RU2492211C1 - Method for oil coke tempering - Google Patents

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: method includes preparation, pre-heating and tempering of source oil stock, at the same time moist oil stock is exposed to grinding to fraction of 0-25 mm, dried by internal smoke gases with rated speed of 60-90 m/sec and temperature of 350-400°C in the suspended layer with fountain-like circulation of coke particles to 0.5-2% of moisture content, exposed to cyclone separation with provision of trap ratio of more than 97% and with sifting of dust-like particles with fraction from 0 to less than 2 mm, which is treated with greasing agent with consumption of 0.5-1.0 wt %, per 1 one of coke, and stabilised hot coke with T-60-90°C of fraction more than 2-25 mm is tempered in a rotary drum furnace.

EFFECT: invention makes it possible to increase productivity of tempering furnaces, to stabilise process mode of coke tempering, to improve quality of oil coke, to reduce specific power inputs, to produce commercial product, to reduce anthropogenic emissions into environment.

1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано в технологии прокалки нефтяных коксов.The invention relates to the refining industry and can be used in the technology of calcination of petroleum coke.

Известно, что прокаливание является важной стадией производства нефтяных и пековых коксов для их квалифицированного использования в металлургической, коксохимической и других отраслях промышленности. Особенно эта стадия важна для коксов замедленного коксования, в которых содержится много влаги и летучих веществ. Прокаливание улучшает качество кокса и значительно повышает его товарную стоимость: прокаленный кокс в 2-3 раза дороже сырого.It is known that calcination is an important stage in the production of petroleum and pitch coke for their qualified use in metallurgical, coke, and other industries. This stage is especially important for delayed coking cokes, which contain a lot of moisture and volatile substances. Calcination improves the quality of coke and significantly increases its market value: calcined coke is 2-3 times more expensive than raw.

Основными факторами, определяющими выход и качество прокаленного кокса, являются:The main factors determining the yield and quality of calcined coke are:

- качество сырого нефтяного кокса;- quality of crude petroleum coke;

- технологические факторы: температура, продолжительность процесса, скорость нагрева до заданных температур, стадийность, условия теплопередачи к коксу и сжигание летучих веществ, температура воздуха и условие подачи его на сжигание летучих веществ, среды, вид и расход топлива, конструктивная особенность прокалочных печей и др.- technological factors: temperature, duration of the process, heating rate to predetermined temperatures, staging, heat transfer conditions to coke and combustion of volatile substances, air temperature and the condition of its supply to the combustion of volatile substances, environment, type and fuel consumption, design feature of calcination furnaces, etc. .

Сырой нефтяной кокс характеризуется значительными колебаниями качества:Crude petroleum coke is characterized by significant fluctuations in quality:

- гранулометрический состав - от 0 до 50-70 мм;- particle size distribution - from 0 to 50-70 mm;

- содержание мелочи (размер частиц менее 8 мм) 30-60%;- fines content (particle size less than 8 mm) 30-60%;

- пылевых частиц (размер менее 1 мм) - 10-40%.- dust particles (size less than 1 mm) - 10-40%.

С уменьшением размера частиц в нефтяном коксе увеличивается содержание влаги, летучих веществ, зольных элементов, повышается спекаемость, снижается прочность. Перечисленные показатели качества сырья влияют на эффективность прокаливания. При повышении влажности снижается производительность, увеличивается расход топлива, повышается угар и его потери. Повышение выхода летучих веществ снижает выход прокаленного кокса.With a decrease in particle size in petroleum coke, the content of moisture, volatiles, ash elements increases, sinterability increases, and strength decreases. The listed quality indicators of raw materials affect the efficiency of calcination. With increasing humidity, productivity decreases, fuel consumption increases, waste and its losses increase. An increase in the yield of volatiles reduces the yield of calcined coke.

Большое содержание пылевых частиц снижает производительность установок прокаливания из-за ухудшения условий теплопередачи, выход прокаленного кокса снижается вследствие большого уноса и угара пылевых частиц.The high content of dust particles reduces the performance of calcination plants due to the deterioration of heat transfer conditions, the yield of calcined coke is reduced due to the large entrainment and burning of dust particles.

