Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2451056

(19)

RU

(11)

2451056

(13)

C1

(51) МПК C10B55/00 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 27.08.2012 - действует Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2010147242/05, 18.11.2010

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

18.11.2010

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 18.11.2010

(45) Опубликовано: 20.05.2012

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: SU 929689 А1, 23.05.1982. RU 2330872 С1, 10.08.2008. RU 2338771 С1, 20.11.2008. US 4305809 А, 15.12.1981. US 4479804 А, 30.10.1984.

Адрес для переписки:

620100, г.Екатеринбург, а/я 1008, Г.Н. Шаховой, рег. 873

(72) Автор(ы):

Стуков Михаил Иванович (RU),

Загайнов Владимир Семенович (RU),

Посохов Юрий Михайлович (RU),

Косогоров Сергей Александрович (RU),

Зорин Максим Викторович (RU),

Чернавин Александр Юрьевич (RU),

Кобелев Владимир Андреевич (RU),

Валявин Геннадий Георгиевич (RU),

Запорин Виктор Павлович (RU),

Сухов Сергей Витальевич (RU),

Бидило Игорь Викторович (KZ),

Мамаев Михаил Владимирович (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Общество с ограниченной ответственностью "Промышленные инновационные технологии Национальной коксохимической ассоциации" (ООО "ПРОМИНТЕХ НКА") (RU)

(54) СПОСОБ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ВЛИЯНИЯ СЕРЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ КОМПОНЕНТОВ КОКСА

(57) Реферат:

Изобретение относится к коксохимической промышленности, а именно к технологии получения металлургического кокса из шихты, включающей продукты переработки нефти с повышенным содержанием серы. Способ нейтрализации влияния серы при производстве компонентов кокса из углеродсодержащего сырья, содержащего тяжелые сернистые остатки нефтепереработки, включает введение реагента - оксида щелочноземельного металла, или карбоната щелочноземельного металла, или гидроокиси щелочноземельного металла, предварительный нагрев углеродсодержащего сырья до температуры 150-500°С и последующее коксование, при этом количество реагента составляет 0,1-1,7% на каждый процент содержания серы в тяжелых остатках нефтепереработки. Технический результат заключается в частичной или полной нейтрализации вредного влияния серы при коксовании материала, имеющего повышенное содержание серы, что обеспечивает расширение области использования заявляемого способа по сравнению с известными. 1 з.п. ф-лы, 2 пр.

Изобретение относится к коксохимической промышленности, а именно к технологии получения металлургического кокса из шихты, включающей продукты переработки нефти с повышенным содержанием серы.

Качество металлургического кокса определяется главным образом качеством исходной шихты и в меньшей степени условиями коксования. В этой связи основное внимание при решении проблемы улучшения качества кокса на коксохимических предприятиях уделяется оптимизации состава угольной шихты.

С целью улучшения некоторых показателей качества металлургического кокса (повышение прочности, снижение реакционной способности и зольности) практикуется добавка к угольной шихте в небольших количествах, в частности, нефтекоксовой мелочи [«Металлургический кокс из шихт с участием нефтяного кокса и его поведение в доменных печах». - Кокс и химия, 1967, 9, с.52]. Однако нефтекоксовая мелочь характеризуется низкой коксуемостью и одновременно большим содержанием серы, что обуславливает повышение сернистости получаемого металлургического кокса и затрудняет его применение в промышленности.

Другим способом улучшения показателей качества металлургического кокса является включение в угольную шихту Добавки коксующей (патент RU 2355729). Недостатком данного способа также является негативное влияние повышенного содержания серы, переходящей в металлургический кокс.

Известен способ получения низкосернистого нефтяного кокса по патенту РФ 2330872, по которому путем замедленного коксования смеси тяжелых нефтяных остатков нефтехимии и/или нефтепереработки с добавлением 10-25% гидроочищенной бензиновой фракции жидких продуктов коксования, предварительно нагретой до 200-300°С, получают обессеренный твердый продукт - нефтяной кокс.

Также известен способ получения нефтяного кокса (выбранный за прототип) по А.С. СССР 929689. В соответствии с данным способом, включающим предварительный нагрев сырья до (500-510)°С и последующее коксование, нагрев сырья ведут путем пропускания его через расплавы металлов, солей и гидроксидов металлов. В качестве расплава в известном способе могут быть использованы гидроксиды щелочных металлов.

