WWW.LIT.I-DOCX.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - различные публикации
 


«УДК 665.777.43 Нефтяной кокс для алюминиевой промышленности. Технология и свойства В.П. Твердохлебова, С.А. Храменкоа*, Ф.А. Бурюкина, И.В. Павловб, С.Е. Прошкинб Сибирский ...»

Journal of Siberian Federal University. Chemistry 4 (2010 3) 369-386

~~~

УДК 665.777.43

Нефтяной кокс

для алюминиевой промышленности .

Технология и свойства

В.П. Твердохлебова,

С.А. Храменкоа*, Ф.А. Бурюкина,

И.В. Павловб, С.Е. Прошкинб

Сибирский федеральный университет,

а

Институт нефти и газа,

Россия 660041, Красноярск, пр. Свободный, 79

Ачинский НПЗ,

б

Россия 662110, Красноярский край, Большеулуйский район,

промзона НПЗ ОАО «АНПЗ ВНК» 1

Received 3.12.2010, received in revised form 10.12.2010, accepted 17.12.2010 Нефтяной кокс – основное сырье для производства анодов алюминиевых электролизеров .

Качество кокса во многом определяет технологию, экологию и экономику производства алюминия .

С точки зрения производителей алюминия, нефтяной кокс должен обладать следующими свойствами: минимальной зольностью и отсутствием каталитических примесей, высокой стойкостью к кислороду и СО2, низкой пористостью и удельным электросопротивлением, механической прочностью, приемлемой для обработки, и хорошей микроструктурой .

Нефтяной кокс производят из остатков переработки нефти и вторичных нефтепродуктов .

В силу особенностей технологии качество нефтяного кокса является компромиссом между получением светлых нефтепродуктов и сырья для коксования. Поэтому неудивительно, что очень небольшое количество коксов могут удовлетворить всем требованиям алюминиевой промышленности. В статье с точки зрения мирового опыта алюминиевой промышленности рассмотрены вопросы формирования свойств кокса от начала нефтепереработки до склада сырья анодного производства. Предлагаемая статья является первой в серии совместных работ сотрудников Сибирского федерального университета и специалистов Ачинского НПЗ, посвященных строительству и развитию производства нефтяного кокса на Ачинском НПЗ .

Ключевые слова: нефтяной кокс, замедленное коксование, прокалка кокса, свойства нефтяного кокса .

Введение. Алюминиевая промышлен- родными катодом и анодом. Анод выполняет ность является крупнейшим потребителем функции проводника электрического тока и углерода. Алюминий получают в электро- восстановителя в ходе электрохимической литических ваннах (электролизерах) с угле-

–  –  –

%2, *, 2, % *

–  –  –

+ + Рис. 2. Схема процесса замедленного коксования [7]. 2. [7] Коксование. Подготовленное сырье под- ствия образующегося кокса с потоком свежевергают глубокому термическому крекин- го горячего сырья. Материал в нижней части гу на установках замедленного коксования камеры формируется в губчатую структуру, (УЗК) (рис. 2). В состав одной единицы УЗК через которую проходят жидкие продукты и входят две необогреваемые камеры коксова- газы, увеличивая степень его карбонизации .

ния (высота 30 м, диаметр до 8 м), ректифи- Кокс формируется со скоростью ~1 м/ч кационная колонна, трубчатая печь, насосы, при температуре 450 °С и давлении в нескольвспомогательное оборудование. ко атмосфер. Летучие продукты реакций разПоток разогретого в трубчатой печи ложения покидают камеру и направляются в сырья (490-510 °С) под давлением подается ректификационную колонну, где разделяются в одну из камер. Высокая скорость потока в на три потока: топливный газ, жидкое топлипечи препятствует коксованию сырья на стен- во и тяжелые нефтепродукты. Тяжелые комках труб, но при резком снижении скорости поненты, которые не успели прореагировать потока в камере индуцируется процесс кок- полностью в одном цикле коксования, смешисования в результате реакций расщепления ваются со свежим потоком сырья и направляи полимеризации углеводородов («процесс ются на рециркуляцию в камеру коксования .





