному изобретению, подают во вращающуюся печь для обжига, они приводят к значительному увеличению выхода прокаленного нефтяного кокса. Мелкодисперсные частицы зеленого нефтяного кокса больше не "теряются" в получаемом продукте, а возвращаются в виде гранул прокаленного нефтяного кокса с высокой плотностью. Это значительно повышает общую экономику процесса кальцинирования за счет возврата ценного зеленого нефтяного кокса в виде полученного прокаленного нефтяного кокса. Когда зеленый нефтяной кокс разделяется на мелкодисперсную и грубодисперсную фракции, как описано выше, частицы гранулированного и затем прокаленного нефтяного кокса являются и плотными, и механически прочными, и это делает их идеальными для применения при получении анодов, используемых при получении алюминия электролитическим способом. Сферическая форма гранул повышает плотность паковки частиц прокаленного нефтяного кокса, применяемых для изготовления анодов и это, в свою очередь, приводит к увеличению плотности анодов.

Гранулирование мелочи зеленого нефтяного кокса позволяет устранить один из основных недостатков шахтного кальцинирования, который состоит в получении пылящего прокаленного нефтяного кокса. Это создает проблемы при работе шахтной печи, так как в ней нет механизма для удаления мелкодисперсных частиц зеленого нефтяного кокса в шахтной печи. Вся мелочь в зеленом нефтяном коксе, подаваемом в печь, образует в конце мелкую пыль, содержащуюся в прокаленном нефтяном коксе. Это затрудняет работу вращающейся печи для обжига, где большая часть мелких частиц зеленого нефтяного кокса захватывается потоком дымового газа и покидает печь противотоком к загрузке зеленого нефтяного кокса. Захваченные мелкие частицы кокса затем сгорают в пироскруббере или в сжигателе по ходу движения из кальцинатора. На многих современных заводах отходящее тепло, получаемое в процессе этого сжигания, восстанавливается в виде энергии. В шахтной печи нет большого объема, отсутствует поток газа, проходящего противотоком с высокой скоростью, захватывающего частицы кокса, поэтому они остаются в продукте свободно агломерированными или прикрепляются к поверхности более крупных частиц прокаленного нефтяного кокса.

Описанный выше вариант отражает одно конкретное применение настоящего изобретения. Замысел использования гранулирования или любого другого вида агломерирования или брикетирования частиц зеленого нефтяного кокса с целью получения крупных гранул может быть использован для любого типа зеленого нефтяного кокса с любым химическим и физическим составом. Гранулы прокаленного нефтяного кокса, полученные на стадии кальцинирования, затем могут быть использованы в любой области, включая, но без ограничения, получение анодов и алюминия, получение диоксида титана, карбюризаторы в металлургических литейных цехах, при изготовлении графитовых электродов и т.д. В принципе, любая отрасль, использующая прокаленный нефтяной кокс, может получить выгоду от применения кокса согласно изобретению.

Аналогично описанным выше, для придания достаточной механической прочности гранулам или брикетам могут быть использованы любые виды связующего агента. Растворимые в воде органические связующие, такие как крахмал, сахар, КМЦ и ПВС, приведены как примеры, но это может быть любое органическое связующее, включая каменноугольный пек или нефтяной пек. Неорганические связующие, содержащие такие элементы как натрий, кальций или кремний, не подходят, так как они приведут к загрязнению прокаленного нефтяного кокса, что сделает его непригодным для использования. Второй вариант настоящего изобретения показан на Фигуре 2, где одни и те же стадии обозначены теми же цифрами, что и на Фигуре 1. Согласно этому второму варианту добавлена дополнительная стадия процесса, когда весь зеленый нефтяной кокс сначала измельчается или перемалывается для получения продукта с мелкими частицами. Для тонкого измельчения зеленого нефтяного кокса до мелких частиц можно использовать широкий ряд промышленного оборудования для дробления и размалывания/измельчения 32. Добавление этой стадии тонкого измельчения перед гранулированием зеленого нефтяного кокса дает ряд следующих преимуществ:

