[go: up one dir, main page]

RU2837197C2 - Heat treatment process and system with increased output of pitch - Google Patents

Heat treatment process and system with increased output of pitch Download PDF

Info

Publication number
RU2837197C2
RU2837197C2 RU2022104528A RU2022104528A RU2837197C2 RU 2837197 C2 RU2837197 C2 RU 2837197C2 RU 2022104528 A RU2022104528 A RU 2022104528A RU 2022104528 A RU2022104528 A RU 2022104528A RU 2837197 C2 RU2837197 C2 RU 2837197C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pitch
temperature
heat treatment
distillate
heat
Prior art date
Application number
RU2022104528A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2022104528A (en
Inventor
Майкл Бек МАЛМКВИСТ
Билли Джей КЭРНС
Карл Камилл МЮЛЛЕР
Джон Томас БАРОН
Джеймс Т. ДИЦ
Original Assignee
Копперз Делавэр, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Копперз Делавэр, Инк. filed Critical Копперз Делавэр, Инк.
Publication of RU2022104528A publication Critical patent/RU2022104528A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2837197C2 publication Critical patent/RU2837197C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to a method of producing pitch from a starting material, where the starting material contains one of the following materials: (i) decantate from petroleum products, (ii) heavy coal tar distillate. Method comprises feeding said starting material in a fluid liquid phase into a heat-conducting part of a channel at least partially made from a heat-conducting material which promotes heat transfer; controlled supply of heat to said heat-conducting part of said channel containing initial material to increase temperature of initial material to 459–535 °C at pressure of at least 46 pounds per sq in. (g), so as to maintain said starting material in liquid phase; maintaining a substantially uniform flow of said initial material through at least a portion of said heat-conducting part of said channel at a substantially constant temperature for a period of time sufficient to convert part of said starting material into pitch while limiting formation of mesophase to 0.7 wt. % in a combined stream; reduction of temperature of said combined flow to 275–385 °C, separation of said pitch from said combined flow and obtaining finished pitch. Invention also relates to a continuous method of producing pitch, finished pitch, a heat treatment subsystem for producing pitch and a distillation system for producing pitch.
EFFECT: optimization of pitch yield, reduction of insoluble quinoline content and creation of mesophase in pitch.
41 cl, 14 dwg, 14 tbl, 4 ex

Description

ЗАЯВЛЕНИЕ ОБ УСТАНОВЛЕНИИ ПРИОРИТЕТАSTATEMENT OF PRIORITY

Настоящая заявка претендует на приоритет находящейся на рассмотрении в США заявки с номером 16/520,135, поданной 23.07.2019, содержание которой включено в настоящий документ во всей своей полноте посредством ссылки.This application claims priority to pending U.S. application Ser. No. 16/520,135, filed July 23, 2019, the contents of which are incorporated herein by reference in their entirety.

НЕДОСТАТКИ СУЩЕСТВУЮЩИХ РЕШЕНИЙDISADVANTAGES OF EXISTING SOLUTIONS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES

Настоящее изобретение относится к усовершенствованиям в производстве пека из углеводородного сырья. В частности, изобретение относится к термической обработке побочных продуктов дистилляции каменноугольной смолы и нефтепродуктов с целью оптимизации выхода пека, снижения содержания нерастворимого хинолина и создания мезофазы в пеке.The present invention relates to improvements in the production of pitch from hydrocarbon feedstock. In particular, the invention relates to the thermal treatment of by-products of the distillation of coal tar and petroleum products in order to optimize the yield of pitch, reduce the content of insoluble quinoline and create a mesophase in the pitch.

ИЗВЕСТНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯKNOWN TECHNICAL SOLUTIONS

Уголь - жизненно важное сырье для производства целого ряда полезных продуктов, от которых зависит современный мир. В частности, добываемый из недр битуминозный уголь нагревают в печи, называемой коксовой батареей, и в ходе деструктивной дистилляции или карбонизации угля образуются кокс и каменноугольная смола. Кокс широко используется как топливо и источник химических реагентов в сталелитейной промышленности. Каменноугольная смола - темная жидкость, выделяемая из угля в процессе коксования. Ее применяют в гидроизоляционных материалах, используемых в дорожном строительстве, в производстве асфальта, при гидроизоляции крыш, для пропитки древесины и других строительных материалов. Каменноугольная смола представляет собой сложную смесь примерно 10 000 преимущественно ароматических и полуароматических соединений, которые обычно кипят при температуре от 50 до более чем 550 °C, в число которых, без ограничения ими, входят бензол, толуол, ксилол, инден, фенол, нафталин, бензотиофен, хинолин, метилнафталин, эенафтен, флуорен, фенантрен, антрацен, карбазол, флуорантен, пирен, тетрацен, трифенилен, хризен, бенз(а)пирен, коронен и бензо(ghi)перилен. Поэтому каменноугольную смолу возможно перегнать в целый ряд фракций с разделением и сбором отдельных компонентов, каждый из которых ценен сам по себе. Значительная часть дистиллированной каменноугольной смолы представляет собой осадок в виде каменноугольного пека. Это вещество используется в производстве анодов для выплавки алюминия, а также электродов электродуговых печей, используемых в сталелитейной промышленности. Одна из самых важных качественных характеристик каменноугольного пека - пригодность к применению в качестве связующего при изготовлении анодов и электродов. Такие параметры, как температура размягчения, удельная плотность, доля нерастворимого хинолина и коксовое число, описывают пригодность каменноугольного пека к применению в различных производственных процессах и отраслях.Coal is a vital raw material for the production of a number of useful products on which the modern world depends. In particular, bituminous coal mined from the earth is heated in a furnace called a coke oven, and through the destructive distillation or carbonization of the coal, coke and coal tar are formed. Coke is widely used as a fuel and a source of chemical reagents in the steel industry. Coal tar is a dark liquid released from coal during the coking process. It is used in waterproofing materials used in road construction, in the production of asphalt, in waterproofing roofs, and for impregnating wood and other building materials. Coal tar is a complex mixture of approximately 10,000 predominantly aromatic and semi-aromatic compounds that typically boil at temperatures from 50 to over 550 °C, including, but not limited to, benzene, toluene, xylene, indene, phenol, naphthalene, benzothiophene, quinoline, methylnaphthalene, enephthene, fluorene, phenanthrene, anthracene, carbazole, fluoranthene, pyrene, tetracene, triphenylene, chrysene, benzo(a)pyrene, coronene, and benzo(ghi)perylene. Coal tar can therefore be distilled into a variety of fractions by separating and collecting the individual components, each of which is valuable in its own right. A significant portion of distilled coal tar is a residue in the form of coal tar pitch. This substance is used in the production of anodes for aluminum smelting, as well as electrodes for electric arc furnaces used in the steel industry. One of the most important quality characteristics of coal tar pitch is its suitability for use as a binder in the manufacture of anodes and electrodes. Parameters such as softening point, specific gravity, proportion of insoluble quinoline, and coke number describe the suitability of coal tar pitch for use in various production processes and industries.

Кроме того, пек получают не только из угля, но и из нефти. При этом сырьем становятся продукты каталитического крекинга нефти - например, декантат или кубовый остаток этиленового крекинга (КОЭК). Декантат образуется в результате каталитического крекинга и дистилляции нефти на нефтеперерабатывающих заводах. Декантат устойчив при хранении, имеет высокую температуру кипения. Он содержит ароматические и гетероциклические соединения. КОЭК менее термостабилен, чем декантат и продукты его перегонки. Он способен взрываться при хранении и поэтому находит меньшее применение. Процессы производства пека из каменноугольной смолы или нефтепродуктов аналогичны. Более того, в них применяется одно и то же оборудование, но в разных режимах работы. Однако системы производства пека из нефтепродуктов и каменноугольной смолы могут отличаться друг от друга. Такие свойства нефтяного пека, как температура размягчения, доля нерастворимого хинолина (QI) или коксовое число, отличаются от свойств каменноугольного пека. Выпуск смесей из нефтяного и каменноугольного пека в определенной пропорции помогает решить проблемы нехватки сырья, высокой себестоимости. Кроме того, смешивание помогает достичь желаемых характеристик конечного продукта.In addition, pitch is obtained not only from coal but also from oil. In this case, the raw materials are the products of catalytic cracking of oil, such as decantate or ethylene cracking bottoms (ECB). Decantate is formed as a result of catalytic cracking and distillation of oil at oil refineries. Decantate is stable during storage and has a high boiling point. It contains aromatic and heterocyclic compounds. ECB is less thermally stable than decantate and its distillation products. It can explode during storage and therefore finds less application. The processes of producing pitch from coal tar or oil products are similar. Moreover, they use the same equipment, but in different operating modes. However, the systems for producing pitch from oil products and coal tar may differ from each other. Such properties of oil pitch as softening point, proportion of insoluble quinoline (QI) or coke number differ from the properties of coal tar pitch. The production of mixtures of petroleum and coal tar pitch in a certain proportion helps to solve the problems of raw material shortage and high cost. In addition, mixing helps to achieve the desired characteristics of the final product.

Существует множество методов получения каменноугольного или нефтяного пека. Например, на фиг. 1А показан один из вариантов осуществления такого процесса. В известном процессе дистилляции в качестве сырья применяются содержащие воду нефтепродукты 1. Сырьем служит каменноугольная смола или продукты переработки нефти - например, декантат или КОЭК. Сырье 1 подается в первую колонну C1 по линии 10, представляющей собой трубу или желоб. Линия 10 имеет малый диаметр по сравнению с внутренним объемом первой колонны C1. Поэтому сырье 1 подается в линию 10 с повышенным давлением. Когда сырье 1 проходит через диафрагму 11 и попадает в первую колонну C1, оно испытывает резкий перепад давления. В результате сырье разделяется на компоненты с разной температурой кипения. Первая колонна C1 представляет собой дегидратор, в которой содержимое нагревается до заданной температуры с целью удаления легких фракций. В альтернативном варианте конструкции линия 10 проходит через один или несколько теплообменников с целью повышения температуры сырья перед его поступлением в колонну С1. Первая колонна C1 служит в основном для удаления воды, чтобы в ее нижней части образовывался «осушенный мазут» или «обезвоженная нефть» (в зависимости от состава сырья). Содержание воды в этом веществе не превышает заданного уровня. Например, нагреватели, такие как паровые нагреватели, применяются для нагрева первой колонны C1 до температуры ~160 °C с целью отделения дистиллята 12,. Который включает водяной пар и легкие молекулы с относительно низкой температурой кипения - такие как вода и легкие фракции нефти, также называемые БТК (бензол, толуол, ксилол). Дистилляты 12 поднимаются в верхнюю часть первой колонны C1 и отводятся по паропроводу 13. Оставшиеся более тяжелые молекулы, включая полиароматические углеводороды (ПАУ), опускаются на дно колонны. Кубовыми остатками называют фракцию дистиллята с более тяжелыми компонентами, которая опускается на дно дистилляционной колонны из-за большей массы и более высокой температуры кипения. Кубовые остатки в колонне C1 содержат ПАУ и другие более тяжелые молекулы. Часто их называют обезвоженным мазутом 14.There are many methods for producing coal tar or petroleum pitch. For example, one embodiment of such a process is shown in Fig. 1A. In a known distillation process, water-containing petroleum products 1 are used as feedstock. The feedstock is coal tar or petroleum refining products, such as decantation or KOEK. The feedstock 1 is fed to the first column C1 through a line 10, which is a pipe or trough. The line 10 has a small diameter compared to the internal volume of the first column C1. Therefore, the feedstock 1 is fed to the line 10 with increased pressure. When the feedstock 1 passes through the diaphragm 11 and enters the first column C1, it experiences a sharp pressure drop. As a result, the feedstock is separated into components with different boiling points. The first column C1 is a dehydrator, in which the contents are heated to a predetermined temperature in order to remove light fractions. In an alternative design, the line 10 passes through one or more heat exchangers in order to increase the temperature of the feedstock before it enters the column C1. The first column C1 serves mainly to remove water, so that at the bottom of the column "dried fuel oil" or "dehydrated crude" (depending on the composition of the feedstock) is formed. The water content of this substance does not exceed a specified level. For example, heaters such as steam heaters are used to heat the first column C1 to a temperature of ~160 °C in order to separate the distillate 12,. Which includes water vapor and light molecules with a relatively low boiling point - such as water and light fractions of oil, also called BTX (benzene, toluene, xylene). Distillates 12 rise to the top of the first column C1 and are removed through the steam line 13. The remaining heavier molecules, including polyaromatic hydrocarbons (PAH), fall to the bottom of the column. Bottom residue is the fraction of distillate with heavier components that sinks to the bottom of the distillation column due to its greater mass and higher boiling point. Bottom residue in column C1 contains PAHs and other heavier molecules. It is often called dehydrated fuel oil 14.

Обезвоженный мазут 14 из кубового остатка колонны C1 подается во вторую колонну C2 через линию 15 для дальнейшей дистилляции. Соответственно, обезвоженный мазут из первой колонны C1 является сырьем для второй колонны C2. Вторая колонна C2 представляет собой фракционную колонну для многоступенчатой дистилляции. Многоступенчатая дистилляционная колонна обеспечивает оптимальную эффективность фракционирования и чистоту образующихся ценных химикатов. Колонна содержит несколько тарелок 20, которые охватывают по меньшей мере часть диаметра колонны. На тарелках образуется дистилляционный конденсат, что способствует орошению и дальнейшему фракционированию компонентов сырья. Колонна также может содержать насыпную или структурированную насадку 21, через которую проходят испарившиеся молекулы, что облегчает фракционирование. Независимо от конструкции кипящий пар поднимается вверх по колонне, а жидкость стекает вниз под действием силы тяжести. На любой ступени пар, поступающий снизу, горячее жидкости, стекающей вниз. В результате контакта в противотоке тепло подается от пара к жидкости. При этом происходит испарение низкокипящих легких компонентов жидкости и конденсация более тяжелых компонентов пара. Именно испарение легких фракций и конденсация тяжелых на последовательно расположенных ступенях приводит к функционированию и очистке компонентов сырья.The dehydrated fuel oil 14 from the bottoms of the column C1 is fed to the second column C2 via line 15 for further distillation. Accordingly, the dehydrated fuel oil from the first column C1 is the feedstock for the second column C2. The second column C2 is a fractionating column for multi-stage distillation. The multi-stage distillation column ensures optimal fractionation efficiency and purity of the valuable chemicals formed. The column contains several trays 20, which cover at least part of the diameter of the column. Distillation condensate is formed on the trays, which facilitates irrigation and further fractionation of the feedstock components. The column can also contain bulk or structured packing 21, through which evaporated molecules pass, which facilitates fractionation. Regardless of the design, boiling steam rises up the column, and the liquid flows down under the action of gravity. At any stage, the steam coming from below is hotter than the liquid flowing down. As a result of counter-current contact, heat is transferred from the steam to the liquid. In this case, the low-boiling light components of the liquid evaporate and the heavier components of the steam condense. It is the evaporation of light fractions and condensation of heavy ones at successive stages that leads to the functioning and purification of the raw material components.

Дистилляция во второй колонне С2 обычно происходит путем ее нагревания до кубовой температуры 250-270 °C и даже до 360 °C нагревателем при атмосферном давлении. На этой ступени удаляются легкие дистилляты 22, включая нафталин, который продается сам по себе или применяется в производстве красителей и пластмасс, а также перерабатывается в нафталанскую рафинированную нефть (НРН), которая дистиллируется при температуре 210-315 °C. Легкие дистилляты 22 отводятся из второй колонны C2 через паропровод 23. Часть легкого дистиллята 22 можно вернуть во вторую колонну С2 для орошения с целью повторной дистилляции и фракционирования. Получаемые в колонне C2 кубовые остатки обычно называют отбензиненной нефтью или отбензиненным мазутом 25. В зависимости от состава сырья она содержит высокомолекулярные ароматические углеводороды (такие как ПАУ), содержащие средние и тяжелые дистилляты.Distillation in the second column C2 is usually carried out by heating it to a bottom temperature of 250-270 °C and even to 360 °C with a heater at atmospheric pressure. In this stage, light distillates 22 are removed, including naphthalene, which is sold as such or used in the production of dyes and plastics, and is also processed into naphthalene refined oil (NRN), which is distilled at a temperature of 210-315 °C. Light distillates 22 are withdrawn from the second column C2 through a steam line 23. A part of the light distillate 22 can be returned to the second column C2 for reflux for the purpose of repeated distillation and fractionation. The bottoms obtained in the C2 column are usually called stripped crude or stripped fuel oil 25. Depending on the composition of the feedstock, it contains high-molecular aromatic hydrocarbons (such as PAHs) containing medium and heavy distillates.

Отбензиненная нефть или мазут 25 из кубового остатка колонны C2 подается в третью колонну C3 по линии 26. В линию 26 могут дополнительно вводиться различные мазуты и пеки, включая отбензиненный мазут, средний или мягкий пек 27 с температурой размягчения 40-125 °C, предпочтительно ~90 °C (данная температура сильно зависит от конечной температуры размягчения готового пека). Они смешиваются с отбензиненной нефтью или мазутом 25 и становятся дополнительным сырьем для третьей колонны C3. Такое добавление увеличивает объем сырья или изменяет его характеристики. В третьей дистилляционной колонне С3, которая содержит насадку 21 и (или) тарелки, содержимое нагревается нагревателем до температуры выше 315 °C. На этой стадии необходимо соблюдать осторожность, поскольку при температуре ~390 °C начинает образовываться мезофаза. Мезофаза - предшественник кокса, который будет образовываться в получаемом битумном пеке в виде твердых частиц. Важно отметить, что термин «мезофаза», используемый в настоящем документе, относится только к регистрируемой мезофазе с размером частиц более 4 мкм. «Зачаточная» мезофаза с размером частиц до 4 мкм включительно в настоящем документе не считается мезофазой. Образования кокса в пеке в данном процессе следует избегать, поскольку он затрудняет использование пека в изготовлении анодов для алюминиевой промышленности и электродов для производства стали. Кроме того, ограничивается способность пека надежно смачивать кокс на этапе смешивания при изготовлении таких углеродных изделий, как аноды или электроды, что снижает электрическую проводимость изделия. Поэтому в третьей колонне C3 создается вакуум, чтобы снизить температуру кипения, при которой компоненты фракционируются и перегоняются.The stripped crude oil or fuel oil 25 from the bottoms of column C2 is fed to the third column C3 via line 26. Various fuel oils and pitches can be additionally introduced into line 26, including stripped fuel oil, medium or soft pitch 27 with a softening point of 40-125 °C, preferably ~90 °C (this temperature strongly depends on the final softening point of the finished pitch). They are mixed with the stripped crude oil or fuel oil 25 and become additional feedstock for the third column C3. Such an addition increases the volume of the feedstock or changes its characteristics. In the third distillation column C3, which contains packing 21 and/or trays, the contents are heated by a heater to a temperature above 315 °C. Caution must be exercised at this stage, since mesophase begins to form at a temperature of ~390 °C. Mesophase is a precursor to coke that will form in the resulting asphalt pitch as solid particles. It is important to note that the term "mesophase" as used herein refers only to detectable mesophase with a particle size greater than 4 μm. "Incipient" mesophase with a particle size of up to and including 4 μm is not considered mesophase in this document. Coke formation in the pitch is to be avoided in this process because it hinders the use of the pitch in the manufacture of anodes for the aluminum industry and electrodes for steel production. In addition, the ability of the pitch to reliably wet the coke during the mixing step in the manufacture of carbon articles such as anodes or electrodes is limited, which reduces the electrical conductivity of the article. Therefore, a vacuum is applied in the third column C3 to reduce the boiling point at which the components are fractionated and distilled.

В третьей колонне С3 могут получаться различные дистилляты, каждый из которых представляет собой смесь различных компонентов. Например, первый средний дистиллят 35 перегоняется первым и может быть отведен из третьей колонны C3 по линии 36. Первый средний дистиллят 35 представляет собой смесь различных углеродных молекул, например, имеющих по меньшей мере 12 атомов углерода и, следовательно, обладающих высокой молекулярной массой. Они называются сажевым сырьем (“CBF”) и используются при производстве сырья для резины. Часть первого среднего дистиллята 35 может возвращаться в третью колонну С3 для орошения и повторного фракционирования.In the third column C3, various distillates may be obtained, each of which is a mixture of different components. For example, the first middle distillate 35 is distilled first and can be withdrawn from the third column C3 through line 36. The first middle distillate 35 is a mixture of different carbon molecules, for example, having at least 12 carbon atoms and, therefore, having a high molecular weight. They are called carbon black feedstock ("CBF") and are used in the production of raw materials for rubber. A portion of the first middle distillate 35 can be returned to the third column C3 for reflux and refractionation.

Второй средний дистиллят 38 может быть удален из третьей колонны C3 через линию отвода дистиллята 39. Второй средний дистиллят 38 может содержать соединения, используемые в производстве защитных средств для древесины из креозота, которые можно отделить от остального дистиллята для дальнейшей переработки и использования в других областях - например, для пропитки железнодорожных шпал, телефонных столбов и в других задачах защиты древесины. Часть второго среднего дистиллята 38 может возвращаться в третью колонну С3 для орошения и повторного фракционирования.The second middle distillate 38 may be removed from the third column C3 via the distillate withdrawal line 39. The second middle distillate 38 may contain compounds used in the production of creosote wood preservatives, which may be separated from the remainder of the distillate for further processing and use in other applications - for example, for impregnating railroad ties, telephone poles and in other wood preservative applications. A portion of the second middle distillate 38 may be returned to the third column C3 for reflux and refractionation.

Тяжелый дистиллят 41 содержит еще более высокомолекулярные компоненты. Он отводится из третьей колонны C3 через паропровод 42. Тяжелый дистиллят 41 - сопутствующий продукт, содержащий сажевое сырье. Часть тяжелого дистиллята 41 может возвращаться в третью колонну С3 для орошения и повторного фракционирования.Heavy distillate 41 contains even higher molecular weight components. It is withdrawn from the third column C3 via the steam line 42. Heavy distillate 41 is a by-product containing soot feedstock. A portion of heavy distillate 41 can be returned to the third column C3 for reflux and refractionation.