замедленного коксования»). Камера заполня- После заполнения объема камеры на 75-80 %, ется снизу, что увеличивает эффективность поток сырья переключается на загрузку втококсования за счет непрерывного взаимодей- рой камеры. Свежий кокс пропаривают переВ.П. Твердохлебов, С.А. Храменко… Нефтяной кокс для алюминиевой промышленности. Технология и свойства Таблица 2 Параметры процесса коксования [6]

–  –  –

гретым паром для удаления летучих компо- видимую в оптический микроскоп. Микронентов, охлаждают водой и выгружают струей структуры разных коксов отличаются степеводы, вводимой специальными резаками под нью анизотропии, которая оценивается в балдавлением 15-20 МПа в предварительно про- лах от 0 до 7,0 соответственно для полностью буренную центральную скважину. После вы- изотропных шот-коксов (рис. 3а) и анизотропгрузки кокса камеру закрывают и готовят к ных игольчатых коксов (рис. 3в) [10] .

новому циклу. Замедленное коксование – по- Из сырья с преобладанием парафиновых лунепрерывный процесс. Камеры УЗК рабо- структур получается кокс преимущественно тают поочередно: одна из камер заполняется волокнистой структуры в отличие от коксырьем, вторая – разгружается и чистится. са, полученного из сырья с преобладанием Таким образом, камеры работают периоди- нафтеновых и ароматических структур [9] .

чески, а трубчатая печь и ректификационная Кокс из масел с преобладанием парафиновых колонна непрерывно. Крупные НПЗ могут со- структур имеет игольчатое строение (рис. 3в), держать от 2-х до 3-х единиц УЗК. Условия содержит щелевые широкие поры, состоит из коксования представлены в табл. 2. длинных частиц, что отражает рост карбоидных образований преимущественно в длину;

Факторы, влияющие кокс из асфальтенов (рис. 2а) имеет оплавленна качество сырого нефтяного кокса ную (шот) изотропную структуру и является Глубина переработки нефти. Глуби- результатом роста плотных коллоидных обна переработки определяется максимальной разований равномерно по всем направленитемпературой дистилляции. Чем выше темпе- ям; коксы из смол занимают промежуточное ратура дистилляции, тем больше плотность и положение между маслами и асфальтенами, средний молекулярный вес остатка. При глу- имеют губчатую с невысокой степенью анибокой переработке нефти получаются остатки зотропии структуру с включением волокнис большим содержанием асфальтенов, метал- стых образований (рис. 3б) .

лических примесей и серы. Металлические Микроструктура коксов определяет их примеси в основном распределяются в коксе, физико-механические характеристики и спосера распределяется равномерно между кок- собность к графитации. Игольчатые анизосом и газовой фракцией. тропные коксы имеют вдоль и перпендикуСырье коксования. Природа сырья опре- лярно оси кристаллитов различные значения деляет микроструктуру нефтяного кокса, механической прочности, электро- и теплоВ.П. Твердохлебов, С.А. Храменко… Нефтяной кокс для алюминиевой промышленности. Технология и свойства ) (3-4) ) - (0) ) (6-7)

–  –  –

проводности, коэффициента термического щих фракций, которые превращаются в леграсширения. Хорошо графитируются и ис- кие продукты и кокс. Качество кокса с ростом,%

–  –  –

,%,%,,%

–  –  –

,% ) ),,%

–  –  –

0,4 0,0,. 8 .

Рис. 8. Скорость выделения летучих при прокаливании нефтяного кокса [18] [18] объема соответствует максимуму выделения упорядочиваться в трехмерные кристаллиты летучих. Величина объемной усадки различ- (рис. 9) .

ных коксов составляет 20-25 % [19]. Формирование кристаллической струкКальцинация кокса завершается в зоне 3 туры обнаруживается на электронограммах прокаливанием за счет энергии сгорания то- в виде точечных рефлексов. Предполагают, плива. При температурах выше 800 °С усили- что в исходном состоянии сырые коксы имевается разложение углеводородов на водород ют структуру пространственного полимера, и пиролитический углерод. Последний имеет состоящего из упорядоченных в двумерной способность откладываться в порах кокса, плоскости конденсированных ароматических что способствует уплотнению кокса. Слой колец [21]. Кольца связаны в полимере боковыкокса нагревается до 1250 ±50 °С. Остаточный ми углеродными цепочками, составляющими водород снижается до 0,1 %. Двухмерные неупорядоченную часть. Избыток свободой структуры графита с потерей боковых связей энергии обуславливает самопроизвольный становятся более подвижными и начинают переход нефтяных коксов в более устойчивое

– 379 –. 9. [20]. 8 .

