通过在“非回收”或“热回收”焦化炉中的焦化从矿物油精炼厂中获得的石油焦炭生产冶金焦炭的方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种通过在“热回收”焦化炉中的焦化从原油精炼厂中获得的石油焦炭生产冶金焦炭的方法，该方法从在原油精炼厂中生产或获得的石油焦炭开始，初始具有15-19％重量百分比的挥发物含量以及高达2％重量百分比的灰分含量，该石油焦炭以致密的形式被引入“非回收”或“热回收”构造的焦化炉中用于循环焦化，所述焦化炉装配有至少一个外部加热的燃烧器，从而焦化炉室下部的次加热空间或主加热空间或二者在小于120h的时间周期内被加热到1000℃-1550℃的温度，石油焦炭中的挥发物组分完全排出，得到具有至少44％CSR强度和小于33％CRI反应性的冶金焦炭，适于用作冶金焦炭。本发明专利技术还涉及一种焦化炉，其根据“非回收”或“热回收”焦化炉原理构造，包括主加热空间，并且装配有对该主加热空间进行加热的燃烧器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过在“非回收”或“热回收”焦化炉中的焦化从矿物油精炼厂中获得的石油焦炭生产冶金焦炭的方法与装置本专利技术涉及一种通过在“非回收”或“热回收”焦化炉中的焦化从原油精炼厂中获得的石油焦炭生产冶金焦炭的方法，该方法从在原油精炼厂中生产或获得的石油焦炭开始，初始具有15-19%重量百分比的挥发组分以及高达2%重量百分比的灰分数，该石油焦炭以致密的形式被引入用于循环焦化“非回收”或“热回收”构造的焦化炉中，所述焦化炉装配有至少一个外部加热的燃烧器，从而焦化炉室下部的次加热空间或主加热空间或二者在小于120h的时间周期内被加热到1000°C _1550°C的温度，石油焦炭中的挥发组分完全排出，得到具有至少44 % CSR强度和小于33 % CRI反应性的冶金焦炭，适于用作冶金焦炭。本专利技术还涉及一种焦化炉，其根据“非回收”或“热回收”焦化炉原理构造，并且包括主加热空间，其中该主加热空间装配有对该主加热空间进行加热的燃烧器。在精炼厂中对矿物油和原油处理得到的产物不仅包括预期的产品还包括被称为石油焦炭的产物，它是在原油精炼厂中在蒸馏操作、重整步骤、加氢处理和净化操作中由高沸点残余物形成的。该石油焦炭典型地包含超过88%重量百分比的碳，8-12%重量百分比的挥发性成分(VOC)。该石油焦炭经济价值低，具有相对于众多增加价值的操作来说非希望的特性，例如低CSR强度和高CRI反应性，为此未发现合适的消费者市场。石油焦炭经常用于细分应用，例如用于生产电极的冶金行业。在钢铁行业中使用石油焦炭例如在高炉操作中用作还原剂生产生铁，是不可行的，因为石油焦炭的强度不足以在高炉中使用。此外已知的是将少部分石油焦炭混合到煤浙青混合料中，但是石油焦炭的混合量被限制在小于10%重量百分比的量级以下，这是由于其生产的高炉焦炭的低质量造成的。石油焦炭的另一个问题是来自处理原油的杂质，杂质在其去除过程中在石油焦炭中累积。石油焦炭中常遇到的杂质例如有钒、镍、硫、硅、铁或钛。例如石油焦炭中的钒含量可以高达0.17wt%,镍含量高达0.04wt%,硫含量高达5wt%。这些杂质的后果是石油焦炭无法直接用于加热，因为这样做将污染环境。石油焦炭的另一特性是其火焰温度低于高炉焦炭或煤。对于其用作燃料以及其的操作来说，这是不希望有的特征，这排除了将其用于多种进一步处理操作的可能性。因此需要寻找使用石油焦炭的经济可能性。通过根据石油焦(petcoke)的特性调整焦化工艺来获得冶金焦炭的实质性障碍，除了产品缺乏强度和杂质外，还在于挥发性成分的比例波动。挥发性成分的比例波动的后果是焦化炉中的使用难以控制，因为挥发性成分的热性能实质上无法计算。一般而言，精炼厂中产生的石油焦炭的主要部分具有非常低量的挥发性成分，小于19%重量百分比，结果是如果在“非回收”或“热回收”焦化炉中使用，焦炭不适用于维持自支持的燃烧以及进而的焦化工艺。