Кубовый остаток в третьей колонне C3 - каменноугольный пек 50. Пек 50 представляет собой густую черную жидкость, которая содержит смесь веществ, включая ПАУ. Это и есть конечный продукт вышеописанной системы производства пека. Пек выводится из третьей колонны C3 через выпускную линию 51 и передается потребителям. Пек 50 характеризуется различными свойствами, включая температуру размягчения, удельную плотность, долю нерастворимого хинолина и коксовое число. Свойства определяют качество пека и его применимость в различных производственных процессах и отраслях. Процесс дистилляции управляется путем отбора различных фракций дистиллятов в разное время и (или) в разных объемах, что позволяет выборочно изменять характеристики готового продукта 50. Например, каменноугольный пек 50 c температурой размягчения (при определении на аппарате Меттлера) 108-140 °C и содержанием хинолина не более 10-20% применяется в качестве связующего при производстве анодов и электродов. Идущий на пропитку каменноугольный пек должен иметь еще более низкое содержание нерастворимого хинолина.The bottom residue in the third column C3 is coal tar pitch 50. Pitch 50 is a thick black liquid that contains a mixture of substances including PAH. This is the final product of the pitch production system described above. Pitch is discharged from the third column C3 through the outlet line 51 and transferred to consumers. Pitch 50 is characterized by various properties, including softening point, specific gravity, proportion of insoluble quinoline and coke number. The properties determine the quality of the pitch and its applicability in various production processes and industries. The distillation process is controlled by selecting different fractions of distillates at different times and/or in different volumes, which allows selectively changing the characteristics of the finished product 50. For example, coal tar pitch 50 with a softening point (as determined on the Mettler apparatus) of 108-140 °C and a quinoline content of no more than 10-20% is used as a binder in the production of anodes and electrodes. Coal tar pitch used for impregnation should have an even lower content of insoluble quinoline.

Во втором варианте осуществления способа производства смолы, представленного на фиг. 1B, влажное сырье 1 подается через диафрагму 11 в первую колонну C1 для обезвоживания. Легкие фракции нефти и вода удаляются в виде дистиллята 12, а обезвоженный мазут 14 подается во вторую колонну С2 по линии 15.In the second embodiment of the resin production method shown in Fig. 1B, wet feedstock 1 is fed through a diaphragm 11 into the first column C1 for dehydration. Light fractions of oil and water are removed in the form of a distillate 12, and dehydrated fuel oil 14 is fed into the second column C2 via line 15.

Вторая колонна C2 представляет собой многоступенчатую фракционирующую установку, как и в другом известном процессе, и нагревается нагревателем до температуры ~250-270 °C при атмосферном давлении. Однако в данном варианте осуществления легкий дистиллят 22 перегоняется и удаляется по паропроводу 23, а средний дистиллят 38 перегоняется и удаляется из второй колонны C2 по линии дистиллята 39. Легкий дистиллят 22 содержит нафталанскую рафинированную нефть (НРН) и другие легкие дистиллированные нефтяные фракции. Средний дистиллят 38 содержит креозот, который возможно выделить и очистить. Легкий и средний дистилляты 22, 38 допускается смешивать и хранить вместе либо впоследствии перерабатывать с целью производства очищенного креозота.The second column C2 is a multi-stage fractionating unit, as in the other known process, and is heated by a heater to a temperature of ~250-270 °C at atmospheric pressure. However, in this embodiment, the light distillate 22 is distilled and removed through the steam line 23, and the middle distillate 38 is distilled and removed from the second column C2 through the distillate line 39. The light distillate 22 contains naphthalene refined oil (NRN) and other light distilled petroleum fractions. The middle distillate 38 contains creosote, which can be separated and purified. The light and middle distillates 22, 38 can be mixed and stored together or subsequently processed for the purpose of producing purified creosote.

В этом варианте осуществления отбензиненная нефть или мазут 25 в кубовом остатке C2 затем подается в четвертую (для этого варианта - третью) колонну C4 по линии 26' из колонны C2 в колонну C4, а затем подается (под обычным либо повышенным давлением) в четвертую колонну C4 через диафрагму 11, которая может оснащаться разбрызгивателем. При такой дистилляции от остатка отделяется тяжелый дистиллят 41 (тяжелая нефть), что позволяет удалять тяжелый дистиллят 41 из четвертой колонны С4 по паропроводу 42. Компоненты тяжелого дистиллята 41 впоследствии можно фракционировать дальнейшей перегонкой или переработкой с получением сажи и других ароматических соединений. Кубовые остатки в четвертой колонне C4 представляет собой пек 50. Это либо каменноугольный пек, если сырьем служит каменноугольная смола, или нефтяной пек, если сырьем служит декантат.In this embodiment, the stripped oil or fuel oil 25 in the bottoms C2 is then fed to the fourth (for this embodiment, the third) column C4 via a line 26' from column C2 to column C4, and then fed (under normal or increased pressure) to the fourth column C4 through a diaphragm 11, which can be equipped with a sprayer. During such distillation, the heavy distillate 41 (heavy oil) is separated from the residue, which allows the heavy distillate 41 to be removed from the fourth column C4 via a steam line 42. The components of the heavy distillate 41 can subsequently be fractionated by further distillation or processing to obtain soot and other aromatic compounds. The bottoms in the fourth column C4 are pitch 50. This is either coal tar pitch if the feedstock is coal tar, or petroleum pitch if the feedstock is decantation.

В третьем варианте осуществления производства пека, как показано на фиг. 1С, используются четыре колонны, выполняющие дистилляцию и (или) отделение нефтепродуктов от кубового остатка при получении пека. В частности, влажное нефтяное сырье 1 сначала обезвоживается в первой колонне C1 с целью удаления дистиллятов 12, включая воду и легкие фракции нефти. Затем обезвоженный мазут 14 перегоняется во второй фракционной колонне C2 с целью получения легкого дистиллята 22. Полученные в результате отбензиненная нефть или мазут 25 затем подаются в третью фракционную колонну C3, где выполняется удаление среднего дистиллята 38. В этом варианте осуществления кубовой остаток из третьей колонны C3 подается в четвертую испарительную колонну C4, где из-за резкого перепада давления отделяется тяжелый дистиллят 41. Остается только полезный продукт - пек 50.In a third embodiment of the pitch production, as shown in Fig. 1C, four columns are used that perform distillation and/or separation of oil products from the bottoms during the production of pitch. In particular, wet oil feedstock 1 is first dehydrated in the first column C1 in order to remove distillates 12, including water and light oil fractions. Then, the dehydrated fuel oil 14 is distilled in the second fractionating column C2 in order to obtain a light distillate 22. The resulting stripped oil or fuel oil 25 is then fed to the third fractionating column C3, where the middle distillate 38 is removed. In this embodiment, the bottoms from the third column C3 are fed to the fourth evaporating column C4, where, due to a sharp pressure drop, the heavy distillate 41 is separated. Only the useful product remains - pitch 50.

Вышеуказанные известные процессы производства пека способны обеспечить в зависимости от параметров процесса выход пека в пределах 15-60% от объема сырья (либо каменноугольная смола, либо декантат). Оптимизация процессов и увеличение выхода продукции важны, но их эффективность трудно определить, а еще труднее успешно внедрить предлагаемый в промышленных масштабах коммерческий выпуск продукции.The above known pitch production processes are capable of providing, depending on the process parameters, a pitch yield of 15-60% of the raw material (either coal tar or decantate). Optimization of processes and increase in yield are important, but their effectiveness is difficult to determine, and even more difficult to successfully implement on an industrial scale for commercial production.

Один из способов повышения выхода продукции предусматривает тепловую обработку (также называемую термообработкой или тепловой выдержкой) дистиллятов и побочных продуктов, используемых в качестве сырья при производстве пека. Термообработка имеет три основных параметра: температура, давление и время выдержки.One way to increase yield involves heat treatment (also called thermal processing or thermal soaking) of distillates and by-products used as raw materials in pitch production. Thermal treatment has three main parameters: temperature, pressure, and soaking time.

Было предпринято много попыток найти способы повышения выхода пека (и других свойств) с помощью термической обработки. Были получены самые разные результаты, а число коммерчески успешных промышленных проектов весьма невелико. В приведенных патентах полностью раскрываются временные и температурный режимы, но с недостаточным пониманием механики процесса, которая приводит к увеличению выхода готовой продукции, и слабо раскрываются фактические сочетания времени и температуры, дающие конкретные показатели выхода продукции.Many attempts have been made to find ways to increase pitch yield (and other properties) by heat treatment. The results have varied widely, and the number of commercially successful industrial projects is very small. The cited patents fully disclose the time and temperature regimes, but with little understanding of the mechanics of the process that lead to the increased yield, and little disclosure of the actual combinations of time and temperature that produce specific yield figures.

В патенте США № 3140248 раскрыто приготовление пекового связующего с этапом пропитки. Нефтяная фракция с температурой кипения 200-650 °C подвергается сначала каталитическому, а затем термическому крекингу. Остаток, полученный в результате термического крекинга, выдерживается при температуре 480-590 °C и давлении 30-400 фунтов на кв. дюйм в течение 4-20 минут. Для минимизации коксообразования предпочтительны короткое время выдержки и высокая линейная скорость потока. Использование погружного змеевика раскрывается без подробностей.U.S. Patent No. 3,140,248 discloses the preparation of a pitch binder with an impregnation step. A petroleum fraction with a boiling point of 200-650 °C is first catalytically and then thermally cracked. The residue obtained from thermal cracking is held at a temperature of 480-590 °C and a pressure of 30-400 psi for 4-20 minutes. Short holding times and high linear flow rates are preferred to minimize coke formation. The use of a submerged coil is disclosed without detail.

В патенте США № 3318801 раскрывается применение барабана термической выдержки и короткого трубчатого нагревателя. В барабане термической выдержки поддерживается температура 340-425 °C и давление 0-30 фунт/кв. дюйм (изб.) в течение 3-90 минут. Трубчатый нагреватель обеспечивает быстрый нагрев до 425-510 °C при давлении 25-250 фунт/кв. дюйм (изб.) в течение 2-30 минут.U.S. Patent No. 3,318,801 discloses the use of a thermal holding drum and a short tubular heater. The thermal holding drum is maintained at a temperature of 340-425 °C and a pressure of 0-30 psig for 3-90 minutes. The tubular heater provides rapid heating to 425-510 °C at a pressure of 25-250 psig for 2-30 minutes.

В патенте США № 3673077 раскрывается процесс выдержки с нагревом, применяемый в производстве пекового связующего с целью повышения содержания нерастворимого толуола (НТ). Условия: 350-450 °C, давление ~75 фунт/кв. дюйм (изб.), время выдержки от 15 минут до 25 часов. Кроме того, раскрывается, что через реактор при необходимости пропускается воздух.U.S. Patent No. 3,673,077 discloses a heat soak process used in the manufacture of pitch binder to increase the insoluble toluene (IT) content. The conditions are 350-450°C, pressure ~75 psig, and soak time from 15 minutes to 25 hours. It is also disclosed that air is passed through the reactor if necessary.

В патенте США № 4039423 раскрывается термическая обработка декантата с получением нефтяного пека. Условия: 413-524 °C при 220-440 фунт/кв. дюйм (изб.), время выдержки 3-300 минут. Предпочтителен непрерывный турбулентный, а не ламинарный поток, что минимизирует образование кокса и поддерживает нерастворимые хинолины в состоянии суспензии. Это также повышает эффективность смешивания веществ и сокращает время реакции. Температура размягчения продуктов варьируется в пределах 79-135 °C.U.S. Patent No. 4,039,423 discloses a thermal treatment of decantation to produce petroleum pitch. The conditions are 413-524 °C at 220-440 psig, with a holding time of 3-300 minutes. Continuous turbulent rather than laminar flow is preferred, which minimizes coke formation and maintains insoluble quinolines in suspension. It also improves mixing efficiency and reduces reaction time. The softening point of the products ranges from 79-135 °C.

В патенте ЕС № 1 739 153 раскрывается применение термической обработки каменноугольных смол и дистиллятов в атмосфере инертного газа. Условия: 340-400 °C, давление менее 145 фунт/кв. дюйм (изб.), время выдержки 3-10 часов. Предпочтительные параметры: 370-400 °C при 14 фунт/кв. дюйм (изб.) в течение 4-6 часов. Предполагается, что термическая обработка в атмосфере инертного газа увеличивает плоскостность структуры молекул и стабилизирует продукт основной реакции, ограничивая протекание побочных реакций. Это улучшает смачиваемость, графитизируемость и повышает выход реакции. В качестве сырья допускается использовать антраценовое масло.EC Patent No. 1 739 153 discloses the use of heat treatment of coal tars and distillates under an inert gas atmosphere. Conditions: 340-400 °C, pressure less than 145 psig, holding time 3-10 hours. Preferred parameters: 370-400 °C at 14 psig for 4-6 hours. It is assumed that heat treatment under an inert gas atmosphere increases the planarity of the molecular structure and stabilizes the product of the main reaction, limiting the occurrence of side reactions. This improves wettability, graphitization and increases the reaction yield. Anthracene oil can be used as a raw material.

В патенте США № 8757651 раскрывается использование термической обработки дистиллята каменноугольной смолы при 350-440 °C под давлением 50-120 фунт/кв. дюйм (изб.) для получения пека. Время выдержки составляет от 1 до 7 часов. В качестве сырья можно использовать креозотовые масла с низким содержанием нерастворимых хинолинов. Предполагается, что термическая обработка способна полимеризовать относительно низкомолекулярные компоненты с образованием более крупных молекул. Предполагается последующая дистилляция продукта для функционирования на компоненты. Конечные продукты имеют коксовое число 55-70% и температуру размягчения 90-140 °C. Еще один целевой показатель - менее 15% нерастворимых хинолинов. Предлагается порционная и непрерывная термообработка, но подробная информация о реакторе не приводится.U.S. Patent No. 8,757,651 discloses the use of heat treatment of coal tar distillate at 350-440 °C under 50-120 psig to produce pitch. The holding time is from 1 to 7 hours. Creosote oils with a low content of insoluble quinolines can be used as feedstock. It is believed that the heat treatment can polymerize relatively low molecular weight components to form larger molecules. Subsequent distillation of the product is contemplated to function into components. The final products have a coke number of 55-70% and a softening point of 90-140 °C. Another target is less than 15% insoluble quinolines. Batch and continuous heat treatment are proposed, but details of the reactor are not provided.

В патенте США № 9222027 раскрывается термическая обработка при помощи трубчатого реактора с электрическим нагревом, работающего при высоких скоростях потока и давлении. Кроме того, описываются ванны с солью и расплавленным металлом. Параметры процесса: 450-560 °C при 500-900 фунт/кв. дюйм (изб.), время выдержки 1-2 минуты. Рассматриваются ламинарный и турбулентный потоки в трубах реактора, причем турбулентный поток предпочтителен. Считается, что число Рейнольдса у турбулентного потока должно превышать 4000. Предпочтительно число Рейнольдса более 10 000, а при значении 25000 достигаются наилучшие экспериментальные результаты. Предположения о достижении числа Рейнольдса выше 50000 представлено без каких-либо экспериментальных данных.U.S. Patent No. 9,222,027 discloses a heat treatment using an electrically heated tubular reactor operating at high flow rates and pressures. Also described are salt and molten metal baths. The process parameters are 450-560 °C at 500-900 psig, with a holding time of 1-2 minutes. Laminar and turbulent flows in the reactor tubes are considered, with turbulent flow being preferred. The Reynolds number of turbulent flow is considered to be greater than 4,000. A Reynolds number greater than 10,000 is preferred, with 25,000 achieving the best experimental results. Suggestions of achieving a Reynolds number greater than 50,000 are presented without any experimental data.

В заявке на патент США № 20170121834 раскрывается получение нефтяного пека с использованием термической обработки. Реакционная камера работает при 360-460 °C и 215-265 фунтах на квадратный дюйм. Время выдержки составляет от 15 минут до 5 часов. Требуется среда инертного газа или, по крайней мере, бескислородная среда. В качестве сырья используется декантат, экстракты смазочных материалов и газойли.U.S. Patent Application No. 20170121834 discloses the production of petroleum pitch using thermal processing. The reaction chamber operates at 360-460 °C and 215-265 psi. The holding time is from 15 minutes to 5 hours. An inert gas environment or at least an oxygen-free environment is required. Decantate, lubricant extracts and gas oils are used as feedstock.

Несмотря на предпринятые усилия, остаются возможности для дальнейшего улучшения, поскольку существующие решения не достигли коммерческого успеха. Поэтому в данной области техники остается неизвестным способ и устройство для термической обработки, которые могут применяться для переработки каменноугольной смолы и побочных продуктов нефтепереработки и при этом дают предсказуемые и стабильные результаты в промышленных масштабах. Критическими ограничениями области применения известных решений являются образование избыточного кокса или мезофазы после термообработки, что препятствует непрерывной переработке сырья. Как правило, это связано с избыточным применением обработки или чрезмерным разбросом длительности и температуры. Опыт существующих решений показывает, что рециркуляция содержимого реактора периодического действия отрицательно сказывается на качестве пека.Despite the efforts made, there remains room for further improvement, as the existing solutions have not achieved commercial success. Therefore, a method and device for thermal treatment that can be used to process coal tar and petroleum by-products and at the same time give predictable and stable results on an industrial scale remains unknown in the art. Critical limitations of the application area of the known solutions are the formation of excess coke or mesophase after thermal treatment, which prevents continuous processing of the raw materials. As a rule, this is due to excessive application of the treatment or excessive variation in duration and temperature. Experience with existing solutions shows that recirculation of the contents of a batch reactor has a negative effect on the quality of the pitch.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF INVENTION

Раскрыты процессы термической обработки побочных продуктов дистиллятов, образующихся при производстве каменноугольной смолы или нефтепродуктов, обеспечивающие увеличение выхода пека. Особое внимание уделяется параметрам длительности выдержки, температуры и давления, обеспечивающим минимизацию коксования и образования мезофазы. Раскрыты соответствующие процессы производства каменноугольного или нефтяного пека, в которых используются процессы термической обработки.The paper discloses processes for heat treatment of distillate by-products formed during the production of coal tar or petroleum products, which ensure an increase in the yield of pitch. Particular attention is paid to the parameters of holding time, temperature and pressure, which ensure the minimization of coking and mesophase formation. The corresponding processes for the production of coal tar or petroleum pitch, which use heat treatment processes, are disclosed.

В частности, в способах термообработки настоящего изобретения в качестве исходного материала (сырья) используется тяжелый дистиллят, который перегоняется на поздних стадиях производства пека и декантата, получаемых из нефтепродуктов. В предлагаемых процессах термообработки этот исходный материал (сырье) подвергается термообработке при определенных температуре, давлении и времени выдержки для образования дополнительного пека и увеличения общего выхода продукта. Соответственно, предлагаемые процессы термообработки повышают общую эффективность общего производства пека, а также позволяют получить отдачу от переработки менее выгодных побочных продуктов. Управление температурой, давлением и выдержкой в процессе термообработки имеет решающее значение для минимизации образования нерастворимых хинолинов и предотвращения образования мезофазы. В настоящем изобретении используются высокие температуры, которые могут быть выше 510 °C, и диапазоны давления, такие как свыше 46 фунт/кв. дюйм (изб.), например свыше 46-300 фунт/кв. дюйм (изб.), или даже свыше 60-300 фунт/кв. дюйм (изб.), чтобы поддерживать сырье и реактивы в жидкой фазе. Это позволяет им стабильно перемещаться по всей подсистеме термообработки. Поскольку известно, что мезофаза образуется при температуре ~390 °C, настоящее изобретение предусматривает соответствующее время выдержки, чтобы минимизировать возможность образования мезофазы и, следовательно, закоксования. В настоящем изобретении также делается попытка достичь, насколько это физически возможно в реальных условиях, турбулентного нагрева сырья с последующим созданием потока со структурным ядром, проходящего через реакторную секцию устройства термообработки с целью поддержания непрерывного и стабильного потока сырья через систему для достижения примерно равномерного теплового воздействия (будем условно называть данный режим «почти равномерный поток»). Под потоком со структурным ядром в данном описании имеется ввиду почти равномерный поток. Более длительное нахождение в системе увеличивает вероятность образования мезофазы и коксования. Ее можно понизить понижением температуры, но это нежелательно. После термообработки сырье может направляться обратно в непрерывный технологический процесс производства пека в качестве дополнительного сырья для увеличения выхода продукции.In particular, the heat treating processes of the present invention utilize a heavy distillate that is distilled in the late stages of producing pitch and decantate from petroleum products as a starting material (feedstock). The inventive heat treating processes heat treat this starting material (feedstock) at a specific temperature, pressure, and holding time to form additional pitch and increase the overall yield of the product. Accordingly, the inventive heat treating processes increase the overall efficiency of the overall pitch production and also allow for the recovery of less profitable by-products. Control of temperature, pressure, and holding time during the heat treating process is critical to minimize the formation of insoluble quinolines and to prevent the formation of mesophase. The present invention utilizes high temperatures, which may be above 510 °C, and pressure ranges, such as above 46 psig, for example above 46-300 psig. In the heat treatment apparatus, the feedstock and reactants are maintained in the liquid phase at a pressure of 60-300 psig or even above 60-300 psig to maintain the feedstock and reactants in the liquid phase. This allows them to move steadily throughout the heat treatment subsystem. Since mesophase is known to form at ~390 °C, the present invention provides for an appropriate residence time to minimize the possibility of mesophase formation and hence coking. The present invention also attempts to achieve, as far as is physically possible under practical conditions, turbulent heating of the feedstock followed by the creation of a core flow through the reactor section of the heat treatment apparatus in order to maintain a continuous and steady flow of feedstock through the system to achieve approximately uniform heat exposure (we will conventionally call this regime "near uniform flow"). By core flow, in this description, we mean near uniform flow. Longer residence times in the system increase the likelihood of mesophase formation and coking. This can be reduced by lowering the temperature, but this is not desirable. After heat treatment, the raw material can be fed back into the continuous pitch production process as additional raw material to increase product yield.

Кроме того, имеются основания полагать, что в будущем пек со все более высокой температурой размягчения будет находить промышленное применение. Сегодня температура размягчения большинства представленных на рынке пеков и их смесей находится в диапазоне 90-150 °C. Более низкая температура размягчения пека вызвана высоким содержанием ПАУ. Снижение данного параметра повышает температуру размягчения. Многие из этих соединений могут оказаться канцерогенными. Ряд штатов и стран вводят все более строгие ограничения на воздействие подобных веществ на людей и окружающую среду. Поэтому в будущем температура размягчения пека может повыситься, поскольку это позволит удалить больше канцерогенных соединений с высоким содержанием ПАУ. Тяжелый дистиллят содержит множество высокоароматических соединений. Как известно, увеличение количества тяжелого дистиллята, удаляемого при образовании пека, приводит к повышению температуры размягчения пека. Дополнительным преимуществом станет разработка способа применения этого дополнительного тяжелого дистиллята, особенно если из него возможно получить дополнительные количества пека. Системы и процессы, раскрытые в настоящем патенте, обеспечивают именно такое преимущество.In addition, there is reason to believe that in the future, pitch with an increasingly higher softening point will find industrial applications. Today, the softening point of most pitches and pitch blends on the market is in the range of 90-150 °C. The lower softening point of pitch is due to the high content of PAHs. A decrease in this parameter increases the softening point. Many of these compounds may be carcinogenic. A number of states and countries are introducing increasingly strict restrictions on the exposure of people and the environment to such substances. Therefore, in the future, the softening point of pitch may increase, since this will allow the removal of more carcinogenic compounds with a high PAH content. Heavy distillate contains many highly aromatic compounds. As is known, increasing the amount of heavy distillate removed during pitch formation leads to an increase in the softening point of the pitch. An additional advantage will be the development of a method for using this additional heavy distillate, especially if additional quantities of pitch can be obtained from it. The systems and processes disclosed in this patent provide just such an advantage.

