CC BY
826
УДК 665.64
И. Р. Хайрудинов (д.х.н., проф., гл.н.с.), А. А. Тихонов (к.т.н., зав. лаб.) 1, М. М. Ахметов (д.т.н., зав. лаб.) 2
Перспектива расширения сырьевой базы для получения игольчатого кокса
Институт нефтехимпереработки РБ, 1 лаборатория оборудования процессов нефтепереработки, 2лаборатория технологии углеродных материалов 450065, г. Уфа, ул. Инициативная, 12; тел. (347) 2422473, e-mail: [email protected]
I. R. Hayrudinov, A. A. Tikhonov, M. M. Akhmetov
Prospect of the feed base expansion for needle coke production
Institute of Petroleum Refining and Petrochemistry of the RB 12, Initsyativnaya Str., Ufa, 450065, Russia; ph. (347) 2422473, e-mail: [email protected]
Рассмотрены основные виды сырья, применяемые для производства игольчатых коксов. Показаны варианты технологических схем подготовки сырья и получения нефтяного игольчатого кокса. На основании экспериментов, технологических расчетов разработаны стадии переработки каменноугольной смолы, закономерности процессов ее подготовки к коксованию, а также условия, обеспечивающие получение игольчатого кокса. Выход игольчатого кокса из каменноугольной смолы составляет — 14.8%, одновременно в данном процессе получается каменноугольный пек и сырье для сажи.
Ключевые слова: игольчатый кокс; каменноугольная смола; коксование; растворители; экстракция.
The article describes the main types of feed used for needle coke production. The variants of process flow diagrams of feed preparation and petroleum needle coke production are displayed. Stages of coal tar processing, process regularity of its preparation to coking, as well as conditions for needle coke production have been developed on the basis of experiments and technological calculations. The needle coke yield from coal tar makes 14.8%, coal-tar asphalt and feed for carbon black are produced alongside with the process.
Key words: needle coke; coal tar; coking; solvents; extraction.
Создание отечественной сырьевой базы для производства электродов на сегодня является одним из приоритетных направлений в России, поскольку весь малосернистый кокс с содержанием серы до 1% и игольчатый кокс, который используется в электродной отрасли, полностью закупается по импорту.
Игольчатый кокс — стратегический материал, и Россия не имеет права допустить зависимости ведущих отраслей экономики от стран-производителей данного вида сырья. Безопасность государства — это важнейший вопрос, от которого не должны отворачиваться руководители бизнеса и правительства. Задача повышения глубины переработки нефти сама по себе очень актуальна, однако крупнейшие российские нефтяные компании выбирают самый простой и легкий путь, направленный на выпуск рядовых высокосернистых коксов, ко-
Дата поступления 25.06.11
торые по своим характеристикам не могут удовлетворить потребности компаний, занятых производством высокотехнологичных продуктов, к которым относятся производители углеграфитовой промышленности, производители абразивов и алюминия. Многочисленные обращения электродчиков в Правительство РФ и курирующие министерства с вопросом о создании производства игольчатого кокса в России до сих пор остаются безрезультатными. Электродчики призывают к сотрудничеству Министерство энергетики, крупные нефтяные компании, Правительство РФ к решению вопроса о начале производства на территории России как нефтяных игольчатых коксов, так и коксов с низким содержанием серы и других примесей, что в свою очередь приведет к сырьевой безопасности от западных производителей предприятия черной, цветной, атомной и военной промышленности нашей страны 1.
Основные производители и мощности по производству игольчатого кокса
Фирма Страна Мощность, тыс. т Примечание
Conoco Phillips Limited США и Великобритания 410 Нефтяной
Seadrift Coke L.P. США 150 Нефтяной
KOA Япония 80 Нефтяной
C-Chem Co Ltd Япония 90 Из каменноугольной смолы
Petrocoke (IOMO) Япония 80 Нефтяной
Mitsubishi Corp. Япония 70 Из каменноугольной смолы
Всего: 880
Игольчатый кокс производится в США, Японии и Западной Европе. Это дорогой продукт, и объемы его производства зависят от спроса, т. е. колеблются по годам в довольно значительных пределах. Основные производители и мировые мощности по производству игольчатого кокса приведены в табл.1 1.
