DE1671339A1

DE1671339A1 - Verfahren und Vorrichtung zum gleichzeitigen Verkoken und Kalzinieren von Erdoel-Kohlenwasserstoffen

Info

Publication number: DE1671339A1
Application number: DE19671671339
Authority: DE
Inventors: Allred Victor D
Original assignee: Marathon Oil Co
Current assignee: Marathon Oil Co
Priority date: 1966-04-21
Filing date: 1967-04-21
Publication date: 1972-02-03
Also published as: US3391076A; DE1671339C3; ES339617A1; DE1671339B2; GB1135307A

Description

OIL COMPANY, 539 South Main Street, iindlay, Ohio,

Verfahren und Vorrichtung zum gleichzeitigen Vericoicen und Kalzinieren von E..döl-Kohlenwasserstoffen

Die Erfindung betrifft ein neuartiges Verfahren und Vorrichtung für das Vereinigte Vericoicen und Kalzinieren von Erdöl-Kohlenv.asserstoff en in einer einzigen Ausrüstung.

Jjas rri t Verzögerung arbeitende Verkokungsverfahren zum Herstellen von Koks und Kühlenwasserstoffen ist allgemein bekannt. Kurs umrissen bestellt das Verfahren darin, daß derartige Kohlenwasserstoffe auf ausreichende hohe Temperaturen erhitzt werden, um dieselben zu verkoken und es erfolgt ein sofortiges und schnelles Einlaufenlassen der heißen Kohlenwasserstoffe in eine Kammer, in der relativ ruhige Bedingungen vorliegen, die allgemein als "Verkokungstrommei" bekannt ist. Das V_erkoken tritt in dieser Trommel ein, wobei die nicht verkokbaren, verflüchtigten Kohlenwasserstoffe allgemein aus dem oberen Ende der Trommel abgegeben und anderen Raffinationsverfahren zugefünrt werden. Nach Abschluß des Verkokens wird die Verkokungstrommei gewöhnlich entleert, indem große Abdeckungen für Einstieglöcher oder Türen am oberen und unteren Ende der Trommel entfernt werden, die in den meisten Fällen einen senkrechten Zylinder mit kegeligen oder abgerundeten Enden darstellt. Der vermittels dieses Verfahrens erhaltene Erdölkoks ist ein hartes •lichtes Material, das sich nur schwierig aus der Trommel ent-

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fernen Iäßt„ Wahrscheinlich stellt das allgemein angewandte Verfahren zum Enxfex*nen ues Kokses ein Arbeiten mit Hociaaruck-V/asserbohrern dar, die mit einem Druck von z,b„ etwa 56 bis

140 kg/cm arbeiten, wodurch Koksstücke herausgeschni öterj werden und dieselben durch den unteren Auslaß uer 'i'rommel fallen kc3nnen<, Diese Verfahrensweise wird fortgesetzt bis die Trommel leer ist, die sodann wiederum mic heißen, verkokbaren Kohlenwasserstoffen gefüllt wird.

Me Nachteile dieser Verfahrensweisen bescenen unter anderer, in der Schwierigkeit, die Hochdruck—Wasseroohrer in aetn relativ Deschränkten Haue aer Kokstronimel zu hanänaben, der für das Herausschneiden der ätücke aus relativ hartem dichtem Koks erforderlichen Z-^iespanne und dem Erfordernis den "grünen" oder nicht kalzinierten Koks zu handhaben und zu einer Kaizinierungsvorrichtung zu transportieren.

Vermittels des erfindungsgemäßen Verfahrens gelingt es nun, jede dieser Schwierigkeiten praktisch auszuräumen una weiterhin kommt das Erfordernis für eine getrennte Kaizinierungsvorrichtung in Fortfall, so daß sich eine Ersparnis in der Kapitalinvestierung ergibt. 2>as erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht das in situ Kalzinieren von Koks, der nach dem verzögerten Verfahren hergestellt worden ist, und zwar in der gleichen Vorrichtung, in der das V_erkoken eintritt. Zusätzlich zu der Ersparnis einer Kapitalinvestition und Eliminieren des Transportes des "grünen" Kokses gelingt es erfinaungsgemäß den kalzinierten Koks aus der Verkokungstrommel schnell zu entfernen, und zwar häufig, ohne daß es notwendig ist, eine größere mechanische Zerkleinerung des Kokses vorzunehmen. Erfindungsgemäß wird insbesondere die Tatsache herangezogen, daß in den ■aöiaien Fällen ein wesentliches Einschrumpfen von z.B. etwa „, 10 9886/0383 BAD^GINAL

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2Ü-/0 in dem Koks während des Kalzinierens eintritt. Dieses einschrumpfen zieht den kalzinierten Keks weg von den Wänden der K-okatromtnel und führt zu einem gewissen Zerbrechen desseluen* In diesen Fällen wird lediglich das Entfeignen der unteren Tür da;su führen, daß der größte ieil des Kokses aus der Kckstrorauel ausfließt. Jede Brückenbildung, die an der unteren Üeffnung eintritt, kann dadurch vermieden werden, daß eine größere üeffnung vorgesehen wird, oder der kalzinierte Koks durch Stangen oder in anderer '«eise in Bewegung gehalten wird.

