DE1671339C3

DE1671339C3 -

Info

Publication number: DE1671339C3
Application number: DE1671339A
Authority: DE
Inventors: Victor D. Littleton Col. Allred (V.St.A.)
Original assignee: Marathon Oil Co
Current assignee: Marathon Oil Co
Priority date: 1966-04-21
Filing date: 1967-04-21
Publication date: 1975-01-30
Also published as: DE1671339A1; ES339617A1; DE1671339B2; US3391076A; GB1135307A

Description

Die Erfindung betrifft ein Vorfahr η zum Verkoken von Erdöl-Kohlenwasserstoffen üi Kammerverfahren und anschließenden Kalzinieren in situ durch Einleiten einer gesteuerten Menge eines Sauerstoff enthaltenden Gases in die Verkokungskammer.

Bei bekannten, mit Verzögerung arbeitenden Verkokungsverfahren zum Herstellen von Koks aus Kohlenwasserstoffen werden die Kohlenwasserstoffe auf eine ausreichend hohe Temperatur erhitzt, um sie zu verkoken. Die heißen Kohlenwasserstoffe werden sofort und schnell in eine Kammer eingefüllt, in der relativ ruhige Bedingungen vorliegen, die allgemein ills Verkokungstrommel bekannt ist. Das Verkoken tritt in dieser Trommel ein. wobei die nicht verkokbaren, verflüchtigten Kohlenwasserstoffe aus tbm oberen Ende der Trommel abgegeben und anderen Uaffinationsprozessen zugeführt weiden. Nach Abschluß des Verkukens wird die Verkokungstrommel üblicherweise dadurch entleer;, daß große Abdekkungcn für Einstieglöcher oder Türen am oberen und unteren Ende der Trommel entfernt werden, die in ilen meisten Füllen einen senkrechten Zylinder mit kegeligen oder abgerundeten Enden darstellt. Der «lurch dieses Verfahren erhaltene Erdölkoks ist ein hartes dichtes Material, das sich nur schwierig aus der Trommel entfernen !IiIAt. Meist wird der Koks m der Trommel mit einem Hochdruckwasserbohrer, der mit einem Druck von beispielsweise 56 bis 140 kg/cm-' arbeitet, in Stücke geschnitten, die sodann durch den unteren Auslaß aus der Trommel fallen. Nach Entleerung der Trommel wird diese sodann wieder mit heißen, verkokbaren Kohlenwasserstoffen gefüllt. Die Nachteile dieses bekannten Verfahrens bestehen unter anderem in der Schwierigkeit, die Hochdruckwasserbohrer in dem engen Raum der Koksiroimnel zu handhaben, in der langen, für das Herausschneiden der Stücke bus dem relativ harten dichten Koks erforderlichen Zeit und in dem Erfordernis, den »Rriinen« oder nicht kalzinierten Koks zu einer KaI-z'nierungsvorrichtung transportieren zu müssen.

'Bei einem aus der USA.-Patentschrift 1915 916 bekannten Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfolgt das Verkoken und das anschließende Nachverkoken unter Ausbildung einer Feuerverbrcnnuneszcne durch Einleiten einer gesteuerten Menge

xo eines Sauerstoff enthaltenden Gases in die Verkokungskammer selbst zu dem Zwecke, eine vollständigere Verkokung durch Austreiben auch der schwersten Öle zu erreichen, als sie nur durch äußere Wärmezufuhr möglich ist.

\ufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung kalzinierten Kokses vorzuschlagen, bei dem das schwierige und aufwendige Entfernen des harten dichtta Kokses aus der Verkokungstrommel und der Weitertranspou u^, grünen

ao Kokses zu einer Kalzinierungsvorrichtung \ ermieden

werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß das Sauerstoff enthaltende Gas von der

Umerseite in den in einer senkrechten Säule stehenden Koks eingeführt und die Kokssäulc an ihrer Oberseite entzündet Uird das in der sich ausbildenden und auf die Gaszuführung zuwandernden begrenzten Feuerverbrennungszone gebildete Verbrennunt,_Ägas

von der Oberseite abgelassen wird. Durch das eifindungsgemäße Verfahren kommt das Erfordernis des Entfernens des Kokses aus der Verkokungskammer und die Notwendigkeit einer getrennten Kalziniürungsvorrichtung in Fortfall, so daß Invcstitionsko-

stcn gespart werden können. Das erfindungsgemäß.: Verfahren ermöglicht das in situ Kalzinieren des Kokses, der nach dem verzögerten Verfahren hergestellt worden ist, und zwar in de, gleichen Vorrichtung, in der das Verkoken erfolgt. Zusätz-

lieh zu" der Investitionsersparnis und dem Wegfall der Notwendigkeit, den Koks aus der Verkokun.:strommel entfernen und zu einer Kalzinierungsvorrichtung transportieren zu müssen, laßt sich der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kalzinierte Koks

einfach und schnell aus der Verkokungstrommel enifcrnen. Häufig ist es nicht einmal notwendig, eine mechanische Zerkleinerung des Kokses herbel/uluhren. Der nach dem erfindungsgcmäucn Verfahren kalzinierte Koks schrumpft in den meisten Fällen wahrend des Kal/inierens stark zusammen, beispielsweise um zwanzig Prozent. Dieses Einschrumpfen löst den kalzinierten Koks von den Wänden der Kokstrommcl ab und bedingt dessen Zerbrechen in gewissem Ausmaß. Häufig ist lediglich das Entfernen der unteren Tür notwendig, um ein Aii-.Nid.'in des größten Teils des kalzinierten Kokses aus der Kokstrommel herbeizuführen. Jede Brückenbildung, die an der unteren Öffnung eintritt, kann dadurch vermieden werden, daß eine größere Öffnung vorgesehen wird oder der kalzinierte Koks durch Stangen oder in anderer Weise in Bewegung gehalten wird.

Wesentlich für das erfindungsgemäße Verfahren ist, daß der Koks kalziniert wird, während er sich noch in der Verkokungstrommel befindet. Di'S Sauerstoff enthaltende Gas wird mit dem Koks an einer Stelle in Berührung gebracht, an der der Koks relativ kalt ist, also eine Temperatur erheblich unter der Entzündungstemperatur aufweist, wobei dieser

. _n0C|_T nicht durch die Verbrennungszone hin-

rrfiMtieten ist. Das Sauerstoff einhaltende Gas

•ft durch die relativ kalte Kokszone, bis es auf die

Ve brennungszone trifft, wo die flüchtigen Anteile

rhrannt werden. Die in der Verbrennungszone ge-Sen Verbrennungsgase setzen souann ihren Weg • Turahrungsrichtung fort und treten an der Ober-'"fte der Kokssäule aus. Die ZuführungsseUe für das f uerstoff enthaltende Gas und die Seite des Abzugs w Verbrennungsgase sind durch die Vcrbrennungs- ?nne voneinander getrennt. Vorzugsweise wird die u nee des eingedrückten Sauerstoff enthaltenden r ses so gesteuert, daß an der Verbrennungszone Verbrennungsgase entwickelt werden die nur eine

erinee Sauerstoffringe enthalten. Hierdurch wird •de weitere Oxidation des Kokses verhindert, der hereits kalziniert worden ist. Die heißen Verbrenniinesease dienen in den meisten Fällen dazu, weitere nüchtfge Anteile aus dem Koks zu entfernen, der bereits von der Verbrennungszone durchwandert wor-

AuV der französischen Patentschrift 1 364 540 ist »in kontinuierliches Kalzinierungsverfahren bekannt, hei dem eine ortsfeste Verbrennungszone von konti-

uierlich zugeführtem Koks durchwandert wird, wobei die Verbrennungsgase am Boden der glockenaitig ausgebildeten Verkokungskammer abgezogen werden Dieses bekannte Verfahren vermag die vorliegende Erfindung nicht nahezulegen, da e.. keine Anregungen zur Lösung der gestellten Aufgabe vermittelt.

Das aus der USA.-Patentschrirt 19-15 ¹M 6 bekannte Verkokungsverfahren vermag die Erfindung nahezulegen, weil sich bei diesem keine beschickung treten aus der Verkokungstrommel 3 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 und 11 sind geschlossen. Nachdem die Verkokungstrommel zu etwa ³/₄ voll ist, wird das Ventil 2 geschlossen, und man hält die zu verkokende Kohlenwasserstoffe im ruhigen Zustand. Das Verkoken ίο erfordert 6 bis 30 Stunden, vorzugsweise 12 bis 20 Stunden, wobei innerhalb dieser Zeitspanne dieselben erheblich abkühlen und sich verfestigen unter Ausbildung des Kokses. Wenn die Ventile 7 und 2 geschlossen werden und die Ventile 8 und 11 offen sind, wird Luft mittels eines Gebläses 9 in die Verkokungstrommel eingedrückt, wobei sich die Luft nach oben durch das Koksbett 4 bewegt. Das Koksbett wird btnachbart zu dem oberen Ende unter Anwenden einer Zündvorrichtung 6 entzündet, die eine beispielsweise bei der Eisenbahn angewandte Notfackel oder eine mit Gas oder elektrisch betriebene Zündvorrichtung sein kann.

Das sich nach oben bewegende Gas '.ritt aus dem Koks an der Entzündungsstelle aus und bildet sodann eine relativ flache Verbrennungszone, die sich über dV Ouerschniltsfläche der Vcrkokungstrommci erstreckt Vorzugsweise wird diese Verbrennungszonc eine Dicke on etwa 0.7 bis 1.2 m und insbesondere von etwa (S, 15 bis 0,6 m, gemessen längs der Haupt-3ü achse der Verkokungstrommel, aufweisen.

Das Ventil 11 wird nunmehr so betätigt, daß die Strömunt!s;>eschwindi»keit der Luft in d'e Verko-■aingstrommel gesteuert wird, so daß praktisch der

wird voig._.3w.w. .— —

oberen als auch an ihrer unteren Seile entzündet, das Sauerstoff enthaltende. Gas etwa in der Mitte der Kokssäule eingeführt wird und die Verhrevmungsga·,-..-von oben und unten abgelassen werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestallet das ■ Verkoken von Erdöl-Kohlenwasserstoffen und das Kalzinieren des erhaltenen Kokses in situ η e^;ncr einzigen Vorrichtung. Die Verkokungstrommel ist dabei so ausgebildet, daß sie den bei der Kalzinierung auftretenden Temperaturen zu widerstehen vermag. Der Fluß des Sauerstoff enthaltenden Gases wird dabei so gesteuert, daß der in der Yerbrennungszone liegende Koks in einem vorherbcsiimnueii zweckmäßigen Ausmaß unter genin:-uv.Γη,Ιιΐ.'κ,ιι Verbrennen seines Konienstoffs kal/inieri wild.

Ein Ausführimgsbeispie; der F.ifin'.lung witd nachstehend an Hand der /.echnung. die ein Schema des Verkokung:;- und KLilzmiciunusveriaiiicii > ·.! irstellt.

er'äuterl.

Verkokbare Kohlenwasserstoffe, vorzugsweise Lu!- ölrücksitände von der Rohöldcstillalion. werden auf eine Verkokungstemperatur im Bereich von etwa 370 bis 650' C und insbesondere von 470 bis 515⁷¹C in einem Kesse! I erhitzt. Die aus diesem Kessel austretenden heißen Kohlenwasserstoffe werden durch das offene Ventil 2 in eine Yerkokungstrommcl 3 eingeführt, bis diese zu etwa ^;i , gefülii ist. Die verdampften Anteile der Kohlenwasscrsioffbe-

o bringen mit uer ν ei mcmmi.£..-,/.,,..^ ,.,

ist. Die Temperatur in der Verbrennungszonc wird bei 5-!i! C und in den meisten Fällen unter 1550 C gehalten. Wenn auch die Temperatur in Abhängigkeit davon schwanken wird, ob ein selhständiues oder teilü weises Kalzinieren angestrebt wird, und in Abhängigkeit von dem prozentualen Gehalt an !Richtigen Anteilen des Koks \or dem Kalzinieren (grüner Koks). liegt, doch der bevorzugte Temperaturbereich in der Vcrbrcnnungv.one bei etwa 7(K) bis 130U C. line zujfi sätzliche S'.eueiiiim der Temperatur m der *>'cil■·!"'. n-IHInSIsZ(IiK'. und es SaiicrMoiTIlusses in dem \ erkuker kann dadurch erreicht werden, dal.' ein Teil ik-r Abgase, d'e durch ilen oberen Auslaß 10 dci "verk'i-IaInUi-A-IV."¹ und durch da-. Ventil 8 ausiixiei¹.. wittier ",;, /uriiAgeiuhii werden. Vermittels des [)iv>s-,eh-.-ntils 14 und des (lffnunesventils 13 kann die /uruckliiiinuii; diesel" abgegebenen Gase gesteuert s-eiden. um ■-.'.'- -..'ine Verrui'.ieru!!.: de- Saiiei '>:oi liKhali--'. der in die \ ·.·! kokille..',(Himmel durch den Oien..iisl;iß 1 ?· ■<- !.',llUC'CildC!! ('ι.;;·-' '^rU L'iiiCilL'i

In den meisten Fällen wird es zweckmäßig scm. daß sich die Verbrennungszcine nach unten mit einer Geschwindigkeit von etwa 0.15 bis LHmIi und insbi:-!>iKk-re mit einer Geschwindigkeit von etwa fis 0.') ni h bewjgi. E., läßt sich eine abgewandeile Ausfühiuns.'.-.!'oim anwenden, nach der zwei Verbrennung¹./unen vorliegen, z. B. durch Entzünden der Koksmasse in der Vcrknkungstrommcl sowohl an ih-

rer oberen als aucli an ihrer unteren Seite und durch Einführen von Sauerstoff etwa in der Mitte der Trommel.

Es können automatische Steuersysteme für das Messen der Temperatur im Inneren der Verkokungstrommel und entsprechende Steuerungen für den Sauerstoffgehalt und die Menge des Sauerstoff enthaltenden Gases angewandt werden.

Die Materialen, aus denen die Kokstrommel aufgebaut ist, müssen ausreichende Temperaturfestigkeit besitzen, damit es möglich ist, die angestrebten Temperaturen in der Verbrennungszone zu erreichen. In den meisten Fällen wird man eine Verkokungstrommel aus herkömmlichem Stahl anwenden, die in üblicher Weise mit feuerfesten Materialien, beispielsweise feuerfesten Steinen mit ausreichender Dicke, ausgekleidet ist.

Die vermittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Produkte sind natürlich für eine Vielzahl von Anwendungsgebieten einschließlich der Anwendung als Brennstoffe und metallurgische Zusalzmitlcl geeignet.

Nachdem die Verbrennungszone sich nach unten über die gesamte Länge der Verkokungslrommel, wie in der Zeichnung wiedergegeben, bewegt hat, wird die Trommel in den meisten Fällen mit einer Masse zerkleinerten Kokses aus relativ großen Stücken gefüllt sein. Diese Koksmasse wird natürlich auf Grund

ίο des Verflüchtigens der verflüchtigbaren Anteile so eingeschrumpft sein, daß sich dieselbe von den Wänden der Verkokungstrommcl weggezogen hat und lose ist. Da kalzinierter Koks auch relativ brüchig ist, lassen sich die größeren Teile schnell und leicht durch Verarbeiten mit einer Stange oder ähnlichen Rührwerkzeugen zerbrechen, wobei man mit dei Stange entweder von dem oberen Zugangsloch 10 aus oder mit einem anderen Brechwerkzeug von dem unteren Zugangsloch 12 aus arbeitet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verkoken von Erdöl-Kohlenwasserstoffen im Kammerverfahren und anschließenden Kalzinieren in situ durch Einleiten einer gesteuerten Menge eines Sauerstoff enthaltenden Gases in die Verkokungskammer, dadurch gekennzeichnet, daß das Sauerstoff enthaltende Gas von der Unterseite in den in einer senkrechten Säule stehenden Koks eingeführt und die Kokssäule an ihrer Oberseite entzündet und das in der sich ausbildenden und auf die Gaszuführung zuwandernden begrenzten Feuerverbrennungszone gebildete Verbrennungsgas von der Oberseite abgelassen wird.

2. Abänderung des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokssäule sowohl an ihrer oberen als auch an ihrer unteren Seite entzündet, das Sauerstoff enthaltende Gas etwa in der Mitte der Kokssäule eingeführt wird und die Verbrennungsgase von unten und oben abgelassen werden.