СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ВАНАДИЯ ИЗ НЕФТЯНОГО КОКСА
METHOD OF EXTRACTING VANADIUM FROM PETROLEUM COKE

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и к способам получения ванадия из нефтяного кокса процессом выщелачивания.
Известен способ извлечения ванадия из нефтяного кокса (патент РФ №2033449, опубл. 20.04.1995 г.), по которому нефтяной кокс измельчают до максимального размера частиц 100 мкм, затем подвергают термической обработке при 380-420°C при подаче воздуха в течение 2-6 ч и выщелачиванию в растворе серной кислоты в течение 2-3 ч при Т:Ж - 1:3 и температуре 90-100°C.
Недостатком данного способа является необходимость предварительной продолжительной термообработки при достаточно высоких температурах, кроме того, при подаче воздуха происходит существенная потеря массы кокса в количестве 40-70%. Углерод кокса переходит в углекислый газ, тем самым не позволяя использовать потерянную массу как восстановитель в металлургии или как абсорбент в химическом производстве.
Известен способ извлечения ванадия из нефтяного кокса (патент США №4389378, опубл. 21.06.1983) путем смешивания с солями щелочных металлов, обжига шихты при температуре ниже точки плавления добавляемых солей и последующего перевода ванадия в водный раствор, откуда он может быть осажден известными способами.
Недостатком этого способа является потеря значительной части углерода коксовой массы при обжиге и невозможность его дальнейшего использования в качестве сорбента в химической промышленности или восстановителя в металлургии.
Известен способ извлечения ванадия из нефтяного кокса (Патент США №4816236, 28.03.1989) путем полной газификации кокса, получения золы и горючего газа, и извлечения ванадия из золы.
Недостатком данного способа является полная конверсия углерода нефтяного кокса в горючий газ, что не позволяет его использовать как восстановитель в металлургии, как абсорбент в химических производствах, как наполнитель в резиновой промышленности.
Известен способ извлечения ванадия из нефтяного кокса (патент РФ №1616169, опубл. 27.05.1995 г.), по которому нефтяным коксом термоконтактного крекинга с содержанием серы не менее 7% и ванадия не менее 0,6% при 1200-1300°C восстанавливают ильменитовый концентрат с переводом ванадия из коксов в продукты восстановления, которые охлаждают со скоростью 100-180 град/мин в инертной атмосфере, а затем проводят магнитную сепарацию с получением магнитного продукта.
Недостатком данного способа является ограничение по использованию малосернистых коксов (менее 7%), а также высокие температуры процесса и необходимость в специфическом продукте - ильменитовом концентрате. Кроме того, данный способ включает применение энергозатратного процесса магнитной сепарации, а нефтяной кокс окисляется полностью, что не позволяет использовать его после извлечения ванадия в металлургической и химической промышленностях.
Известен способ извлечения ванадия из нефтяного кокса (патент РФ №2070940, опубл. 27.12.1996 г.), принятый за прототип, по которому нефтяной кокс измельчают до максимального размера частиц менее 0,063-0,100 мм, выдерживают в концентрированной серной кислоте при температуре не ниже 270°С, Т:Ж от 1:2 до 1:5 в течение 1,5-4 часов.
Недостатком предложенного способа является необходимость использования специального реактора и высокая температура (выше 270°C) сернокислотного выщелачивания. Кроме того, в описании указаны ограничения по использованию для извлечения нефтяного кокса с содержанием ванадия - не менее 0,3% и способу его получения - термоконтактный крекинг.
Техническим результатом является извлечение ванадия из нефтяного кокса в количестве от 72,19 до 80,85% с сохранением основной массы кокса после выщелачивания (92,6-96,1%), который после осушки может быть использован как восстановитель в металлургии или как абсорбент в химическом производстве.
Технический результат достигается тем, что выщелачивание проводят в смеси концентрированных серной и азотной кислот в соотношении 1:1 при температуре от 95 до 105°C при соотношении нефтяного кокса и смеси кислот от 1:3 до 3:1 в течение от 1 до 2 часов.
Способ осуществляется следующим образом.
Нефть на атмосферно-вакуумной трубчатой установке (АВТ) подвергают перегонке, выделяют гудрон - остаток вакуумной перегонки нефти, выкипающий выше 500°C, и подвергают процессу деасфальтизации с выделением асфальта, который подвергают замедленному коксованию при температурах 450-510°C и давлении от 0,10 до 0,40 МПа с получением содержащего ванадий нефтяного кокса, который измельчают до максимального размера частиц не более 0,100 мм и подвергают процессу выщелачивания путем выдержки в смеси концентрированной серной и азотной кислот (1:1) при температуре 95-105°C при соотношении твердой (кокс) и жидкой (кислота) фаз от 1:3 до 3:1 в течение 1-4 часов.
Из представленных данных (таблица 1) видно, что предлагаемый способ извлечения ванадия из нефтяного кокса позволяет добиться эффективности извлечения от 72,19 до 80,85% при потере массы кокса от 3,9 до 7,4% при времени выщелачивания 1-2 ч.
Способ поясняется следующими примерами.