Wesentlich für das erfindungsgeraäße Verfahren ist, daß der Koks kalziniert wird, während derselbe sich noch in der Kokstrommel findet, und zwar vermittels Entzünden des Kokses vorzugsweise an einer Stelle benachbart zu einer.· -inde der Kukstrommel und Einführen eines sauerstoffenthaltenden Gases, wie z.ü_e Luft durch die Koksmasse, so daß das Gas die Em;zündungssteile erreicnt, sowie eine relativ begrenzte Verbrennungszone ausgebildet wird, und sodann aui der Vorrichtung an einer Stelle an der anderen Seite der Verbrennungszone bezüglich der Entzündungsstelle austritt.

Erfindungsgemäß verfährt man somit dergestalt, daß das sauerstoff enthaltende Gas mit dem Koks an einer Stelle in Berührung gebracht wird, wo der Koks relativ kalt ist (eine Temperatur erheolich unter der Entzündungstemperatur), wobei derselbe noch nicht durch die Verbrennungszone hindurchgetreten ist. Das sauerstoffenthaltende Gas tritt sodann dach oben durch die relativ kalte Kokszone, bis dasselbe auf die Verbrennungszone trifft, wo die flüchtigen Anteile verbrannt werden. Die aus der Verbrennungszone stammenden Verbrennungsgase setzen sodann ihre j ewegung fort und treten an einer Stelle an der gegenüberlie-

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genden Seite der Verbrennungszone gegenüber- der Steile» wo der ■ Sauerstoff eingedrückt wird, aus»· Vorzugsweise wird die Menge des eingedrückten, sauerstoffenthalt en dee G-as.es so gesteuert,, daß an der VerbrenπungszöBe Verbrennungsigas'© entwickelt wurden, die nur geringe Sauer stoff menge enthalten* Hierdurch wirdi Jed;e weitere Oxidation des Kokses verhindert, der bereits kalziniert worde» ist. Die heißen e¥erbren«üngsgäse werden in deö mei&teü Fälleii dazu dienen, weitere flüchtige Anteile aus dfetn Koks zu entfernen, der bereits durch die Verbrennunggzone M.ndurelige'-treten ist*

Kurz umrissen wird erfindungsgeaäß ein Verfahre« zum Verkoken von j^döl^Köhlenwasäerstoffen und Kalzinieren des erhaltenen Kokses in situ in einer einzigen Ausrüstung geschaffen* das dadurch gekennzeichnet ist, daß verkokbare Bräölkohlenwasser« stoffs in einer mit Verzögerung arbeitenden Verkokungstrommel_# die in der Lage ist» den bei der Kalzineriung auftretenden Temperaturen-^ζϊί widerstehen, verkokt und im Anschluß hieran der so erhaltene Koks in der Trommel gehalten und entzündet, sowie ein sauerstoffenthalcendes Gas in diesen Koks an einer Soelle entfernt vori der Stelle_f wo der Koks entzündet worden ist, ein~ geführt wird» so daß die flüchtigen Anteile in dem Koks in einer begrenzte« Verbrennungszone verbrannt werden, aus der Kökstäiömmel alle in der Veibrennungszone gebildeten Verbren*» nungsgase abgelaässn werden» dieses Ablassen an einer Stelle an der Seite gegenüberliegend au der Verbrenßungszone gegenüber der Stelle, wo das sauerstoffenthaltende Gas eingeführt wird» zur Ausführung kömmt, der Fluß des ßifierstoffenthältenden Gases so gesteuert wird, daß der mit der" Verbrenfluagszöne in Beruhstehende Koks iia einem vorherbestimmten zweckmäßigen Aus«

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maß unter geringstmöglichem Verbrennen des Kohlenstoffgehaltes desselben kalziniert wird.