[18] В.П. Твердохлебов, С.А. Храменко… Нефтяной кокс для алюминиевой промышленности. Технология и свойства

–  –  –

50 2,2,/, 2,1 *, ) ) ) 1,9,0,0,0

–  –  –

ную электропроводность. Важнейшим для [26]. Температурный коэффициент электросотехнологии результатом прокаливания яв- противления углеродных материалов имеет,

–  –  –

/, 100 10 1 0,1 0,01,

–  –  –

0,9 0,9 0,9 0,8 0,8 0,8,/ 0,8,/,, // 0,7 0,7 0,7 0,7

–  –  –

Список литературы

1. Grjotheim K., Welch B. Aluminium Smelter Technology//Aluminium-Verlag, Dussedorf, 1988 .

2. Meier M.W. Cracking Behaviour of Anodes.//PhD Thesis, Federal Institute of Technology (ETH), Ziirich, Switzerland, 1996 .

3. Сюняев З.И. Производство, облагораживание и применение нефтяного кокса.– М.: Химия, 1973. – 295 с .

4. Хьюм Ш. Реакционная способность анода/ Пер. П.В.Полякова – Красноярск: ООО «Классик центр», 2003. – 457 с .

5. Fisher W.K., Perruchoud R.C. Influence of Coke Calcining Parameters on Petroleum Coke Quality//Light Metals, 1985, p.811-824 .

6. Халс К. Производство анодов/ Пер. П.В.Полякова. – Красноярск: ООО “Классик центр”, 2004. – 452 с .

7. Vitchus B., Cannova F., Childs H. Calcined Coke from Crude Oil to Customer Silo// Light Metals, 2001, p.589-596 .

8. Черножуков Н.И. Очистка и разделение нефтяного сырья, производство товарных нефтепродуктов// Технология переработки нефти и газа. Ч. 3. – М.: Химия, 1978 .

9. Красюков А.Ф. Нефтяной кокс. – М.: Химия, 1966. – 224 с .

10. ГОСТ 26132-84 Коксы нефтяные и пековые. Метод оценки микроструктуры .

11. Sadler B.A. and Welch B.J. Anode Cosumption Mechanisms –a Practical Review of the Theory and Anode Property Consideration// Seventh Australasian Aluminium Smelting Technology Conference and Workshop, 2001, 41р .

12. Зеленкин В.Г., Молоток Н.П. Графитированные электроды для электросталеплавильных печей высокой мощности. – М.: ЦНИИцветмет экономики и информации, 1982. – 48 с .

13. Литвинов Е.В., Товстенко А.Ф. Влияние структурных параметров кокса на эксплуатационные свойства анодной массы//Труды ВАМИ. – 1983. – С. 43-48 .

14. Perruchoud R. C., Meier M.W. and Fischer W.K. Coke Characteristics from the Refiners to the Smelters// Light Metals, 2000, p.459-465 .

15. Брондз Б.И., Сюняев З.И., Походенко Н.Т. Совершенствование технологии гидравлического извлечения нефтяного кокса из камер (Тем. обзор). – М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1981. – 48 с .

16. Литвинов Е.В. Слицан В.В. Использование непрокаленного нефтяного кокса в производстве анодной массы//Труды ВАМИ. – 1992. – С.5-13 .

17. Янко Э.А. Аноды алюминиевых электролизеров. – М.: Руда и металлы, 2001. – 670 с .

18. Сюняев З.И. Диссертация. – Свердловск: Институт химии УфАН СССР, 1969 .

19. Чалых Е.Ф. Технология углеграфитовых материалов. – М.: Металлургиздат, 1963 .

20. J.A. Griffths, H. Marsh, “Surface Structure in Carbon from Petroleum and Botanical Sources”, Carbon, 80, pp.17-20 .

21. Касаточкин В.И. О строении карбонизированных веществ// Известия АН СССР: ОТН, 1953. – Т.10 .

22. Варфоламеев Д.Ф., Хайрудинов И.Р. Ахметов М.М. и др. О природе серы в нефтяных коксах//Химия твердого топлива. – 1984. – №4. – С. 128-132 .

– 385 – В.П. Твердохлебов, С.А. Храменко… Нефтяной кокс для алюминиевой промышленности. Технология и свойства

23. Gomez L., Rao M.N. Determination of Length of Crystallites in the Petroleum Coke (Lc) Through the Technigue of X-Ray Difraction.//Light Metals, 1998, p.759-762 .

24. Михлин А.Е., Судовиков А.Д., Свобода Р.В. и др. Влияние температуры и времени выдержки при прокалке на электропроводность пекового и нефтяного коксов//Труды ВАМИ. – 1964. – С. 12-17 .

25. Шулепов С.В. Физика углеродных материалов. – М.: Металлургия, 1990. – 333 с .