Игольчатый кокс используется для получения высококачественных графитовых электродов, необходимых для сталелитейной промышленности. Электроды должны иметь высокую механическую прочность, электропроводность, низкое содержание серы и низкий КТР. Следует отметить, что производство стали в печах с электрической дугой редко превышает 25% от общего производства стали. Игольчатый кокс имеет резкую очерченную бороздчатую структуру и сохраняет металловидный внешний вид даже в мелко растертом виде. Поры имеют форму эллипсоидов, соединенных по концам. Кокс, окружающий пустоты, чрезвычайно хрупкий, при изломе он образует иглоподобные осколки. Под микроскопом или при дифракции рентгеновских лучей игольчатый кокс показывает высококристаллическую структуру. Электроды, изготовленные из игольчатого кокса, анизотропные, т.е. величины их КТР и другие механические свойства изменяются в зависимости от направления, в котором они измеряются.
Известно, что режим получения игольчатого кокса отличается от обычного режима получения коксов большей жесткостью, а именно, более высокими значениями температуры, давления и высокими величинами коэффициента рециркуляции (Кр).
Из дистиллятного крекинг-остатка игольчатый кокс получают при температуре сырья на выходе из печи — 507 0С, давления в реакторе — 0.35 МПа, Кр=2.08. В случае использования смолы пиролиза температура равна 502 0С, давление — 0.45 МПа и величина Кр= 2.08 2'3.
Отмечается, что высокие значения Кр улучшают структуру кокса и повышают его выход на первичное сырье.
Другой особенностью является удлинение цикла коксования (времени заполнения реактора) до 36 ч, вместо 24 ч при обычном коксовании 4.
Для этого, например, фирма «Фостер-Уиллер» при получении игольчатого кокса проводит процесс в трех реакторах вместо двух параллельно работающих, как это обычно принято 5.
При производстве кокса игольчатой структуры нецелесообразна высокая скорость процесса охлаждения реактора, поэтому к оборудованию установки, особенно при проведении операций охлаждения и выгрузки кокса из реактора предъявляются повышенные требования из-за высоких напряжений в массе металла, большего сопротивления «коксового пирога», препятствующего прониканию воды при гидровыгрузке кокса. Поэтому время выгрузки кокса в случае производства игольчатого кокса увеличивается.
Определяющим условием получения игольчатого кокса является выбор сырья. Сырье для производства игольчатого кокса должно быть высокоароматичным (чтобы микрокристаллическая структура была пригодной для образования графита). Сырье для получения игольчатого кокса должно иметь высокую плотность (не ниже 1.02 г/см3), обладать низкими содержаниями серы (до 0.5%), золы (до 0.05%), нерастворимых в хинолине (до 1%), и минимумом содержания асфальтенов (в пределах 8-15 %).
Содержание ароматических углеводородов в сырье для игольчатого кокса должно составлять 60-85 %, а фракций, выкипающих до 360 0С, должно быть не более 25% на сырье.
В табл. 2 приведены типичные свойства основных видов сырья, применяемых для производства игольчатых коксов.
Типичные свойства основных видов сырья, применяемых для производства игольчатого коксов
Показатели Дистиллятный крекинг остаток Газойль каталитического крекинга Смола пиролиза
1. Плотность при 20 °С, кг/м3 1044-1076 1014-1044 1014-1068
2. Содержание, %
- серы 0.4-0.6 0.3-0.6
- азота 0.05-0.10 0.05-0.10 0.3
- золы менее 0.02 0.03-0.05 0.10-0.15 менее 0.01
- асфальтенов 10-20 1-6 8-18
3. Коксуемость, % 15-20 3-4 10-15
4. Фракционный состав
- начало кипения, °С 320-350 280-350 240-280
- 50% выкипает при 430-460 400-450 300-350
Если рассматривать структуру производства игольчатого кокса в мире, то необходимо выделить два вида игольчатых коксов разного качества «премиум» и «интермидиат».
Для первой группы коксов характерны следующие показатели:
- действительная плотность 2.13—2.14 г/см3;
- объемная плотность 0.76—0.80 г/см3;
- КТР в пределах (1.4-1.8)-10-7 (град-1);
- содержание серы — менее 0.5%;
- зольность до 0.2%;
- балловая оценка микроструктуры -5.5-6.0.
Для второй группы коксов характерны:
- действительная плотность 2.13-2.14 г/см3;
- объемная плотность 0.76-0.79 г/см3;
- КТР в пределах (3.3—3.7)-10-7 (град-1);
- содержание серы - 0.5-0.8 %;
- зольность 0.1-0.3 %;
- балловая оценка микроструктуры -5.0-5.5.
