СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕФТЯНОЙ СПЕКАЮЩЕЙ ДОБАВКИ К ШИХТЕ ДЛЯ КОКСОВАНИЯ УГЛЕЙ Российский патент 2023 года по МПК C10B57/04 

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности, к термическим процессам получения из тяжелых нефтяных остатков спекающей добавки к шихте для коксования углей, используемой в производстве металлургического кокса.

В настоящее время в коксохимической промышленности актуальной задачей является разработка процессов и технологий, позволяющих получать металлургический кокс из шихт с повышенным содержанием дешевых слабоспекающихся углей.

Спекаемость характеризует способность добавки в смеси с угольной шихтой при нагревании без доступа воздуха переходить в пластическое состояние с последующим образованием твердого углеродного остатка.

Оптимизация спекаемости шихты и соответствующее улучшение прочностных и других металлургических характеристик кокса при введении в угольную шихту нефтяных спекающих добавок обуславливается рядом факторов: пластифицирующей ролью добавок, понижающих вязкость пластической массы и расширяющих температурный диапазон пластического состояния; водородно-донорными свойствами, модифицирующими химические реакции при термической деструкции углей; мезогенными (жидкокристаллическими) свойствами добавок, влияющих на анизотропную оптическую структуру кокса, и т.д.

Для оценки способности как углей, так и нефтяной спекающей добавки к спеканию, используют методы анализа выхода и вида (объема) углеродного остатка после термодеструкции (метод вспучивания), проводят оценку спекающей способности, то есть способности спекать инертные (некоксующиеся) примеси (метод Рога), а также оценку пластичности по интервалу пластичности и вязкости или текучести пластической массы.

К основным требованиям, предъявляемым к спекающим добавкам для введения их в угольную шихту взамен жирных углей, относятся высокие показатели спекаемости, прежде всего, спекающей способности по методу Рога.

Спекающие добавки целесообразно вводить в шихту в твердом сыпучем виде, так как в этом случае не требуется модернизация технологической схемы углеподготовительных цехов коксохимических предприятий, добавки легче измельчать и дозировать при приготовлении угольной шихты. Консистенция добавок характеризуется температурой размягчения по КиШ, °С. Для предотвращения слеживаемости добавок при их транспортировке и при хранении в штабелях температура размягчения добавок по КиШ должна быть выше 80°С.

Известно применение в качестве спекающей добавки к угольным шихтам, используемым для производства металлургического кокса, остатков висбрекинга гудронов, асфальтов и других продуктов (Патент РФ №2418837, кл. С10В 57/04, опубл. 20.05.2011).

Недостатком применения таких продуктов в качестве спекающей добавки к угольным шихтам является их недостаточная температура размягчения, что приводит к невозможности их использования без модернизации технологической схемы и оборудования коксохимических предприятий.

Известен способ получения нефтяной добавки к угольной шихте для получения металлургического кокса, заключающийся в том, что нефтяные остатки нагревают в трубчатой печи до температуры 350-600°С под давлением от атмосферного до 150 кг/см² в течение 0,5-60 мин., затем нагревают в реакторе до температуры 380-450°С путем контакта с неокисляющим газом, имеющим температуру 400-2000°С, с получением углеродсодержащего материала с температурой размягчения 130-300°С и коксуемостью 40-80%, который используют в качестве спекающей добавки в шихту коксования углей. Небольшое количество такой спекающей добавки к слабококсующим углям при коксовании существенно улучшает качество получаемого доменного кокса [Патент SU №1087077, кл. С10В 57/04, С10С 9/36, опубл. 1984 г.].

Недостаток данного способа заключается в сложности аппаратурного оформления процесса, а также в жестких условиях процесса.

Наиболее близким к заявляемому объекту является способ получения нефтяной спекающей добавки в шихту коксования углей. Способ получения нефтяной добавки в угольную шихту коксования, включающий висбрекинг нефтяного остатка с получением углеродсодержащего остатка, имеющего температуру размягчения по КиШ выше 80°С, который подвергают гранулированию с образованием целевого продукта. Висбрекинг проводят при температуре 440-490°С, продукты висбрекинга подают в ректификационную колонну, в поток на входе, в который подают охладитель для поддерживания температуры продуктов висбрекинга не выше 400°С, остаток висбрекинга из ректификационной колонны направляют в вакуумный испаритель с получением вакуумного остатка, имеющего температуру размягчения по КиШ выше 80°С продукта [Патент RU №2455337 С2, кл. С10В 57/04, C10G 9/00, опуб. 2012 г.].

Недостаток данного способа заключается в низком качестве получаемой нефтяной спекающей добавки из-за недостаточной температуры размягчения, низкой коксуемости и спекающей способности по методу Рога.