Например, потери угара и уноса нефтяного кокса в барабанных печах прокалки Омского, Павлодарского и Волгоградского НПЗ производительностью 140 тыс. т/год составляют от 2,2-3,5 и до 7,1-9,5 тыс. т/год соответственно.For example, the loss of fumes and the entrainment of petroleum coke in drum kilns of the Omsk, Pavlodar and Volgograd refineries with a productivity of 140 thousand tons / year range from 2.2-3.5 and up to 7.1-9.5 thousand tons / year, respectively.

В технологическом процессе большинства прокалочных печей (ПП) нефтяного кокса применяется прямой способ сушки нефтяного сырья, т.е. нагрев сырого кокса влажностью 10-15% мас. происходит в начальной секции ПП при температуре до 600°C.In the technological process of most calcination furnaces (PP) of petroleum coke, a direct method for drying petroleum feedstock is used, i.e. heating of raw coke with a moisture content of 10-15% wt. occurs in the initial section of the PP at temperatures up to 600 ° C.

Недостатком такого способа является резкое образование паровыделения, окислительных реакций, наличие около 40% пылевидной мелочи ухудшают условия теплопередачи при прокаливании кокса, чем больше мелких частиц, тем больше содержание в них влаги и летучих веществ, происходит унос и угар пылевидных частиц, при показателе спекаемости выше 40 ед. по индексу Рога возникают коксовые отложения (припекание) на стенках камерных и скребках подовых печей, а также из-за образования смолистых летучих веществ (при очень высоком содержании летучих в сырье >15% мас.), отлагающихся в виде «коксовых колец» на стенках барабанных печей, что приводит к увеличению сроков ремонта оборудования.The disadvantage of this method is the sharp formation of steam, oxidative reactions, the presence of about 40% of pulverized fines worsen the heat transfer conditions during calcination of coke, the more small particles, the greater the moisture and volatile matter content in them, entrainment and burning of dusty particles occurs, with a sintering index higher 40 units according to the Horn index, coke deposits (baking) occur on the walls of chamber chambers and scrapers of hearth furnaces, as well as due to the formation of tarry volatile substances (with a very high content of volatiles in raw materials> 15% by weight) deposited in the form of “coke rings” on the walls drum furnaces, which leads to an increase in equipment repair time.

Перечисленные выше факторы снижают производительность печей прокалки, качество нефтяного кокса, увеличивают затраты на ремонт оборудования и обеспечение экологических нормативов по техногенным выбросам.The above factors reduce the productivity of calcination furnaces, the quality of petroleum coke, increase the cost of repairing equipment and ensuring environmental standards for technogenic emissions.

Известен способ осушки влажного сырого нефтяного кокса по принципу продувки горячим теплоносителем влажного материала, перемещаемого шнеком. При промышленных испытаниях опытной сушки подвергали мелочь нефтяных коксов Ферганского и Красноводского НПЗ, поставляемую для прокалки в камерных печах с целью обеспечения необходимых показателей: производительности, конечной влажности кокса и требований безопасных условий эксплуатации (см. В.Г. Вишнев, А.П. Виноградов и др. «Опытно-промышленная сушка непрокаленных нефтяных коксов», ж-л «Химия и технология топлив и масел», М., №9, 1983).A known method of drying wet crude petroleum coke by the principle of purging with hot coolant wet material moved by a screw. During industrial tests, the petroleum coke of the Fergana and Krasnovodsk refineries was supplied for experimental calcination, supplied for calcination in chamber furnaces in order to ensure the necessary indicators: productivity, final coke moisture and safe operating conditions (see V.G. Vishnev, A.P. Vinogradov and others. "Experimental industrial drying of non-calcined petroleum coke", w "Chemistry and technology of fuels and oils", M., No. 9, 1983).