Основными свойствами игольчатого кокса являются плотность, содержание микропримесей, микроструктура кокса, гранулометрический состав. Технические свойства игольчатого кокса во многом определяются коэффициентом термического расширения (КТР), чем ниже величина КТР, тем выше термостойкость кокса, т.е. его способность выдерживать тепловые удары при пиковых нагрузках по электрическому току.
Варианты технологических схем подготовки сырья и получения нефтяного игольчатого кокса представлены ниже.
I. Термический крекинг дистиллятов малосернистых нефтей — замедленное коксование крекинг-остатка.
II. Гидроочистка вакуумного газойля сернистых нефтей — термический крекинг гид-рогенизата — замедленное коксование крекинг-остатка.
III. Смешение дистиллятного крекинг-остатка со смолой пиролиза — замедленное коксование смеси.
IV. Смешение дистиллятного крекинг-остатка с газойлем каталитического крекинга — замедленное коксование смеси.
V. Смешение газойля каталитического крекинга со смолой пиролиза — замедленное коксование смеси.
Эти варианты отработаны ГУП «ИНХП РБ» на промышленных (I, III) и пилотных (II, IV) установках с положительными результатами вплоть до опробования коксов у потребителей.
В табл. 3 приведен технический уровень игольчатых коксов, полученных в России (СНГ) и в мире по различным вариантам сырьевого обеспечения.
В настоящее время рядом зарубежных фирм проводятся поисковые работы по изысканию новых источников сырья для получения игольчатого кокса. В частности, в Японии для производства игольчатого кокса широко используют каменноугольную смолу после предварительной подготовки. Свойства каменноугольной смолы, как потенциального сырья процесса замедленного коксования, наиболее подробно изучались японскими фирмами «Ми-цубиси» и «Ниттетцу».
Каменноугольная смола представляет собой сложную многокомпонентную смесь, в которой число предполагаемых компонентов превышает сотни тысяч, из которых идентифицированы только 500 компонентов 6-8.
В составе каменноугольной смолы присутствуют алкизамещенные гомологи бензола, нафталина, дифенила, индена, антрацена, флуо-рена, фенантрена, флуорантена, пирена, хри-зена, перилена, бензпирена, пицена, коронена, а также их голоядерные аналоги. Кроме углеводородов в смоле присутствуют азотсодержа-
Таблица 3
Технический уровень игольчатых коксов полученных в России (СНГ) и в мире по различным вариантам сырьевого обеспечения
Показатели Вариант I Красноводски й НПЗ, 1972-1980 гг. Вариант II Пилотная проработка Вариант III НУ НПЗ 1989-1995 гг. Вариант IV Пилотная проработка Фирма Коноко (закупаемые партии для ЧЭЗ)
1.Действительная плотность, кг/м3 2123 2130 2130 2116 2130-2140
2. Содержание, % - серы - золы 0.46 0.31 0.48 0.20 0.70 0.28 0.43 0.10 0.40-0.70 0.10-0.20
3. Балловая оценка микроструктуры 5.8 6.0 5.7 5.3 5.7-6.2
щие соединения с пиррольными и пиридиновыми кольцами, соединения кислорода (фенолы, нафтолы, фураны), соединения серы (тио-фены, сульфиды).
Каменноугольная смола выкипает в широких пределах температуры.
Ниже приводится результат разгонки смолы.
до 200 0С - 3-5 % мас.
200-230 0С - 6-7 % мас. 230 - 270 0С - 10-11 % мас. 270 - 300 0С - 4-4.5 % мас. 300 - 350 0С - 10-12.5 % мас.
выше 350 0С - 60-67 % мас.
В составе каменноугольной смолы обычно присутствуют вода (до 5.2%) и зольные элементы (0.18-0.24 %).
Установлено, что при ректификации каменноугольной смолы образуются полиазео-тропные смеси, наличие которых приводит к следующим наблюдениям:
а) нафталин и фенолы присутствуют во всех фракциях;
б) индены попадают в фенольную фракцию, но обнаруживаются также в нафталиновой и поглотительной масляной фракциях;
в) наличие (3-метилнафталина отмечается в антраценовой фракции.
Технологические свойства каменноугольной смолы оцениваются по содержанию веществ, нерастворимых в толуоле (а-фракция) и нерастворимых в хинолине (агфракция) 9.