在焦化炉中仅使用石油焦作为原料的情形中，焦化操作在一定数量的焦化周期之后将几乎停顿，因为在焦化期间燃烧挥发性成分产生的热以及在炉的耐火材料中存储的热不再足以在后续批料将炉温保持在超过1000°C的所需高温下。影响其焦化的进一步困难是石油焦在焦化过程期间表现出非常高的膨胀压力，这可归因于其中存在的低爆发点的挥发性成分。这些成分在焦化过程期间导致焦炭饼体积的实质性增加，几乎相当于充气膨胀。因此在传统焦化炉中对石油焦炭焦化是不可行的，因为作为石油焦炭饼体积增加的结果，焦化炉的室壁在焦化过程期间将被损坏。因所描述的石油焦炭饼的属性而造成的石油焦炭饼体积的增加还具有以下后果，即使用煤浙青混合料中的石油焦部分产生的焦炭产品非常难以从传统焦化炉室中排出。W00010914 Al给出了加工和进一步使用石油焦的一种可能。其教导了一种用于将来自原油精炼厂的石油焦(其是从矿物油的石油焦前体材料获得)在足够高温度下在足够压力下施以热裂解操作足够长的时间段的工艺，以获得包含降低的且精确可调的13-15%重量百分比的挥发性成分的石油焦。此外该工艺还公开了对石油焦去盐操作的可能性，以去除其含有的金属杂质。最后，其还教导了例如通过将脱硫剂加到流化床中而将石油焦中的硫杂质降低到环境可接受的量的可能性。该工艺提供了以下可能，即提供了一种具有可精确确定的挥发性成分和杂质含量的石油焦。这里具有15-25%重量百分比挥发物的石油焦被称作石油焦炭，也被称为“石油煤”，因为他们的特性类似于传统的浙青或煅烧煤。具有可精确确定的挥发物成分和杂质的量的石油焦炭打开了使用所得的石油焦炭生产冶金焦炭的机会。原油加工产生了高比例的具有15-19%重量百分比挥发物成分的石油焦炭。该产品到目前为止尚未在工业上进行大规模加工，因为现有焦化工艺尚未能解决此产品的相关问题:低能量含量、低经济效益、焦化期间危险的膨胀压力、重大污染、以及高点火亏损。然而，对从该石油焦生产的冶金焦炭的实验室研究证明了其高质量。Stukovet al., “Increasing the Strength of Metallurgical Petroleum Coke to the CokingBatch”, Coke and Chemistry, 2009, Vol.52, N0.8, pp.349-352 的文章中给出了这些研究的例子。由于从石油焦炭生产冶金焦炭的技术可行性目前无法确保，因此需要获得一种通过在焦化炉中焦化石油焦炭来生产冶金焦炭的可行工艺。因此，本专利技术的目的是提供一种工艺，该工艺可以使用具有15-19%重量百分比的挥发性成分和增加的杂质量的石油焦炭用于工业规模下的焦化，并且从而提供具有增强的强度和低反应性的焦炭，其适于用作冶金焦炭。本专利技术通过下述方法实现了上述目的，该方法提供具有15-19%重量百分比的已知挥发性成分以及高达2%重量百分比的已知灰分的石油焦炭，然后对该石油焦炭以致密的形式在常规条件下在“非回收”或“热回收”焦化炉内进行焦化，其中加热室内的温度在1000C -1550°C之间，时间周期为120小时，从而获得冶金焦炭，焦化炉装配有用于加热主加热空间或次加热空间或两者的至少一个燃烧器，其中主加热空间在操作中由存在于石油焦炭饼上方的气体空间形成，次加热空间在焦化炉室的下方。石油焦的灰分含量和挥发性成分含量在焦化之前通过分析确定，该分析是在焦化炉工厂现场进行还是在石油焦炭供应商之处进行并不重要。主要的是对于本专利技术工艺的性能来说，已知挥发性成分含量应在15%重量百分比和19%重量百分比之间。为了补偿因低比例的挥发性成分引起的具有所述特性的石油焦炭中的降低的能量含量，需要使用外部加热气体来加热主加热空间或次加热空间，因为希望仅使用该低能量的石油焦炭来进行进一步处理以在非回收或热回收焦化反应器中获得冶金焦炭。否则后果是不成比例的长且不经济的焦化时间，因为原料的低能量含量不足以将温度一致地保持在高于1000°C的必要温度，以及不足以补偿与操作关联的高废气损耗和辐射损耗。