Недостатком данных способов являются их ограниченная область применения, поскольку снижение содержания серы достигается только в продуктах, являющихся тяжелыми нефтяными остатками переработки нефти. Кроме того, добиваются лишь частичного снижения содержания серы, при этом полного удаления серы и нейтрализации вредного влияния оставшейся серы не достигают.

Предлагаемое изобретение направлено на снижение или полное устранение негативного влияния серы в коксе, производимом слоевым способом, при его использовании в металлургической промышленности в том случае, когда он производится из углеродсодержащего сырья, содержащего компоненты нефтяного происхождения.

Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в частичной или полной нейтрализации вредного влияния серы при коксовании материала, имеющего повышенное содержание серы, что обеспечивает расширение области использования заявляемого способа по сравнению с известными.

Технический результат достигается тем, что в способе нейтрализации влияния серы при производстве компонентов кокса из углеродсодержащего сырья, содержащего тяжелые сернистые остатки нефтепереработки, включающем введение реагента - оксида щелочноземельного металла или карбоната щелочноземельного металла или гидроокиси щелочноземельного металла и предварительный нагрев углеродсодержащего сырья до температуры 150-500°С, последующее коксование, количество реагента составляет 0,1-1,7% на каждый процент содержания серы в тяжелых остатках нефтепереработки.

Коксование целесообразно осуществлять при температуре 420-500°С.

Вредное влияние серы, содержащейся в коксе, проявляется в том, что в ходе плавки металлов в шахтных печах (доменная печь, вагранка) сера частично переходит в металл, вызывая его «красноломкость» и, соответственно, снижая качество металла. Кроме того, сера частично переходит в химические продукты коксования (коксовый газ, бензол, каменноугольный пек, пековый кокс и др.), снижая их качество и возможность для дальнейшего использования. Проведение реакций пассивации серы оксидом щелочноземельного металла, например оксида кальция, предотвращают ее переход из коксовой шихты в газ и из кокса в металл (например, в чугун).

Выбор в качестве реагента оксидов щелочноземельных металлов определяется тем, что оксиды щелочноземельных металлов (оксиды металлов главной подгруппы второй группы таблицы Менделеева Mg-Ra) являются ингибиторами серы, т.е. веществами, нейтрализующими влияние серы («Металлургия чугуна», Москва, изд. Металлургия, 1989 г., стр.232-233; А.Д.Готлиб. «Доменный процесс», изд. Металлургия, 1966 г., стр.316-317; Е.Ф.Вегман. «Краткий справочник доменщика», М., Металлургия, 1981 г., стр.195 - требования к чугуну; стр.197-198 - главные требования к шлаку).

В предлагаемом способе реагент можно добавлять в исходное углеродсодержащее сырье в любой момент до коксования - до предварительного нагрева, в процессе предварительного нагрева или непосредственного после предварительного нагрева. Главное, чтобы было обеспечено взаимодействие реагента с сернистыми тяжелыми остатками нефтепереработки, находящимися в размягченном (жидком) состоянии.

В процессе предварительного нагрева углеродсодержащего сырья до температур 150-500°С, например, в установках замедленного коксования, тяжелые остатки нефтепроизводства расплавляются и переходят в размягченное (жидкое) состояние. При взаимодействии оксида щелочноземельного металла с тяжелыми остатками нефтепереработки, находящимися в жидком состоянии, обеспечивается внедрение оксида щелочноземельного металла во внутреннюю структуру тяжелых остатков нефтепереработки. При этом происходит подготовка к протеканию обменных химических реакций с серой, завершаемых в процессе коксования угольных шихт с добавлением нефтяного кокса, осуществляемого в камерных печах слоевым способом при температурах 900-1050°С [М.Б.Вольф, С.М.Слуцкая, М.М.Ахметов. «Пути получения малосернистого нефтяного кокса из сернистого сырья». Тематический обзор. ЦНИИТЭНефтехим, М., 1978, с.5-6].

Углеродсодержащее сырье, содержащее тяжелый нефтяной остаток, смешивается с реагентом и затем коксуется при температуре 420-500°С. В результате получается продукт с пассивированной серой, который затем шихтуется с углями для получения металлургического кокса слоевым способом. В процессе коксования сера связывается в устойчивое соединение, например CaS, переходя из органического состояния в минеральное.