Der Srfindungsgemäße Gegenstand wird im folgenden unter Bezugnahme auf das beigefügte J?ließbild im einzelnen erläutert:

iSs werden verkokbare Kohlenwasserstoffe, vorzugsweise Erdöl-Hückstände von der Kohöldestillation auf eine Verkokungstempe ratur in einem Bereich· von etwa 370 - 65O°O und insbesondere von 470 bis 515°0 in einen Verkokungsofen 1 erhitzte Die aus diesem Verkokungsofen austretenden heißen Kohlenwasserstoffe werden durch das offene Ventil 2 in eine Koktrommel eingeführt, bis dieselbe zu 3/4 gefüllt ist. Die verdampften Anteile der Kohlenwasserstoffbeschickung des Koksofens treten aus der Trommel an dem oberen Auslaß 10 aus und werden einer Destillation oder teilweisen Kondensation zugeführt, wo ein Auftrennen in einzelne Fraktionen erfolgt. Zu diesem Zeitpunkt ist das Ventil 7 offen und die Ventile 8 uid 11 sind geschlossen. .Nachdem die Kokstrommel zu etwa 3/4 voll ist, wird das Ventil 2 geschlossen und man hält die Verkokenden Kohlenwasserstoffe im ruhigen Zustand. Das Verkoken erfordert 6 bis etwa 30 Stunden, vorzugsweise etwa 12 bis etwa2' 0 Stunden, wobei innerhalb dieser Zeitspanne dieselben erheblich Abkühlen und sich verfestigen unter Ausbilden des sogenannten verzögerten Kokses.

Wenn die Ventile 7 und 2 geschlossen werden und die Ventile 8 und 11 offen sind, wird Luft vermittels eines Gebläses 9 in die Kokstrommel eingedrückt, wobei sich die Luft nach oben durch das Koksbett bewegt. Das Koksbett wird benachbart zu dem oberen ülnde unter Anwenden einer Zündvorrichtung entzündet, die eine bei der Eisenbahn angewandte Motfackel ader eine mit Gas oder elektrisch betriebene Zündvorrichtung sein kann. 109886/0383 "* ⁶ ~

Das sich nach oben bewegende Gas tritt aus dem Koks an der Enxzündungsstelle aus und bildet sodann "eine relativ leichte Verbrennungszone, die sich über die Querschnittsfläche der Verkokungstrommel erstreckt. Vorzugsweise wird diese Verbrennungszone eine Tiefe von etwa 0,7 - 1»2 m und insbesondere von etwa 0,15 - 0,6 m gemessen längs der Hauptachse der Verkokungstrommel, aufweisen»

Das Ventil 11 wird nunmehr so Detätigt, daß die I?ließgeschwindigkeit der Luft in die Verkokungstrommel gesteuert wird, so daß praktisch der gesamte Sauerstoff in der Yerbrennungs-

^w zone verbraucht wird und die fläche über der Yerbrennungszone wird praktisch keinen Sauerstoff enthalten» Diese Steue- ' rung ist sehr bevorzugt, um ein nicht notwendiges Verbrennen des Kohlenstoffs in dem Koks zu verhindern, nachdem derselbe durch Inberührungbringen mit der Verbrenöungszone kalziniert worden ist» Die Temperatur in der Verbrennungszone wird bei 540⁰C und in den meisten Fällen unter 155O°G gehalten. Wenn auch die Temperatur etwas in Abhängigkeit davon schwanken wird, ob eil vollständig oder teilweises Kalzinieren angestrebt

fe wird und in Abhängigkeit von dem prozentualen Gehalt an flüchtigen Anteilen des Kokses vor dem Kalzinieren (grüner Koks), liegt doch der bevorzugte Temperaturbereich in der Verbrennungszone bei etwa 700 - 1300⁰C. Sine zusätzliche Steuerung der Temperatur in der Verbrennungszone und des Sauerstofflusses in dem Verkoker kann dadurch erreicht werden» daß ein Teil der Abgase, die durch den oberen Auslaß der Verkokungszone und durch das Ventil 8 austreten, wieder zurückgeführt werden. Vermittels des Drosselventils 14 und des Oeffnungsventils 13 kann die Zurückführung dieser abgegebenen Gase gesteuert werden, um so eine Verringerung des m-, , 109886/0583 ~.⁷ "*

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Säuerstoffgehaltes der in die Verkokungs trommel durch den Ofenauslaß 12 eintretenden Gase zu erreichen»

In den meisten Fällen wird es zweckmäßig sein, daß sich die Verbrennungs zone nach oben mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,15 - 1,8 m/h und insbesondere mit einer Geschwindigkeit von etwa 0*9 m/h bewegt« Es lassen sich verschiedene abgewandelte ausfUhrungsformen anwenden,Und zwar einschließlich des Vorliegens von zwei Verbrennungszonen, Z₆B. durch Entzünden der Koksmasse in der Kokstrommel sowohl an dee oberen als auch an den unteren Oberflächen und sodann Einführen von Sauerstoff etwa in der Mitte der Trommel*