Технической задачей изобретения является получение нефтяной спекающей добавки к шихте для коксования углей с достижением следующего технического результата: улучшение качества нефтяной спекающей добавки.

Технический результат достигается тем, что в способе получения нефтяной спекающей добавки в шихту для коксования углей, включающей висбрекинг гудрона с получением остатка висбрекинга, который подвергают фракционированию в ректификационной колонне. Согласно изобретению, перед вакуумной перегонкой остаток висбрекинга нагревают до температуры 350-400°С и смешивают со смолой пиролиза в количестве 5-25% масс. на смесь, далее смесь подвергают вакуумной перегонке с получением вакуумного остатка висбрекинга.

Предлагаемый способ получения нефтяной спекающей добавки осуществляют следующим образом.

Гудрон нагревают в реакционной печи до температуры висбрекинга, образовавшиеся продукты висбрекинга направляют в ректификационную колонну для отделения остатка висбрекинга. Остаток висбрекинга из ректификационной колонны нагревают до температуры 350-400°С и смешивают с тяжелой смолой пиролиза в количестве 5-25% масс. на смесь. Полученную смесь подвергают вакуумной перегонке с получением вакуумного остатка висбрекинга, выкипающего выше 500°С, в качестве нефтяной спекающей добавки (НСД).

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. (по способу-прототипу). Гудрон качество, которого приведено в таблице 1, после нагрева до температуры 440-490°С подвергался висбрекингу с получением остатка висбрекинга, который подали в ректификационную колонну. Остаток висбрекинга из нижней части колонны подвергали вакуумной перегонке с образованием вакуумного висбрекинг-остатка, выкипающего выше 500°С, в качестве нефтяной спекающей добавки. Качество остатка висбрекинга и НСД приведены в таблице 2.

Пример 2 (по предлагаемому способу). Остаток висбрекинга, полученный по примеру 1, нагрели до температуры 380°С и смешали с тяжелой смолой пиролиза в соотношении 90:10, после чего смесь подвергалась вакуумной перегонке с получением вакуумного остатка висбрекинга, выкипающего выше 500°С, в качестве НСД.

Примеры 3 и 4 (по предлагаемому способу). Тот же остаток висбрекинга из ректификационной колонны, что и в примерах 1 и 2, нагревали до температуры 370°С (пример 3) и 385°С (пример 4) и смешивали с тяжелой смолой пиролиза в соотношении 85:15 (пример 3) и 80:20 (пример 4) и далее полученные смеси подвергали вакуумной перегонке с образованием вакуумного остатка висбрекинга, выкипающего выше 500°С, в качестве НСД. Качество полученных вакуумных остатков висбрекинга, выкипающих выше 500°С, в качестве НСД приведены в таблице 2.

Как видно из представленных данных, нефтяная спекающая добавка, полученная по предлагаемому способу (примеры 2-4), имеет по сравнению с нефтяной спекающей добавкой, полученной по способу-прототипу (пример 1), более высокие коксуемость, температуру размягчения по КиШ и индекс Рога.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволит по сравнению с прототипом улучшить качество получаемой нефтяной спекающей добавки. Следует добавить, что смола пиролиза является попутным продуктом, получаемым на этиленовых установках при пиролизе углеводородных газов, бензинов, дизельной фракции и не находит в настоящее время квалифицированного применения в достаточных объемах, а ее использование при получении спекающей добавки позволит снизить себестоимость получаемого продукта и повысить экономическую эффективность его производства.

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности, к термическим процессам получения из тяжелых нефтяных остатков спекающей добавки к шихте для коксования углей. Способ включает висбрекинг гудрона с получением остатка висбрекинга, который подвергают фракционированию в ректификационной колонне, вакуумную перегонку остатка висбрекинга из ректификационной колонны с получением вакуумного остатка висбрекинга. Причем перед вакуумной перегонкой остаток висбрекинга нагревают до температуры 350-400°С и смешивают со смолой пиролиза в количестве 5-25 мас.% на смесь. Техническим результатом заявленного изобретения является улучшение качества нефтяной спекающей добавки. 2 табл., 4 пр.

Способ получения нефтяной спекающей добавки в шихту для коксования углей, включающий висбрекинг гудрона с получением остатка висбрекинга, который подвергают фракционированию в ректификационной колонне, вакуумную перегонку остатка висбрекинга из ректификационной колонны с получением вакуумного остатка висбрекинга, отличающийся тем, что перед вакуумной перегонкой остаток висбрекинга нагревают до температуры 350-400°С и смешивают со смолой пиролиза в количестве 5-25 мас.% на смесь.