[发明专利]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

说明书

本发明涉及一种通过在“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℃-1550℃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。本发明还涉及一种焦化炉，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沥青混合料中，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℃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，即使用煤沥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。

WO0010914 A1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沥青或煅烧煤。