通过使用非回收或热回收构造的焦化炉，可以对主要包括石油焦炭且具有所述特性的进料混合物进行焦化，因为焦化炉的这类构造在操作状态下在石油焦炭上方留出自由的气体空间，该气体空间捕获石油焦炭产生的高膨胀压力。在本专利技术的上下文中，已确定如此获得的焦炭等级具有高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从原油加工行业获得的石油焦炭生产冶金焦炭的方法，其中.来自石化工艺的石油焦被进行挥发物含量和灰分含量的分析，从而其可依已知的挥发物成分含量和灰分含量分类成批料，以及.通过分类获得基于无水无灰的石油焦炭批料具有15‑19％重量百分比的挥发物含量和小于2％重量百分比的灰分含量的石油焦炭批料，并且所述石油焦炭批料被放置到焦炭储仓或焦炭储存容器中，以及.来自焦炭储仓或焦炭储存容器的该石油焦炭首先被填充机器放置到用于致密化的压实设备中，并且随后被放入具有“非回收”或“热回收”设计维度的焦化炉中，用于循环焦化，其特征在于.所述焦化炉装配有至少一个外部的加热燃烧器，用于加热石油焦炭饼上方的主加热空间或加热焦化炉室下方的次加热空间或者加热两者，由此焦化炉室中的石油焦炭在小于120小时的时间段内被加热气体加热至1000℃‑1550℃的温度，进而得到具有至少44％CSR强度以及小于33％的CRI反应性的冶金焦炭。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.12 DE 102012004667.71.一种用于从原油加工行业获得的石油焦炭生产冶金焦炭的方法，其中.来自石化工艺的石油焦被进行挥发物含量和灰分含量的分析，从而其可依已知的挥发物成分含量和灰分含量分类成批料，以及.通过分类获得基于无水无灰的石油焦炭批料具有15-19%重量百分比的挥发物含量和小于2%重量百分比的灰分含量的石油焦炭批料，并且所述石油焦炭批料被放置到焦炭储仓或焦炭储存容器中，以及.来自焦炭储仓或焦炭储存容器的该石油焦炭首先被填充机器放置到用于致密化的压实设备中，并且随后被放入具有“非回收”或“热回收”设计维度的焦化炉中，用于循环焦化， 其特征在于 ?所述焦化炉装配有至少一个外部的加热燃烧器，用于加热石油焦炭饼上方的主加热空间或加热焦化炉室下方的次加热空间或者加热两者，由此焦化炉室中的石油焦炭在小于120小时的时间段内被加热气体加热至1000°C _1550°C的温度，进而得到具有至少44% CSR强度以及小于33%的CRI反应性的冶金焦炭。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在焦化之前石油焦炭的挥发物含量是16-18%重量百分比。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，加热是通过引入到石油焦炭批料上方的气体空间中的燃烧器火焰，在焦化炉中进行的。4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的方法，其特征在于，焦化炉装配有至少一个外部加热燃烧器，用于加热石油焦炭饼下方的次加热空间，由此石油焦炭饼被加热。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，加热是通过引入到石油焦炭饼下方的气体空间中的燃烧器火焰，在焦化炉中进行的。6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的方法，其特征在于，通过通气和压力管理以下述方式对加热进行调节:在焦化炉室内建立0.01-20mbar的超压。7.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的方法，其特征在于，通过通气和压力管理以下述方式对加热进行调节:在焦化炉室内建立0.l-10mbar的超压。8.