Способ получения электродного кокса и сырья для производства технического углерода

 

Использование: в нефтеперерабатывающей промышленности для получения электродного игольчатого кокса и сырья для производства технического углерода. Сущность изобретения: способ включает термооброботку нефтяных дистилляторов в печи. Коксование их в реакторе замедленного коксования с получением электродного кокса и дистилляторов коксования. Фракционирование дистилляторов коксования с выделением тяжелого газойля в качестве сырья для производства техуглерода. В качестве нефтяных дистилляторов используют газойль каталитического крекинга с фактором качества 9,6-10,7. Термообработку в печи осуществляют до глубины разложения 6-14 мас.% по сумме выхода газа и бензина. 1 табл.

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано для получения электродного кокса и сырья для производства технического углерода (техуглерода).

Известен способ получения электродного кокса и сырья для производства техуглерода, включающий крекинг тяжелых углеводородных фракций с последующим коксованием остатка термического крекинга и повторным термическим крекингом полученного дистиллята коксования. Крекинг-остаток и тяжелый газойль повторного термического крекинга коксуют с получением дистиллята коксования, возвращаемого после выделения из него целевого продукта на стадию повторного термического крекинга [1] Недостаток этого способа заключается в том, что получаемый кокс имеет низкие показатели качества по микроструктуре, в сырье для производства техуглерода невысокий индекс корреляции, обусловливающий получение техуглерода низкого качества. Кроме того, многостадийность усложняет процесс.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения электродного кокса и сырья для производства техуглерода, заключающийся в следующем.

Тяжелые дистилляты подвергают термическому крекингу, а из продуктов крекинга выделяют фракции 200-400 и 400-500^оС. Фракцию 200-400^оС смешивают с крекинг-остатком и направляют на замедленное коксование с получением кокса. Дистилляты коксования фракционируют с выделением тяжелого газойля коксования, который смешивают с фракцией термокрекинга, выкипающей в пределах 400-500^оС. Смесь газойля коксования с фракцией термического крекинга, выкипающей при 400-500^оС, применяют как сырье для производства техуглерода [2] Известным способом получают сырье для производства техуглерода с относительно высоким индексом корреляции, однако получаемый при этом кокс имеет низкие показатели качества по микроструктуре. Недостатком является также сложность способа из-за необходимости предварительного термического крекинга сырья перед подачей его на коксование.

Предлагаемый способ направлен на повышение качества получаемых продуктов с одновременным упрощением и удешевлением его за счет исключения предварительного термического крекинга сырья перед подачей его на коксование.

Это достигается тем, что в способе получения электродного кокса и сырья для производства технического углерода путем термообработки нефтяных дистиллятов в печи с последующим замедленным коксованием до образования кокса и фракцинированием дистиллятов коксования с выделением тяжелого газойля коксования в качестве сырья для технического углерода, в качестве нефтяных дистиллятов используют газойль каталитического крекинга с фактором качества 9,6-10,7, а термообработку осуществляют до глубины разложения 6-14 мас. по сумме выхода газа и бензина.

Фактор качества характеризует степень ароматичности (упорядоченности) компонентов сырья, вступающих в реакции коксообразования, и их распределение по фракционному составу и определяют его из известного соотношения: K где К фактор качества сырья; Т средняя температура кипения сырья, К; ρ₄²⁰ плотность сырья, г/см³ [3] Заявляемые значения фактора качества газойля каталитического крекинга обусловливает использование высокоароматического сырья, содержащего низкокипящие компоненты. Это обеспечивает оптимальный гидродинамический режим при термообработке сырья в печи и при этом позволит достичь заданную глубину его разложения без закоксовывания труб змеевиков печи. Появляется возможность исключить стадию предварительного термического крекинга сырья и, следовательно, упростить и удешевить процесс.

При термообработке в печи газойля каталитического крекинга до глубины разложения 6-14 мас. по сумме выхода газа и бензина происходит распределение ароматических соединений по фракционному составу, что обусловливает создание оптимальных тепловых, гидродинамических и физико-химических свойств реакционной массы на последующей стадии коксования в реакторе и обеспечит в результате высокое качество целевых продуктов.

Способ осуществляют следующим образом.

Определяют фактор качества (К) газойля каталитического крекинга из соотношения: K где Т средняя температура кипения сырья, К; ρ₄²⁰ плотность сырья, г/см³.

Исходное сырье газойль каталитического крекинга с фактором качества 9,6-10,7 нагревают в теплообменниках и в конвекционной части печи до 250-350^оС и направляют в промежуточную емкость, откуда сырье подают в змеевик печи на термообработку.