1) оно обеспечивает получение частиц с более однородным размером для подачи в гранулятор. Это, в конечном счете, приводит к лучшему регулированию размера гранул и к большей их механической прочности;

2) оно обеспечит регулируемое смешение различных видов зеленого нефтяного кокса с различными свойствами. Это могут быть виды кокса с разными химическими, физическими и структурными свойствами;

3) оно обеспечит отличное средство для регулирования среднего содержания летучих веществ в гранулированном продукте при добавлении небольших количеств прокаленного нефтяного кокса.

Добавление стадии тонкого измельчения перед гранулированием зеленого нефтяного кокса может коренным образом изменить способ применения мелких частиц зеленого нефтяного кокса для получения прокаленного нефтяного кокса. Зеленый нефтяной кокс с грубодисперсными частицами, который обычно является предпочтительным и желательным для проведения процесса кальцинирования, уже не будет иметь такого значения. Эта стадия значительно повысит возможность применения широкого круга различных видов зеленого нефтяного кокса для получения прокаленного нефтяного кокса с желаемыми и особенными свойствами. Например, алюминиевая промышленность при изготовлении анодов обычно предпочитает использовать зеленый нефтяной кокс с губчатой структурой. Нефтяной кокс с бобовой структурой менее желателен из-за обычно более высокого содержания загрязняющих веществ, наличия более твердой, более абразивостойкой изотропной структуры и более высокого коэффициента термического расширения.

Если все количество зеленого нефтяного кокса сначала тонко измельчается, можно его смешивать с различными видами кокса с разными свойствами для получения гранул зеленого нефтяного кокса, которые затем могут быть подвергнуты кальцинированию с целью получения прокаленного гранулированного зеленого нефтяного кокса соответствующего качества с хорошим объемом и достаточной кажущейся плотностью, а также с желательными химическими свойствами и термическим расширением, кторы лучше, чем у смеси, содержащей 100% кокса с бобовой структурой. Следовательно, этот вариант изобретения позволяет расширить применение гранулирования и брикетирования до процесса с большим потенциалом получения качественного продукта. Этот вариант обеспечит промышленность более гибкой технологией, позволяющей использовать зеленый нефтяной кокс различного качества для получения прокаленного нефтяного кокса однородного качества со свойствами, которые желательны для потребителей.

Или же способ по изобретению может также включать размалывание или тонкое измельчение фракции с мелкодисперсными частицами с целью получения еще более мелкого размера частиц, более подходящего для гранулирования или брикетирования перед самим гранулированием. Размалывание можно проводить в простом устройстве типа молотковой мельницы для уменьшения размеров частиц до -2 мм. Альтернативно можно проводить тонкое измельчение до получения очень твердых частиц в вертикальной валковой мельнице. Такое дополнительное размалывание или тонкое измельчение позволяет получить зеленый нефтяной кокс с частицами, 95% которых проходит сито 200 меш (или 75 мк).

После размалывания или тонкого измельчения различные виды кокса могут быть смешаны вместе с получением исходного сырья для гранулирования в соответствии с требованиями заказчика. Это позволит также легко регулировать состав и свойства гранул или брикетов. Это может быть очень благоприятным в случае таких видов кокса, как bicoke, кокс из древесного угля или низкокачественные виды топливного кокса, такие как кокс с бобовой структурой. Экспериментальные результаты

Для иллюстрации применения и возможностей данного изобретения ниже приводится следующий пример. Однородный зеленый нефтяной кокс с губчатой структурой (Conoco Phillips Alliance Coke) с содержанием серы равным 1,55% был выбран для проведения эксперимента. Кокс был выбран из большой группы зеленых коксов компании Alliance и при помощи фронтального ковшового погрузчика был загружен в барабан объемом 55 галлонов. Кокс из этого барабана подавали в лабораторную молотковую мельницу и тонко измельчали до получения продукта, 95% частиц которого имели размер -2,0 мм.

Тонкоизмельченный кокс отправляли в компанию Eirich в Hardheim, Germany для проведения гранулирования в лабораторном смесителе/грануляторе.

С этим коксом проводили много опытов следующим образом. 3 кг кокса добавляли в смеситель RV02E и перемешивали в течение нескольких минут перед добавлением раствора различных растворимых в воде связующих. В первых 4 опытах (обозначены V1-V4) связующее добавляли в количестве в пределах 0,1-4% от веса зеленого нефтяного кокса. Раствор связующего добавляли медленно во время работы гранулирующего оборудования. Как только было добавлено достаточное количество раствора связующего, в смесителе/грануляторе начинали образовываться гранулы. Процесс останавливали, когда гранулы становились плотными и однородными. После этого гранулы высушивали в потоке горячего воздуха. Были испытаны различные связующие в количествах, приведенных в Таблице 1.

Во втором ряду опытов (V5-V8) связующее добавляли к коксу в твердом виде и кокс и связующее сначала смешивали перед разбрызгиванием воды в смесь для начала процесса гранулирования. Эти опыты привели к получению плотных и прочных гранул хорошего качества, как и при проведении первого ряда опытов. В последнем опыте в качестве связующего добавляли твердый каменноугольный пек. Точка размягчения каменноугольного пека была равна примерно 140°C. Смесь кокса и каменноугольного пека нужно было нагреть до температуры 150°C для расплавления пека для образования гранул. Нагревание смеси занимало некоторое время, так как образец кокса содержал около 13% влаги, которая удалялась сначала при 100°C до расплавления пека. Вместе с каменноугольным пеком нужно было использовать более высокое содержание связующего (около 40%) для того, чтобы вязкость была достаточно низкой при гранулировании. По окончании описанных выше опытов измеряли объемный вес сухих гранул зеленого нефтяного кокса и проводили кальцинирование периодическим способом в лабораторной муфельной печи, способной нагреть кокс со скоростью 30°C/мин до температуры 1400°C. Образцы выдерживали при конечной температуре в течение 15 мин. Затем их охлаждали и измеряли объемный вес и другие свойства. Результаты на момент подачи данной заявки на патент приведены в Таблице 2.

Для целей сравнения в Таблицу 2 включены результаты, полученные для двух образцов сырого нефтяного кокса с губчатой структурой (кокс Alliance и Motiva). Один из них представлял собой образец кокса Alliance, прокаленного обычным способом. Очевидно, что образцы прокаленного нефтяного кокса имеют значительно более высокий объемный вес (обозначен как KVBD). Это основное преимущество для использования кокса в таких областях, как изготовление углеродных анодов. Все образцы гранулированного кокса V1-V8 прокаливались очень хорошо в лабораторной печи без проблем. Единственными гранулами, кальцинирование которых происходило не так хорошо, представляли собой гранулы, полученные с каменноугольным пеком в качестве связующего. Это происходило потому, что содержание связующего было слишком высоким, и каменноугольный пек не очень хорошо переносит довольно высокую скорость нагрева в печи. Изображение частиц гранулированного прокаленного кокса, полученное в электронном сканирующем микроскопе, показало, что эти частицы являлись очень плотными как с внешней стороны, так и внутри и очень однородны по составу и структуре. Это очень отличается от свойств не гранулированных частиц губчатого кокса, которые не регулярны по форме и составу и обладают большей пористостью. Более гомогенная структура является предпочтительной получения более однородного прокаленного нефтяного кокса с улучшенными свойствами.