Далее приведено подробное описание систем и процессов термообработки и производства пека, их особенностей и преимуществ. Упоминаемые по тексту чертежи прилагаются к патентной заявке.The following is a detailed description of the heat treatment and pitch production systems and processes, their features and advantages. The drawings mentioned in the text are attached to the patent application.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙDESCRIPTION OF DRAWINGS

Фиг. 1A - технологическая схема первого варианта осуществления известного способа получения пека из влажной каменноугольной смолы либо декантата.Fig. 1A is a flow chart of the first embodiment of the known method for producing pitch from wet coal tar or decantation.

Фиг. 1B - технологическая схема второго варианта осуществления известного способа получения пека.Fig. 1B is a flow chart of a second embodiment of a known method for producing pitch.

Фиг. 1С - технологическая схема осуществления третьего варианта известного способа получения пека.Fig. 1C - flow chart for implementing the third variant of the known method for producing pitch.

Фиг. 2A - технологическая схема первого варианта осуществления предлагаемой в настоящем изобретении системы производства пека, предусматривающей термическую обработку с целью увеличения выхода пека из каменноугольной смолы.Fig. 2A is a flow chart of a first embodiment of the pitch production system of the present invention, which includes thermal treatment to increase the yield of pitch from coal tar.

Фиг. 2В - технологическая схема второго варианта осуществления предлагаемой в настоящем изобретении системы производства пека, предусматривающей термическую обработку с целью увеличения выхода пека из каменноугольной смолы.Fig. 2B is a flow chart of a second embodiment of the pitch production system of the present invention, which includes thermal treatment to increase the yield of pitch from coal tar.

Фиг. 2С - технологическая схема третьего варианта осуществления предлагаемой в настоящем изобретении системы производства пека, предусматривающей термическую обработку с целью увеличения выхода пека из каменноугольной смолы.Fig. 2C is a flow chart of a third embodiment of the pitch production system of the present invention, which includes thermal treatment to increase the yield of pitch from coal tar.

Фиг. 3A - технологическая схема первого варианта осуществления предлагаемой в настоящем изобретении системы производства пека, предусматривающей термическую обработку с целью увеличения выхода пека из таких побочных нефтепродуктов, как декантат.Fig. 3A is a flow chart of a first embodiment of a pitch production system of the present invention that includes thermal treatment to increase the yield of pitch from petroleum by-products such as decantate.

Фиг. 3В - технологическая схема второго варианта осуществления предлагаемой в настоящем изобретении системы производства пека, предусматривающей термическую обработку с целью увеличения выхода пека изнефтепродуктов.Fig. 3B is a flow chart of a second embodiment of the pitch production system proposed in the present invention, which includes thermal treatment to increase the yield of pitch from petroleum products.

Фиг. 3С - технологическая схема третьего варианта осуществления предлагаемой в настоящем изобретении системы производства пека, предусматривающей термическую обработку с целью увеличения выхода пека из нефтепродуктов.Fig. 3C is a flow chart of a third embodiment of the pitch production system proposed in the present invention, which includes thermal treatment to increase the yield of pitch from petroleum products.

Фиг. 3D - технологическая схема четвертого варианта осуществления предлагаемой в настоящем изобретении системы производства пека, предусматривающей термическую обработку с целью увеличения выхода пека из таких побочных нефтепродуктов, как декантат.Fig. 3D is a flow chart of a fourth embodiment of the pitch production system of the present invention, which includes thermal treatment to increase the yield of pitch from petroleum by-products such as decantate.

Фиг. 3Е - технологическая схема пятого варианта осуществления предлагаемой в настоящем изобретении системы производства пека, предусматривающей термическую обработку с целью увеличения выхода пека из нефтепродуктов.Fig. 3E is a flow chart of a fifth embodiment of the pitch production system of the present invention, which includes thermal treatment to increase the yield of pitch from petroleum products.

Фиг. 3F - технологическая схема шестого варианта осуществления предлагаемой в настоящем изобретении системы производства пека, предусматривающей термическую обработку с целью увеличения выхода пека из нефтепродуктов.Fig. 3F is a flow chart of a sixth embodiment of the pitch production system of the present invention, which includes thermal treatment to increase the yield of pitch from petroleum products.

Фиг. 4A - технологическая схема первого варианта осуществления предлагаемой в настоящем изобретении системы термической обработки.Fig. 4A is a flow chart of a first embodiment of the heat treatment system proposed in the present invention.

Фиг. 4В - технологическая схема второго варианта осуществления предлагаемой в настоящем изобретении системы термической обработки.Fig. 4B is a flow chart of a second embodiment of the heat treatment system proposed in the present invention.

На всех чертежных видах одни и те же позиции соответствуют одним и тем же элементам оборудования.In all drawing views, the same positions correspond to the same equipment elements.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION

Как показано на прилагаемых чертежах, настоящее изобретение относится к системам термообработки 300, 300', системам производство пека 100, 100', 100" (из каменноугольной смолы) и 200, 200', 200" (из нефтепродуктов). Например, на фиг. 2A-2C показаны различные варианты производства пека 150 из каменноугольной смолы 102, а на фиг. 3A-3C - различные варианты производства нефтяного пека 250 из декантата 203. На фиг. 4A-4B показаны различные подсистемы термообработки 300, 300', совместимые с любой из систем производства пека.As shown in the accompanying drawings, the present invention relates to heat treatment systems 300, 300', pitch production systems 100, 100', 100" (from coal tar) and 200, 200', 200" (from petroleum products). For example, Figs. 2A-2C show various embodiments of producing pitch 150 from coal tar 102, and Figs. 3A-3C show various embodiments of producing petroleum pitch 250 from decantation 203. Figs. 4A-4B show various heat treatment subsystems 300, 300' compatible with any of the pitch production systems.

Каменноугольная смолаCoal tar

Сначала рассмотрим системы производства пека. В первом варианте такой системы 100, схематично показанном на фиг. 2A, процесс начинается с обезвоживания каменноугольной смолы 102. Сырая каменноугольная смола 102 скорее всего содержит некоторое количество воды или влаги, образовавшейся в результате начального процесса коксования. Уровень влажности должен не превышать примерно 4% масс., чтобы не замедлять процесс получения пека. Для обезвоживания каменноугольная смола 102 подается в первую колонну C1 по линии 110. Линия 110 может проходить по меньшей мере через один теплообменник (не показан), в котором к ней подводится тепло от других элементов системы, тем самым предварительно нагревая смолу 102 в линии и одновременно охлаждая другой элемент.First, consider pitch production systems. In a first embodiment of such a system 100, schematically shown in Fig. 2A, the process begins with the dewatering of coal tar 102. The raw coal tar 102 most likely contains some water or moisture formed as a result of the initial coking process. The moisture level should not exceed about 4% by weight so as not to slow down the pitch production process. For dewatering, the coal tar 102 is fed to the first column C1 through a line 110. The line 110 may pass through at least one heat exchanger (not shown), in which heat is supplied to it from other elements of the system, thereby preheating the pitch 102 in the line and simultaneously cooling another element.

Как раскрыто в настоящем документе и на чертежах, теплообменники исключают смешивание компонентов, но обеспечивают перенос тепла от более горячего вещества к более холодному. Это позволяет эффективно использовать вырабатываемое в системе тепло, что особенно важно при промышленных масштабах производства, когда затраты на нагрев элементов системы оказываются очень дорогими, что требует большого количества топлива. Для эффективного использования тепла в системе можно установить несколько теплообменников. По меньшей мере в одном варианте осуществления изобретения через теплообменники проходят линии дистиллята для его охлаждения перед хранением и нагревания другого компонента - такого как сырой пек 102. В других вариантах осуществления для нагрева охлаждающего компонента в теплообменниках применяются нефтепродукты.As disclosed in this document and in the drawings, heat exchangers eliminate mixing of components, but provide heat transfer from a hotter substance to a colder one. This allows for efficient use of heat generated in the system, which is especially important at industrial scales of production, when the costs of heating the elements of the system are very expensive, which requires a large amount of fuel. To efficiently use heat, several heat exchangers can be installed in the system. In at least one embodiment of the invention, distillate lines pass through the heat exchangers to cool it before storage and to heat another component - such as raw pitch 102. In other embodiments, petroleum products are used to heat the cooling component in the heat exchangers.

По меньшей мере в одном варианте осуществления изобретения начальная температура каменноугольной смолы 102 составляет ~50 °C. Каменноугольная смола 102 нагревается до температуры ~160 °C по мере прохождения по линии подачи С1 110 и по меньшей мере одного или, в ряде случаях, нескольких теплообменников. Таким образом, когда каменноугольная смола 102 поступает в первую колонну C1, ее температура составляет по меньшей мере 160 °C. Поскольку каменноугольная смола 102 проходит по линии 110, она оказывается под давлением, например, ~100 фунтов на кв. дюйм. Первая колонна C1 работает при атмосферном давлении (около 1 атм или 14,7 фунт/кв. дюйм (абс.)). Когда каменноугольная смола 102 поступает в первую колонну C1 через диафрагму 111, резкий перепад давления вызывает мгновенное испарение смолы 102 и последующее разделение на составляющие компоненты. Предпочтительно отсутствие ребойлера или иного нагревателя для нагрева первой колонны C1. Поэтому температура первой колонны C1 примерно равна температуре поступающей влажной каменноугольной смолы 102 - не менее 160 °C.In at least one embodiment of the invention, the coal tar 102 has an initial temperature of ~50 °C. The coal tar 102 is heated to a temperature of ~160 °C as it passes through the feed line C1 110 and at least one or, in some cases, multiple heat exchangers. Thus, when the coal tar 102 enters the first column C1, its temperature is at least 160 °C. As the coal tar 102 passes through the line 110, it is under a pressure of, for example, ~100 psia. The first column C1 operates at atmospheric pressure (about 1 atm or 14.7 psia). When the coal tar 102 enters the first column C1 through the diaphragm 111, the sudden pressure drop causes the resin 102 to instantly evaporate and then separate into its constituent components. Preferably, there is no reboiler or other heater for heating the first column C1. Therefore, the temperature of the first column C1 is approximately equal to the temperature of the incoming wet coal tar 102 - not less than 160 °C.

Водяные пары и дистиллированные легкие фракции (такие как БТК) поднимаются вверх в первой колонне C1 и отводятся по паропроводу 113. Затем они конденсируются конденсаторами с водяным охлаждением при максимальной температуре ~75 °C и собираются в виде дистиллята колонны C1 в линии 112. Вода перегоняется при температуре ~100 °C. Примерно при этой же температуре перегоняются легкие фракции: бензол (80 °C), толуол (110 °C) и, возможно, ксилол (144 °C). Таким образом, эти легкие фракции и вода дистиллируются и отводятся вместе. Легкие фракции, составляющие примерно 1% от объема каменноугольной смолы, не смешиваются с водой и декантируются, образуя верхний слой дистиллята 112 в колонне С1. Затем они откачиваются в хранилище. Следует контролировать удельную плотность легких фракций и не допускать его превышения (например не более 0,92 при 15,5 °C), так как в противном случае ухудшится отделение нефтяных фракций от конденсированной воды. Это может произойти при избыточной подаче влажной каменноугольной смолы 102 в первую колонну C1.Water vapor and distilled light ends (such as BTX) rise in the first column C1 and are withdrawn via vapor line 113. They are then condensed in water-cooled condensers at a maximum temperature of ~75 °C and collected as column distillate C1 in line 112. Water distills at a temperature of ~100 °C. Light ends distill at about the same temperature: benzene (80 °C), toluene (110 °C) and possibly xylene (144 °C). Thus, these light ends and water are distilled and withdrawn together. The light ends, which constitute about 1% of the coal tar volume, are immiscible with water and are decanted to form the upper layer of distillate 112 in column C1. They are then pumped to storage. The specific gravity of the light fractions should be monitored and not allowed to exceed it (e.g. not more than 0.92 at 15.5 °C), since otherwise the separation of oil fractions from condensed water will deteriorate. This can happen when there is an excess feed of wet coal tar 102 into the first column C1.

Дистилляция в первой колонне С1 продолжается до тех пор, пока содержание воды в обезвоженном мазуте 114, собирающемся в С1 в виде кубового остатка, не снизится до уровня не более 2,5 масс. %, (предпочтительно менее 0,5%). При этом удельная плотность составляет не менее 1,15 при 15,5 °C. Затем этот обезвоженный мазут 114 отводится из первой колонны C1 по линии 115, которая может проходить через по меньшей мере один теплообменник для повышения температуры обезвоженного мазута 114 до 250-270 °C перед его поступлением во вторую колонну C2 для отгона легких фракций.Distillation in the first column C1 continues until the water content in the dehydrated fuel oil 114, collected in C1 as a still residue, decreases to a level of no more than 2.5 mass % (preferably less than 0.5%). In this case, the specific gravity is no less than 1.15 at 15.5 °C. Then this dehydrated fuel oil 114 is removed from the first column C1 through line 115, which can pass through at least one heat exchanger to increase the temperature of the dehydrated fuel oil 114 to 250-270 °C before it enters the second column C2 for distillation of light fractions.

Во второй колонне С2 обезвоженный мазут 114 подвергается дальнейшей перегонке с целью получения легкого дистиллята 122, который содержит сырой нафталин в виде НРН. Данный процесс называется отгоном легких фракций мазута, поскольку при этом удаляется самая низкокипящая фракция (верхний дистиллят) обезвоженного мазута 114. Поступающий обезвоженный мазут 114 уже имеет температуру 250-270 °C, когда он поступает во вторую колонну C2. Подача в колонну C2 регулируется при помощи нагревателя, систем вакуумирования и конденсатора второй колонны C2. Вторая колонна C2 представляет собой колонну атмосферного давления (1 атм) с дистилляционными тарелками 120, размещенными ниже точки подачи обезвоженного мазута 114. По крайней мере в одном варианте осуществления во второй колонке C2 устанавливается 20-30 тарелок. Выше точки подачи обезвоженного мазута 114 также может находиться по меньшей мере одна секция набивки 121, выполняющая дополнительную очистку легкого дистиллята 122 по мере его перегонки. Вторая колонна C2 может оснащаться нагревателем, например, ребойлером с огневым технологическим нагревателем или иным подходящим источником тепла с целью нагрева кубовых остатков до температуры 350-360 °C и дальнейшей перегонки легкого дистиллята 122. Пары легкого дистиллята 122 поднимаются по второй колонне C2 и обычно отводятся через дистиллятную линию 123 с подачей примерно в 15-22% от подачи сырья в колонну C2. Затем легкий дистиллят 122 может быть сконденсирован в одном или нескольких конденсаторах для преобразования в жидкую форму, которая содержит НРН с нафталином, и далее охлаждается водой в теплообменнике. Легкий дистиллят 122 предпочтительно содержит 55-65% нафталина. Он может быть дополнительно переработан на нефтеперерабатывающих заводах для отделения и очистки нафталина. Легкий дистиллят 122 предпочтительно имеет максимальную удельную плотность 1,03 при 70 °C. Свойства легкого дистиллята 122 представлены в табл. 1 и 2. По меньшей мере часть легкого дистиллята 122 может возвращаться в верхнюю часть второй колонны С2 для дополнительного орошения, что ограничивает количество высококипящих соединений и увеличивает содержание бензиновой фракции в легком дистилляте 122. В настоящем раскрытии изобретения следует особо отметить, что все потоки дистиллята и пара можно отводить, сохранять для дальнейшего использования и возвращать в подходящую точку технологического процесса, как хорошо известно специалистам в данной области. Жидкая флегма в колонне C2 конденсирует более высококипящие соединения из паров выше точки подачи, что повышает эффективность фракционирования в верхней ректификационной секции второй колонны C2. Легкий дистиллят 122 может стекать в колонну с подачей не менее 10% от подачи сырья в колонну C2, чтобы увеличить содержание нафталина в легком дистилляте 122. 15-22% исходной каменноугольной смолы 102 удаляется в виде легкого дистиллята 122.In the second column C2, the dehydrated fuel oil 114 is further distilled to obtain a light distillate 122 that contains crude naphthalene in the form of NPH. This process is called stripping the light fractions of the fuel oil, since it removes the lowest boiling fraction (the top distillate) of the dehydrated fuel oil 114. The incoming dehydrated fuel oil 114 already has a temperature of 250-270 °C when it enters the second column C2. The feed to the column C2 is controlled by a heater, vacuum systems and a condenser of the second column C2. The second column C2 is an atmospheric pressure column (1 atm) with distillation trays 120 located below the feed point of the dehydrated fuel oil 114. In at least one embodiment, 20-30 trays are installed in the second column C2. Above the feed point of dehydrated fuel oil 114, there may also be at least one section of packing 121 that further purifies the light distillate 122 as it is distilled. The second column C2 may be equipped with a heater, such as a reboiler with a fired process heater or another suitable heat source, for the purpose of heating the bottoms to a temperature of 350-360 °C and further distilling the light distillate 122. The vapors of the light distillate 122 rise through the second column C2 and are typically withdrawn through a distillate line 123 with a feed of about 15-22% of the feed to the column C2. The light distillate 122 may then be condensed in one or more condensers to convert it to a liquid form that contains NPH with naphthalene, and then cooled with water in a heat exchanger. The light distillate 122 preferably contains 55-65% naphthalene. It can be further processed in oil refineries to separate and purify naphthalene. The light distillate 122 preferably has a maximum specific gravity of 1.03 at 70 °C. The properties of the light distillate 122 are presented in Tables 1 and 2. At least a portion of the light distillate 122 can be returned to the top of the second column C2 for additional reflux, which limits the amount of high-boiling compounds and increases the content of the gasoline fraction in the light distillate 122. In the present disclosure, it should be especially noted that all distillate and vapor streams can be diverted, stored for further use and returned to a suitable point in the process, as is well known to those skilled in the art. The liquid reflux in column C2 condenses higher boiling compounds from the vapors above the feed point, which increases the fractionation efficiency in the upper fractionating section of the second column C2. Light distillate 122 can flow into the column at a feed rate of at least 10% of the feed to column C2 to increase the naphthalene content of the light distillate 122. 15-22% of the original coal tar 102 is removed as light distillate 122.

В кубовых остатках колонны C2 содержится отбензиненный мазут 125, который затем перекачивается в третью колонну C3 по линии 126 для производства пека с требуемой температурой размягчения. Линия 126 сохраняет тепло, поэтому поступающий в третью колонну C3 отбензиненный мазут 125 имеет примерно ту же температуру, что и кубовые остатки C2. Как вариант, мягкий пек 127 может подаваться в линию 126 перед третьей колонной C3 и смешиваться с отбензиненным мазутом 125, подаваемым в колонну C3 в качестве сырья. Это делается для регулировки температуры, увеличения объема сырья либо с целью удаления остатков нефти из мягкого пека. Третья колонна C3 предпочтительно является вакуумной, работающую при абсолютном давлении 40-100 миллибар (0,77-1,9 фунт/кв. дюйм абс.). Она также содержит тарелки 120 и секции набивки 121 в верхней части для проведения многоступенчатой дистилляции. Нагреватель - например, ребойлер с огневым технологическим нагревателем или иной подходящий источник тепла - может применяться для нагрева кубовых остатков в колонне C3 до температуры 350-360 °C с целью доведения до кипения тяжелых нефтяных дистиллятов, поступающих из отбензиненного мазута 125 путем рециркуляции жидких кубовых остатков C3.The bottoms of the C2 column contain lean fuel oil 125, which is then pumped to the third column C3 via line 126 to produce pitch with the desired softening point. Line 126 retains heat, so that the lean fuel oil 125 entering the third column C3 has approximately the same temperature as the bottoms of the C2 column. Alternatively, soft pitch 127 can be fed to line 126 before the third column C3 and mixed with the lean fuel oil 125 fed to the C3 column as feed. This is done to adjust the temperature, increase the volume of the feed, or to remove residual oil from the soft pitch. The third column C3 is preferably a vacuum column, operating at an absolute pressure of 40-100 millibars (0.77-1.9 psia). It also comprises trays 120 and packing sections 121 at the top for carrying out multi-stage distillation. A heater, such as a reboiler with a fired process heater or other suitable heat source, may be used to heat the bottoms in the column C3 to a temperature of 350-360 °C in order to bring the heavy petroleum distillates coming from the stripped fuel oil 125 to boiling by recirculating the liquid bottoms C3.

По мере дистилляции отбензиненного мазута 125 в третьей колонне C3 пары дистиллята поднимаются по колонне и конденсируются за счет рециркуляции различных дистиллятов. В частности, первый средний дистиллят 135 отбирается по линии дистиллята 136 и охлаждается внешне другими технологическими средами, потоками нефтепродукта-теплоносителя или воды с целью конденсации. Его свойства приведены ниже в таблицах 1 и 2. Первый средний дистиллят 135 - промежуточное сажевое сырье. Он используется в основном для повышения качества других веществ и в виде смеси с нефтепродуктами. Частично он может возвращаться обратно в третью колонну C3 либо направляться на хранение и продажу. Менее 5% исходной каменноугольной смолы 102 отгоняется в виде первого среднего дистиллята 135.As the stripped fuel oil 125 is distilled in the third column C3, the distillate vapors rise through the column and are condensed by recirculating various distillates. In particular, the first middle distillate 135 is collected through the distillate line 136 and is cooled externally by other process media, flows of heat-transfer oil product or water for the purpose of condensation. Its properties are given below in Tables 1 and 2. The first middle distillate 135 is an intermediate soot raw material. It is used primarily to improve the quality of other substances and as a mixture with oil products. Some of it can be returned back to the third column C3 or sent for storage and sale. Less than 5% of the original coal tar 102 is distilled off as the first middle distillate 135.