Температуру в печи регулируют таким образом, чтобы обеспечить глубину разложения сырья до 6-14 мас. по сумме выхода газа и бензина. Для повышения скорости потока в змеевик печи в качестве турбулизатора подают воду. Продукты разложения из змеевика печи подают в реактор на замедленное коксование для получения кокса. Дистиллятные продукты коксования фракционируют на газ, бензин, легкий газойль, тяжелый газойль и остаток кубовый газойль. Тяжелый газойль коксования служит сырьем для производства техуглерода.

П р и м е р 1. В качестве сырья используют газойль каталитического крекинга, имеющий плотность ρ₄²⁰ 1,016 г/см³, температуру начала кипения 380^оС, 50% которого перегоняется при температуре 470^оС. Средняя температура кипения сырья 745 К.

Рассчитывают фактор качества по ранее приведенной зависимости K 10,85
Сырье нагревают в теплообменниках и конвекционной части печи до 250-350^оС и направляют в промежуточную емкость. Из промежуточной емкости газойль каталитического крекинга подают в змеевик печи на термообработку до глубины разложения 5 мас. по сумме газа и бензина. Термообработку проводят при 500^оС. Продукты разложения из змеевика печи коксуют в реакторе замедленного коксования до получения кокса.

Дистиллятные продукты коксования фракционируют на газ, бензин, легкий и тяжелый газойли и остаток кубовый газойль.

Получаемый электродный кокс имеет микроструктуру, оцениваемую в 5,0 баллов. Графитированные электроды, получаемые из этого кокса имеют удельное электросопротивление (УЭС) 13 Ом^.мм²/м и коэффициент термического расширения (КТР) графита 4,09 ^.10^-6/^оС. Сырье для производства техуглерода тяжелый газойль коксования имеет индекс корреляции 127.

Примеры выполнения способа на образцах сырья с заявляемыми значениями фактора качества и глубиной разложения приведены в таблице.

Как видно из таблицы, наиболее высокое качество целевых продуктов получают при использовании газойля каталитического крекинга с фактором качества 9,6-10,7 при глубине их разложения 6-14 мас. по сумме выхода газа и бензина (см. примеры 7-9, 12-14, 17-19 и 22-24). Электродный кокс, получаемый из указанного сырья, имеет оценку микроструктуры от 5,5 до 6,3 баллов, что соответствует требованиям на игольчатый кокс. Графитированные электроды, получаемые из такого кокса, имеют низкие показатели удельного электросопротивления и коэффициента термического расширения. Одновременно с коксом игольчатой структуры получают сырья для производства теxуглерода с индексом корреляции от 124 до 130, что обеспечит получение техуглерода высокого качества.

Увеличение фактора качества газойля каталитического крекинга выше 10,7 предопределяет участие в реакции коксообразования менее ароматизированных (неупорядоченных) компонентов сырья, не способных сформировать игольчатую структуру кокса, т.е. получают кокс и графитированные электроды низкого качества (см. примеры 1-5).

При использовании в качестве сырья коксования газойлей каталитического крекинга с характеризующим фактором менее 9,6 в образовании кокса преобладающую роль играют тяжелокипящие высокоароматизированные компоненты исходного сырья, обладающие высокой реакционной способностью. Это интенсифицирует скорость мезофазных превращений при коксовании, единовременно образуется большое число отдельных сфер мезофазы, но, вследствие высокой вязкости реакционной массы, сферы мезофазы не могут ориентироваться в потоке с образованием высокоструктурированного игольчатого кокса, характеризующегося высокой оценкой микроструктуры в баллах. Как следствие, неудовлетворительно качество графитированных электродов (см. пр. 26-30).

Из таблицы видно также, что при значениях глубины разложения менее 6% (см. примеры 1, 6, 11, 16, 21, 26) и более 14 мас. по сумме выхода газа и бензина (см. примеры 5, 10, 15, 20, 25, 30) ухудшается качество получаемого кокса по микроструктуре.

Таким образом, предлагаемый способ позволит получать одновременно высококачественный электродный кокс и сырья для производства техуглерода, при этом кокс отвечает требованиям на игольчатый электродный кокс, а сырье для техуглерода имеет высокий индекс корреляции. В способе же по прототипу получают наряду с сырьем для производства техуглерода с достаточно высоким индексом корреляции рядовой электродный кокс.

Кроме того, предлагаемый способ имеет более упрощенную технологию за счет исключения стадии предварительного термического крекинга сырья.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОДНОГО КОКСА И СЫРЬЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ТЕХНИЧЕСКОГО УГЛЕРОДА, включающий термообработку нефтяных дистиллятов в печи с последующим замедленным коксованием их с получением кокса и дистиллятов коксования, фракционирование дистиллятов коксования с выделением тяжелого газойля коксования в качестве сырья для производства технического углерода, отличающийся тем, что в качестве нефтяных дистиллятов используют газойль каталитического крекинга с фактором качества 9,6 - 10,7, а термообработку осуществляют до глубины разложения 6 - 14 мас.% по сумме выхода газа и бензина.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2