Несмотря на то, что выше описан конкретный пример проведения гранулирования и кальцинирования зеленого нефтяного кокса в соответствии с данным изобретением с целью иллюстрации того, как может быть использовано данное изобретение, следует иметь в виду, что этот пример не ограничивает изобретение. То есть настоящее изобретение может включать в основном указанные элементы, состоять из этих элементов или в основном состоять из этих элементов. Кроме того, данное изобретение, проиллюстрированное данным описанием, может быть осуществлено в отсутствие любого элемента, который не описан конкретно в данном описании. Соответственно, любая или все модификации, изменения или эквивалентные признаки, которые очевидны для специалиста в данной области, следует считать входящими в объем данного изобретения, определяемый формулой изобретения.

Изобретения могут быть использованы в нефтяной и коксохимической промышленности. Способ кальцинирования зеленого нефтяного кокса включает разделение зеленого нефтяного кокса, имеющего частицы размером от 0,1 до 75 мм, на мелкодисперсную и грубодисперсную фракции, причем мелкодисперсная фракция включает частицы размером менее примерно 4,75 мм и грубодисперсная фракция включает частицы размером более примерно 4,75 мм; гранулирование или брикетирование мелкодисперсной фракции вместе с органическим связующим, которое содержится в количестве менее или равном 5% по весу, для получения гранулированного или брикетированного кокса; соединение грубодисперсной фракции и гранулированного или брикетированного кокса с образованием исходной смеси; и кальцинирование исходной смеси с получением прокаленного нефтяного кокса. Изобретение позволяет получить более гомогенный продукт постоянного состава, а именно плотные и прочные гранулы, не прилипающие друг к другу, что обеспечивает уменьшение пыления. 4 н. и 18 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.

1. Способ кальцинирования зеленого нефтяного кокса, включающий:
разделение зеленого нефтяного кокса, имеющего частицы размером от 0,1 до 75 мм, на мелкодисперсную и грубодисперсную фракции, причем мелкодисперсная фракция включает частицы размером менее примерно 4,75 мм и грубодисперсная фракция включает частицы размером более примерно 4,75 мм;
гранулирование или брикетирование мелкодисперсной фракции вместе с органическим связующим для получения гранулированного или брикетированного кокса;
соединение грубодисперсной фракции и гранулированного или брикетированного кокса с образованием исходной смеси; и
кальцинирование исходной смеси с получением прокаленного нефтяного кокса.

2. Способ по п. 1, в котором кальцинирование исходной смеси включает применение шахтной печи, вращающейся печи для обжига или печи с вращающимся подом.

3. Способ по п. 1, в котором гранулирование мелкодисперсной фракции включает применение органического связующего в количестве менее или равном 15% по весу.

4. Способ по п. 1, в котором органическое связующее выбрано из группы, состоящей из крахмала, сахара, карбоксиметилцеллюлозы, поливинилового спирта, лигносульфоната, гемицеллюлозы и других известных растворимых в воде органических связующих.

5. Способ по п. 3, в котором гранулирование мелкодисперсной фракции включает применение каменноугольного пека или нефтяного пека с температурой размягчения равной от примерно 90 до примерно 120°С.

6. Способ по п. 1, который дополнительно включает нагревание мелкодисперсной фракции до температуры, составляющей примерно 150°С перед проведением гранулирования.

7. Способ по п. 1, который дополнительно включает размалывание или тонкое измельчение мелкодисперсной фракции перед проведением гранулирования размолотой или тонкоизмельченной мелкодисперсной фракции.

8. Способ по п. 7, в котором размолотая или тонкоизмельченная мелкодисперсная фракция имеет частицы размером менее чем 2 мм.

9. Способ по п. 8, в котором размолотая или тонкоизмельченная мелкодисперсная фракция имеет такие размеры частиц, что 95% из них проходит через сито 200 меш или менее 75 микрон.

10. Способ по п. 8, который дополнительно включает размалывание или тонкое измельчение мелкодисперсной фракции различных мелкодисперсных зеленых нефтяных коксов перед проведением гранулирования.

11. Способ по п. 1, в котором гранулирование мелкодисперсной фракции включает использование органического связующего в количестве менее или равном 5% по весу.