Второй продукт из третьей колонны C3 - это второй средний дистиллят 138. Он содержит компоненты креозота, такие как нефтяная основа для креозота, выпускаемого по стандартам WEI-C или AWPA. Второй средний дистиллят 138 отводится по дистиллятной линии 139 и охлаждается внешне другими технологическими средами, потоками нефтепродукта-теплоносителя или воды с целью конденсации. 13-22% от общего количества сырого пека 102 отгоняется в виде второго среднего дистиллята 138. Свойства второго среднего дистиллята 138 приведены ниже в таблицах 1 и 2. Кроме того, его максимальная дистилляция равна 10% при температуре 300 °C и 65-90% при температуре до 355 °C. В ряде случаев (особенно в Европе) допускается содержание не более 10 частей бензо(а)пирена на миллион. По меньшей мере часть дистиллированного второго среднего дистиллята 138 можно рециркулировать в третью колонну C3 для орошения. Содержащийся во втором среднем дистилляте 138 креозот очень полезен во многих отраслях промышленности, например, в качестве защитной пропитки для древесины. Поэтому его качество проверяется путем контроля температурного диапазона дистилляции и содержания бензо(а)пирена. Качество второго среднего дистиллята 138 определяется его долей от общего количества каменноугольной смолы 102. Желательно, чтобы она находилось в диапазоне 14-20%. Кроме того, качество зависит от температуры дистиллята при его рециркуляции в третью колонну C3 для орошения. Предпочтителен температурный диапазон 100-115 °C.The second product from the third column C3 is the second middle distillate 138. It contains creosote components such as the petroleum base for creosote produced to WEI-C or AWPA standards. The second middle distillate 138 is withdrawn through the distillate line 139 and is cooled externally by other process fluids, heat transfer oil streams or water for the purpose of condensation. 13-22% of the total amount of crude pitch 102 is distilled as the second middle distillate 138. The properties of the second middle distillate 138 are given below in Tables 1 and 2. In addition, its maximum distillation is 10% at a temperature of 300 °C and 65-90% at a temperature of up to 355 °C. In some cases (especially in Europe), the content of not more than 10 parts per million of benzo(a)pyrene is allowed. At least a portion of the distilled second middle distillate 138 can be recycled to the third column C3 for reflux. The creosote contained in the second middle distillate 138 is very useful in many industries, for example as a wood preservative. Therefore, its quality is checked by monitoring the temperature range of distillation and the content of benzo(a)pyrene. The quality of the second middle distillate 138 is determined by its share of the total amount of coal tar 102. It is desirable that it be in the range of 14-20%. In addition, the quality depends on the temperature of the distillate when it is recycled to the third column C3 for reflux. A temperature range of 100-115 °C is preferred.

Третьим продуктом, получаемым при дистилляции отбензиненного мазута 125 в третьей колонне C3, является тяжелый дистиллят 141, который отводится по дистиллятной линии 142. Он охлаждается внешне другими технологическими средами, потоками нефтепродукта-теплоносителя или воды с целью конденсации. Этот тяжелый дистиллят 141 также представляет собой смесь компонентов, в основном содержащую сажевое сырье. Но он также содержит дополнительные компоненты, отсутствующие в первом среднем дистилляте 135, как показано в таблице 1 ниже. Это повышает уровень ПАУ и температуру кипения тяжелого дистиллята 141. Кроме того, тяжелый дистиллят 141 имеет чрезвычайно низкую, практически нулевую концентрацию нерастворимых хинолинов и толуола. Максимальная степень дистилляции тяжелого дистиллята, равная 10%, достигается при температурах до 355 °C. По крайней мере часть тяжелого дистиллята 141 может возвращаться в третью колонну С3 для дальнейшей дистилляции и фракционирования путем орошения. Примерно 14% от общего количества исходного пека 102 может отгоняться в виде тяжелого дистиллята 141.The third product obtained from the distillation of the stripped fuel oil 125 in the third column C3 is the heavy distillate 141, which is withdrawn through the distillate line 142. It is cooled externally by other process media, heat transfer oil or water flows for the purpose of condensation. This heavy distillate 141 is also a mixture of components, mainly containing soot feedstock. But it also contains additional components that are absent in the first middle distillate 135, as shown in Table 1 below. This increases the PAH level and the boiling point of the heavy distillate 141. In addition, the heavy distillate 141 has an extremely low, practically zero, concentration of insoluble quinolines and toluene. The maximum distillation degree of the heavy distillate, equal to 10%, is achieved at temperatures up to 355 °C. At least a portion of the heavy distillate 141 may be returned to the third column C3 for further distillation and fractionation by reflux. Approximately 14% of the total amount of the starting pitch 102 may be distilled off as the heavy distillate 141.

Основные свойства различных дистиллятов, образующихся в первом варианте осуществления системы производства каменноугольной смолы 100, приведены далее в таблицах 1 и 2. Количество компонентов зависит от желаемой температуры размягчения получаемого пека. The main properties of the various distillates formed in the first embodiment of the coal tar production system 100 are given below in Tables 1 and 2. The amount of components depends on the desired softening temperature of the resulting pitch.

Таблица 1.Table 1.

КомпонентComponent Легкий дистиллятLight distillate 1-й поток среднего дистиллята1st stream of middle distillate 2-й поток среднего дистиллята2nd stream of middle distillate Тяжелый дистиллятHeavy distillate (% от общего кол-ва)(% of total) (% от общего кол-ва)(% of total) (% от общего кол-ва)(% of total) (% от общего кол-ва)(% of total) БензолBenzene 0,200.20 ТолуолToluene 0,300.30 ЭтилбензолEthylbenzene 0,200.20 m+p ксилолm+p xylene 0,300.30 СтиролStyrene 0,200.20 o-ксилолo-xylene 0,240.24 3+4 этилтолуол3+4 ethyltoluene 0,100.10 0,070.07 1,3,5-триметилбензол1,3,5-trimethylbenzene 1,141.14 0,030.03 ФенолPhenol 0,730.73 0,050.05 1,2,3-триэтилбензол1,2,3-triethylbenzene 0,100.10 0,080.08 ИнданIndan 0,480.48 0,050.05 0,080.08 ИнденInden 4,534.53 0,750.75 0,010.01 НафталинNaphthalene 62,4062.40 3,493.49 0,200.20 МетилнафталиныMethylnaphthalenes 11,7511.75 11,3811.38 0,200.20 0,080.08 ХинолинQuinoline 0,770.77 0,370.37 0,340.34 0,030.03 АценафтенAcenaphthene 0,700.70 17,6817.68 8,208.20 0,440.44 АценафтиленAcenaphthylene 1,091.09 7,757.75 4,234.23 0,260.26 ДибензофуранDibenzofuran 1,291.29 0,590.59 0,430.43 0,030.03 ФлуоренFluorene 1,851.85 10,1410.14 7,537.53 0,040.04 ФенантлиренPhenantliren 1,591.59 12,7012.70 26,2226,22 5,235.23 АнтраценAnthracene 0,240.24 2,902.90 4,454.45 1,461.46 КарбазолCarbazole 1,781.78 4,754.75 2,022.02 4Н-циклопента[деф]
фенантлирен
4H-cyclopenta[def]
phenanthlyren
0,890.89 3,363.36 1,351.35
ФлуорантенFluoranthene 1,331.33 8,668.66 15,1315.13 ПиренPyrene 0,510.51 3,893.89 13,8613.86 Бенз[а]антраценBenz[a]anthracene 0,010.01 5,295.29 ХризенChrysen 5,255.25 БензофлуорантеныBenzofluoranthenes 4,844.84 Бензо (е) пиренBenzo(e)pyrene 1,481.48 Бензо (а) пиренBenzo(a)pyrene 1,761.76 Температура кипенияBoiling point 80-340 °C80-340 °C 248-425 °C248-425 °C 265-437 °C265-437 °C 308-496 °C308-496 °C

Таблица 2.Table 2.

КомпонентComponent 1-й поток среднего дистиллята1st stream of middle distillate 2-й поток среднего дистиллята2nd stream of middle distillate Тяжелый дистиллятHeavy distillate Темп. плавл. 115 °C (%)Melting point 115 °C (%) Темп. плавл. 130 °C (%)Melting point 130 °C (%) Темп. плавл. 115 °C (%)Melting point 115 °C (%) Темп. плавл. 130 °C (%)Melting point 130 °C (%) Темп. плавл. 115 °C (%)Melting point 115 °C (%) Темп. плавл. 130 °C (%)Melting point 130 °C (%) ИнденInden 0,40.4 0,60.6 0,10.1 0,10.1 0,10.1 НафталинNaphthalene 3,3-4,93.3-4.9 3,2-6,23.2-6.2 0,3-0,90.3-0.9 0,4-0,80.4-0.8 0,10.1 0,10.1 ТионафталинThionaphthalene 0,1-0,30.1-0.3 0,20.2 0,10.1 0,10.1 0,10.1 0,10.1 ХинолинQuinoline 1,4-2,21.4-2.2 1,2-1,61.2-1.6 0,4-0,60.4-0.6 0,3-0,50.3-0.5 0,10.1 0,10.1 ИзохинолинIsoquinoline 0,5-0,70.5-0.7 0,4-0,60.4-0.6 0,10.1 0,10.1 ИндолIndole 1,0-1,41.0-1.4 1,0-1,21.0-1.2 0,2-0,40.2-0.4 0,30.3 2-метилнафталин2-methylnaphthalene 5,5-6,95.5-6.9 5,3-5,95.3-5.9 1,1-1,51.1-1.5 1,0-1,41.0-1.4 0,20.2 0,20.2 1-метилнафталин1-methylnaphthalene 2,6-3,22.6-3.2 2,4-2,82.4-2.8 0,5-0,70.5-0.7 0,5-0,70.5-0.7 0,10.1 0,10.1 БифенилBiphenyl 2,2-2,42.2-2.4 2,0-2,62.0-2.6 0,70.7 0,5-0,90.5-0.9 0,10.1 0,10.1 ДиметилнафталиныDimethylnaphthalenes 2,7-3,12.7-3.1 2,5-3,12.5-3.1 0,8-1,00.8-1.0 0,7-1,10.7-1.1 0,10.1 0,20.2 АценафтенAcenaphthene 0,3-0,50.3-0.5 0,3-0,50.3-0.5 0,10.1 0,10.1 0,10.1 0,00,0 АценафтиленAcenaphthylene 14,7-16,114.7-16.1 15,9-17,315.9-17.3 5,5-6,35.5-6.3 57-7,357-7.3 0,8-1,00.8-1.0 1,01.0 ДибензофуранDibenzofuran 7,6-8,67.6-8.6 7,3-8,77.3-8.7 3,6-4,03.6-4.0 3,3-4,53.3-4.5 0,6-0,80.6-0.8 0,80.8 ФлуоренFluorene 9,9-10,99.9-10.9 10,5-10,710.5-10.7 5,7-6,55.7-6.5 6,0-706.0-70 1,0-1,21.0-1.2 1,31.3 2-метилфлуорен2-methylfluorene 0,6-0,80.6-0.8 0,70.7 0,5-0,70.5-0.7 0,60.6 0,10.1 0,10.1 1-метилфлуорен1-methylfluorene 0,30.3 0,30.3 0,30.3 0,30.3 0,10.1 0,10.1 ДибензотиофенDibenzothiophene 1,4-1,61.4-1.6 1,51.5 1,6-1,81.6-1.8 1,7-1,91.7-1.9 0,50.5 0,60.6 ФенантренPhenanthrene 19,6-22,619.6-22.6 21,4-22,021.4-22.0 25,7-30,125.7-30.1 28,2-30,828.2-30.8 7,5-8,57.5-8.5 9,0-10,09.0-10.0 АнтраценAnthracene 5,3-5,95.3-5.9 5,6-5,85.6-5.8 6,4-8,26.4-8.2 7,9-8,97.9-8.9 2,1-2,52.1-2.5 2,5-2,92.5-2.9 КарбазолCarbazole 2,3-3,12.3-3.1 2,2-2,82.2-2.8 4,2-5,84.2-5.8 4,9-5,54.9-5.5 1,6-2,01.6-2.0 1,9-2,11.9-2.1 3-метилфенантрен3-methylphenanthrene 0,70.7 0,70.7 1,2-1,41.2-1.4 1,31.3 0,50.5 0,60.6 2-метилфенантрен2-methylphenanthrene 1,01.0 0,8-1,00.8-1.0 1,7-2,11.7-2.1 1,6-2,01.6-2.0 0,7-0,90.7-0.9 0,90.9 Циклопента[деф]фенантренCyclopenta[def]phenanthrene 1,5-1,71.5-1.7 1,5-1,71.5-1.7 3,2-3,83.2-3.8 3,4-3,63.4-3.6 1,4-1,61.4-1.6 1,6-1,81.6-1.8 (4+1)-метилфенантрен(4+1)-methylphenanthrene 0,30.3 0,30.3 0,6-0,80.6-0.8 0,70.7 0,30.3 0,40.4 ФлуорантенFluoranthene 3,9-5,13.9-5.1 3,5-4,53.5-4.5 14,5-17,314.5-17.3 13,3-15,513.3-15.5 14,5-16,114.5-16.1 16,2-18,216.2-18.2 ПиренPyrene 2,3-3,12.3-3.1 2,0-2,62.0-2.6 9,8-11,89.8-11.8 8,3-9,98.3-9.9 14,5-16,114.5-16.1 15,9-17,715.9-17.7 Бензо[а]флуоренBenzo[a]fluorene 0,20.2 0,10.1 0,7-0,90.7-0.9 0,6-0,80.6-0.8 3,1-3,53.1-3.5 3,4-3,63.4-3.6 Бензо[b]флуоренBenzo[b]fluorene 0,20.2 0,20.2 0,9-1,10.9-1.1 0,7-1,10.7-1.1 3,5-3,93.5-3.9 3,7-4,13.7-4.1 Бенз[а]антраценBenz[a]anthracene 8,2-8,78.2-8.7 9,1-9,79.1-9.7 ХризенChrysen 7,5-8,37.5-8.3 8,2-8,88.2-8.8 Бензо(bjk)флуорантенBenzo(bjk)fluoranthene 7,1-7,97.1-7.9 10,0-10,810.0-10.8 B(e)PB(e)P 2,4-2,62.4-2.6 3,5-3,73.5-3.7 Бензо(а)пиренBenzo(a)pyrene 2,7-3,12.7-3.1 4,1-4,34.1-4.3

Кубовый остаток в колонне C3 является требуемым готовым продуктом - каменноугольным пеком 150. К его параметрам качества относятся, среди прочего, температура размягчения, доля дистиллятов, выделяющихся при температуре до 355 °C, содержание нерастворимых хинолинов и толуола. Эти три параметра зависят от температуры кубового остатка C3 и подачи тяжелого дистиллята 141. Предпочтительно, чтобы температура размягчения готового пека 150 находилась в диапазоне 100-140 °C, а содержание нерастворимых хинолинов не превышало 20%. Кроме того, предпочтительное содержание золы в готовом пеке 150 составляет не более 0,4%, а желаемая доля дистиллята, выделяющегося при температурах до 355 °C - не более 4%. Система 100 и соответствующий технологический процесс способны обеспечить выход пека ~40% и выше. Пек 150 отводится из третьей колонны C3 по линии 151 для дальнейшего хранения, транспортировки, использования или продажи.The bottom residue in the column C3 is the desired finished product - coal tar pitch 150. Its quality parameters include, among others, the softening point, the proportion of distillates released at a temperature of up to 355 °C, the content of insoluble quinolines and toluene. These three parameters depend on the temperature of the bottom residue C3 and the feed of heavy distillate 141. Preferably, the softening point of the finished pitch 150 is in the range of 100-140 °C, and the content of insoluble quinolines does not exceed 20%. In addition, the preferred ash content in the finished pitch 150 is no more than 0.4%, and the desired proportion of distillate released at temperatures of up to 355 °C is no more than 4%. The system 100 and the corresponding technological process are capable of providing a pitch yield of ~40% and higher. Pitch 150 is withdrawn from the third column C3 via line 151 for further storage, transportation, use or sale.

Система производства пека 100 содержит подсистему термообработки 300. Подробные сведения о подсистеме термообработки 300 представлены ниже, а также на фиг. 4A и 4B. Следует отметить, что процесс термообработки 300 способен увеличить общий выход пека 150 на 2-10%, обеспечив достижение показателя в 42-50%. В некоторых вариантах осуществления изобретения выход пека увеличивается до предпочтительного значения в 44%. Увеличение выхода пека 150 достигается путем термической обработки отгоняемого тяжелого дистиллята 141 при заранее выбранных температуре и времени выдержки с последующей подачей термически обработанного продукта в третью колонну C3 для дальнейшей дистилляции и фракционирования пека в системе производства смолы 100, как показано на фиг. 2A.The pitch production system 100 includes a heat treatment subsystem 300. Details of the heat treatment subsystem 300 are provided below and in Figs. 4A and 4B. It should be noted that the heat treatment process 300 is capable of increasing the overall pitch yield 150 by 2-10%, ensuring that a rate of 42-50% is achieved. In some embodiments of the invention, the pitch yield is increased to a preferred value of 44%. The increase in the pitch yield 150 is achieved by heat treating the distilled heavy distillate 141 at a pre-selected temperature and holding time, and then feeding the heat-treated product to the third column C3 for further distillation and fractionation of the pitch in the resin production system 100, as shown in Fig. 2A.

Настоящее изобретение также содержит второй вариант осуществления системы производства смолы каменноугольного пека 100', схематично показанный на фиг. 2B. Каменноугольная смола 102 нагревается до 160-170 °C, проходя через по меньшей мере один теплообменник (не показан) в линии подачи 110 в колонну C1. При этом смола находится под давлением ~100 фунтов на кв. дюйм. Каменноугольная смола 102 подается в первую колонну C1 через диафрагму 111. Вещество из линии 110 попадает в колонну C1 именно через эту диафрагму. В данном варианте осуществления первая колонна C1 представляет собой дегидратор, работающий при почти атмосферном давлении, равном ~900 мм рт. ст (17,4 фунт/кв. дюйм (изб.)). Перепад давлений между линией подачи 110 и первой колонной С1 приводит к мгновенному испарению влажной каменноугольной смолы 102 с выделением водяного пара и легких фракций нефти, таких как бензол, толуол и ксилол, образуя дистиллят 112 в колонне С1. Как и в других вариантах, кубовой остаток в первой колонне C1 представляет собой обезвоженный мазут 114. Мазут остается в первой колонне C1 до тех пор, пока содержание воды в нем не снизится до ~2,5% (предпочтительно до менее чем 0,5%). Его параметры такие же, как и у обезвоженного мазута 114, описанного выше.The present invention also includes a second embodiment of a coal tar pitch manufacturing system 100', schematically shown in Fig. 2B. Coal tar pitch 102 is heated to 160-170 °C by passing through at least one heat exchanger (not shown) in a feed line 110 to a column C1. The pitch is then under a pressure of ~100 psig. Coal tar pitch 102 is fed to a first column C1 through an orifice 111. The material from line 110 enters the column C1 through this orifice. In this embodiment, the first column C1 is a dehydrator operating at near atmospheric pressure of ~900 mmHg (17.4 psig). The pressure difference between the feed line 110 and the first column C1 causes the wet coal tar 102 to flash evaporate, releasing water vapor and light oil fractions such as benzene, toluene and xylene to form distillate 112 in column C1. As in other embodiments, the bottoms in the first column C1 are dehydrated fuel oil 114. The fuel oil remains in the first column C1 until its water content is reduced to ~2.5% (preferably to less than 0.5%). Its parameters are the same as those of the dehydrated fuel oil 114 described above.

Обезвоженный мазут 114 подается по линии 115 из колонны C1 во вторую колонну C2, которая представляет собой фракционатор или колонну многоступенчатой дистилляции, как описано выше. В этом случае во второй колонне C2 создается разрежение 120-180 мм рт. ст. (2,3-3,48 фунт/кв. дюйм (абс.)). Колонна нагревается до внутренней температуры 182-230 °C. Во втором варианте осуществления технологической системы 100' легкий дистиллят 122' отводится по линии 123. Легкий дистиллят 122' имеет состав и свойства, представленные ниже в таблице 3. Средний дистиллят 138' также отгоняется и отводится из второй колонны C2. Средний дистиллят 138' имеет состав и свойства, представленные ниже в таблице 3. Кубовые остатки C2 нагреваются нагревателем (не показан) до температуры 350-365 °C, что обеспечивает их циркуляцию и способствует процессу дистилляции. Отпаренные легкий и средний дистилляты 122', 138' допускается смешивать и хранить вместе. Они также могут храниться отдельно и затем перерабатываться, например, для получения очищенного креозота, который продается заказчикам или используется в других целях.The dehydrated fuel oil 114 is fed through a line 115 from the column C1 to a second column C2, which is a fractionator or a multi-stage distillation column, as described above. In this case, a vacuum of 120-180 mm Hg (2.3-3.48 psia) is created in the second column C2. The column is heated to an internal temperature of 182-230 °C. In a second embodiment of the process system 100', a light distillate 122' is withdrawn through a line 123. The light distillate 122' has the composition and properties presented below in Table 3. A middle distillate 138' is also distilled and withdrawn from the second column C2. Middle distillate 138' has the composition and properties presented below in Table 3. Still residues C2 are heated by a heater (not shown) to a temperature of 350-365 °C, which ensures their circulation and facilitates the distillation process. Stripped light and middle distillates 122', 138' may be mixed and stored together. They may also be stored separately and then processed, for example, to obtain purified creosote, which is sold to customers or used for other purposes.

Кубовые остатки C2 содержат отбензиненный мазут 125'. Его свойства аналогичны описанным ранее. Температура находится в диапазоне 350-365 °C, а давление - 180-220 мм рт. ст. (3,48-4,25 фунт/кв. дюйм (абс.)). Во втором варианте осуществления процесса производства пека 100' отбензиненный мазут 125' подается из второй колонны C2 в четвертую колонну C4 по линии 126'. Четвертая колонна C4 является испарительной в отличие от вышеописанной фракционирующей третьей колонны C3. Отбензиненный мазут 125' подается в четвертую колонну С4 через отверстие 111 (например, разбрызгиватель или другое подходящее устройство). Четвертая колонна С4 находится под вакуумом при давлении 40-70 мм рт. ст. (0,77-1,35 фунт/кв. дюйм (абс.)). Когда отбензиненный мазут 125 мгновенно испаряется в четвертой колонне C4, тяжелый дистиллят 141' отделяется при температуре 290-365 °C и отводится по линии дистиллята 142. Этот тяжелый дистиллят 141' содержит компоненты и имеет свойства, приведенные ниже в таблице 3. Затем тяжелый дистиллят 141' подается в подсистему термической обработки 300, описанную ниже, для проведения термической обработки с целью увеличения выхода пека. Пройдя через подсистему термообработки 300, термообработанный продукт поступает в линию 115, соединяющую колонны С1 и С2, и смешивается с сырьем колонны C2 для дополнительного фракционирования и дистилляции. Выход получаемого в результате этого процесса пека 150' на 20-40% выше по сравнению с исходным выходом без термической обработки тяжелого дистиллята 141’.The bottoms C2 contain the stripped fuel oil 125'. Its properties are similar to those described earlier. The temperature is in the range of 350-365 °C, and the pressure is 180-220 mm Hg (3.48-4.25 psi (abs.)). In the second embodiment of the process for producing pitch 100', the stripped fuel oil 125' is fed from the second column C2 to the fourth column C4 through line 126'. The fourth column C4 is an evaporative column, unlike the above-described fractionating third column C3. The stripped fuel oil 125' is fed to the fourth column C4 through an opening 111 (for example, a sparger or other suitable device). The fourth column C4 is under vacuum at a pressure of 40-70 mm Hg. (0.77-1.35 psia). When the trimmed fuel oil 125 is flashed in the fourth column C4, the heavy distillate 141' is separated at a temperature of 290-365 °C and is withdrawn through the distillate line 142. This heavy distillate 141' contains the components and has the properties listed below in Table 3. The heavy distillate 141' is then fed to the heat treatment subsystem 300 described below for heat treatment to increase the yield of pitch. After passing through the heat treatment subsystem 300, the heat treated product enters the line 115 connecting columns C1 and C2 and is mixed with the feedstock of column C2 for additional fractionation and distillation. The yield of 150' pitch obtained as a result of this process is 20-40% higher compared to the original yield of heavy distillate 141' without heat treatment.

Различные дистилляты, получаемые по второму предпочтительному варианту системы производства пека, имеют свойства, представленные в таблице 3.The various distillates obtained by the second preferred embodiment of the pitch production system have the properties presented in Table 3.

Таблица 3.Table 3.

КомпонентComponent Легкий дистиллят (% от общего объема)Light distillate (% of total volume) Средний дистиллят (% от общего объема)Middle distillate (% of total volume) Тяжелый дистиллят (% от общего объема)Heavy distillate (% of total volume) БензолBenzene 0,160.16 ТолуолToluene 0,170.17 ЭтилбензолEthylbenzene 0,070.07 m+p ксилолm+p xylene 0,320.32 СтиролStyrene 0,230.23 o-ксилолo-xylene 0,130.13 3+4 этилтолуол3+4 ethyltoluene 0,000,00 1,3,5-триметилбензол1,3,5-trimethylbenzene 0,000,00 ФенолPhenol 0,120.12 1,2,3-триэтилбензол1,2,3-triethylbenzene 0,000,00 ИнданIndan 1,451.45 0,070.07 ИнденInden 3,213.21 0,220.22 НафталинNaphthalene 53,7653.76 12,8612.86 МетилнафталиныMethylnaphthalenes 7,587.58 0,900.90 ХинолинQuinoline 0,610.61 5,165.16 АценафтенAcenaphthene 3,793.79 0,630.63 2,352.35 АценафтиленAcenaphthylene 1,361.36 1,961.96 0,070.07 ДибензофуранDibenzofuran 2,262.26 3,713.71 0,290.29 ФлуоренFluorene 2,882.88 17,0317.03 0,830.83 ФенантренPhenanthrene 4,434.43 2,912.91 9,779.77 АнтраценAnthracene 0,970.97 1,621.62 3,193.19 КарбазолCarbazole 1,611.61 1,831.83 4Н-циклопента[деф]
фенантрен
4H-cyclopenta[def]
phenanthrene
2,002.00 2,002.00
ФлуорантенFluoranthene 11,5611.56 16,2316.23 ПиренPyrene 8,038.03 14,7414.74 Бенз[а]антраценBenz[a]anthracene 0,500.50 4,714.71 ХризенChrysen 1,761.76 4,984.98 БензофлуорантеныBenzofluoranthenes 0,820.82 4,094.09 Бензо (е) пиренBenzo(e)pyrene 0,390.39 1,161.16 Бензо(а)пиренBenzo(a)pyrene 0,620.62 1,461.46 Температура кипенияBoiling point 80-340 °C80-340 °C 265-496 °C265-496 °C 279-496 °C279-496 °C

В третьем варианте осуществления системы производства пека 100", показанном на фиг. 2C, каменноугольная смола 102 нагревается до температуры 124-184 °C по мере прохождения через по меньшей мере один теплообменник (не показан) в линии подачи 110 колонны С1 под давлением 158-161 фунт/кв. дюйм. Каменноугольная смола 102 подается в первую колонну C1 через диафрагму 111. Вещество из линии 110 попадает в колонну C1 именно через эту диафрагму. В данном варианте осуществления первая колонна C1 представляет собой дегидратор, находящийся под атмосферным давлением ~15,6 фунт/кв. дюйм (абс.) Перепад давления между линией подачи 110 и первой колонной C1 приводит к мгновенному испарению влажной каменноугольной смолы 102 с отделением водяного пара и легких нефтяных фракций, таких как БТК, в виде дистиллята 112 с температурой ~115 °C. Как и в ранее описанных вариантах осуществления, кубовые остатки колонны С1 представляют собой обезвоженный мазут 114, который остается в первой колонне С1 до тех пор, пока содержание воды в нем не снизится до не более чем 2,5% (предпочтительно менее 0,5%), а температура не достигнет примерно 230 °C.In a third embodiment of a pitch manufacturing system 100", shown in Fig. 2C, coal tar 102 is heated to a temperature of 124-184 °C as it passes through at least one heat exchanger (not shown) in a feed line 110 of a column C1 at a pressure of 158-161 psig. Coal tar 102 is fed to a first column C1 through an orifice 111. It is through this orifice that the material from line 110 enters column C1. In this embodiment, the first column C1 is a dehydrator that is at atmospheric pressure of ~15.6 psia. The pressure drop between feed line 110 and first column C1 causes the wet coal tar 102 to flash, separating water vapor and light oil fractions such as BTX as a distillate. 112 with a temperature of ~115 °C. As in the previously described embodiments, the bottoms of column C1 are dehydrated fuel oil 114, which remains in the first column C1 until its water content decreases to no more than 2.5% (preferably less than 0.5%) and the temperature reaches approximately 230 °C.

Третий вариант осуществления системы 100" отличается от предыдущих вариантов тем, что в нем используются четыре колонны для дистилляции и разделения нефтяных фракций в ходе получения пека. В частности, обезвоженный мазут 114 подается во вторую колонну-фракционатор C2 по линии 115 и нагревается до температуры ~262 °C с помощью нагревателя (не показан). Легкий дистиллят 122" отгоняется из второй колонны С2 и может возвращаться в колонну для дальнейшего фракционирования. Свойства легкого дистиллята 122" приведены ниже в таблице 4. Он может содержать НРН и другие легкие нефтяные фракции. Готовый отбензиненный мазут 125", образующийся в виде кубового остатка в колонне C2, может подаваться в третью колонну C3 по линии 126 для дальнейшей дистилляции.The third embodiment of the system 100" differs from the previous embodiments in that it uses four columns for distillation and separation of oil fractions during the production of pitch. In particular, dehydrated fuel oil 114 is fed to the second fractionator column C2 via line 115 and heated to a temperature of ~262 °C using a heater (not shown). Light distillate 122" is distilled from the second column C2 and can be returned to the column for further fractionation. The properties of the light distillate 122" are given below in Table 4. It can contain HPH and other light oil fractions. The finished stripped fuel oil 125", formed as a bottoms residue in column C2, can be fed to the third column C3 via line 126 for further distillation.

В третьей колонне C3 пек нагревается до температуры ~330 °C с помощью нагревателя (не показан) с целью отгонки среднего дистиллята 138". Свойства средних дистиллятов 138" приведены ниже в таблице 4. Они могут содержать креозот и ряд сажевых соединений. Средний дистиллят 138" также может возвращаться в третью колонну C3 для дополнительной дистилляции и фракционирования. Мягкий пек 127", образующийся в виде кубовых остатков третьей колонны C3, имеет близкие к требуемым характеристики. Однако возможно получение слишком низкой температуры размягчения, например, ~90 °C. Для повышения температуры размягчения пека необходимо дальнейшее удаление нефтяных фракций.In the third column C3, the pitch is heated to a temperature of ~330 °C using a heater (not shown) to distill off the middle distillate 138". The properties of the middle distillates 138" are given below in Table 4. They may contain creosote and a number of carbon black compounds. The middle distillate 138" can also be returned to the third column C3 for additional distillation and fractionation. The soft pitch 127", formed as the bottoms of the third column C3, has close to the required characteristics. However, it is possible to obtain too low a softening point, for example, ~90 °C. To increase the softening point of the pitch, further removal of oil fractions is necessary.

Для этого мягкий пек 127" можно подать по соединяющей колонны C3 и C4 линии в четвертую испарительную колонну C4, использующую перепад давления для удаления нефтяных фракций из твердых частиц. Например, четвертая колонна C4 может находиться под вакуумом ~1 фунт/кв. дюйм (абс.). Под действием перепада давления тяжелый дистиллят 141" отгоняется, оставляя в нижней части четвертой колонны каменноугольный пек 150", который отводится для дальнейшего использования или продажи. Тяжелый дистиллят 141" находится при температуре ~310 °C и давлении ~1 фунт/кв. дюйм (изб.). Его свойства представлены ниже в таблице 4.To achieve this, the soft pitch 127" can be fed through a line connecting columns C3 and C4 to a fourth flash column C4, which uses the pressure drop to remove oil fractions from the solids. For example, the fourth column C4 may be under a vacuum of ~1 psia. Under the action of the pressure drop, the heavy distillate 141" is distilled off, leaving the coal tar pitch 150" at the bottom of the fourth column, which is withdrawn for further use or sale. The heavy distillate 141" is at a temperature of ~310 °C and a pressure of ~1 psia. Its properties are presented below in Table 4.

Следующий этап процесса 100" - термическая обработка отпаренного тяжелого дистиллята 141" в подсистеме термической обработки 300, которая более подробно описана ниже. После термической обработки тяжелый дистиллят 141" смешивается с отбензиненным мазутом 125", образуя сырье для колонны C3, либо отдельно подается в колонну C3 с целью отпаривания среднего дистиллята 138", а затем и тяжелого дистиллята 141" из вновь образованного дополнительного количества пека.The next step in the 100" process is the thermal treatment of the stripped heavy distillate 141" in the thermal treatment subsystem 300, which is described in more detail below. After thermal treatment, the heavy distillate 141" is mixed with the stripped fuel oil 125" to form the feedstock for the C3 column, or is fed separately to the C3 column for the purpose of stripping the middle distillate 138" and then the heavy distillate 141" from the newly formed additional amount of pitch.

Свойства дистиллятов, производимых в третьем предпочтительном варианте осуществления системы 100" производства смолы из каменноугольного пека, приведены в таблице 4.The properties of the distillates produced in the third preferred embodiment of the coal tar pitch production system 100" are shown in Table 4.

Таблица 4.Table 4.

КомпонентComponent Легкий дистиллят (% от общего объема)Light distillate (% of total volume) Средний дистиллят (% от общего объема)Middle distillate (% of total volume) Тяжелый дистиллят (% от общего объема)Heavy distillate (% of total volume) БензолBenzene ТолуолToluene ЭтилбензолEthylbenzene 0-0,580-0.58 0-0,550-0.55 m+p ксилолm+p xylene СтиролStyrene 0-0,430-0.43 0-0,320-0.32 o-ксилолo-xylene 3+4 этилтолуол3+4 ethyltoluene 1,3,5-триметилбензол1,3,5-trimethylbenzene 0-1,230-1.23 0-0,580-0.58 ФенолPhenol 1,2,3-триэтилбензол1,2,3-triethylbenzene ИнданIndan 0,55-0,740.55-0.74 0-0,290-0.29 ИнденInden 6,45-6,586.45-6.58 3,00-4,283.00-4.28 0-0,280-0.28 НафталинNaphthalene 47,89-56,5147.89-56.51 3,48-6,003.48-6.00 МетилнафталиныMethylnaphthalenes 6,56-11,196.56-11.19 1,32-5,001.32-5.00 ХинолинQuinoline 0-1,470-1.47 АценафтенAcenaphthene 2,12-3,882.12-3.88 6,00-6,716.00-6.71 2,01-4,412.01-4.41 АценафтиленAcenaphthylene 1,71-2,161.71-2.16 0-3,000-3.00 0-2,000-2.00 ДибензофуранDibenzofuran 1,50-3,691.50-3.69 2,50-3,382.50-3.38 0,16-0,530.16-0.53 ФлуоренFluorene 0,71-2,850.71-2.85 4,81-5,004.81-5.00 0,78-1,730.78-1.73 ФенантренPhenanthrene 0,04-0,960.04-0.96 17,00-17,1117.00-17.11 6,51-12,816.51-12.81 АнтраценAnthracene 1,55-3,001.55-3.00 2,25-4,182.25-4.18 КарбазолCarbazole 1,49-3,001.49-3.00 1,39-3,241.39-3.24 4H-циклопента(деф)
фенантрен
4H-cyclopenta(def)
phenanthrene
0-2,170-2.17 0-1,920-1.92
ФлуорантенFluoranthene 10,00-13,6010.00-13.60 14,82-18,3514.82-18.35 ПиренPyrene 10,00-10,9310.00-10.93 13,51-19,2713.51-19.27 Бенз[а]антраценBenz[a]anthracene 2,50-2,532.50-2.53 5,18-5,465.18-5.46 ХризенChrysen 1,29-1,501.29-1.50 4,56-5,854.56-5.85 БензофлуорантеныBenzofluoranthenes 0,50-1,470.50-1.47 3,72-3,933.72-3.93 Бензо (е) пиренBenzo(e)pyrene 0,41-0,500.41-0.50 1,02-1,201.02-1.20 Бензо(а)пиренBenzo(a)pyrene 0,50-0,560.50-0.56 1,36-1,541.36-1.54 Температура кипенияBoiling point 176-336 °C176-336 °C 265-496 °C265-496 °C 308-496 °C308-496 °C

Нефтяной пекOil pitch

Нефтепродукты служат сырьем для производства нефтяного пека 250, как показано на фиг. 3A-3C. Например, как показано на фиг. 3А, нефтяной дистиллят, такой как декантат (как правило это нефтепродукт 203), используется в качестве сырья для производства пека. Декантат 203 представляет собой смесь тяжелых фракций, полученных в результате каталитического крекинга нефтепродуктов. Во многом он схож с каменноугольной смолой 102, но отличается большим содержанием алифатических углеводородов из нефти, что усложняет химические процессы переработки декантата 203. При этом многие этапы похожи. В некоторых вариантах осуществления КОЭК используется в качестве сырья 203 для производства пека 200 - отдельно или в сочетании с декантантом. Однако КОЭК менее стабилен, особенно в виде пара, и взрывоопасен, что затрудняет его применение в качестве сырья. Кроме того, КОЭК обычно не подходит для изготовления пропиточного пека. Декантат очень устойчив при хранении и удобен в использовании, поэтому по крайней мере в одном варианте осуществления изобретения применение данного вещества является предпочтительным. Системы производства нефтяного пека 200, 200', 200" описываются в режиме использования декантанта 203 в качестве сырья. Следует иметь ввиду, что сырьем может служить любая тяжелая нефть или смесь, полученная в результате крекинга нефти (каталитического либо иного), имеющая подходящие содержание серы, углерода и коксовое число.Petroleum products serve as a feedstock for the production of petroleum pitch 250, as shown in Fig. 3A-3C. For example, as shown in Fig. 3A, a petroleum distillate, such as decantate (typically petroleum product 203), is used as a feedstock for the production of pitch. Decantate 203 is a mixture of heavy fractions obtained as a result of catalytic cracking of petroleum products. In many ways, it is similar to coal tar 102, but differs in a higher content of aliphatic hydrocarbons from petroleum, which complicates the chemical processes for processing the decantate 203. However, many of the steps are similar. In some embodiments, KOEK is used as a feedstock 203 for the production of pitch 200 - alone or in combination with decantate. However, KOEK is less stable, especially in the form of vapor, and is explosive, which makes it difficult to use as a feedstock. In addition, KOEK is usually not suitable for the manufacture of impregnating pitch. The decanter is very stable during storage and convenient to use, therefore, in at least one embodiment of the invention, the use of this substance is preferred. The systems for producing petroleum pitch 200, 200', 200" are described in the mode of using the decanter 203 as a feedstock. It should be borne in mind that any heavy oil or mixture obtained as a result of cracking oil (catalytic or otherwise), having a suitable content of sulfur, carbon and coke number, can serve as a feedstock.

Участки дегидратации и дистилляции системы производства нефтяного пека 200, 200', 200", показанные на фиг. 3A-3C и 3D-3F, аналогичны участкам дегидратации и дистилляции систем производства каменноугольного пека 100, 100', 100", показанных на фиг. 2A-2C, соответственно. Однако системы производства нефтяного пека 200, 200', 200" могут иметь различные параметры на каждом этапе. Если специально не указано иное, то, как известно специалистам в данной области, параметры переработки каменноугольной смолы в равной степени применимы к переработке нефтепродуктов. Кроме того, процесс термообработки 300, 300' может выполняться как первый этап производства нефтяного пека 250 - до обезвоживания и дистилляции сырья, как показано на фиг. 3A-3C. При производстве каменноугольного пека 150 данный процесс выполняется после обезвоживания и дистилляции сырья. Это связано прежде всего с химическим составом декантата, в котором отсутствуют более тяжелые компоненты (по сравнению с каменноугольной смолой), а содержание воды на момент поставки обычно ниже. Таким образом, побочные продукты перегонки декантата, как правило, не пригодны для термической обработки без смешивания с другими продуктами. Поэтому в системах производства нефтяного пека 200, 200', 200" в подсистему термообработки 300, 300' подается декантат 203. Такие подсистемы термообработки 300, 300' описаны более подробно далее, а также представлены на фиг. 4A и 4B. Они могут иметь ту же конструкцию, что и подсистемы, используемые при производстве каменноугольного пека 150, 150', 150".The dehydration and distillation sections of the petroleum pitch production system 200, 200', 200" shown in Figs. 3A-3C and 3D-3F are similar to the dehydration and distillation sections of the coal tar pitch production systems 100, 100', 100" shown in Figs. 2A-2C, respectively. However, the petroleum pitch production systems 200, 200', 200" can have different parameters at each stage. Unless specifically stated otherwise, as is known to those skilled in the art, the parameters for processing coal tar are equally applicable to the processing of petroleum products. In addition, the heat treatment process 300, 300' can be carried out as a first stage in the production of petroleum pitch 250 - before dehydration and distillation of the feedstock, as shown in Figs. 3A-3C. In the production of coal tar pitch 150, this process is carried out after dehydration and distillation of the feedstock. This is primarily due to the chemical composition of the decantate, which does not contain heavier components (compared to coal tar), and the water content at the time of delivery is usually lower. Thus, by-products of the distillation of the decantate are generally not suitable for heat treatment without mixing with other products. Therefore, in the petroleum pitch production systems 200, 200', 200" decantation 203 is fed into the heat treatment subsystem 300, 300'. Such heat treatment subsystems 300, 300' are described in more detail below and are also shown in Figs. 4A and 4B. They can have the same design as the subsystems used in the production of coal tar pitch 150, 150', 150".

Как показано на фиг. 3A, в первом варианте осуществления системы производства пека 200, декантат 203 первоначально проходит через подсистему термической обработки 300, а затем направляется в остальную часть системы дистилляции. При этом конкретный технологический маршрут зависит от режима работы (периодический или непрерывный) и содержания воды. Если декантат 203 не требует обезвоживания, то дегидратор C1, описанный ниже и представленный на фиг. 3A-3C, можно исключить, а потоки 326' и 215 объединить, как известно специалистам в данной области. Если дегидратор C1 необходим, или при осуществлении потенциально непрерывного процесса декантат 203 или смешанный легкий дистиллят 222, первый средний дистиллят 235, второй средний дистиллят 238, тяжелый дистиллят 241 в произвольном сочетании могут повторно направляться в подсистему термообработки 300 или дегидратор C1, как более подробно показано ниже. В этом случае, как показано на фиг. 3D-3F, декантат 203 может направляться в дегидратор C1 вместе с потоком сырья 310A. После обезвоживания, как показано ниже, декантат возвращается для прохождения термообработки по выпускному потоку 215A и подается в подсистему термообработки 300. Более того, при непрерывном режиме работы поток дистиллята 243 может рециркулироваться в первую колонну C1 дегидратора через входной поток 310A. В вариантах осуществления, использующих дегидратор C1, продукт вводится и отпаривается в первой колонне дегидратора C1. Перепад давления между поступающими термообработанными нефтепродуктами и первой колонной C1 приводит к отделению легких фракций, таких как нафта или БТК (бензол, толуол и ксилол) от остальной части декантата 203. Эти фракции отводятся в виде дистиллята C1 212 по линии 213. Следует особо отметить, что БТК и другие легкие фракции можно отводить из реактора 320, как более подробно описано ниже.As shown in Fig. 3A, in the first embodiment of the pitch production system 200, the decant 203 initially passes through the thermal processing subsystem 300 and then is sent to the rest of the distillation system. The specific process route depends on the mode of operation (batch or continuous) and the water content. If the decant 203 does not require dewatering, then the dehydrator C1, described below and shown in Figs. 3A-3C, can be eliminated and streams 326' and 215 can be combined, as is known to those skilled in the art. If the dehydrator C1 is required, or when carrying out a potentially continuous process, the decantate 203 or the mixed light distillate 222, the first middle distillate 235, the second middle distillate 238, the heavy distillate 241 in any combination can be re-directed to the heat treatment subsystem 300 or the dehydrator C1, as shown in more detail below. In this case, as shown in Fig. 3D-3F, the decantate 203 can be sent to the dehydrator C1 together with the feed stream 310A. After dehydration, as shown below, the decantate is returned for heat treatment via the outlet stream 215A and fed to the heat treatment subsystem 300. Moreover, in a continuous mode of operation, the distillate stream 243 can be recycled to the first column C1 of the dehydrator via the inlet stream 310A. In embodiments using a dehydrator C1, the product is introduced and stripped in the first column of the dehydrator C1. The pressure drop between the incoming heat-treated oil products and the first column C1 results in the separation of light fractions such as naphtha or BTX (benzene, toluene and xylene) from the remainder of the decanter 203. These fractions are withdrawn as a C1 distillate 212 via a line 213. It should be especially noted that BTX and other light fractions can be withdrawn from the reactor 320, as described in more detail below.

Оставшийся обезвоженный мазут 214 подается во вторую колонну C2 фракционатора по линии 215 либо возвращается для термической обработки, как обсуждалось выше. Вторая колонна C2 нагревается до температуры 350-365 °C нагревателем, как и в ранее описанных вариантах, с целью отгонки легкого дистиллята 222 из нефти. Такой дистиллят содержит НРН и креозот. Легкий дистиллят 222 также может рециркулироваться в подсистеме 200 для дальнейшей термической обработки и дистилляции путем подачи в поток легкого дистиллята 224.The remaining dehydrated fuel oil 214 is fed to the second column C2 of the fractionator via line 215 or returned for thermal processing as discussed above. The second column C2 is heated to a temperature of 350-365 °C by a heater, as in the previously described embodiments, for the purpose of distilling light distillate 222 from the oil. Such distillate contains HPH and creosote. Light distillate 222 can also be recycled in the subsystem 200 for further thermal processing and distillation by feeding it to the light distillate stream 224.