Однако при реализации данного способа при наличии вышеперечисленных положительных факторов, как технологических, так и экономических в части обеспечения требуемой влажности, снижения угара, повышения производительности печи прокалки за счет исключения нагрева балласта (влаги) имелись и значительные недостатки, например, эффективность пылеулавливания около 80%, затраты на дополнительное оборудование по пылеочистке и др.However, when implementing this method, in the presence of the above positive factors, both technological and economic, in terms of ensuring the required humidity, reducing fumes, increasing the productivity of the calcination furnace due to the exclusion of heating of ballast (moisture), there were significant disadvantages, for example, dust collection efficiency of about 80% , costs of additional equipment for dust cleaning, etc.

Известен способ в коксохимии, разработанный в ФГУП «ВУХИН», подсушки угольной шихты - аналога сырья нефтяного кокса, перед прокалкой с мелкодробленым углем фракции 0-8 мм с осушкой во взвешенном состоянии с применением аппаратов кипящего слоя или высокоскоростной сушки в трубах сушилках с секцией Вентури.There is a known method in coke chemistry developed at FSUE VUKHIN for drying a coal charge - an analogue of petroleum coke raw materials, before calcining with finely divided coal of a fraction of 0-8 mm with drying in suspension using fluidized bed apparatuses or high-speed drying in tube dryers with a Venturi section .

Для подсушки шихты используется утилизируемое тепло дымовых газов коксовых батарей. Процесс позволяет снизить расход тепла коксования на 90-105 МДж/т шихты на 1% влажности, сократить период коксования на 3,75%, повысить плотность шихты в камере коксования на 6,9% и качество металлургического кокса, производительность коксовых батарей на 10-11%.For drying the charge, the utilized heat of the flue gases of coke oven batteries is used. The process allows to reduce the coking heat consumption by 90-105 MJ / t of the charge by 1% humidity, to reduce the coking period by 3.75%, to increase the charge density in the coking chamber by 6.9% and the quality of metallurgical coke, the productivity of coke oven batteries by 10- eleven%.

Способ также совмещает процесс сушки шихты с технологией ее подготовки способом избирательного дробления с пневмомеханической сепарацией (см. А.Я. Еремин, В.Г. Мещихин и др. «Перспективы использования дымовых газов коксовых батарей для сушки угольной шихты перед коксованием». Ж-л «Кокс и химия», М., №3, 2011, с.23-33).The method also combines the drying process of the charge with the technology of its preparation by the method of selective crushing with pneumomechanical separation (see A.Ya. Eremin, V.G. Meshchikhin and others. "Prospects for the use of flue gases of coke oven batteries for drying a coal charge before coking." l “Coke and Chemistry”, M., No. 3, 2011, pp. 23-33).

Однако, несмотря на вышеуказанные преимущества, реализуемый способ в полной мере не может обеспечить эффективность процесса, так как в технологии существует определенная зависимость между тепловым ресурсом (расходом) отходящих газов, их температурой и влагосодержанием, в то же время значительно повышаются затраты на реализацию способа.However, despite the above advantages, the implemented method cannot fully ensure the efficiency of the process, since in the technology there is a certain relationship between the heat resource (flow rate) of the exhaust gases, their temperature and moisture content, at the same time, the cost of implementing the method is significantly increased.

Известен способ (аналог) непрерывной прокалки нефтяного кокса во вращающихся трубчатых печах (см. авторское свид. SU 239206 A1, от 18.03.1969. А.А. Зверев, В.П. Ляхов и др.).A known method (analogue) of continuous calcination of petroleum coke in rotary tube furnaces (see author's certificate. SU 239206 A1, dated 03/18/1969. A.A. Zverev, V.P. Lyakhov, etc.).

По предлагаемому способу прокалки в печах, работающих по принципу прямотока, предварительный нагрев кокса осуществляют дымовыми газами, образующимися за счет сжигания топлива (газа или мазута), а нагрев кокса до температуры прокалки - за счет сжигания летучих, выделяющихся из кокса.According to the proposed method of calcination in furnaces operating on the principle of direct flow, coke is preheated with flue gases generated by burning fuel (gas or fuel oil), and coke is heated to calcination temperature by burning volatiles released from coke.