По действующим нормативным документам в ней допускается содержание а-фракции не более 8-11 %, агфракции не более 3-4 %. Из других показателей - плотность не более 1.20-1.22 г/см3, содержание воды до 3-4 %, содержание золы до 0.08-0.10 %.
Из каменноугольной смолы обычно выделяют легкую фракцию (до 180 0С), фенольную фракцию (180-220 0С), нафталиновую (200230 0С) и фракции поглотительного масла
(230-270 0С), антраценового масла (270-360 0С). Остаток такой перегонки каменноугольной смолы и представляет собой каменноугольный пек. Элементный состав каменноугольного пека, имеющего температуру размягчения 6373 0С, отличается более высоким содержанием углерода 91.0-92.2 %, низким содержанием других элементов: водорода 4.4-4.8 %; азота 0.71.7 %, серы 0.5-1.3 %, кислорода 1.0-2.3 % 10, чем это имеет место в нефтепродуктах.
Пек на 80% состоит из ароматических 3-7 кольчатых соединений с молекулярной массой 170-330 и более высокомолекулярных соединений , нерастворимых в изооктане, толуоле, хинолине. При определении группового химического состава пеков с температурой размягчения 68-88 0С было установлено следующее: содержание, % мас.
- растворимых в изооктане - 25.1-36.8 %
- нерастворимых в изооктане - 34.8-44.5 %
- нерастворимых в толуоле - 24.5-31.1 %
-нерастворимых в хинолине - 2.9-10.6 %.
Для получения игольчатого кокса по данным 10'11 в Японии используется каменноугольная смола с температурой размягчения 20 оС, содержанием а-фракции - 10.0%, агфракции -3.0%, плотностью - 1.23 г/см3 и коксуемостью - 33.4%.
Некоторые сведения о компонентах, нерастворимых в хинолине, имеющиеся в литературе, позволяют получить представление о них как о выносимых газопаровым потоком коксования частицах кокса, угля, сажеподобных продуктов, размерами 0.2-20 мкм. При этом частиц с размерами менее 1 мкм - 23.4-32.6 %, от 1 до 3 мкм - 42.9-51.9 %, от 3 до 5 мкм -8.4-19.8 %, от 5 до 7 мкм - 1.7-7.7 %, от 7 до 9 мкм 1.0-2.3 %, от 9 до 20 мкм - 0.3-2.2 %. Эти частицы покрыты адсорбционно-сольвент-ным слоем углеводородных компонентов каменноугольной смолы.
Для удаления нежелательных мелких частиц, ухудшающих качество сырья для производства игольчатого кокса, используют методы фильтрации, центрифугирования и экстракции, которые предполагают его разбавление растворителями и расплавление.
Метод фильтрации расплава каменноугольного пека предусматривает нагрев до 220250 оС, что снижает его вязкость до 10 МПа-с, затем пек пропускают через пористый фильтр (под давлением), а фильтрованный пек используют для коксования. В некоторых случаях для ускорения фильтрации в исходный каменноугольный пек вводят ускорители фильтрации (5% от массы сырья), в качестве которых используют кизельгур, кокс или активированный уголь.
Метод центрифугирования каменноугольного пека также основан на снижении вязкости пека и последующем отстое твердых частиц в центробежном поле. При повышении температуры до 220-240 оС процесс центрифугирования может обеспечить удаление нежелательных компонентов сырья для производства игольчатого кокса.
Метод экстракции каменноугольного пека предусматривает предварительное разбавление пека специально подобранным растворителем, достижение раздела фаз экстракта и ра-фината, удаления растворителя из экстрактного раствора и коксование экстракта.
В табл. 4 приведены сравнительные данные по продуктам очистки каменноугольных пеков, полученных УХИН, при различных методах его обработки.
Как видно из табл. 4, из рассмотренных способов очистки предпочтение следует отдать процессу экстракции как более четко отделяющему нежелательные компоненты каменноугольного сырья.
ГУП «ИНХП РБ» в 2002-2004 гг. была разработана технология получения игольчатого кокса из каменноугольной смолы с использованием смешанного растворителя с температурой кипения ниже, чем температура начала кипения каменноугольной смолы, что обеспечило более четкое отделение растворителя от экстракта. Свойства используемых в экспериментах растворителей, на основе которых готовилась рабочая смесь, приведены в табл. 5.