Кубовые остатки в колонне C2 содержат отбензиненный мазут после термообработки 225, который подается в теплообменники для повышения температуры до 375-415 °C перед подачей в третью колонну C3, где он подвергается дальнейшей дистилляции. По мере перегонки отбензиненного мазута 225 различные дистилляты отпариваются с образованием нефтяного пека 250. В частности, первый средний дистиллят 235 дистиллируется первым, а за ним идут сажевое сырье и другие компоненты. Возможна отпарка второго среднего дистиллята 238, содержащего ряд более тяжелых молекул. Тяжелый дистиллят 241 отпаривается последним. Он содержит самые тяжелые фракции. Все эти дистилляты допускается смешивать в различных сочетаниях и рециркулировать в подсистему 200 для дальнейшей термической обработки и дистилляции путем добавления в поток первого среднего дистиллята 237, поток второго среднего дистиллята 240 и поток тяжелого дистиллята 243 соответственно. Как обсуждается ниже, пек 250 требуется удалять перед всеми видами термообработки. Как видно из фиг. 3А, потоки дистиллятов 224, 237, 240 и 243 допускается смешивать в любых сочетаниях для последующего смешивания со свежим декантатом 203, поступающим в подсистему термообработки 300 в начале процесса производства пека 200 или при необходимости подаваемым в дегидратор C1. Кроме того, предполагается, что потоки дистиллятов 224, 237, 240 и 243 допускается по отдельности подавать в подсистему термообработки 300 в режиме рециркуляции.The bottoms in column C2 contain stripped fuel oil after heat treatment 225, which is fed to heat exchangers to raise the temperature to 375-415 °C before being fed to the third column C3, where it undergoes further distillation. As the stripped fuel oil 225 is distilled, various distillates are stripped to form petroleum pitch 250. In particular, the first middle distillate 235 is distilled first, followed by soot feedstock and other components. Stripping of the second middle distillate 238, which contains a number of heavier molecules, is possible. The heavy distillate 241 is stripped last. It contains the heaviest fractions. All of these distillates may be mixed in various combinations and recycled to the subsystem 200 for further thermal processing and distillation by adding to the first middle distillate stream 237, the second middle distillate stream 240 and the heavy distillate stream 243, respectively. As discussed below, the pitch 250 is required to be removed prior to all types of thermal processing. As can be seen from Fig. 3A, the distillate streams 224, 237, 240 and 243 may be mixed in any combinations for subsequent mixing with the fresh decantation liquid 203 entering the thermal processing subsystem 300 at the beginning of the pitch manufacturing process 200 or optionally fed to the dehydrator C1. In addition, it is assumed that distillate streams 224, 237, 240 and 243 may be fed separately to heat treatment subsystem 300 in recirculation mode.

Второй вариант осуществления системы производства пека 200', показанный на фиг. 3B, аналогичен, но отличается этапом дистилляции. В частности, легкий дистиллят 222’ и средний дистиллят 238’ отпариваются во второй колонне C2 при температуре 350-415 °C. Полученный отбензиненный мазут 225' затем подается в четвертую колонну C4 (как указано выше, она является испарительной). Тяжелый дистиллят 241' перегоняется в четвертой колонне С4 с образованием готового нефтяного пека 250'. Легкий 222', средний 238' и тяжелый 241' дистилляты могут рециркулироваться в подсистему 200' для дальнейшей термической обработки и дистилляции в виде потока легкого 224, среднего 240 и тяжелого 243 дистиллята соответственно. Эти потоки допускается смешивать перед рециркуляцией и подачей в подсистему термической обработки 300 либо подавать их отдельно.The second embodiment of the pitch production system 200' shown in Fig. 3B is similar, but differs in the distillation step. In particular, the light distillate 222' and the middle distillate 238' are stripped in the second column C2 at a temperature of 350-415 °C. The resulting stripped fuel oil 225' is then fed to the fourth column C4 (as noted above, it is an evaporative one). The heavy distillate 241' is distilled in the fourth column C4 to form the finished petroleum pitch 250'. The light 222', middle 238' and heavy 241' distillates can be recycled to the subsystem 200' for further thermal processing and distillation as a stream of light 224, middle 240 and heavy 243 distillate, respectively. These streams may be mixed before recirculation and feeding to the heat treatment subsystem 300 or fed separately.

Третий вариант осуществления системы производства пека 200", показанный на фиг. 3C, аналогичен, но отличается тем, что в нем в процессе дегидратации и дистилляции используются четыре колонны. Легкий дистиллят 222" отпаривается во второй колонне-фракционаторе C2 с целью получения отбензиненного мазута 225". Средний дистиллят 238" отводится из третьей колонны-фракционатора C3 для получения мягкого пека 227', а тяжелый дистиллят 241" отводится из четвертой испарительной колонны C4 с целью получения готового нефтяного пека 250". Легкий 222'', средний 238'' и тяжелый 241'' дистилляты могут рециркулироваться в подсистему 200'' для дальнейшей термической обработки и дистилляции в виде потока легкого 224, среднего 240 и тяжелого 243 дистиллята соответственно. Эти потоки допускается смешивать перед рециркуляцией и подачей в подсистему термической обработки 300 либо подавать их отдельно.A third embodiment of the pitch production system 200", shown in Fig. 3C, is similar, but differs in that it uses four columns in the dehydration and distillation process. Light distillate 222" is stripped in a second fractionator column C2 to produce lean fuel oil 225". Middle distillate 238" is withdrawn from the third fractionator column C3 to produce soft pitch 227', and heavy distillate 241" is withdrawn from the fourth flash column C4 to produce finished petroleum pitch 250". Light 222", middle 238", and heavy 241" distillates can be recycled to subsystem 200" for further thermal processing and distillation as a stream of light 224, middle 240, and heavy 243 distillate, respectively. These streams may be mixed before recirculation and feeding to the heat treatment subsystem 300 or fed separately.

В предпочтительном варианте осуществления легкий 222', средний 238' и тяжелый 241'дистилляты, полученные по схеме второго осуществления системы производства нефтяного пека 200', имеют свойства, приведенные ниже в таблице 5. Свойства дистиллятов, полученных в других осуществлениях изобретения, будут аналогичными.In a preferred embodiment, the light 222', middle 238' and heavy 241' distillates produced by the second embodiment of the petroleum pitch production system 200' have the properties shown in Table 5 below. The properties of the distillates produced in other embodiments of the invention will be similar.

Таблица 5.Table 5.

КомпонентComponent Легкий дистиллят (% от общего объема)Light distillate (% of total volume) Средний дистиллят (% от общего объема)Middle distillate (% of total volume) Тяжелый дистиллят (% от общего объема)Heavy distillate (% of total volume) БензолBenzene 0,880.88 ТолуолToluene 1,001.00 ЭтилбензолEthylbenzene 1,731.73 m+p ксилолm+p xylene 4,004.00 СтиролStyrene 1,641.64 o-ксилолo-xylene 5,815.81 3+4 этилтолуол3+4 ethyltoluene 1,651.65 0,200.20 1,3,5-Триметилбензол1,3,5-Trimethylbenzene 4,884.88 0,230.23 ФенолPhenol 1,351.35 0,170.17 1,2,3-триэтилбензол1,2,3-triethylbenzene 5,225.22 0,080.08 ИнданIndan 0,530.53 0,090.09 ИнденInden 0,500.50 0,140.14 НафталинNaphthalene 0,630.63 0,900.90 0,090.09 МетилнафталиныMethylnaphthalenes 1,501.50 5,065.06 0,610.61 ХинолинQuinoline 0,070.07 0,260.26 0,400.40 АценафтенAcenaphthene 0,040.04 0,870.87 0,140.14 АценафтиленAcenaphthylene 0,030.03 1,321.32 0,150.15 ДибензофуранDibenzofuran 0,050.05 1,321.32 0,180.18 ФлуоренFluorene 0,060.06 1,001.00 0,110.11 ФенантренPhenanthrene 1,731.73 1,681.68 АнтраценAnthracene 0,470.47 0,460.46 ГарбазолGarbazole 0,370.37 0,300.30 4Н-циклопента[деф]
фенантрен
4H-cyclopenta[def]
phenanthrene
0,460.46 1,351.35
ФлуорантенFluoranthene 1,001.00 1,431.43 ПиренPyrene 1,571.57 6,926.92 Бенз[а]антраценBenz[a]anthracene 0,200.20 1,471.47 ХризенChrysen 0,050.05 2,352.35 БензофлуорантеныBenzofluoranthenes 0,170.17 0,260.26 Бензо (е) пиренBenzo(e)pyrene 0,110.11 Бензо (а) пиренBenzo(a)pyrene 0,040.04 Температура кипенияBoiling point >80-340 °C>80-340 °C 160-425 °C160-425 °C 218-495 °C218-495 °C

ТермообработкаHeat treatment

Настоящее изобретение также включает подсистемы термообработки 300, 300' для нагрева дистиллятов, образующихся при производстве каменноугольной смолы 100, 100', 100" или исходного декантата в ходе производства нефтяного пека 200, 200', 200". В подсистемах термообработки 300, 300' достигаются заданные температуры и время выдержки с целью обогащения обрабатываемого вещества и получения дополнительного пека, который не образуется без термообработки. Тем самым увеличивается общий выход смолы. Следует отметить, что эти подсистемы взаимозаменяемы по конструкции и представляют собой взаимозаменяемые варианты осуществления любой из систем, описанных в настоящем документе.The present invention also includes heat treatment subsystems 300, 300' for heating distillates formed during the production of coal tar 100, 100', 100" or the initial decantation during the production of petroleum pitch 200, 200', 200". In the heat treatment subsystems 300, 300', specified temperatures and holding times are achieved in order to enrich the substance being processed and to obtain additional pitch that is not formed without heat treatment. This increases the overall yield of resin. It should be noted that these subsystems are interchangeable in design and represent interchangeable embodiments of any of the systems described in the present document.

На фиг. 4А показан первый вариант осуществления подсистемы термообработки 300. Продукт в подсистему 300 поступает из системы производства пека. Например, это тяжелый дистиллят 141 при производстве пека каменноугольной смолы 100, декантат 203 или смесь легкого дистиллята 222, среднего дистиллята 238 (либо первого и второго среднего дистиллята 235, 238) и тяжелого дистиллята 241 при производстве нефтяного пека 200. Независимо от состава, исходный продукт поступает в подсистему термообработки 300 в виде входного потока 310. Исходный продукт имеет температуру 265-300 °C. Подача входного потока составляет 4-9 т/ч при давлении 3,3-7,5 бар (изб.) (47,86-108,78 фунт/кв. дюйм (изб.)). Более предпочтительны температура 273-293 °C, подача 5,5-9 т/ч и давление 3,5-6,5 бар (изб.) (50,76-94,27 фунт/кв. дюйм (изб.)). Еще более предпочтительны температура 278-288 °C, подача 6,5-9 т/ч и давление 3,8-5,5 бар (изб.) (55,11-79,77 фунт/кв. дюйм (изб.)). Наконец, наиболее предпочтительны температура ~283 °C, подача ~7 т/ч и давление примерно 4,5 бар (изб.) (65,27 фунт/кв. дюйм (изб.)). Следует особо отметить, что указанные значения расхода не являются технологическими ограничениями. Увеличение подачи с выходом за пределы описанных диапазонов требует лишь соответствующего пересчета остальных параметров. Входная линия 310 подсистемы термообработки представляет собой трубу или иной канал диаметром ~2 дюйма (50,8 мм). Насос 311 - например, нагнетающий или иной конструкции - устанавливается во входной линии 310 подсистемы термообработки для подачи исходного продукта и поднятия давления до 6,2-11,7 бар (изб.) (89,92-169,69 фунт/кв. дюйм (изб.)), более предпочтительно - до 7,2-9,7 бар (изб.) (104,42-140,69 фунт/кв. дюйм (изб.)), еще более предпочтительно - до 7,5-8,7 бар (изб.) (108,78-126,18 фунт/кв. дюйм (изб.)), и наиболее предпочтительно - до ~8,8 бар(изб.) (127,63 фунт/кв. дюйм (изб.)). Входная линия 310 подсистемы термообработки направляет исходный продукт в теплообменник 312, который повышает температуру продукта до 459-535 °C или 455-490 °C, более предпочтительно - до 470-490 °C, еще более предпочтительно - до 475-490 °C и наиболее предпочтительно - до ~480 °C. Из теплообменника 312 исходный продукт перемещается по линии 313 (которая может подогреваться) в технологический нагреватель 314 (предпочтительно с турбулентным потоком). Технологический нагреватель 314 может быть термическим реактором любого типа, в частности, с индукционным нагревом. Например, по меньшей мере в одном варианте осуществления изобретения технологический нагреватель 314 содержит погружной змеевик 315, изготовленный из теплопроводного материала для облегчения теплопередачи, причем к змеевику 315 подключена линия 313. Следует понимать, что «теплопроводным» считается вещество, которое передает тепло или способствует передаче тепла, а не какой-либо конкретный механизм или режим нагрева. Хотя это и не обязательно, турбулентное течение входного потока в технологическом нагревателе 314 весьма желательно. Используется по меньшей мере один источник 316, например, подающий переменный, постоянный ток или иной тип энергии для обеспечения функционирования технологического нагревателя 314 и нагрева змеевика 315. Следует отметить, что допускается применение тепловой энергии любого известного типа, включая индуктивный нагрев, открытое пламя, расплавленные вещества (такие как соль или металл), электрические нагревательные катушки и пр. Единственным ограничением является возможность подачи нужного количества тепла. По мере прохождения через змеевик 315 и технологический нагреватель 314 вещество доводят до температуры 475-510 °C и давления 4,2-11,7 бар(изб.) (60,92-169,69 фунт/кв. дюйм (изб.)), более предпочтительно 490-510 °C при давлении 5,2-9,7 бар(изб.) (75,42-140,69 фунт/кв. дюйм (изб.)), еще более предпочтительно 495-510 °C при 5,5-8,7 бар(изб.) (79,77-126,18 фунт/кв. дюйм (изб.)), и наиболее предпочтительно ~500 °C при ~6,8 бар(изб.) (98,63 фунт/кв. дюйм (изб.))In Fig. 4A, a first embodiment of a heat treatment subsystem 300 is shown. The product is fed to the subsystem 300 from a pitch production system. For example, this is a heavy distillate 141 from the production of coal tar pitch 100, a decantate 203 or a mixture of a light distillate 222, a middle distillate 238 (or a first and second middle distillate 235, 238) and a heavy distillate 241 from the production of petroleum pitch 200. Regardless of the composition, the feedstock is fed to the heat treatment subsystem 300 in the form of an input stream 310. The feedstock has a temperature of 265-300 °C. The feed stream is fed at a rate of 4-9 tons/hour at a pressure of 3.3-7.5 bar(g) (47.86-108.78 psig). More preferred are temperatures of 273-293 °C, feed rates of 5.5-9 t/h and pressures of 3.5-6.5 bar(g) (50.76-94.27 psig). Even more preferred are temperatures of 278-288 °C, feed rates of 6.5-9 t/h and pressures of 3.8-5.5 bar(g) (55.11-79.77 psig). Finally, most preferred are temperatures of ~283 °C, feed rates of ~7 t/h and pressures of approximately 4.5 bar(g) (65.27 psig). It should be especially noted that the specified flow rates are not process limitations. Increasing the feed rates beyond the described ranges only requires appropriate recalculation of the remaining parameters. The inlet line 310 of the heat treatment subsystem is a pipe or other channel with a diameter of ~2 inches (50.8 mm). A pump 311, such as a blower or other design, is installed in the inlet line 310 of the heat treatment subsystem to supply the feedstock and raise the pressure to 6.2-11.7 barg (89.92-169.69 psig), more preferably to 7.2-9.7 barg (104.42-140.69 psig), even more preferably to 7.5-8.7 barg (108.78-126.18 psig), and most preferably to ~8.8 barg (127.63 psig). The input line 310 of the heat treatment subsystem directs the initial product to the heat exchanger 312, which increases the temperature of the product to 459-535 °C or 455-490 °C, more preferably to 470-490 °C, even more preferably to 475-490 °C and most preferably to ~480 °C. From the heat exchanger 312, the initial product moves along the line 313 (which can be heated) to the process heater 314 (preferably with turbulent flow). The process heater 314 can be a thermal reactor of any type, in particular with induction heating. For example, in at least one embodiment of the invention, the process heater 314 includes an immersion coil 315 made of a thermally conductive material to facilitate heat transfer, and a line 313 is connected to the coil 315. It should be understood that "thermally conductive" is considered to be a substance that transfers heat or facilitates heat transfer, and not any particular mechanism or mode of heating. Although not required, turbulent flow of the input stream in the process heater 314 is highly desirable. At least one source 316 is used, such as an AC, DC or other type of energy supply, to provide operation of the process heater 314 and heat the coil 315. It should be noted that any known type of thermal energy can be used, including inductive heating, open flame, molten substances (such as salt or metal), electric heating coils, etc. The only limitation is the ability to supply the desired amount of heat. As the material passes through the coil 315 and the process heater 314, it is brought to a temperature of 475-510 °C and a pressure of 4.2-11.7 bar(g) (60.92-169.69 psig), more preferably 490-510 °C at a pressure of 5.2-9.7 bar(g) (75.42-140.69 psig), even more preferably 495-510 °C at 5.5-8.7 bar(g) (79.77-126.18 psig), and most preferably ~500 °C at ~6.8 bar(g) (98.63 psig).

Нагретое вещество выходит из технологического нагревателя 314 по линии 317 и перемещается в реактор 320. Выходная линия реактора 317 может иметь меньший диаметр, чем вышеупомянутая входная линия 310, например, ~5/4 дюйма (31,75 мм), чтобы создать высокоскоростной или турбулентный поток. Реактор 320 состоит из нескольких емкостей, труб или каналов, через которые проходит нагретое вещество. При этом достигается желаемое время выдержки в подсистеме термообработки 300. Соответственно, реактор 320 может иметь различные длину, форму, размеры и расположение, как известно специалистам в данной области, чтобы достичь требуемого времени выдержки. На практике нагретое вещество вводится в реактор 320 и проходит через как непрерывный поток со структурным ядром. Обычно поток движется равномерно или почти равномерно в пределах обычных характеристик потока в трубопроводе или емкости. Предпочтительно, однако, использовать удлиненную емкость с отношением длины к диаметру примерно 10:1.The heated material exits the process heater 314 through the line 317 and moves into the reactor 320. The outlet line of the reactor 317 can have a smaller diameter than the aforementioned inlet line 310, for example, ~5/4 inches (31.75 mm), in order to create a high-speed or turbulent flow. The reactor 320 consists of several vessels, pipes or channels through which the heated material passes. In this case, the desired holding time in the heat treatment subsystem 300 is achieved. Accordingly, the reactor 320 can have different lengths, shapes, sizes and locations, as is known to those skilled in the art, in order to achieve the desired holding time. In practice, the heated material is introduced into the reactor 320 and passes through as a continuous flow with a structural core. Typically, the flow moves uniformly or nearly uniformly within the normal flow characteristics of the pipeline or vessel. It is preferable, however, to use an elongated vessel with a length to diameter ratio of about 10:1.

Например, по меньшей мере в первом варианте осуществления изобретения выходная линия реактора 317 гидравлически связана с первой емкостью 321, по которой в эту емкость подается нагретое вещество. Поскольку нагретое вещество находится при высокой температуре, свободный объем первой емкости 321 заполняется нейтральным газом 318 (например, азотом, аргоном и др.), чтобы не допустить попадания кислорода в емкость. Первая емкость 321 может иметь различные формы и (или) диаметры, как обсуждалось выше. По меньшей мере в одном варианте осуществления она имеет длину ~16 м и диаметр ~14 дюймов (0,3 м). Емкость может иметь теплоизоляцию с целью сохранения тепла нагретого вещества и поддержания температуры ~500 °C. Первая емкость 321 также находится под давлением 6-7 бар (87-101,5 фунт/кв. дюйм). При таких температуре и давлении нагретое вещество остается в жидкой фазе, что необходимо для его перемещения по подсистеме 300. Хотя истинные адиабатические условия практически недостижимы, предполагается, что температура в первой емкости 321 (а также в соответствующих емкостях любого другого варианта осуществления, включая осуществление с единственной емкостью, которое рассматривается отдельно) остается почти постоянной на протяжении значительной части пути прохождения нагретого вещества через емкость. Назовем такой режим «почти постоянная температура». При описании данного предпочтительного варианта осуществления соответствующими режиму почти постоянной температуры будут считаться отклонения температуры в ±30 °C, более предпочтительно ±10 °C и наиболее предпочтительно ±5 °C. Кроме того, предполагается, что на практике нагретое вещество должно проходить через емкость как можно более равномерно и в виде почти однородного потока.For example, in at least a first embodiment of the invention, the outlet line of the reactor 317 is in fluid communication with a first vessel 321, through which a heated substance is fed into this vessel. Since the heated substance is at a high temperature, the free volume of the first vessel 321 is filled with an inert gas 318 (e.g., nitrogen, argon, etc.) in order to prevent oxygen from entering the vessel. The first vessel 321 can have various shapes and/or diameters, as discussed above. In at least one embodiment, it has a length of ~16 m and a diameter of ~14 inches (0.3 m). The vessel can be thermally insulated in order to retain the heat of the heated substance and maintain a temperature of ~500 °C. The first vessel 321 is also under a pressure of 6-7 bar (87-101.5 psi). At such temperature and pressure, the heated substance remains in the liquid phase, which is necessary for its movement through the subsystem 300. Although true adiabatic conditions are practically unattainable, it is assumed that the temperature in the first container 321 (as well as in the corresponding containers of any other embodiment, including the embodiment with a single container, which is considered separately) remains nearly constant over a significant portion of the path of the heated substance through the container. We will call such a regime "nearly constant temperature". In describing this preferred embodiment, temperature deviations of ±30 °C, more preferably ±10 °C, and most preferably ±5 °C will be considered as corresponding to the near constant temperature regime. In addition, it is assumed that in practice the heated substance should pass through the container as uniformly as possible and in the form of a nearly uniform flow.

Нагретое вещество поступает в первую емкость 321 снизу и поднимается по мере поступления дополнительных объемов вещества. Нагретое вещество движется через первый сосуд 321 фактически в виде потока со структурным ядром так, что все молекулы перемещаются с почти одинаковым массовым расходом, насколько этого возможно достичь. Следует понимать, что, хотя создать полный поток со структурным ядром вряд ли возможно из-за механики взаимодействия жидкости с внутренней поверхностью корпуса, конструкция корпуса и реактора 320 в целом такова, чтобы поток был максимально равномерным. Необходимо избегать колебаний расхода в потоке внутри первого сосуда 321. Это необходимо, чтобы все молекулы нагретого вещества двигались через реактор 320 с максимально возможно равномерным массовым расходом, чтобы вычислить время выдержки. Чем больше время выдержки, тем дольше молекулы нагретого вещества подвергаются воздействию заданной температуры реакции и тем выше риск образования мезофазы, что способно привести к появлению кокса. Турбулентность полезна для создания почти равномерного потока со структурным ядром, но она не должна достигать такого уровня, когда одни молекулы двигаются быстрее, а другие захватываются вихрями или местной рециркуляцией вещества. Считается, что вызванные избыточной турбулентностью отклонения приводят к нарушению режима термообработки в подсистеме 300 и, следовательно, негативно сказываются на качестве получаемого таким образом дополнительного пека 150, 250.The heated substance enters the first vessel 321 from below and rises as additional volumes of the substance enter. The heated substance moves through the first vessel 321 essentially in the form of a flow with a structural core so that all the molecules move with almost the same mass flow rate, as far as this can be achieved. It should be understood that, although it is hardly possible to create a complete flow with a structural core due to the mechanics of the interaction of the liquid with the inner surface of the housing, the design of the housing and the reactor 320 as a whole is such that the flow is as uniform as possible. It is necessary to avoid fluctuations in the flow rate in the flow inside the first vessel 321. This is necessary so that all the molecules of the heated substance move through the reactor 320 with the most uniform mass flow rate possible in order to calculate the holding time. The longer the holding time, the longer the molecules of the heated substance are exposed to the effect of a given reaction temperature and the higher the risk of mesophase formation, which can lead to the appearance of coke. Turbulence is useful for creating a nearly uniform flow with a structural core, but it should not reach a level where some molecules move faster and others are captured by vortices or local recirculation of the substance. It is believed that the deviations caused by excessive turbulence lead to a violation of the heat treatment regime in the subsystem 300 and, therefore, negatively affect the quality of the additional pitch 150, 250 obtained in this way.