12. Способ кальцинирования зеленого нефтяного кокса, включающий:
разделение зеленого нефтяного кокса, имеющего частицы размером от 0,1 мм до 75 мм, на мелкодисперсную и грубодисперсную фракции, причем мелкодисперсная фракция включает частицы размером менее примерно 4,75 мм и грубодисперсная фракция включает частицы размером более примерно 4,75 мм;
предоставление связующего на органической основе;
гранулирование мелкодисперсной фракции со связующим для получения гранулированного кокса, при этом связующее берут в количестве, обеспечивающем достаточную прочность для того, чтобы сделать возможной механическую обработку гранулированного кокса после его получения, причем связующее содержится в количестве менее или равном 5% по весу;
соединение грубодисперсной фракции и гранулированного кокса с образованием исходной смеси; и
кальцинирование исходной смеси с получением прокаленного нефтяного кокса.

13. Способ по п. 12, в котором кальцинирование исходной смеси включает применение шахтной печи, вращающейся печи для обжига или печи с вращающимся подом.

14. Способ по п. 12, в котором связующее выбрано из группы, состоящей из крахмала, сахара, карбоксиметилцеллюлозы и поливинилового спирта.

15. Способ по п. 14, в котором гранулирование мелкодисперсной фракции включает получение гранул размером от примерно 1 до 25 мм.

16. Способ по п. 12, дополнительно включающий нагревание мелкодисперсной фракции до температуры около 150°С перед проведением гранулирования.

17. Способ кальцинирования зеленого нефтяного кокса, включающий:
разделение зеленого нефтяного кокса, имеющего частицы размером от 0,1 до 75 мм, на мелкодисперсную и грубодисперсную фракции, причем мелкодисперсная фракция включает частицы размером менее примерно 4,75 мм и грубодисперсная фракция включает частицы размером более примерно 4,75 мм;
предоставление связующего на органической основе;
брикетирование мелкодисперсной фракции со связующим для получения брикетированного кокса, при этом связующее берут в количестве, обеспечивающем достаточную прочность для того, чтобы сделать возможной механическую обработку брикетированного кокса после его получения, причем связующее содержится в количестве менее или равном 5% по весу;
соединение грубодисперсной фракции и брикетированного кокса с образованием исходной смеси; и
кальцинирование исходной смеси с получением прокаленного нефтяного кокса.

18. Способ по п. 17, в котором кальцинирование исходной смеси включает применение шахтной печи, вращающейся печи для обжига или печи с вращающимся подом.

19. Способ по п. 17, который дополнительно включает размалывание или тонкое измельчение мелкодисперсной фракции перед проведением брикетирования размолотой или тонкоизмельченной мелкодисперсной фракции.

20. Способ по п. 19, в котором размолотая или тонкоизмельченная мелкодисперсная фракция имеет такие размеры частиц, что 95% из них проходит через сито 200 меш или менее 75 микрон.

21. Способ по п. 19, который дополнительно включает размалывание или тонкое измельчение мелкодисперсной фракции различных мелкодисперсных зеленых нефтяных коксов перед проведением брикетирования.

22. Способ кальцинирования зеленого нефтяного кокса, включающий:
разделение зеленого нефтяного кокса, имеющего частицы размером от 0,1 до 75 мм, на мелкодисперсную и грубодисперсную фракции, причем мелкодисперсная фракция включает частицы размером менее примерно 4,75 мм и грубодисперсная фракция включает частицы размером более примерно 4,75 мм;
размалывание или тонкое измельчение мелкодисперсного зеленого нефтяного кокса, имеющего размер частиц менее чем примерно 4,75 мм, до размера частиц менее чем 2 мм;
гранулирование или брикетирование размолотого или тонкоизмельченного кокса с органическим связующим с образованием гранулированного или брикетированного измельченного кокса, в котором связующее содержится в количестве менее или равном 5% по весу; и
кальцинирование гранулированного или брикетированного размолотого или тонкоизмельченного кокса с образованием прокаленного нефтяного кокса.