Таблица 4
Анализы очищенного различными методами каменноугольного сырья
Показатели Образцы, очищенные
экстракцией фильтрацией центрифугированием
1. Плотность, г/м3 1.20 1.23 1.21
2.Коксуемость,% 22.4 33.3 26.9
3.Содержание,%
- серы 0.53 1.18 1.16
- азота 0.86 0.95 0.85
- золы 0.035 0.022 0.027
- а-фракции 2.6 10.3 8.4
- а1-фракции 0.50 0.19 0.27
4. Фракционный состав, % об.
- до 300 оС выкипает
- до 350 оС выкипает 5 2 5
- до 375 оС выкипает 16 22 34
- до 400 оС выкипает 24 29 42
- до 425 оС выкипает 36 34 47
- до 450 оС выкипает 44 39 52
- до 475 оС выкипает 52 47 58
- до 500 оС выкипает 59 52 63
65 57 67
Таблица 5
Свойства компонентов растворителей
Наименование растворителя Пределы выкипания, °С Плотность при 20 °С, кг/см3 Показатель 20 преломления,
«Уайт-спирит» (ГОСТ 3134-78) 130-185 753 1.4240
Нефтяной сольвент для лакокрасочной промышленности (ГОСТ 10214-78) 155-170 874 1.5020
С использованием смеси вышеуказанных растворителей (табл. 5) из каменноугольной смолы плотностью 1169 кг/м3, коксуемостью 25.5% и с содержанием серы - 0.35% на пилотной установке после отгонки фракции 80-230 оС получили остаток смолы. Затем была осуществлена экстракция остатка смолы смесью уайт-спирита и сольвента при температурах 120-140 оС. Соотношение смешанный растворитель-остаток смолы составило по массе 3:1. Экстракт после отгонки растворителя, полученный с выходом 76% на остаток смолы, подвергали коксованию на лабораторном кубике. При этом получен кокс с выходом 22.3% на экстракт со следующими показателями: выход летучих веществ - 1.7%; содержание серы - 0.26%; действительная плотность после стандартной прокалки при 1300 оС -2.13 г/см3; микроструктура - 5.2-5.4 балла.
Рафинат имеет свойства каменноугольного пека, его выход после отгонки растворителя составил 24% на остаток смолы. Пек имеет следующие показатели: температура размягчения - 93 оС; содержание серы - 0.45% ; выход летучих веществ - 54.0%; содержание а-фрак-ции - 34.5%.
На основании проведенных исследований ГУП «ИНХП РБ» была разработана техноло-
гия коксования утяжеленной каменноугольной смолы, включающая стадию ее экстракции смесью алифатического и ароматического растворителей с последующим коксованием экст-
" 12
ракта после отгонки смеси растворителей .
Технологическая схема процесса коксования включает блок подготовки сырья коксования из исходной каменноугольной смолы путем отгона легкой фракции НК-230 оС, из остатка смолы с помощью смешанного растворителя экстрагируется смесь у + в фракций, которая после отгона растворителя направляется на блок замедленного коксования в качестве сырья.
На рис. 1 приведена принципиальная технологическая схема блока подготовки сырья коксования из каменноугольной смолы.
Исходная каменноугольная смола из сырьевой емкости Е-1 забирается насосом Н-1, прокачивается через теплообменники Т-1, Т-7, Т-8, где нагревается потоками теплоносителей до требуемой температуры 260-280 оС и направляется в ректификационную колонну К-1. С верха колонны К-1 выводятся пары, которые охлаждаются и конденсируются в воздушном холодильнике ВХ-1 и стекают в жидком виде в емкость дистиллята Е-4. Из емкости Е-4 насосом Н-4 часть дистиллята подается в
Рис. 1. Принципиальная технологическая схема блока подготовки сырья коксования из каменноугольной смолы
колонну К-1 в качестве орошения, а балансовая часть дистиллята (НК-230 оС) выводится в товарный парк. В низ колонны К-1 подается водяной пар.
С низа колонны К-1 выводится остаток, который насосом Н-2 через теплообменник Т-6 подается в экстракционную колонну К-2.
В экстракционной колонне остаток каменноугольной смолы в противотоке контактирует с растворителем и освобождается от нерастворимых компонентов.
С верха колонны К-2 выводится экстрактная фаза. С низа К-2 выводится рафинатная фаза. Рафинатная фаза с низа колонны К-2 насосом Н-6 направляется через теплообменник Т-3, где нагревается теплоносителем до температуры 260-280 оС, в испаритель К-4. В испарителе К-4 от рафината водяным паром отпаривается растворитель. С низа испарителя К-4 насосом Н-7 рафинат направляется через холодильник Х-1 в узел грануляции каменноугольного пека (УГП). С верха колонны К-4 выводятся пары растворителя и воды и направляются через воздушный холодильник ВХ-2 в сепаратор воды Е-3.