По мнению авторов по данному способу процесса прокалки нефтяного кокса уменьшается расход топлива на прокалку за счет использования тепла горения летучих, резко сокращается угар кокса при прокалке за счет того, что в начальном периоде нагрева кокс защищается от окисления выделяющимися летучими, а в дальнейшем контактирует только с дымовыми газами, содержание свободного кислорода в которых незначительно.According to the authors of this method of the process of calcining petroleum coke, fuel consumption for calcination is reduced due to the use of volatile combustion heat, coke burning is sharply reduced during calcination due to the fact that in the initial period of heating the coke is protected from oxidation by the released volatiles, and subsequently only contacts flue gases, the content of free oxygen in which is insignificant.

Авторы также считают, что реализация процесса позволит значительно увеличить ресурсы потребления малозольных коксов мелких фракции (менее 25 мм) для алюминиевой, электродной и других отраслей промышленности.The authors also believe that the implementation of the process will significantly increase the consumption resources of low-ash coke of small fractions (less than 25 mm) for aluminum, electrode and other industries.

Однако данный способ прокалки нефтяного кокса также имеет ряд существенных недостатков:However, this method of calcination of petroleum coke also has several significant disadvantages:

- наличие в исходном сырье различных по фракционному составу коксов 0-25 мм не позволяет при его предварительной осушке дымовыми газами во вращающейся трубчатой печи достичь равномерного остаточного влагосодержания коксов;- the presence in the feedstock of different fractional composition of cokes 0-25 mm does not allow for its preliminary drying by flue gases in a rotary tube furnace to achieve a uniform residual moisture content of cokes;

- в виду большого содержания пылевидной мелочи 0-<2 мм около 30-40% мас. при прокаливании кокса возможно лишь снизить потери от угара и уноса, техногенные выбросы в окружающую среду.- in view of the high content of pulverized fines 0- <2 mm, about 30-40% wt. when calcining coke, it is only possible to reduce losses from fumes and entrainment, man-made emissions into the environment.

Эти вышеперечисленные факторы снижают эффективность процесса прокаливания, производительность печи прокалки, качество прокаленного кокса, также повышаются затраты на его реализацию за счет применения специальных пылеочистных устройств вследствие значительного уноса пылевидной мелочи.These factors reduce the efficiency of the calcination process, the productivity of the calcination furnace, the quality of calcined coke, and the cost of its implementation also increases due to the use of special dust-cleaning devices due to the significant entrainment of dusty fines.

Целью предлагаемого изобретения является повышение производительности прокалочных печей, улучшение качества нефтяных коксов, снижение удельных капитальных затрат, получение товарного продукта для угольной шихты коксохимических и металлургических производств, снижение техногенных выбросов в окружающую среду.The aim of the invention is to increase the productivity of calcination furnaces, improve the quality of petroleum coke, reduce specific capital costs, obtain a marketable product for coal blending of coke and metallurgical plants, reduce technological emissions into the environment.

Для решения поставленной задачи предлагается способ прокалки нефтяного кокса, включающий измельчение влажного сырья до фракции 0-25 мм, сушку собственными дымовыми газами с расчетной скоростью 60-90 м/сек и температурой 350-400°C во взвешенном слое с фонтанообразной циркуляцией частиц кокса до влагосодержания 0,5-2% мас., циклонную сепарацию с расчетным коэффициентом улавливания >97% с отсевом пылевидной мелочи фракции 0-<2 мм с обработкой ее обмасливающим агентом с расходом 0,5-1% мас. на 1 тонну кокса с использованием в качестве товарного продукта и отбором фракции >2-25 мм стабилизированного горячего кокса с температурой 60-90°C для прокаливания в ПП.To solve this problem, a method for calcining petroleum coke is proposed, including grinding wet raw materials to a fraction of 0-25 mm, drying with own flue gases at a design speed of 60-90 m / s and a temperature of 350-400 ° C in a suspended layer with a fountain-like circulation of coke particles up to moisture content of 0.5-2% wt., cyclone separation with an estimated capture coefficient> 97% with screening of dusty fines fraction 0- <2 mm with treatment with an oiling agent with a flow rate of 0.5-1% wt. per 1 ton of coke using stabilized hot coke with a temperature of 60-90 ° C for calcination in PP as a commercial product and selection of a fraction> 2-25 mm.

Предлагаемый способ может быть реализован устройством, схематически представленным на чертеже.The proposed method can be implemented by a device schematically represented in the drawing.

Устройство содержит: подготовительное отделение дробления, грохочения и транспорта сырого кокса 2, накопительные силосы 3, узел обезвоживания и сепарации 4, смеситель 5, узел затаривания 6, печь прокалки 7, холодильник 8, накопительные силоса прокаленного кокса 9, печь дожига 10, котел-утилизатор 11, дымовая труба 12.The device contains: a preparatory department for crushing, screening and transporting raw coke 2, storage silos 3, a dewatering and separation unit 4, a mixer 5, a packing unit 6, a calcination furnace 7, a refrigerator 8, storage silos of calcined coke 9, an afterburner 10, a boiler utilizer 11, chimney 12.

Способ осуществляется следующим образом. Исходное сырье 1 - сырой нефтяной кокс установок замедленного коксования фракцией 0-50 мм поступает в подготовительное отделение 2 на дробление, гро-хочение и транспортирование сырого кокса, где происходит разделение кокса на фракции 0-25 мм и >25-50 мм с дальнейшим измельчением фракции >25-50 мм до фракции 0-25 мм, которые затем конвейером направляются в накопительные силосы 3, откуда поступают в узел обезвоживания и сепарации сырья 4 на сушку собственными дымовыми газами T=350-400°C котла-утилизатора 11 и циклонную сепарацию с отсевом подсушенной коксовой мелочи, которая затем поступает с обмасливающим агентом в смеситель 5 для обмасливания и в узел затаривания 6 с дальнейшим использованием в качестве товарного продукта, а фракция >2-25 мм направляется в печь прокалки нефтяного кокса 7, после прокаливания охлаждается в холодильнике 8, затем загружается в накопительные силоса прокаленного кокса 9, а отработанный теплоноситель поступает на обезвреживание в печь дожига 10, затем в котел-утилизатор 11 и оттуда в дымовую трубу 12.The method is as follows. The feedstock 1 - crude petroleum coke of delayed coking plants with a fraction of 0-50 mm goes to the preparatory department 2 for crushing, screening and transportation of raw coke, where coke is divided into fractions 0-25 mm and> 25-50 mm with further grinding fractions> 25-50 mm to fractions 0-25 mm, which are then conveyed by conveyor to storage silos 3, from where they enter the dewatering and separation of raw materials 4 for drying by their own flue gases T = 350-400 ° C of the recovery boiler 11 and cyclone separation with screening dried coke trivia, which then enters with the oiling agent into the oiling mixer 5 and into the packing unit 6 with further use as a commercial product, and a fraction> 2-25 mm is sent to the petroleum coke calcination furnace 7, after calcination it is cooled in the refrigerator 8, then is loaded into the storage silos of calcined coke 9, and the spent coolant is fed to the afterburner 10 for neutralization, then to the waste heat boiler 11 and from there to the chimney 12.