26. Mrozowsky S.//Phys. Rev., 1952, v.85, №4, p.609 .

27. Лутков А.И. Конструкционные материалы на основе графита. – М.: Металлургия, 1969. – Вып. 5 – С. 67 .

28. Hume S.M., Fisher W.K., Perruchoud R.C. et. all. Influence of Petroleum Coke Sulfer Content on the Sodium Sensitivity of Carbon Anodes//Light Metals, 1993, p.535-542 .

29. Carbonaceous materials used in the production of aluminium – Calcined coke —Determination of the reactivity to carbon dioxide// International Standard ISO 12981-1, 2000 .

Technology and Properties

–  –  –

Petroleum coke is the main raw material for aluminum electrolysis anodes. Quality of coke determinates the technology, ecology and economics of production of aluminum. From the aluminum producers’

point of view, petroleum coke should have the following characteristics:

- a minimum ash content and the absence of impurities,

- high resistance to oxygen and CO2,

- low porosity and electrical resistivity

- mechanical strength, acceptable for processing

- good microstructure .

Petroleum coke is produced from petroleum residues and secondary petroleum products. Because of the peculiarity of the technology, the quality of petroleum coke is a compromise between the receipt of light fuel and raw coking. It is not surprising that only a very small amount of coke can satisfy all the requirements of the aluminum industry. The purpose this article is formation of coke’s properties from the beginning of oil refining up to the anode plant. The article is the first in a lot of cooperated works of the Siberian Federal University and specialists of the Achinsk refinery, dedicated to construction and development of production of petroleum coke at the Achinsk refinery .

Keywords: petroleum coke, delayed coking, coke calcination, the properties of petroleum coke .






Похожие работы:

«ГРУНТОВЕДЕНИЕ БИОТЕХНОЛОГИИ В ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОЛОГИИ BIOTECHNOLOGIES IN ENGINEERING GEOLOGY MAKSIMOVICH N.G. МАКСИМОВИЧ Н.Г. Head of the Laboratory of Technogenic Processes Geology and deputy Заведующий лабораторией геологии техногенных процессов и science director of the Institute of Natural Sciences of the Perm State Nati...»

«013385 Область техники Настоящее изобретение относится к устройствам и способам для удаления целевых агентов из образца. В частности, настоящее изобретение относится к удалению патогенов из биологически...»

«010202 I. Область техники Настоящее изобретение относится к устройствам и способам для удаления целевых агентов из образца. В частности, настоящее изобретение относится к удалению патогенов из биологических образцов. II. Уровень тех...»

«Вислобоков Николай Александрович СРАВНИТЕЛЬНАЯ МОРФОЛОГИЯ И РЕПРОДУКТИВНАЯ Б И О Л О Г И Я Н Е К О Т О Р Ы Х В Ь Е Т Н А М С К И Х ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ РОДА ASPIDISTRA (ASPARAGACEAE S.L., ASPARAGALES) 03.02.01 — б о т а н и к а 1 Ь ДЕК 2014 Автореферат диссертации на соискание ученой степени ка...»

«Арифулии Евгений Альбертович СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ НУКЛЕОПРОТАМИНОВОГО ХРОМАТИНА В СПЕРМАТОЗОИДАХ ЧЕЛОВЕКА 03.03.04 клеточная биология, цитология, гистология АВТОРЕФЕРАТ диссертации...»

«МОЧАЛОВА Ольга Инаровна ПРИРОДНО-АНТРОПОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ И СОВРЕМЕННЫЕ ЛАНДШАФТЫ ЗОНЫ БРАТСКОГО ВОДОХРАНИЛИЩА 25.00.36 - геоэкология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических  наук Москва - 2005 Работа выполнена ...»

«ЧЕРЕПАНОВ Геннадий  Олегович ПАНЦИРЬ ЧЕРЕПАХ: ПРОИСХОЖДЕНИЕ  И  РАЗВИТИЕ  В  ОНТОИ  ФИЛОГЕНЕЗЕ 03.00.08-зоология Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических  наук Санкт-Петербург Работа выполнена на кафедре зоологии позвоночных Санкт-Петербургского государственного  университета Официальные...»

«Самсонова Наталья Николаевна Клонирование  и  функциональная  характеристика  гена ygjG  из Escherichia  oli  12. cK 03.00.03  - Молекулярная  биология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой ...»







 
2018 www.lit.i-docx.ru - «Бесплатная электронная библиотека - различные публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.