Выводимый с верха экстракционной колонны К-2 поток экстрактной фазы проходит через теплообменник Т-4, где нагревается теплоносителем до 220-240 оС и подается в испаритель К-3. В испарителе К-3 пары раствори-
теля отделяются от экстракта. Для полного удаления из экстракта остатков растворителя в низ испарителя К-3 подается водяной пар. Смесь паров растворителя и воды выводится с верха К-3, проходит через теплообменник Т-5, где отдает часть тепла для нагрева потока циркулирующего растворителя, затем доохлажда-ется и конденсируется в воздушном холодильнике ВХ-2 и стекает в сепаратор воды Е-3.
С низа испарителя К-3 выводится освобожденный от растворителя экстракт и насосом Н-6 направляется на блок замедленного коксования в качестве сырья.
В емкости Е-3 растворитель отделяется от воды. Из емкости Е-3 растворитель насосом Н-3 направляется в емкость Е-2. Из емкости Е-2 растворитель забирается насосом Н-30 и направляется через теплообменники Т-5, Т-6, Т-2 в экстракционную колонну К-2.
Для повышения эффективности процесса экстракции по высоте колонны К-2 создается градиент температуры, который регулируется температурой сырья и растворителя.
Потоки воды из емкости сырья Е-1, сепаратора воды Е-4 и емкости дистиллята Е-3 направляются на узел отпарки стоков.
На рис. 2 приведена принципиальная технологическая схема блока коксования экстракта из каменноугольной смолы.
в уил угавпнввнил
пирпп
тур&улнэатйр
Рис. 2. Принципиальная технологическая схема блока коксования экстракта из каменноугольной смолы
Сырье коксования - экстракт с блока подготовки каменноугольной смолы насосом Н-5 прокачивается через конвекционный змеевик печи П-1, где осуществляется его нагрев до 350-360 оС, в смеситель К-5. Пары растворителя, оставшегося в экстракте, отделяются сверху К-5 и через холодильник ВХ-4 после охлаждения и конденсации поступают в емкость Е-6 и далее насосом Н-9 растворитель откачивается на блок подготовки сырья в емкость Е-2 (рис.1). Одновременно часть паров из К-5 может подаваться в колонну К-6. Назначение смесителя К-5 состоит также в регулировании подачи рециркулята, который поступает в К-5 с низа колонны К-6 в виде тяжелого газойля, перекачиваемого насосом Н-13. Смесь экстракта и рециркулята из К-5 забирается насосом Н-10 и подается в радиантный змеевик печи П-1, где она нагревается до 510525 оС, а затем эта смесь поступает в один из реакторов коксования. Для предотвращения закоксовывания реакционных змеевиков предусматривается подача в них турбулизатора, в качестве которого используется химочищенная вода.
В реакторе коксования сырье за счет аккумулированного им тепла подвергается процессам деструкции и уплотнения. Продукт уплотнения - кокс накапливается в реакторе, а газы и пары продуктов коксования через верхнюю горловину отводятся в ректификационную колонну К-6. Для исключения образования отложений кокса в шлемовых трубах предусматривается подача в них захолаживающего потока, в качестве которого используют тяжелый газойль, охлажденный в теплообменнике Т-8 до 240 оС.