Пример 1. Нефть на атмосферно-вакуумной трубчатой установке (АВТ) подвергают перегонке, выделяют гудрон - остаток вакуумной перегонки нефти, выкипающий выше 500°C, и подвергают процессу деасфальтизации с выделением асфальта, который подвергают замедленному коксованию при температурах 450-510°C и давлении от 0,10 до 0,40 МПа с получением содержащего ванадий нефтяного кокса, который измельчают до максимального размера частиц не более 0,100 мм и подвергают процессу выщелачивания путем выдержки в смеси концентрированной серной и азотной кислот (1:1) при температуре 95°C при соотношении твердой (кокс) и жидкой (кислота) фаз 1:3 в течение 1 часа (таблица 1).
Извлечение ванадия в раствор при данных параметрах составляет 80,85%, а масса сухого остатка кокса после выщелачивания - 95,2% (таблица 1).
Пример 2. Нефть на атмосферно-вакуумной трубчатой установке (АВТ) подвергают перегонке, выделяют гудрон - остаток вакуумной перегонки нефти, выкипающий выше 500°C, и подвергают процессу деасфальтизации с выделением асфальта, который подвергают замедленному коксованию при температурах 450-510°C и давлении от 0,10 до 0,40 МПа с получением содержащего ванадий нефтяного кокса, который измельчают до максимального размера частиц не более 0,100 мм и подвергают процессу выщелачивания путем выдержки в смеси концентрированной серной и азотной кислот (1:1) при температуре 100°C при соотношении твердой (кокс) и жидкой (кислота) фаз 1:1 в течение 1 часа (таблица 1).
Извлечение ванадия в раствор при данных параметрах составляет 76,33%, а масса сухого остатка кокса после выщелачивания - 95,0% (таблица 1).
Пример 3. Нефть на атмосферно-вакуумной трубчатой установке (АВТ) подвергают перегонке, выделяют гудрон - остаток вакуумной перегонки нефти, выкипающий выше 500°C, и подвергают процессу деасфальтизации с выделением асфальта, который подвергают замедленному коксованию при температурах 450-510°C и давлении от 0,10 до 0,40 МПа с получением содержащего ванадий нефтяного кокса, который измельчают до максимального размера частиц не более 0,100 мм и подвергают процессу выщелачивания путем выдержки в смеси концентрированной серной и азотной кислот (1:1) при температуре 105°C при соотношении твердой (кокс) и жидкой (кислота) фаз 3:1 в течение 1 часа (таблица 1).
Извлечение ванадия в раствор при данных параметрах составляет 77,83%, а масса сухого остатка кокса после выщелачивания - 96,1% (таблица 1).
Пример 4. Нефть на атмосферно-вакуумной трубчатой установке (АВТ) подвергают перегонке, выделяют гудрон - остаток вакуумной перегонки нефти, выкипающий выше 500°C, и подвергают процессу деасфальтизации с выделением асфальта, который подвергают замедленному коксованию при температурах 450-510°C и давлении от 0,10 до 0,40 МПа с получением содержащего ванадий нефтяного кокса, который измельчают до максимального размера частиц не более 0,100 мм и подвергают процессу выщелачивания путем выдержки в смеси концентрированной серной и азотной кислот (1:1) при температуре 95°C при соотношении твердой (кокс) и жидкой (кислота) фаз 1:3 в течение 2 часов (таблица 1).
Извлечение ванадия в раствор при данных параметрах составляет 75,87%, а масса сухого остатка кокса после выщелачивания - 93,5% (таблица 1).
Пример 5. Нефть на атмосферно-вакуумной трубчатой установке (АВТ) подвергают перегонке, выделяют гудрон - остаток вакуумной перегонки нефти, выкипающий выше 500°C, и подвергают процессу деасфальтизации с выделением асфальта, который подвергают замедленному коксованию при температурах 450-510°C и давлении от 0,10 до 0,40 МПа с получением содержащего ванадий нефтяного кокса, который измельчают до максимального размера частиц не более 0,100 мм и подвергают процессу выщелачивания путем выдержки в смеси концентрированной серной и азотной кислот (1:1) при температуре 100°C при соотношении твердой (кокс) и жидкой (кислота) фаз 1:1 в течение 2 часов (таблица 1).
Извлечение ванадия в раствор при данных параметрах составляет 80,02%, а масса сухого остатка кокса после выщелачивания - 92,6% (таблица 1).
Пример 6. Нефть на атмосферно-вакуумной трубчатой установке (АВТ) подвергают перегонке, выделяют гудрон - остаток вакуумной перегонки нефти, выкипающий выше 500°C, и подвергают процессу деасфальтизации с выделением асфальта, который подвергают замедленному коксованию при температурах 450-510°C и давлении от 0,10 до 0,40 МПа с получением содержащего ванадий нефтяного кокса, который измельчают до максимального размера частиц не более 0,100 мм и подвергают процессу выщелачивания путем выдержки в смеси концентрированной серной и азотной кислот (1:1) при температуре 105°С при соотношении твердой (кокс) и жидкой (кислота) фаз 3:1 в течение 2 часов (таблица 1).
Извлечение ванадия в раствор при данных параметрах составляет 72,19%, а масса сухого остатка кокса после выщелачивания - 94,7% (таблица 1).
Предлагаемая технология извлечения ванадия из нефтяного кокса позволит на нефтеперерабатывающих заводах кроме основной продукции получать потенциально ценный компонент тяжелого нефтяного сырья - ванадий.