СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОКСУЮЩЕЙ ДОБАВКИ ЗАМЕДЛЕННЫМ КОКСОВАНИЕМ
METHOD FOR OBTAINING COKING ADDITIVE BY DELAYED COKING

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к получению замедленным коксованием коксующей добавки, использующейся в шихте коксования углей при производстве металлургического кокса.
Как известно, замедленное коксование является периодическим процессом по выгрузке кокса и непрерывным - по подаче сырья. Коксование осуществляют в двух попеременно работающих камерах. После заполнения одного из реакторов коксом поток сырья переключают на следующий подготовленный реактор. При этом на подготовительные к коксованию операции: пропарку кокса, охлаждение водой, выгрузку кокса, опрессовку камеры коксования, прогрев камеры коксования, может быть затрачено 12-30 ч (Г.Г.Валявин, P.P.Суюнов, С.А.Ахметов, К.Г.Валявин «Современные и перспективные термолитические процессы глубокой переработки нефтяного сырья». - СПб.: Недра, 2010 г., стр.118).
Известен способ получения замедленным коксованием коксующей добавки, по которому осуществляют замедленное коксование в двух попеременно работающих реакторах при температуре 475-485°С в течение 14-36 ч с получением кокса, при этом в качестве коксующей добавки используют кокс, полученный в верхней части камеры коксования с содержанием летучих веществ более 15% (Патент РФ №2296151, кл. С10В 55/00, опубл. 2007 г.).
Недостаток этого способа - низкий выход коксующей добавки (20-30% от общей массы полученного кокса), низкое содержание летучих веществ в коксующей добавке, а также вероятность закоксовывания нижней части ректификационной камеры из-за уноса коксовых частиц вместе с пеной в случае пенообразования.
Известен способ получения коксующей добавки замедленным коксованием, включающий нагрев исходного сырья до температуры 450-470°С, замедленное коксование сырья в течение 14-24 ч в двух попеременно работающих камерах и последующую выгрузку образовавшейся коксующей добавки [Патент РФ №2400518, кл. С10В 55/00, опубл. 2010 г.].
Недостаток данного способа - относительно низкий выход летучих веществ в получаемой коксующей добавке. Кроме того, при низких температурах коксования 450-470°С наблюдается интенсивное пенообразование коксующейся массы: высота пены может достигать 5 м и выше. При уровне заполнения камер коксования 18-21 м, что наблюдается при времени заполнения камер коксования в течение 14-24 ч, происходит вынос коксовых частиц в ректификационную камеру, которые вместе со вторичным сырьем попадают в реакционную печь и, тем самым, обуславливают преждевременное закоксовывание змеевиков печи и ректификационной колонны, что обуславливает сокращение межремонтного пробега установки коксования.
Наиболее близким к заявляемому объекту является способ получения коксующей добавки замедленным коксованием, включающий предварительный нагрев исходного сырья до 270-330°С, смешивание исходного сырья с рециркулятом в емкости с формированием вторичного сырья, нагрев вторичного сырья до температуры 455-470°С, подачу его в камеру коксования, замедленное коксование вторичного сырья в течение 16 ч в двух попеременно работающих камерах с образованием целевого продукта. За 3-5 ч до завершения коксования в камеру коксования подают антипенную присадку (Патент РФ №2437915, кл. С10В 55/00, опубл. 2011 г.).
Недостатки данного способа заключаются в том, что он не обеспечивает получение коксующей добавки с высоким содержанием летучих веществ по всему объему камеры коксования. Так, при коксовании нефтяного сырья в течение 16 ч содержание летучих веществ в коксующей добавке в нижней части камеры коксования составляет 10-11%, а в верхней - 20-25% (при содержании летучих веществ 15-16% в средней пробе кокса). Это объясняется тем, что первые порции сырья коксуются в камере коксования действительно 16 ч, тогда как последние порции сырья коксуются лишь 0,5-1,0 ч.
Хотя при такой технологии коксования, когда вторичное сырье формируется в отдельной емкости, и исключается вероятность попадания вынесенных из камер коксования коксовых частиц в реакционные печи, обуславливающих сокращение межремонтного пробега установки коксования, однако при этом не исключена, как и в способах по вышеприведенным аналогам, вероятность закоксовывания нижней части ректификационной камеры.
Изобретение направлено на увеличение содержания летучих веществ в коксующей добавке с одновременным обеспечением получения более однородной по качеству коксующей добавки по всему объему камеры коксования, а также снижение вероятности закоксовывания нижней части ректификационной камеры.
Это достигается тем, что в способе получения коксующей добавки замедленным коксованием, включающем предварительный нагрев исходного сырья до 270-330°С, смешивание исходного сырья с рециркулятом в емкости с формированием вторичного сырья, нагрев вторичного сырья до температуры 455-470°С и подачу его в камеру коксования для проведения замедленного коксования, согласно изобретению замедленное коксование осуществляют в течение 6-10 ч, при этом коксование осуществляют в трех камерах коксования с поочередной подачей сырья в них.
При трехкамерном варианте коксования и цикле коксования, например, 10 ч на проведение подготовительных операций остается 20 ч, в то время как при осуществлении процесса коксования в двух попеременно работающих камерах коксования при 16-часовом цикле коксования время на проведение подготовительных операций составляет лишь 16 ч.
Способ осуществляют следующим образом.
Исходное сырье нагревают в теплообменнике и/или в печи до 270-330°С, смешивают с рециркулятом, например тяжелым газойлем коксования, в емкости для формирования вторичного сырья, затем вторичное сырье нагревают в печи до температуры 455-470°С и поочередно подают для проведения замедленного коксования в одну из трех камер коксования, где выдерживают в течение 6-10 ч. После завершения коксования в первой камере коксования сырье переключают в другую камеру для коксования в тех же условиях, а в первой камере проводят подготовительные операции к следующему циклу коксования. После завершения коксования во второй камере коксования сырье подают в третью камеру коксования для коксования в таком же, что и в предыдущих реакторах, режиме, в это время в первой камере коксования завершаются подготовительные операции, а во второй - начинаются. После образования кокса в третьей камере сырье переключают в уже подготовленную первую камеру и цикл повторяется.
Пример 1 (по предлагаемому способу). Было проведено замедленное коксование гудрона со следующими характеристиками:
<mrow><msubsup><mi>ρ</mi><mn>4</mn><mrow><mn>20</mn></mrow></msubsup></mrow>
Плотность
- 1,0212
90
Условная вязкость, ВУ - 391°Е
Коксуемость - 19,2% масс.
Содержание серы - 2,48% масс.
Зольность - 0,069% масс.
Гудрон был нагрет до температуры 300°С и подан в емкость для формирования вторичного сырья путем его смешивания с рециркулятом - тяжелым газойлем коксования, при коэффициенте рециркуляции 1,2. Образовавшееся вторичное сырье нагрели до температуры 460°С и подвергали замедленному коксованию путем подачи в одну из камер коксования в течение 7 ч. После заполнения камеры в течение 7 ч, подача сырья была переключена на другую камеру коксования. В первой камере провели пропарку кокса, охлаждение водой, выгрузку кокса, опрессовку камеры коксования и прогрев камеры коксования перед очередным заполнением сырьем камеры. После заполнения 2-й камеры, где коксование происходило также в течение 7 ч, сырье подали в третью камеру коксования, а во второй камере начали проводить подготовительные операции к выгрузке кокса, выгрузку его и подготовительные операции к коксованию. После заполнения третьей камеры в течение 8 ч подачу сырья переключили в первую камеру, а в третьей стали проводить подготовительные операции, как ранее, в первой и во второй камерах. Режим коксования и показатели качества полученных коксующих добавок приведены в таблице.
Примеры 2 и 3 (по предлагаемому способу). Было проведено коксование аналогично примеру 1 продолжительностью 8 ч (пример 2) и продолжительностью коксования 10 ч (пример 3).
Данные по примерам 2 и 3 также сведены в таблицу.
Пример 4 (по прототипу). То же сырье, что и в примере 1, нагрели до температуры 300°С и подали в емкость для формирования вторичного сырья путем его смешивания с тем же, что и в примере 1, рециркулятом - тяжелым газойлем при коэффициенте рециркуляции 1,2. Образовавшееся вторичное сырье нагрели до температуры 460°С и подвергали коксованию в камере коксования в течение 16 ч. После завершения коксования сырье переключили на вторую камеру, а в первой камере образовавшуюся коксующую добавку пропарили, охладили водой, выгрузили, после чего произвели опрессовку камеры коксования и прогрев камеры коксования перед очередным циклом коксования. После завершения коксования во второй камере в течение 16 ч в нем, так же  как и в первой камере, провели подготовительные операции для проведения очередного цикла коксования. Режим и результаты коксования приведены в таблице.
Таблица
Сравнительные данные по коксованию сырья предлагаемым способом и способом по прототипу
Наименование показателей
Примеры
по предлагаемому способу
по прототипу
1
2
3
4
Производительность установки по первичному сырью, м<sup>3</sup>/ч
50
50
50
50
Производительность установки по вторичному сырью, м<sup>3</sup>/ч
60
55
55
60
Температура вторичного сырья на входе в камеру коксования, °С
460
460
460
460
Продолжительность коксования, ч
7
8
10
16
Содержание летучих веществ в коксе, %
25,0
21,0
18,6
16,3
Подача антипенной присадки, да/нет
да
да
да
да
Как видно из представленных в таблице данных, использование предлагаемого способа замедленного коксования по сравнению с прототипом позволит повысить содержание летучих веществ в получаемой коксующей добавке до 18,6-25,0%. При этом получаемая коксующая добавка имеет более однородное качество за счет уменьшения разницы во времени коксования сырья в нижней и верхней частях камеры коксования.
Кроме того, предлагаемый способ обеспечит снижение вероятности закоксовывания нижней части ректификационной камеры за счет того, что при укороченных циклах коксования (6-10 ч) на трех камерах коксования существенно снижается уровень заполнения камер, при этом даже в случае интенсивного пенообразования пена не достигает верхнего люка камер и, как следствие, вероятность ее уноса в ректификационную колонну значительно снижается. Проведение же коксования при укороченных циклах при помощи двух камер коксования невозможно из-за недостатка времени на проведение подготовительных операций.