Выбор в качестве реагента карбоната щелочноземельного металла или гидроокиси щелочноземельного металла также обусловлен характером их реакций с серой, протекающих по формулам:

СаСО 3 =СаО+СО 2

CaMg(CO 3 ) 2 =СаО+MgO+2CO 2

Са(ОН) 2 =СаО+H 2 O

СаО+С+S=CaS+CO

Именно для обеспечения вышеуказанных химических реакций в качестве реагента в заявляемом способе используют или оксид щелочноземельного металла, или карбоната щелочноземельного металла, или гидроокиси щелочноземельного металла.

Эффект от использования в качестве реагента оксида щелочноземельного металла, или карбоната щелочноземельного металла, или гидроокиси щелочноземельного металла будет одинаковый, выбор реагента определяется имеющимся в распоряжении потребителя сырьем и оборудованием.

Коксование в заявляемом способе целесообразно осуществлять методом слоевого коксования, например, в установках замедленного коксования, обеспечивающих «мягкое» коксование.

Согласно вышеприведенной формуле в дальнейшем, уже при производстве кокса, содержащего компоненты, полученные заявляемым способом, в процессе коксования при подъеме температуры до 900-1050°С образуется устойчивое химическое соединение серы с щелочноземельным металлом, обладающее высокой устойчивостью в пирометаллургических процессах, полностью переходящее в шлак. За счет перевода органической серы в устойчивое минеральное соединение количество сернистых соединений в коксовом газе снизится. Это приводит к снижению серы в химических продуктах коксования и в выбросах в атмосферу.

Включение оксида щелочноземельного металла (или карбоната щелочноземельного металла, или гидроокиси щелочноземельного металла) в качестве реагента при производстве компонентов кокса обеспечивает перевод серы в шлаковые продукты плавки при проведении плавки металла в шахтных печах (например, доменных), в результате чего повышается качество выплавляемого металла по показателю содержания в нем серы.

Проведенные опыты показали, что необходимым количеством вводимого оксида щелочноземельного металла (или карбоната щелочноземельного металла, или гидроокиси щелочноземельного металла) является от 0,1 до 1,7% на каждый процент содержания серы в тяжелых остатках нефтепроизводства с учетом степени усвоения оксида в пределах (75-85)% и стехиометрических зависимостей химического взаимодействия серы с оксидом щелочноземельного металла и более при необходимости введения оксидов щелочноземельных металлов в доменный процесс через кокс.

Использование заявляемого способа позволяет получать компоненты кокса (кокс) из углеродсодержащего сырья, содержащего тяжелые остатки нефтепроизводства, которые могут быть использованы при выплавке металлов (например, в черной металлургии), в которых содержание серы является вредным показателем.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом.

Пример 1

Исходное сырье - тяжелые остатки нефтепроизводства (А d =0,4%, V daf =65,0%, S d =4,1%).

В качестве реагента используют известь (оксид кальция).

Количество реагента 5%.

Получаемый продукт методом замедленного коксования для производства металлургического кокса (в частности, ДК) имеет следующие характеристики:

А d =11,75%, V daf =16,9%, S общ =4,94%, S=2,48% (связанная), S d =2,46% (не связанная).

Пример 2

Исходное сырье - тяжелые остатки нефтепроизводства (А d =0,4%, V daf =65,0 %, S d =4,1%).

В качестве реагента используют известь (оксид кальция).

Количество реагента 7,5%.

Получаемый продукт для производства металлургического кокса (в частности, ДК) имеет следующие характеристики:

А d =16,93%, V daf =19,7%, S общ =4,24%, S=3,12% (связанная), S d =1,12% (не связанная).

Полученный продукт относится к добавкам коксующим со связанной серой (Добавка коксующая по ТУ 0258-229-00190437-2008) и пригоден в качестве компонента к угольной шихте или индивидуально для производства металлургического кокса, в нем сера переходит из органической в минеральную часть и при выплавке чугуна будет переходить в шлак.

Формула изобретения

1. Способ нейтрализации влияния серы при производстве компонентов кокса из углеродсодержащего сырья, содержащего тяжелые сернистые остатки нефтепереработки, включающий введение реагента - оксида щелочноземельного металла, или карбоната щелочноземельного металла, или гидроокиси щелочноземельного металла и предварительный нагрев углеродсодержащего сырья до температуры 150-500°С, последующее коксование, при этом количество реагента составляет 0,1-1,7% на каждый процент содержания серы в тяжелых остатках нефтепереработки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что коксование осуществляют при температуре 420-500°С.