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的方法，其特征在于，天然气被用作加热用的加热气体。9.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的方法，其特征在于，液化气被用作加热用的加热气体。10.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的方法，其特征在于，焦炉煤气被用作加热用的加热气体。11.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的方法，其特征在于，高炉炉顶煤气被用作加热用的加热气体。12.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的方法，其特征在于，转炉煤气被用作加热用的加热气体。13.根据权利要求8至12中任一权利要求所述的方法，其特征在于，使用来自下述气体组中的至少两种气体任意比例的混合物用于加热:天然气、液化气、焦炉煤气、高炉炉顶煤气或转炉煤气。14.根据权利要求1至13中任一权利要求所述的方法，其特征在于，在研磨之前，石油焦炭混合物混合有作为辅助物的烟煤，从而挥发物含量基于干料混合物在19-25%重量百分比之间。15.根据权利要求1至13中任一权利要求所述的方法，其特征在于，在研磨之前，石油焦炭混合物混合有作为辅助物的浙青，从而挥发物含量基于干料混合物在19-25%重量百分比之间。16.根据权利要求1至13中任一权利要求所述的方法，其特征在于，在研磨之前，石油焦炭混合物混合有作为辅助物的等级油，从而挥发物含量基于干料混合物在19-25%重量百分比之间。17.根据权利要求1至16中任一权利要求所述的方法，其特征在于，石油焦炭混合物混有作为辅助物的灰分，从而灰分含量基于干总混合物被设置在2-12%重量百分比之间，并且该混合物在焦化之前被研磨并被分类，得到部分的颗粒尺寸d的分布为0.5〈d〈3mm，并且用于进一步焦化的分类混合物被放入焦炭储仓或焦炭储存容器中。18.根据权利要求1至16中任一权利要求所述的方法，其特征在于，石油焦炭混合物混有含灰分的煤作为辅助物，从而灰分含量基于干总混合物被设置在2-12%重量百分比之间，并且该混合物在焦化之前被研磨并被分类，得到部分的颗粒尺寸d的分布为0.5<d<3mm,并且用于进一步焦化的分类混合物被放入焦炭储仓或焦炭储存容器中。19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，石油焦炭混合物混有含灰分的煤作为辅助物，从而灰分含量基于干总混合物被设置在2-6%重量百分比之间，并且该混合物在焦化之前被研磨并被分类，得到部分的颗粒尺寸d的分布为0.5〈d〈3mm，并且用于进一步焦化的分类混合物被放入焦炭储仓或焦炭储存容器中。20.根据权利要求14至19中任一权利要求所述的方法，其特征在于，石油焦炭混合物还在混合辅助物之前或之后在研磨设备中全部或部分研磨，以得到残留部分的平均颗粒尺寸小于3mm。21.根据权利要求1至20中任一权利要求所述的方法，其特征在于，进料混合物的总体水含量通过添加液态水而被调节至7-11.5%重量百分比，并且用于进一步焦化的该混合物被放入焦炭储仓或焦炭储存容器中。22.根据权利要求1至21中任一权利要求所述的方法，其特征在于，进料混合物在进料前用致密化设备进行压实，从而进料混合物的密度为0.8t/m3to 1.22...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·金，HJ·赖歇尔特，K·哈施尼茨，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯工业解决方案股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE