Рабочая смесь сырья для производства технического углерода
Владельцы патента RU 2326146:
Открытое акционерное общество "Нижнекамский завод технического углерода" (ОАО "НКТУ") (RU)
Изобретение относится к применению сырьевых композиций, состоящих из компонентов нефтяного, каменноугольного, нефтехимического происхождения для производства технического углерода. Рабочая смесь сырья включает тяжелую смолу пиролиза, кубовый остаток ректификации бензола, фракцию переработки каменноугольной смолы и продукт каталитического крекинга дистиллятных фракций первичной переработки нефти в присутствии цеолитсодержащего катализатора. Продукт каталитического крекинга представляет собой тяжелую газойлевую фракцию, выкипающую в пределах 270-420°С, или смесь тяжелой газойлевой фракции и остатка, выкипающего выше 420°С, взятых в массовом соотношении (65-97):(3-35)%. Вышеназванный продукт имеет плотность при 20°С не менее 998 кг/м3, коксуемость, не более 5,5 мас.% и индекс корреляции 102-125. Сочетание компонентов в определенном соотношении обеспечивает уменьшение коксуемости рабочих смесей и увеличение выхода технического углерода. 1 табл.
Изобретение относится к применению сырьевых композиций, состоящих из компонентов нефтяного, каменноугольного, нефтехимического происхождения, в частности касается состава и рецептуры сырья для производства технического углерода (техуглерода) любых марок.
Известно, что одним из высокоароматизированных компонентов сырья для производства техуглерода являются высококипящие фракции переработки каменноугольной смолы, содержащие значительное количество многоядерных ароматических углеводородов с боковыми цепями. В частности, антраценовая фракция, выкипающая в пределах 220-380°С, и антраценовое масло, выделяемое после очистки антраценовой фракции, содержат до 80% и более полициклической ароматики [1. Т.Г.Гюльмисарян, Л.П.Гилязетдинов. Сырье для производства углеродных печных саж. М., Химия, 1975, с.54-58]. Однако вследствие ряда недостатков (наличие кристаллизующихся углеводородов, неоднородность продукта, образование труднорастворимых осадков и пр.), которые приводят к усложнению технологии получения техуглерода, каменноугольное сырье используют практически только в виде смесевых композиций с нефтепродуктами.
В известном смесевом сырье [2. Патент РФ №2106373. опубл. 10.03.1998 г.] компоненты каменноугольного происхождения компаундируют с крекинг-остатком, полученным при термическом крекинге ароматизированных нефтепродуктов, газойлевых и тяжелых фракций или их смесей, в массовом отношении (1-60):(40-99)%. Однако использование крекингостатка, обладающего повышенной коксуемостью (до 20 мас.%), приводит к увеличению гритообразования и повышенному закоксовыванию оборудования, в результате чего усложняется его обслуживание.
Известны сырьевые композиции для получения техуглерода, основанные на вовлечении тяжелых смол пиролиза (ТСП). Так, в сырье [3. Патент РФ №1354691, опубл. 20.01.1998 г.] фракцию пиролиза со среднеобъемной температурой 260-290°С смешивают с фракцией переработки каменноугольной смолы со среднеобъемной температурой кипения 330-370°С и фракцией крекинга нефтепродуктов со среднеобъемной температурой 350-400°С. Ограничение в известном сырье [3] характеристики "среднеобъемная температура кипения" для используемых фракций усложняет предварительный подбор компонентов и ограничивает сырьевую базу, так как в сырье не вовлекается значительный комплекс продукции нефтепереработки и нефтехимии с высоким содержанием ароматических углеводородов, пригодных для получения техуглерода.
Известное сырье [4. Думский Ю.В. и др. Проблемы получения и эффективного использования сырья для производства техуглерода. Материалы Всес. научно-технического совещания. Омск, 18-19 сент., 1990 г., М.: ЦНИИТЭнефтехим., М.,1991, с.46-51], кроме ТСП, содержит отгон от нефтеполимерной смолы-пиропласты.