Предлагаемое техническое решение позволяет:The proposed technical solution allows you to:

- стабилизировать качество подаваемого в печь прокалки кокса, снизить факторы сегрегации частиц по размерам «при бункеровках» за счет усреднения гранулометрического состава (дробление, грохочение, сушка, отсев мелочи), обеспечением однородности свойств по содержанию влаги, летучих, а также теплотехническим и динамическим характеристикам движущегося в печи кокса;- to stabilize the quality of the coke calcination supplied to the furnace, to reduce the factors of particle segregation by size “during bunkering” by averaging the particle size distribution (crushing, screening, drying, screening of fines), ensuring uniformity of properties in terms of moisture content, volatiles, as well as thermal and dynamic characteristics coke moving in the furnace;

- произвести равномерную осушку сырого кокса собственными дымовыми газами до 0,5-2% влагосодержания во взвешенном слое с фонтанообразной циркуляцией частиц сырого кокса в потоке сушильного агента (дымовых газов) благодаря оптимальному времени пребывания частиц разной крупности, «автоматически» задерживая крупные частицы, что способствует их прогреву в циркулирующем пристенном вихре внутри аппарата, и быстрому выносу мелких частиц с центральным осевым потоком, что предотвращает их перегрев;- to uniformly dry the raw coke with its own flue gases up to 0.5-2% moisture content in the suspended layer with a fountain-like circulation of the raw coke particles in the flow of the drying agent (flue gases) due to the optimal residence time of particles of different sizes, “automatically” delaying large particles, which contributes to their heating in a circulating wall vortex inside the apparatus, and to the rapid removal of small particles with a central axial flow, which prevents their overheating;

- улучшить технологический режим работы печи прокалки за счет качества стабилизированного просушенного горячего с T=60-90°C кокса, отсева пылевидной мелочи, снижения уноса и угара до 1-1,5% мас. и налипания пылевых частиц на футеровку;- to improve the technological mode of operation of the calcination furnace due to the quality of the stabilized dried hot coke with T = 60-90 ° C, screening of pulverized fines, reduction of entrainment and fumes to 1-1.5% wt. and sticking of dust particles to the lining;

- уменьшить потребление топлива на прокалочный процесс;- reduce fuel consumption for the calcining process;

- снизить затраты на текущие ремонты;- reduce the cost of maintenance;

- снизить техногенные выбросы в окружающую среду за счет до-жига дымовых запыленных газов после сушки и циклонной сепарации;- reduce man-made emissions into the environment due to the after-burning of dusty flue gases after drying and cyclone separation;

- производить отсев пылевидной мелочи после осушки и циклонной сепарации с ее обмасливанием и реализацией как товарного продукта (добавки для угольной шихты коксохимических и металлургических производств).- sifting out dusty fines after drying and cyclone separation with their oiling and sale as a marketable product (additives for coal charge of coke and metallurgical plants).

Claims (1)

Способ прокалки нефтяного кокса установок замедленного коксования, включающий подготовку, предварительный нагрев и прокалку исходного нефтяного сырья, отличающийся тем, что влажное нефтяное сырье подвергают измельчению до фракции 0-25 мм, сушат собственными дымовыми газами с расчетной скоростью 60-90 м/с и температурой 350-400°C во взвешенном слое с фонтанообразной циркуляцией частиц кокса до 0,5-2% влагосодержания, подвергают циклонной сепарации с обеспечением коэффициента улавливания >97% и с отсевом пылевидной мелочи фракции 0-<2 мм, которую обрабатывают обмасливающим агентом с расходом 0,5-1,0 мас.% на 1 тонну кокса, а стабилизированный горячий кокс с T=60-90°C фракцией >2-25 мм подвергают прокалке во вращающейся барабанной печи. A method for calcining petroleum coke of delayed coking plants, including preparing, preheating and calcining a petroleum feedstock, characterized in that the wet petroleum feedstock is subjected to grinding to a fraction of 0-25 mm, dried with its own flue gases at a design speed of 60-90 m / s and temperature 350-400 ° C in a suspended layer with a fountain-like circulation of coke particles up to 0.5-2% moisture content, is subjected to cyclone separation with a collection coefficient of> 97% and with elimination of dusty fines fraction 0- <2 mm, which It is activated obmaslivayuschim agent at a rate of 0.5-1.0 wt.% per 1 ton of coke, and hot coke stabilized with T = 60-90 ° C fraction> 2-25 mm is subjected to calcination in a rotary drum furnace.

Images