По мере того, как нагретое вещество поднимается в первом сосуде 321, над жидкостью образуются пары, содержащие легкие молекулярные цепочки 322. Они содержат небольшие участки молекул углеродной цепи, которые не смогли соединиться с другими молекулами или оторвались в качестве побочных продуктов во время образования пека. Легкие цепи 322 можно отводить из первой емкости 321 и для дальнейшей переработки, например, путем скруббинга или иного способа сбора неконденсирующихся газов. На практике считается, что данное парообразное вещество способствует равномерности проходящего через сосуд потока. Когда уровень нагретого вещества в первой емкости 321 поднимается до заранее определенной точки выхода, оно перетекает в промежуточную линию 323, которая гидравлически соединена с первой емкостью 321 и второй емкостью 324. Сечение промежуточной линии 323 может быть меньше или равным сечению первой или второй емкостей 321, 323. По меньшей мере в одном варианте осуществления промежуточная линия 323 имеет диаметр ~3 дюйма (76,2 мм), предпочтительно - не более одной пятой от диаметра первой емкости 321. Линия передает нагретое вещество из первой емкости 321 во вторую емкость 324 для дальнейшей выдержки.As the heated substance rises in the first vessel 321, vapors containing light molecular chains 322 are formed above the liquid. They contain small sections of carbon chain molecules that were unable to combine with other molecules or were torn off as by-products during the formation of pitch. The light chains 322 can be removed from the first vessel 321 for further processing, for example, by scrubbing or other means of collecting non-condensable gases. In practice, this vaporous substance is considered to contribute to the uniformity of the flow passing through the vessel. When the level of the heated substance in the first container 321 rises to a predetermined outlet point, it flows into the intermediate line 323, which is hydraulically connected to the first container 321 and the second container 324. The cross-section of the intermediate line 323 can be less than or equal to the cross-section of the first or second containers 321, 323. In at least one embodiment, the intermediate line 323 has a diameter of ~3 inches (76.2 mm), preferably no more than one fifth of the diameter of the first container 321. The line transfers the heated substance from the first container 321 to the second container 324 for further holding.

По крайней мере в одном варианте осуществления вторая емкость 324 может представлять собой стояк или аналогичную удлиненную конструкцию диаметром ~6 дюймов (0,15 м) и длиной ~5 м. Она должна иметь минимальные размеры, чтобы замедлить дальнейшее протекание реакции, и снабжаться теплоизоляцией для сохранения тепла вещества и поддержания температуры ~500 °C. Нагретое вещество движется через вторую емкость 324 почти равномерно в виде потока со структурным ядром (термины «равномерно движущийся поток» и «поток со структурным ядром» в настоящем тексте взаимозаменяемы), как описано выше. Выходная линия реактора 325 гидравлически связана со второй емкостью 324. Эта линия передает нагретое вещество из второй емкости 324 в теплообменник 312. Это может быть описанный выше теплообменник 312 или другой теплообменник (предпочтительно тот же самый). Выходная линия реактора 325 может иметь такой же диаметр, как и выходная линия реактора 317, например, ~1,25 дюйма (31,75 мм), что обеспечивает высокую скорость перекачки. Нагретое вещество, выходящий из реактора 320 и возвращающееся в теплообменник 312, теряет некоторое количество тепла при прохождении через реактор 320 и охлаждается до 465-510 °C, более предпочтительно до 480-510 °C, еще более предпочтительно до 485-510 °C, и наиболее предпочтительно до 490 °C. Затем нагретое вещество охлаждается в теплообменнике 312, а его давление и температура падают до 275-325 °C и 3,7-11,7 бар(изб.) (53,66-169,69 фунт/кв. дюйм (изб.)), более предпочтительно до 280-315 °C и 5,2-9,7 бар(изб.) (75,42-140,69 фунт/кв. дюйм (изб.)), еще более предпочтительно до 288-305 °C и 5,0-8,7 бар(изб.) (72,52-126,18 фунт/кв. дюйм (изб.)), и наиболее предпочтительно до ~300 °C и 6,5 бар(изб.) (94,27 фунт/кв. дюйм (изб.)). Прошедшее термообработку вещество содержит дополнительный пек, образовавшийся в результате теплового воздействия. Для получения дополнительного пека прошедшее термообработку вещество отводится от теплообменника 312 по выходной линии 326, которая подключается к различным другим линиям систем производства смолы 100, 100', 100", 200', 200', 200" в зависимости от варианта осуществления и способа отвода прошедшего термообработку продукта на дистилляцию и удаление нефтяных фракций с целью извлечения дополнительного пека. В частности, выходная линия 326 может соединяться с линией 126 передачи вещества из колонны C2 в колонну C3 в системах производства каменноугольной смолы 100 и 100", как показано на фиг. 2A и 2C соответственно с целью подачи дополнительного сырья в колонну C3; с линией 115 передачи вещества из колонны C1 в колонну C2 системы производства каменноугольного пека 100', как показано на фиг. 2B, для подачи дополнительного сырья в колонну C2; а также непосредственно с первой колонной C1 в системах производства нефтяной смолы 200, 200', 200", как показано на фиг. 3A-3C, для обезвоживания и последующей дистилляции. В других вариантах осуществления изобретения продукт после термообработки подается на различные участки системы производства пека. Смешивание прошедшего термообработку вещества с отбензиненным мазутом 125, 125" или обезвоженным мазутом 114 в вариантах осуществления систем переработки каменноугольной смолы дополнительно снижает температуру, подачу и давление таким образом, что сырье C3 или C2 соответственно получает температуру 358-375 °C при расходе 98-130 м3/ч и давлении 2,3-5,5 бар(изб.) (33,35-79,77 фунт/кв. дюйм (изб.)), более предпочтительно 362-373 °C при расходе 99-120 м3/ч и давлении 2,5-4,9 бар(изб.) (36,26-71,07 фунт/кв. дюйм (изб.)), еще более предпочтительно 364-370 °C при расходе 99-110 м3/ч и давлении 2,8-4,5 бар(изб.) (40,61 -65,27 фунт/кв. дюйм (изб.)), и наиболее предпочтительно ~367 °C при ~99 м3/ч и ~3,5 бар(изб.) (50,76 фунт/кв. дюйм (изб.)). Следует отметить, что в любом непрерывном процессе образующийся в результате термообработки пек требуется отделять от других фракций, содержащихся в прошедшим термообработку веществе перед повторным введением этих оставшихся фракций в подсистему термообработки с целью образования дополнительного пека. На практике нежелательно подвергать вещество пека термической обработке, поскольку при этом высока вероятность образования мезофазы или кокса. Поэтому перед повторной термической обработкой пек должен быть отделен путем дистилляции.In at least one embodiment, the second vessel 324 may be a riser or similar elongated structure with a diameter of ~6 inches (0.15 m) and a length of ~5 m. It should have minimal dimensions to slow down further reaction and be provided with thermal insulation to retain heat of the material and maintain a temperature of ~500 °C. The heated material moves through the second vessel 324 in a nearly uniform manner in the form of a flow with a structured core (the terms "uniformly moving flow" and "flow with a structured core" are interchangeable in this text), as described above. The reactor outlet line 325 is in fluid communication with the second vessel 324. This line transfers the heated material from the second vessel 324 to the heat exchanger 312. This can be the heat exchanger 312 described above or another heat exchanger (preferably the same). The outlet line of the reactor 325 can have the same diameter as the outlet line of the reactor 317, for example, ~1.25 inches (31.75 mm), which provides a high pumping rate. The heated material leaving the reactor 320 and returning to the heat exchanger 312 loses some heat when passing through the reactor 320 and is cooled to 465-510 °C, more preferably to 480-510 °C, even more preferably to 485-510 °C, and most preferably to 490 °C. The heated material is then cooled in heat exchanger 312 and its pressure and temperature drop to 275-325 °C and 3.7-11.7 bar(g) (53.66-169.69 psig), more preferably to 280-315 °C and 5.2-9.7 bar(g) (75.42-140.69 psig), still more preferably to 288-305 °C and 5.0-8.7 bar(g) (72.52-126.18 psig), and most preferably to ~300 °C and 6.5 bar(g) (94.27 psig). The heat-treated material contains additional pitch formed as a result of the heat action. To obtain additional pitch, the heat-treated material is removed from the heat exchanger 312 via the outlet line 326, which is connected to various other lines of the resin production systems 100, 100', 100", 200', 200', 200" depending on the embodiment and method of removing the heat-treated product for distillation and removal of oil fractions in order to extract additional pitch. In particular, the outlet line 326 can be connected to the line 126 for transferring the substance from the column C2 to the column C3 in the coal tar production systems 100 and 100", as shown in Fig. 2A and 2C, respectively, for the purpose of feeding additional raw material to the column C3; to the line 115 for transferring the substance from the column C1 to the column C2 of the coal tar pitch production system 100', as shown in Fig. 2B, for feeding additional raw material to the column C2; and also directly to the first column C1 in the petroleum resin production systems 200, 200', 200", as shown in Fig. 3A-3C, for dewatering and subsequent distillation. In other embodiments of the invention, the product after the heat treatment is fed to various sections of the pitch production system. Mixing the heat-treated material with the lean fuel oil 125, 125" or dehydrated fuel oil 114 in embodiments of coal tar processing systems further reduces the temperature, feed and pressure such that the C3 or C2 feedstock, respectively, receives a temperature of 358-375 °C at a flow rate of 98-130 m3 /h and a pressure of 2.3-5.5 bar(e) (33.35-79.77 psig), more preferably 362-373 °C at a flow rate of 99-120 m3 /h and a pressure of 2.5-4.9 bar(e) (36.26-71.07 psig), even more preferably 364-370 °C at a flow rate of 99-110 m3 /h and a pressure 2.8-4.5 bar(g) (40.61-65.27 psig), and most preferably ~367 °C at ~99 m3 /h and ~3.5 bar(g) (50.76 psig). It should be noted that in any continuous process, the pitch formed as a result of the heat treatment must be separated from the other fractions contained in the heat treated material before these remaining fractions are reintroduced into the heat treatment subsystem to form additional pitch. In practice, it is undesirable to subject the pitch material to heat treatment since this has a high probability of causing mesophase or coke formation. Therefore, the pitch must be separated by distillation before reheating.

Время выдержки нагретого вещества в подсистеме термообработки 300 - это продолжительность процесса термообработки. Оно определяется как время, за которое нагретое вещество проходит по следующему контуру: из теплообменника 312 в реактор 320 и снова в теплообменник 312 для охлаждения. Этот контур определяет время, в течение которого нагретое вещество подвергается воздействию повышенных температур ~500 °C и, следовательно, в течение которого необходимо соблюдать меры предосторожности, чтобы избежать образования мезофазы. Время выдержки зависит от точных значений температуры и давления в системе. Более высокие температуры или давления соответствуют меньшему времени выдержки. По меньшей мере в одном варианте осуществления подсистема термообработки 300 предусматривает нагрев исходного вещества (т.е. исходного материала) при температуре ~500 °C и давлении 87-101,5 фунт/кв. дюйм (изб.) в течение 3-7 минут, предпочтительно 7 минут.The holding time of the heated material in the heat treatment subsystem 300 is the duration of the heat treatment process. It is defined as the time during which the heated material passes through the following loop: from the heat exchanger 312 to the reactor 320 and again to the heat exchanger 312 for cooling. This loop determines the time during which the heated material is exposed to elevated temperatures of ~500 °C and, therefore, during which precautions must be taken to avoid the formation of mesophase. The holding time depends on the exact values of the temperature and pressure in the system. Higher temperatures or pressures correspond to a shorter holding time. In at least one embodiment, the heat treatment subsystem 300 provides for heating the feedstock (i.e., the starting material) at a temperature of ~500 °C and a pressure of 87-101.5 psig for 3-7 minutes, preferably 7 minutes.

Различные дистиллятные фракции, образующиеся в системах производства смолы 100, 100', 100", достаточно хорошо описаны выше. Поэтому при условии постоянства сырья (каменноугольной смолы) и тяжелого дистиллята 141 время выдержки и температура реакции относительно предсказуемы, хотя конкретная взаимосвязь между различными параметрами достаточно сложна. Ниже приведен ряд примерных диапазонов рабочих параметров процесса термической обработки тяжелого дистиллята:The various distillate fractions produced in the 100, 100', 100" resin production systems have been described fairly well above. Therefore, provided the feedstock (coal tar) and the heavy distillate 141 are constant, the holding time and reaction temperature are relatively predictable, although the exact relationship between the various parameters is quite complex. A number of approximate ranges of operating parameters for the heavy distillate heat treatment process are given below:

Таблица 6.Table 6.

ПараметрParameter Самый широкий диапазонThe widest range Предпочтительный диапазонPreferred range Наиболее предпочтительный диапазонMost preferred range Целевое значениеTarget value Температура [°C]Temperature [°C] 475 -510475-510 490-510490-510 495-510495-510 500500 Давление [фунт/кв. дюйм (изб.)]Pressure [psi(e)] 46,2 при 490 °C46.2 at 490°C 155 при 510 °C155 at 510°C 60,7 при 490 °C60.7 at 490°C 126 при 510 °C126 at 510°C 65,1 при 495 °C65.1 at 495°C 111,5 при 510 °C111.5 at 510°C 83,983.9 Время выдержки [мин]Holding time [min] 49,2 при 475 °C49.2 at 475°C 3,0 при 510 °C3.0 at 510°C 23,6 при 490 °C23.6 at 490°C 4,3 при 510 °C4.3 at 510°C 16,3 при 495 °C16.3 at 495°C 5,7 при 510 °C5.7 at 510°C 7,4 при 500 °C7.4 at 500 °C Выход пека [%]Pitch yield [%] 4545 1515 4040 2020 3535 2525 3030

В таблице 7 приведены результаты дополнительных расчетов параметров для различных расчетных выходов пека при различных расходах в ходе термической обработки тяжелого дистиллята каменноугольной смолы. Они получены с учетом отмеченной выше сложной взаимосвязи между параметрами.Table 7 shows the results of additional calculations of the parameters for various estimated pitch yields at different flow rates during the heat treatment of heavy coal tar distillate. They were obtained taking into account the complex relationship between the parameters noted above.

Таблица 7.Table 7.

РасходConsumption
[л/ч][l/h]
ТемператураTemperature
[°C][°C]
ДавлениеPressure
[фунт/кв. дюйм (изб.)][psi(e)]
Расч. выход пекаEstimated pitch yield
[%][%]
Время выдержкиHolding time
[мин][min]
12501250 470470 >50>50 22,722.7 16,416.4 475475 >54>54 25,625.6 16,316.3 480480 >60>60 28,828.8 16,216.2 485485 >63>63 32,332.3 16,116.1 490490 >66>66 36,236.2 16,016.0 495495 >71>71 40,340.3 15,915.9 500500 >74>74 44,644.6 15,815.8 505505 >83>83 48,848.8 15,715.7 10001000 470470 >50>50 26,326.3 20,520.5 475475 >55>55 29,629.6 20,420.4 480480 >60>60 33,233.2 20,320.3 485485 >63>63 37,137.1 20,120.1 490490 >66>66 41,341.3 20,020.0 495495 >71>71 45,545.5 19,819.8 500500 >74>74 49,949.9 19,719.7 505505 >83>83 54,754.7 19,619.6 750750 470470 >50>50 31,531.5 27,427.4 475475 >55>55 35,435.4 27,227.2 480480 >60>60 39,539.5 27,027.0 485485 >63>63 43,943.9 26,926.9 490490 >66>66 48,548.5 26,726.7 495495 >71>71 53,253.2 26,526.5 500500 >74>74 58,158.1 26,326.3

Второй вариант осуществления подсистемы термообработки 300' показан на фиг. 4B. Он также совместим с любой из систем производства пека. Без такой термической обработки выход пека составляет 15-25% от объема исходного декантата 203. При термообработке по процессу, описанному применительно к системе 300', выход удается повысить на 25-30%, а общий выход пека составит 40-50%. Если дистилляты подвергать повторной термической обработке, то общий выход пека удается увеличить до 60-80% в зависимости от качества сырья и дистиллятов.A second embodiment of the heat treatment subsystem 300' is shown in Fig. 4B. It is also compatible with any of the pitch production systems. Without such heat treatment, the pitch yield is 15-25% of the volume of the initial decantation 203. With heat treatment according to the process described in relation to the system 300', the yield can be increased by 25-30%, and the total pitch yield will be 40-50%. If the distillates are subjected to repeated heat treatment, then the total pitch yield can be increased to 60-80% depending on the quality of the raw materials and distillates.

В данном варианте осуществления подсистемы термообработки 300' узлы реактора 320' могут незначительно отличаться от описанных ранее, как и ряд рабочих параметров всей подсистемы термообработки 300'. Как неограничивающий пример, в экспериментальной конструкции исходное вещество при поступлении в подсистему термообработки 300’ находится при температуре 49-104 °C, а расход составляет 7,2-13,1 т/ч при давлении 20-70 фунт/кв. дюйм (изб.) Нагнетающий насос 311 представляет собой питательный насос высокого давления с подачей ~2 галлонов в минуту при 300 фунт/кв. дюйм (изб.), хотя возможны и другие значения подачи и давления. Нагнетающий насос 311 повышает подачу исходного вещества в теплообменник 312 примерно до 20,3 т/ч, а давление - до 200-260 фунт/кв. дюйм (изб.)In this embodiment of the heat treatment subsystem 300', the reactor assemblies 320' may differ slightly from those previously described, as may some of the operating parameters of the overall heat treatment subsystem 300'. As a non-limiting example, in the experimental design, the feedstock enters the heat treatment subsystem 300' at a temperature of 49-104 °C and the flow rate is 7.2-13.1 tons/hour at a pressure of 20-70 psig. The injection pump 311 is a high pressure feed pump with a flow rate of ~2 gpm at 300 psig, although other flow rates and pressures are possible. The injection pump 311 increases the feedstock feed to the heat exchanger 312 to approximately 20.3 tons/hour and the pressure to 200-260 psig.

Теплообменник 312 повышает температуру исходного вещества до 413-430 °C путем его нагрева более горячими компонентами, такими как горячие продукты из следующих частей системы 300'. Вещество подается в технологический нагреватель 314, где дополнительно нагревается до температуры 465-500 °C в зависимости от характеристик исходного вещества.Heat exchanger 312 increases the temperature of the feedstock to 413-430 °C by heating it with hotter components, such as hot products from the following parts of system 300'. The feedstock is fed to process heater 314, where it is further heated to a temperature of 465-500 °C depending on the characteristics of the feedstock.

Как и в предыдущем варианте осуществления, технологический нагреватель 314 представляет собой катушку с индуктивным нагревом или погружную катушку. Она питается от любого подходящего источника 316, например, трансформатора или иного устройства, выдающего мощность 1 МВт. Источник 316 может иметь несколько электрических подключений к технологическому нагревателю 314 и (или) его катушкам 315. Подключения в катушках могут располагаться через регулярные интервалы, например, каждые три витка катушки 315. Возможна любая иная конструкция, обеспечивающая подачу достаточной мощности на технологический нагреватель 314. Технологический нагреватель 314 оснащается змеевиком 315 достаточной длины. Исходное вещество находится в змеевике и нагревается до требуемой температуры. Затем оно покидает технологический нагреватель 314 через выходную линию реактора 317.As in the previous embodiment, the process heater 314 is an inductive heating coil or an immersion coil. It is fed from any suitable source 316, for example, a transformer or other device that delivers 1 MW of power. The source 316 can have several electrical connections to the process heater 314 and / or its coils 315. The connections in the coils can be located at regular intervals, for example, every three turns of the coil 315. Any other design is possible that ensures the supply of sufficient power to the process heater 314. The process heater 314 is equipped with a coil 315 of sufficient length. The feedstock is located in the coil and is heated to the desired temperature. Then it leaves the process heater 314 through the outlet line of the reactor 317.

Выпускная линия реактора 317 гидравлически связана с первой емкостью 321' реактора 320'. Эта первая емкость 321' может представлять собой реактор с потоком со структурным ядром, как описано ранее. Нагретое вещество поступает в первую емкость 321' снизу и поднимается вверх с почти равномерной скоростью, не допуская турбулентности и поддерживая одинаковую скорость потока для всех молекул нагретого вещества. Первая емкость 321’ находится под давлением 100-200 фунт/кв. дюйм (изб.), предпочтительно в диапазоне 100-175 фунт/кв. дюйм (изб.), а также заполняется нейтральным газом 318 (таким как азот или аргон) для ограничения содержания кислорода в первой емкости 321' с учетом высоких температур. Нагретое вещество на входе в первую емкость 321' имеет предпочтительно температуру 482,2-496 °C. По мере продвижения вдоль первой емкости 321' вещество теряет некоторое количество тепла, остывая на 20-30 °C.The outlet line of the reactor 317 is in fluid communication with the first vessel 321' of the reactor 320'. This first vessel 321' may be a reactor with a flow with a structured core, as described earlier. The heated substance enters the first vessel 321' from the bottom and rises upward at a nearly uniform speed, avoiding turbulence and maintaining the same flow rate for all molecules of the heated substance. The first vessel 321' is under a pressure of 100-200 psig, preferably in the range of 100-175 psig, and is also filled with an inert gas 318 (such as nitrogen or argon) to limit the oxygen content in the first vessel 321' taking into account the high temperatures. The heated substance at the inlet to the first vessel 321' preferably has a temperature of 482.2-496 °C. As it moves along the first container 321', the substance loses some heat, cooling by 20-30 °C.