В сырье [5. Патент РФ №2151783, опубл. 27.06.2000 г.] на основе ТСП (80-83%) к смоле добавляют кубовые остатки ректификации этилбензола (КОРЭ) и стирола (КОРС) (2-5 и 10-15%, соответственно). Сырьевые составы [3-5], включающие ТСП в качестве основного компонента, хотя и расширяют сырьевую базу производства техуглерода, однако не способствуют улучшению качества нефтяного сырья.
Пиролизная смола имеет высокую коксуемость (до 20%), нефтехимические компоненты пиропласты, КОРЭ, КОРС содержат значительное количество ненасыщенных углеводородов, быстро полимеризующихся при повышенных температурах уже на стадии подогрева сырья. Вышеназванные недостатки компонентов рабочих смесей сырья приводят к засорению оборудования коксом и полимерами и ухудшению качества техуглерода. Кроме того, смешение различающихся по физическим характеристикам компонентов усложняет процесс подготовки сырья перед его использованием на стадии получения техуглерода вследствие низкой устойчивости и расслоения рабочих смесей.
Технической задачей изобретения является уменьшение коксуемости рабочих смесей сырья и увеличение выхода техуглерода.
Задача решается тем, что, в качестве фракции крекинга нефтепродуктов рабочая смесь сырья содержит продукт каталитического крекинга (каткрекинга) дистиллятных фракций первичной переработки нефти в присутствии цеолитсодержащего катализатора, представляющий собой тяжелую газойлевую фракцию, выкипающую в пределах 270-420°С, или смесь тяжелой газойлевой фракции и остатка, выкипающего выше 420°С, взятых в массовом соотношении (65-97):(3-35)%, и вышеназванный продукт имеет плотность при 20°С не менее 998 кг/м3, коксуемость не более 5,5 мас.%, и индекс корреляции 102-125, в качестве отхода нефтехимических производств рабочая смесь сырья содержит кубовый остаток ректификации бензола (КОРБ). Массовое соотношение компонентов в смеси составляет, %: продукт каткрекинга до 50, ТСП 5-20, КОРБ 1-8, остальное до 100 - фракция переработки каменноугольной смолы.
Изобретение иллюстрируется конкретными примерами. В примерах используют следующие компоненты в составе рабочих смесей сырья.
Продукт каталитического крекинга:
В примере 1 - тяжелая газойлевая фракция, выкипающая в пределах 270-420°С, с плотностью 998 кг/м3, коксуемостью 0,82 мас.%, индексом корреляции 102.
В примерах 2 и 5 - тяжелая газойлевая фракция, выкипающая в пределах 330-420°С, с плотностью 1048, коксуемостью 3,7, индексом корреляции 123.
В примере 3 - смесь тяжелой фракции по примеру 2 (65%) и остатка каткрекинга, выкипающего выше 420°С, с плотностью 1073, коксуемостью 5,2, индексом корреляции 128 (35%); смесевой продукт имеет плотность 1057, коксуемость 4,2, индекс корреляции 124,8.
В примере 4 - смесь тяжелой фракции по примеру 1 (97%) и остатка по примеру 3 (3%) имеет плотность 1000, коксуемость 0,95, индекс корреляции 103.
Тяжелая пиролизная смола в примерах 1-5 имеет коксуемость 16,9, плотность 1042, индекс корреляции 121; кубовый остаток ректификации бензола имеет плотность 1,058, коксуемость 7,1, индекс корреляции 118.
В качестве фракции переработки каменноугольной смолы в примерах 1-5 используют антраценовую фракцию с плотностью 1143, коксуемостью 1,6, индексом корреляции 153.
Характеристика рабочих смесей сырья, массовое соотношение компонентов в смесях, качество и выход техуглерода, полученного по известной технологии и технологическим параметрам для каждой марки техуглерода [6. В.Ю.Орлов, А.М.Комаров, Л.Л.Ляпина. Производство и использование технического углерода для резин. - Ярославль: Издательство Александр Рутман, 2002, с.182-185], приведены в сводной таблице.