Es können automatische Steuersysteme für das Messen der Temperatur im Inneren der Eckstrommel und entsprechende Steuerungen für den Sauerstoffgehalt und die Menged.es sauerstoffenthaltenden Gases angewandt werden»

Die Materialien» aus denen die Kokstromtnel aufgäaut ist* müssen ausreichende., Temperaturf es tigkeit besitzen, damit es möglich ist die angestrebten Temperaturen in der Verbrennungszone* zu erreichen* In den meisten Eällen wird man eine Kokstrommel aus herkömmlichem Stahl anwenden, die in spezieller Weise mit feuerfesten Materialien, ζ»B» gießfesten, feuerfesten Materialien oder feuerfesten Steinen mit ausreichender Dicke ausgekleidet ist·

Die Vermittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Produkte sind natürlich für eine Vielzahl von Anwendungsgebieten einschließlich der Anwendung alsBrennstoffe und metallurgijgche Zusatzmittel geeignet.

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Nachdem die Verbrennizngszone -sick na&h. einten über die geahmte Iiänge der Eoiestrootttel,, wie io der· Zeichnung wiedergegeben, bewegt hat.», wird die Srommel in. dem meisten Fällen mit einer Masse Verkleinerten Kokses aus relativ großen Stticken gefüllt sein» Biese Koksmasse wird natürlich. aufgrund des; gens der verflilchtigbaren Anteile so eingesekrutiipft sieh dieselbe von deo Wänden dar Kokstrommel weggezogea hat und lose ist_o Da kalzinierter Koks auch relativ" teüehig ist* lassen sich die größeren Teile schnell und leicht dareh Ifer^ arbeiten mit einer Stange oder ähnlichen SührwerJEzeugen zerbrechen * iivobei man mit der Stange entweder Von dem oberen Zügangsloch 1Ö aus oder mit einem anderen BreehweÄzeug von dem unteren Zugangsloch 12 aus.arbeitet»

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Verkoken von EräÖl-Kohfenwasserstoffen and Kalzinieren des erhaltenen Kokses in situ in einer einzigen Ausrüstung, dadurch gekenn zeichnet , daß nach dem sogenannten mit Verzögerung arbeitenden, herkömmlichen Verkokungsverfahren verkokbare Erdöl-Kohlenwasserstoffe in einer Verkokungstrommel, die so aufgebaut ist, daß dieselbe den bei dem Kalzinieren des erhaltenen Kokses auftretenden Temperaturen zu widerstehen vermag, zunächst verkokt und sodann der so erhaltene Koks in der Trommel,in der derselbe ■ verkokt worden ist, belassen, der Koks sodann entzündet und ein saaerstoffenthaltendes Gas in den Koks an einer Stelle entfernt von der Suelle, wo der Koks entzündet worden ist, eingeführt wird, wodurch ein Entzünden der flüchtigen Anteile im Inneren des Kokses in einer relativ begrenzten Verbrennungszone bedingt wird, aus der Kokstrommel alle in der Verbrennungszone gebildeten Verbrennungsgase abgelassen werden, dieses Ablassen an einer Stelle gegenüberliegend zu der Seite der Verbrennungszone erfolgt, wo das sauerstoffenthaltende Gas eingeführt wird, der .Fluß, des sauerstoffenthalteriden Gases so gesteuert wird, daß der mit der Verbrennungszone in Berührung stehende Koks in einen vorherbestimmten Ausmaß unter geringstmöglichem Verbrennen des Kohlenstoffes in dem Koks kalziniert wird.

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2. Verfahren nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungszone über die gesamte Länge der Kokstrommel geführt wird, so daß ein praktisch vollständiges Kalzinieren des vorliegenden Kokses durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn ze ichn e t , daß der Koks im Anschluß hieran aus der Kokstrommel entfernt wird.

4o Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Koks praktisch an dem oberen Ende der Kokstrommel entzündet wird.

5o Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennze i ohne t , daß der Koks praktisch an dem unteren Ende der Koks^ trommel entzündet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Koks praktisch, sowohl am oberen als auch am unteren Ende entzündet und sodann das sauerstoffenthaltende Gas etwa in der Mitte der Kokstrommel eingeführt wird_o

7. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verkokungstromael herkömmlichen Aufbaus in Zylinderform vorgesehen ist, die eine feuerfeste Auskleidung trägt und ein Gaseinlaß (6) für das Einführen eines sauerstoffenthaltenden Grases vorgesehen ist.

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