Заполнение реактора коксом осуществляется в течение 32-36 ч, в зависимости от коксуемости сырья, режима коксования и требуемой высоты заполнения реактора. В течение
всего этого времени пары коксования из реактора поступают в низ колонны К-6 под нижнюю каскадную тарелку, где они встречаются с жидким орошением, стекающим по каскадным тарелкам, и разделяются на тяжелый газойль, накапливаемый внизу колонны К-6, и охлажденные пары бензина и легкого газойля. Тяжелый газойль забирается насосом Н-13, основная масса охлаждается в теплообменнике Т-8 до 240 оС и частично подается на захола-живание паров в шлемовых трубах, часть тяжелого газойля с этой же температурой подается на верхнюю каскадную тарелку колонны К-6. Остальная часть тяжелого газойля мимо теплообменника Т-8 насосом Н-13 подается в смеситель К-5. Балансовое количество тяжелого газойля выводится с установки. Пары бензина и легкого газойля поднимаются по высоте колонны К-6. Сверху колонны К-6 газы, пары бензина и воды проходят через холодильник ВХ-5, охлаждаются до 50 оС и поступают в газосепаратор Е-7, с верха которого выводят газы, с низа газосепаратора Е-7 выводится вода и отделенный от нее бензин, часть которого возвращается насосом Н-11 в качестве острого орошения на верх колонны К-6, балансовое количество бензина выводится в товарный парк. Сбоку колонны К-6 из-под первого пакета насадки выводится поток легкого газойля, который поступает в отпарную колонну К-7. С низа отпарной колонны К-7 легкий газойль выводится насосом Н-12 через теплообменник Т-7 в товарный парк, поток паров с верха К-7 направляется под первый пакет насадки колонны К-6. Для регулирования режима работы колонны К-6 и отпарки легкого газойля в низ колонны К-6 и К-7 подается водяной пар.
После заполнения реактора коксом поток сырья из печи П-1 переключается в свободный реактор. Отключенный от потока реактор пропаривается и охлаждается путем продувки
Наименование сырья, продуктов Выход, % мас. на сырье
1. Взято:
-каменноугольная смола 100.0
2.Получено:
-фракция НК-230 °С (отгонка) 18.7
- пек(экстракция) 19.5
- газ (коксование) 2.6
-бензиновая фракция (коксование) 9.4
-легкий газойль (коксование) 30.1
-тяжелый газойль (коксование) 4.5
-игольчатый кокс (коксование) 14.8
-потери (коксование) 0.4
Всего: 100.0
Таблица 6
Материальный баланс получения игольчатого кокса из каменноугольной смолы
водяным паром в колонну К-6, в это время от массы кокса отдуваются газы и пары углеводородов, которыми кокс пропитан. Затем охлаждение реактора водяным паром продолжается с выводом паров в узел улавливания продуктов прогрева, пропарки и охлаждения. После этого охлаждение кокса осуществляется водой до температуры 90 оС. После завершения операции охлаждения вода дренируется, открываются верхний и нижний люки реактора и начинается операция по выгрузке кокса из реактора.
В табл. 6 приведен материальный баланс получения игольчатого кокса из каменноугольной смолы.
Таким образом, экспериментами, технологическими расчетами, проведенными ГУП «ИНХП РБ», выявлены стадии переработки каменноугольной смолы, закономерности процессов ее подготовки к коксованию, а также условия, обеспечивающие получение игольчатого кокса. Выход игольчатого кокса из каменноугольной смолы составляет 14.8%, одновременно в процессе получается до 19.5% каменноугольного пека. Сумма дистиллята коксования (180—400 оС) с выходом 34.6% является отличным сырьем для производства сажи.
Литература
1. Фокин В. Б., Беляев Н. А. // Мир нефтепродуктов.- 2011.- №2.- С. 10.
2. Budi G., Neri A., Stefani G. // Hydrocarbou Proc.- 2010.- №9.- Р. 162.
3. Справочник процессов переработки тяжелого нефтяного сырья.- Япония: Rapor, 1991.
4. A.Jerru, H. Gordon // Oil and Gas I.- V. 87, №52.- Р. 118.
5. Хайрудинов И. Р. и др. Исследование в области производства нефтяного кокса.- М.: ЦНИИТЭНефтехим, 1984.- С. 86.
6. Eckert A., Marrett R. // Erdol and Koble.-1985.- V. 38, №11.- Р. 510.
7. Collin G., Zander M. // Erdol and Koble.-1972.- V. 25, №6.- Р. 305.
8. Чистяков А. Н. Химия и технология переработки каменноугольных смол.- Челябинск: Метал-лургия,1990.- 158 с.
9. Гоголева Т. Д., Шустриков В. И. Химия и технология переработки каменноугольной смолы.-М.: Металлургия, 1992.- 257 с.
10. Привалов В. Е., Степаненко М. А., Каменноугольный пек.- М.: Металлургия, 1981.- 208 с.
11. Крысин В. П. и др. // Кокс и химия.- 1981.— №1.- С. 33.
12. Патент РФ №2233308. / Хайрудинов И. Р., Султанов Ф. М., Озеренко А. А., Карасев В. Н., Тихонов А. А., Кричко А. А., Теляшев Э. Г. Таушев В. В., Ахметов М. М. // Б. И.-2004.- №21.