Из приведенных в таблице данных видно, что разработанные по изобретению составы и рецептуры рабочих смесей сырья для производства техуглерода, в которых количество ТСП с высокой коксуемостью снижено с 80-83% [5] и 35-60% [4] до 5-20% за счет вовлечения в смесь ароматизированного продукта каткрекинга с низкой коксуемостью (0,8-5%) по сравнению с ТСП, позволяет улучшить качество сырьевой композиции. Низкая вязкость продукта каткрекинга (12-16 мм2/с) способствует созданию более однородной и устойчивой системы, состоящей из продуктов различного происхождения. Кроме того, введение отхода производства бензола, более устойчивого к полимеризации, чем КОРЭ и КОРС, не нарушает стабильности сырья в процессе его подготовки и одновременно позволяет утилизировать экологически вредный отход нефтехимии.
Разработанная рабочая смесь сырья может быть использована при получении любых марок техуглерода и при сохранении качественных показателей техуглерода согласно нормируемым требованиям ГОСТ 7885-86 позволяет увеличить выход техуглерода от 2 до 8%.
| Наименование | Номер примера | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| 1. Массовое соотношение компонентов в рабочей смеси, %: | |||||
| - продукт каткрекинга | 15 | 30 | 40 | 50 | 2 |
| - тяжелая смола пиролиза | 20 | 15 | 10 | 5 | 20 |
| - КОРБ | 8 | 4 | 2 | 1 | 8 |
| - антраценовая фракция | 57 | 51 | 48 | 44 | 70 |
| 2. Характеристика смеси: | |||||
| - плотность при 20°С, кг/м3 | 1081 | 1089 | 1092 | 1064 | 1106 |
| - коксуемость, мас.% | 5,4 | 4,6 | 4,9 | 4,1 | 4,3 |
| - вязкость кинемат. при 50°C, мм2/с | 11,8 | 14,1 | 17,2 | 12,7 | 12,1 |
| - индекс корреляции | 135 | 137 | 137 | 126 | 142 |
| 3. Выход техуглерода, мас.% | 55,8 | 58,5 | 56,0 | 55,2 | 54,2 |
| 4. Качество техуглерода: | |||||
| - марка | П234 | П245 | П245 | П514 | П234 |
| - удельная внешняя поверхность, м2/г | 105 | 115 | 116 | 61* | 106 |
| - удельная адсорбционная поверхность, м2/г | 109 | 118 | 117 | - | 109 |
| - йодное число, г J2/кг | 117 | 125 | 126 | - | 121 |
| - адсорбция дибутилфталата, см3/100 г | 104 | 108 | 109 | 103 | 107 |
| - массовая доля остатка на сите с сеткой 05К | 0,0007 | 0,0006 | 0,0007 | 0,001 | 0,0007 |
| * Удельная геометрическая поверхность, м2/г |
Рабочая смесь сырья для производства технического углерода, включающая фракции переработки каменноугольной смолы, тяжелую смолу пиролиза, фракции крекинга нефтепродуктов и отходы нефтехимических производств, отличающаяся тем, что в качестве фракции крекинга нефтепродуктов рабочая смесь сырья содержит продукт каталитического крекинга дистиллятных фракций первичной переработки нефти в присутствии цеолитсодержащего катализатора, представляющий собой тяжелую газойлевую фракцию, выкипающую в пределах 270-420°С, или смесь тяжелой газойлевой фракции и остатка, выкипающего выше 420°С, взятых в массовом соотношении (65-97):(3-35)%, и вышеназванный продукт имеет плотность при 20°С не менее 998 кг/м3, коксуемость не более 5,5 мас.% и индекс корреляции 102-125, в качестве отхода нефтехимических производств рабочая смесь содержит кубовый остаток ректификации бензола, и массовое соотношение компонентов в рабочей смеси сырья составляет, %:
| продукт каталитического крекинга | до 50 |
| тяжелая смола пиролиза | 5-20 |
| кубовый остаток ректификации бензола | 1-8 |
| фракция переработки каменноугольной | |
| смолы остальное | до 100 |