В вариантах осуществления изобретения первая емкость 321’ может содержать зону разделения 328, занимающую определенную часть емкости 321’, предпочтительно вблизи ее верха. Зона разделения 328 имеет бóльший диаметр и, следовательно, бóльшой внутренний объем, чем остальная часть первой емкости 321'. В вариантах осуществления изобретения это дополнительное пространство позволяет парам, включая углеводородные молекулы малого размера, которые не смогли образовать пек 150, 250 в процессе его производства, отделиться от жидкости и отводиться из емкости в виде продукта, обозначенного как LC1 322’. Отвод ограничивает нежелательное пенообразование, приводящие к появлению турбулентного потока. Пары LC1 322' поднимаются в верхнюю часть первой емкости 321'. Температура вещества LC1 322' составляет 437,8-443,3 °C. Оно отводится из первой емкости 321' в точке, расположенной выше зоны разделения 328. Отведенные пары LC1 322' направляются в конденсатор, где они конденсируются и (или) термически разрушаются в устройстве очистки газов.In embodiments of the invention, the first container 321' may comprise a separation zone 328 occupying a certain portion of the container 321', preferably near the top thereof. The separation zone 328 has a larger diameter and, therefore, a larger internal volume than the rest of the first container 321'. In embodiments of the invention, this additional space allows vapors, including small hydrocarbon molecules that were unable to form pitch 150, 250 during its production, to separate from the liquid and be removed from the container as a product designated as LC1 322'. The removal limits undesirable foaming, leading to the appearance of turbulent flow. The vapors LC1 322' rise to the top of the first container 321'. The temperature of the substance LC1 322' is 437.8-443.3 °C. It is removed from the first container 321' at a point located above the separation zone 328. The removed vapors LC1 322' are directed to a condenser, where they are condensed and/or thermally destroyed in a gas cleaning device.

Вещество LC2 333 образуется в зоне разделения 328 в виде пены и (или) паров. Вещество LC2 333 содержит неконденсируемые газы. Его можно отводить из зоны разделения 328 первой емкости 321' и подавать во вторую емкость 324'. В предпочтительном варианте осуществления изобретения дополнительные легкие молекулярные цепочки LC2 333 подаются во вторую емкость 324' в ее средней точке (по длине). Жидкое нагретое вещество из первой емкости 321' также подается во вторую емкость 324' по межреакторной линии 323', когда уровень нагретого вещества в первой емкости 321' достигает определенного значения. Нагретое вещество из первой емкости 321' смешивается с веществом LC2 333 во второй емкости 324', создавая дополнительный поток со структурным ядром, протекающий через вторую емкость 324'. Вторая емкость 324' также заполнена нейтральным газом 318, который может иметь такой же или иной состав, как газ в первой емкости 321'. Во второй емкости 324' нагретое вещество находится при практически тех же температуре и давлении, что и в первой емкости 321', хотя возможны определенные потери при прохождении нагретого вещества через реактор 320'.The LC2 substance 333 is formed in the separation zone 328 in the form of foam and/or vapor. The LC2 substance 333 contains non-condensable gases. It can be withdrawn from the separation zone 328 of the first container 321' and fed to the second container 324'. In a preferred embodiment of the invention, additional light molecular chains LC2 333 are fed to the second container 324' at its midpoint (along the length). The liquid heated substance from the first container 321' is also fed to the second container 324' via the inter-reactor line 323' when the level of the heated substance in the first container 321' reaches a certain value. The heated substance from the first container 321' is mixed with the LC2 substance 333 in the second container 324', creating an additional flow with a structural core flowing through the second container 324'. The second container 324' is also filled with neutral gas 318, which may have the same or different composition as the gas in the first container 321'. In the second container 324', the heated substance is at practically the same temperature and pressure as in the first container 321', although certain losses are possible when the heated substance passes through the reactor 320'.

Собирающиеся в верхней части второй емкости 324’ пары отводятся в виде легких молекулярных цепочек LC3 340, которые впоследствии допускается смешивать с веществом LC1 322' и сконденсировать обратно в жидкость. Смешанные вещества LC1 322' и LC3 340 содержат высококипящие соединения, которые можно отделить и очистить на нефтеперерабатывающем заводе для продажи или дальнейшего использования. Оставшуюся часть веществ LC1 322' и LC3 340 можно термически разрушить, как обсуждалось выше. Кубовые остатки из второй емкости 324' содержат термообработанное вещество, которое затем направляется обратно в теплообменник 312 через выходную линию реактора 325 с целью охлаждения. После охлаждения термообработанное вещество возвращается в систему производства пека 100, 100', 100", 200', 200", 200" (в зависимости от конкретного варианта осуществления) с вышеуказанными точками ввода вещества. Альтернативный вариант - термообработанное вещество поступает из реактора 320' обратно в колонну C1 или охлаждается традиционными методами.The vapors that collect in the upper portion of the second vessel 324' are removed as light molecular chains LC3 340, which are subsequently allowed to mix with the LC1 substance 322' and condense back into a liquid. The mixed LC1 322' and LC3 340 substances contain high boiling compounds that can be separated and purified at a refinery for sale or further use. The remainder of the LC1 322' and LC3 340 substances can be thermally destroyed as discussed above. The bottoms from the second vessel 324' contain the thermally treated substance, which is then sent back to the heat exchanger 312 via the outlet line of the reactor 325 for cooling. After cooling, the heat-treated substance is returned to the pitch production system 100, 100', 100", 200', 200", 200" (depending on the specific embodiment) with the above-mentioned substance injection points. Alternatively, the heat-treated substance is fed from the reactor 320' back to the column C1 or cooled by traditional methods.

Время выдержки при термообработке с использованием второго варианта осуществления системы 300' зависит по крайней мере от температуры. Например, если каменноугольная смола нагрета до температуры 482,2-500 °C, то время выдержки в ходе процесса термообработки 200' составляет 10-20 минут, тогда как при температуре ~537,8 °C время выдержки может составлять ~5 минут. При более низких температурах реакции время выдержки может достигать 60 минут. Это лишь несколько неограничивающих примеров.The holding time during the heat treatment using the second embodiment of the system 300' depends at least on the temperature. For example, if the coal tar is heated to a temperature of 482.2-500 °C, the holding time during the heat treatment process 200' is 10-20 minutes, whereas at a temperature of ~537.8 °C, the holding time can be ~5 minutes. At lower reaction temperatures, the holding time can be as long as 60 minutes. These are just a few non-limiting examples.

Показано, что при одноразовом прохождении исходного вещества через предлагаемую в настоящем изобретении подсистемe термообработки 300' выход пека возрастает в 2,5 раза, достигая ~40% по сравнению с ~15% без термообработки. Дополнительный пек 150, 250 также получается путем повторного пропускания исходного вещества через подсистему термообработки 300' по крайней мере один либо несколько раз. Однако существует риск образования мезофазы при увеличении тепловой нагрузки. Поэтому в некоторых вариантах осуществления полезно или даже необходимо подвергнуть продукт термической обработки дистилляции с целью удаления образующегося пека 150, 250, чтобы он не проходил снова через подсистему термической обработки 300'. Это ограничит или предотвратит образование мезофазы в пеке 150, 250.It has been shown that with a single passage of the starting material through the heat treatment subsystem 300' proposed in the present invention, the pitch yield increases by 2.5 times, reaching ~40% compared to ~15% without heat treatment. Additional pitch 150, 250 is also obtained by re-passing the starting material through the heat treatment subsystem 300' at least once or several times. However, there is a risk of mesophase formation when the heat load is increased. Therefore, in some embodiments, it is useful or even necessary to subject the heat treatment product to distillation in order to remove the formed pitch 150, 250 so that it does not pass through the heat treatment subsystem 300' again. This will limit or prevent the formation of mesophase in the pitch 150, 250.

В отличие от сырья в виде каменноугольной смолы 102, декантат 203 имеет больший разброс состава и концентрации от партии к партии. Это еще более усложняет взаимосвязи между температурой, временем выдержки и давлением. Однако желаемые параметры пека (коксовое число выше 47% и менее 0,7% мезофазы) определяют пределы приемлемого увеличения выхода пека, так как слишком высокие или слишком низкие значения приводят к получению пека либо с недостаточным коксовым числом, либо со слишком большим количеством мезофазы. Учитывая эти ограничения, взаимосвязь между временем выдержки и температурой при термообработке декантата описывается следующими уравнениями:Unlike the 102 coal tar feedstock, 203 decantation has a greater variation in composition and concentration from batch to batch. This further complicates the relationships between temperature, holding time, and pressure. However, the desired pitch parameters (coke number greater than 47% and mesophase less than 0.7%) determine the limits of acceptable pitch yield increase, since values that are too high or too low result in pitch with either insufficient coke number or too much mesophase. Given these limitations, the relationship between holding time and temperature in decantation heat treatment is described by the following equations:

, ,

где 25 - процентное увеличение выхода при введении термообработки (зависит от требуемых параметров пека: коксовое число не менее 47% и содержание мезофазы не более 0,7%); T r - температура протекания реакции в градусах Цельсия; T c =653 и R t - время выдержки в минутах. Первый множитель 0,1 соответствует процентному увеличению выхода пека на каждый градус Фаренгейта при росте температуры, а второй множитель 0,1 соответствует процентному увеличению выхода пека с каждой дополнительной минутой выдержки. В зависимости от ограничений конкретной системы вышеприведенное уравнение можно выразить через время выдержки R t или температуру реакции T r как:where 25 is the percentage increase in yield with the introduction of heat treatment (depends on the required pitch parameters: coke number of at least 47% and mesophase content of no more than 0.7%); T r is the reaction temperature in degrees Celsius; T c = 653 and R t is the holding time in minutes. The first factor of 0.1 corresponds to the percentage increase in pitch yield for each degree Fahrenheit increase in temperature, and the second factor of 0.1 corresponds to the percentage increase in pitch yield with each additional minute of holding time. Depending on the limitations of a particular system, the above equation can be expressed in terms of the holding time R t or the reaction temperature T r as:

, ,

. .

В предпочтительных вариантах осуществления при термической обработке декантата 203 температура реакции T r находится в диапазоне 454-483 °C, а время выдержки R t - от 3 до 25 минут. Интересно, что увеличение выхода на 25%, соответствующее константам «25» и «250» в вышеприведенных уравнениях, относится и к сырью в виде декантата 203 с удельной плотностью от -5 до 0 градусов API. Прирост выхода выше или ниже этого значения приводит либо к недопустимому содержанию мезофазы, либо к низкому коксовому числу. Как принято в нефтяной промышленности, удельная плотность в градусах API связана с обычной удельной плотностью следующим соотношением:In preferred embodiments, during the thermal treatment of decantation 203, the reaction temperature T r is in the range of 454-483 °C, and the holding time R t is from 3 to 25 minutes. Interestingly, the 25% yield increase corresponding to the constants "25" and "250" in the above equations also applies to decantation 203 feedstock with a specific gravity of -5 to 0 API degrees. An increase in yield above or below this value results in either an unacceptable mesophase content or a low coke number. As is common practice in the oil industry, the specific gravity in API degrees is related to the normal specific gravity by the following relationship:

. .

Поэтому, хотя иная удельная плотность декантата 203 при производстве нефтяного пека 200" может потребовать изменения рабочих параметров системы 200", приведенное выше уравнение одинаково хорошо применимо при различной удельной плотности исходного декантата 203.Therefore, although a different specific gravity of the decantate 203 in the production of petroleum pitch 200" may require a change in the operating parameters of the 200 system, the above equation applies equally well to different specific gravities of the starting decantate 203.

Приведенное выше уравнение для прогнозирования температуры и длительности реакции позволяет вычислить приведенные в таблице 8 примерные диапазоны рабочих параметров процесса термической обработки нефтяных дистиллятов с использованием раскрываемой в настоящем документе подсистемы термической обработки 300' при среднем градиенте в реакторе:The above equation for predicting reaction temperature and duration allows the calculation of the approximate operating parameter ranges shown in Table 8 for the thermal treatment process of petroleum distillates using the thermal treatment subsystem 300' disclosed herein at a medium gradient in the reactor:

Таблица 8.Table 8.

Температура реакцииReaction temperature
(мин)(min)
ТемператураTemperature
(°C)(°C)
Выход пекаPitch output
(масс. %)(mass %)
Коксовое числоCoke number
(масс. %)(mass %)
Общее содержание мезофазыTotal mesophase content
11 496496 5454 47,347.3 0,90.9 2,52.5 482482 47,547.5 49,449.4 0,60.6 55 482482 53,753.7 49,249.2 0,40.4 1010 482482 54,354.3 50,550.5 0,50.5 1010 468468 4343 47,347.3 0,10.1 1010 477477 53,753.7 48,048.0 0,20.2 2020 459459 44,744.7 47,747.7 0,60.6 2020 460460 43,843.8 49,449.4 0,30.3 2020 463463 46,446.4 47,847.8 0,60.6 2020 459459 47,547.5 50,150.1 0,50.5 2020 468468 40,040.0 47,647.6 0,00,0 2020 471471 40,040.0 50,050.0 0,70.7

Эти и другие особенности предпочтительных вариантов осуществления изобретения дополнительно иллюстрируются следующими неограничивающими примерами.These and other features of the preferred embodiments of the invention are further illustrated by the following non-limiting examples.

ПРИМЕРЫEXAMPLES

В следующих примерах представлены экспериментальные данные, полученные при измерении и (или) испытании определенных параметров описанных систем производства пека и (или) подсистем термообработки. Конкретные варианты осуществления изобретения упоминаются по мере необходимости.The following examples present experimental data obtained by measuring and/or testing certain parameters of the described pitch production systems and/or heat treatment subsystems. Specific embodiments of the invention are mentioned as necessary.

ПРИМЕР 1. Определение темпа отвода тяжелых дистиллятов EXAMPLE 1. Determining the rate of removal of heavy distillates

Был проведен ряд экспериментов с целью определения максимальной скорости отвода тяжелого дистиллята 141 из третьей колонны C3 в рассмотренном выше первом варианте осуществления системы 100 производства пека из каменноугольной смолы без снижения ее общей производительности. Термообработка тяжелого дистиллята 141 важна для отделения бензо(а)пирена, а также для поддержания более высокой температуры размягчения получаемого пека 150, например, ~130 °C при определении на аппарате Меттлера.A series of experiments were conducted to determine the maximum rate of withdrawal of heavy distillate 141 from the third column C3 in the first embodiment of the coal tar pitch production system 100 discussed above without reducing its overall productivity. Heat treatment of the heavy distillate 141 is important for the separation of benzo(a)pyrene, as well as for maintaining a higher softening temperature of the resulting pitch 150, for example, ~130 °C when determined on a Mettler apparatus.

Если цель - увеличить выход пека на 5%, то расход в подсистеме термообработки 300 рассчитывается следующим образом. Если предположить, что годовой объем выработки пека составляет ~300 000 т/год, то 5% от этой цифры - это ~15 000 т/год, т. е. потребуется дополнительное количество пека. Показатель в 15 000 т/год, разделенный на предполагаемый выход 30%, составляет ~50000 т/год, и при 300 днях эксплуатации в году дает 166 т/день, что соответствует расходу в подсистеме термообработки 300 в 7 т/ч, необходимому для прироста выхода пека на 5%.If the goal is to increase pitch yield by 5%, then the flow rate in Heat Treatment Subsystem 300 is calculated as follows. Assuming an annual pitch production of ~300,000 t/yr, 5% of this figure is ~15,000 t/yr, i.e. additional pitch will be required. The figure of 15,000 t/yr divided by the assumed yield of 30% is ~50,000 t/yr, and at 300 days of operation per year gives 166 t/day, which corresponds to the flow rate in Heat Treatment Subsystem 300 of 7 t/hr, which is necessary for the increase in pitch yield by 5%.

Система 100 для производства пека из каменноугольной смолы обычно может работать с производительностью по пеку ~31,5 т/ч. Чтобы подвергать тяжелый дистиллят 141 процессу термообработки 300 с расходом ~7 т/ч, потребуется эквивалентное снижение производительности по пеку. Были проведены испытания, чтобы определить, можно ли добиться нужного снижения объемов производства пека для повышения выхода пека без ущерба для существующего технологического процесса.The coal tar pitch system 100 can typically operate at a pitch throughput of ~31.5 t/h. To subject the heavy distillate 141 to the heat treatment process 300 at a rate of ~7 t/h would require an equivalent reduction in pitch throughput. Tests were conducted to determine whether the required reduction in pitch throughput could be achieved to increase pitch yield without compromising the existing process.

В ходе испытания имитировался отбор тяжелого дистиллята 141 путем частичного закрытия клапана на линии тяжелого дистиллята 142 из третьей колонны C3 с разной степенью перекрытия. Частичное перекрытие потока имитировало отбор нефтепродукта. Испытания проводились при четырех различных положениях клапана с разным процентом перекрытия. Сначала перекрытие составляло 55% (нормальный режим работы), а затем - 35, 30 и 25%. При каждом положении клапана измерялся расход с целью контроля объема имитируемого отбора тяжелого дистиллята 141. Для контроля влияния на систему измерялась тепловая нагрузка, а контроль качества технологического процесса изготовления пека проводился измерением температуры размягчения готового пека (на аппарате Меттлере). Для контроля измерялись и другие параметры. Для лучшего понимания влияния также измерялись степень разделения, содержание бензо(а)пирена и интервал перегонки. Результаты испытаний сведены в таблицу 9.During the test, the withdrawal of heavy distillate 141 was simulated by partially closing the valve in the heavy distillate line 142 from the third column C3 with different degrees of overlap. Partial flow overlap simulated the withdrawal of petroleum product. The tests were conducted at four different valve positions with different percentages of overlap. First, the overlap was 55% (normal operating mode), and then - 35, 30 and 25%. At each valve position, the flow rate was measured in order to control the volume of simulated withdrawal of heavy distillate 141. To control the effect on the system, the heat load was measured, and the quality control of the pitch manufacturing process was carried out by measuring the softening temperature of the finished pitch (on a Mettler apparatus). Other parameters were also measured for control. To better understand the effect, the degree of separation, the benzo(a)pyrene content and the distillation range were also measured. The test results are summarized in Table 9.

Таблица 9.Table 9.

Закрытие клапана расхода [%]Flow valve closing [%] 5555 3535 3030 2525 Расход тяжелого дистиллята [м/ч]Heavy distillate consumption [m/h] 31,531.5 22,422.4 18,818.8 10,810.8 Расход тяжелого дистиллятаHeavy distillate consumption 6,56.5 6,56.5 6,36.3 6,56.5 Тепловая нагрузка E3 [МВт]Thermal load E3 [MW] 1,321.32 1,201.20 1,091.09 0,700.70 Мощность охлаждения зоны тяжелого дистиллята [МВт]Cooling capacity of heavy distillate zone [MW] 1,041.04 0,850.85 0,720.72 0,270.27 Температура тарелки сбора тяжелых дистиллятов [°C]Temperature of heavy distillates collection tray [°C] 279,4279.4 288,2288.2 293,7293.7 301,4301.4 Давление мгновенного испарения [мбар абс.]Flash evaporation pressure [mbar abs.] 112,5112.5 116,7116.7 114,4114.4 112,6112.6 Температура второй тарелки сбора среднего дистиллята [°C]Temperature of the second collection plate of middle distillate [°C] 207,3207.3 211,7211.7 214,8214.8 220,8220.8 Второй управляющий клапан в линии среднего дистиллятаSecond control valve in the middle distillate line 100
(холодн.)
100
(cold)
100
(холодн.)
100
(cold)
100
(холодн.)
100
(cold)
100
(холодн.)
100
(cold)
Давление в верхней части колонны [мбар(aбс.)]Pressure at the top of the column [mbar(abs.)] 73,573.5 74,274.2 75,975.9 78,078.0 Выход первого среднего дистиллята [-]Yield of first middle distillate [-] 6,96.9 7,27.2 8,48.4 10,010.0 Уровень тарелки для сбора тяжелых дистиллятов [%]Heavy Distillate Collection Plate Level [%] 80,5280.52 77,7477,74 78,4878.48 70,4270.42 Температура по Меттлеру [°C]Mettler temperature [°C] 128,0128.0 130,3130.3 127,8127.8 127,7127.7 Бензо(а)пирен [частей на млн]Benzo(a)pyrene [ppm] -- -- 3,693.69 3,953.95 Диапазон температур дистилляции [0-300 °C]Distillation temperature range [0-300 °C] -- -- 11 11 Диапазон температур дистилляции [0-355 °C]Distillation temperature range [0-355 °C] -- -- 7676 6868

Результаты показывают, что расход тяжелого дистиллята 141 при термической обработке можно уменьшить при сохранении нормальной работы системы производства пека 100. Об этом свидетельствует влияние снижения расхода на тепловую нагрузку. При перекрытии потока 55% возникает некоторый нормальный разброс параметров, хотя это стандартный режим эксплуатации. Это видно по температуре второго среднего дистиллята, которая отличается от нормальной температуры в 210 °C.The results show that the consumption of heavy distillate 141 in the heat treatment can be reduced while maintaining the normal operation of the pitch production system 100. This is evidenced by the effect of the reduction in consumption on the heat load. At the flow shutoff of 55%, some normal variation in parameters occurs, although this is the standard operating mode. This is evident from the temperature of the second middle distillate, which differs from the normal temperature of 210 °C.

Несмотря на поддержание нормального режима работы, следует отметить, что второй контур охлаждения среднего дистиллята был максимально загружен. Это позволило повысить температуру второго среднего дистиллята в тарелке по ходу эксперимента, что привело к увеличению выхода первого среднего дистиллята. Достижение максимального охлаждения второго среднего дистиллята затруднительно, особенно когда отбор дополнительной мощности на охлаждение выполняется за счет снижения расхода тяжелого дистиллята.Despite maintaining normal operation, it should be noted that the second middle distillate cooling circuit was loaded to its maximum. This allowed the temperature of the second middle distillate in the tray to increase during the experiment, which led to an increase in the yield of the first middle distillate. Achieving maximum cooling of the second middle distillate is difficult, especially when additional power for cooling is taken at the expense of reducing the flow rate of heavy distillate.

В целом результаты и контроля температуры, и лабораторных исследований указывают на то, что колонна охлаждается недостаточно. При удалении дополнительного потока из контура этот эффект усиливается. Поэтому может потребоваться дополнительное охлаждение, чтобы устранить потери в охлаждающей способности или уменьшить потребление энергии.In general, both temperature monitoring and laboratory testing indicate that the column is not being cooled sufficiently. This effect is amplified when additional flow is removed from the loop. Therefore, additional cooling may be required to eliminate the loss in cooling capacity or reduce energy consumption.

В целом результаты показывают, что расход в 7 т/ч в процессе термообработки возможен, но для производства креозота с низким содержанием ПАУ может потребоваться дополнительное охлаждение.Overall, the results show that a flow rate of 7 t/h in the heat treatment process is possible, but additional cooling may be required to produce low PAH creosote.

ПРИМЕР 2. Определение температур реактора EXAMPLE 2. Determining reactor temperatures

Для дальнейшего проектирования полномасштабных подсистем термообработки 300 проведен анализ ряда часто встречающихся режимов. В частности, оценивалась температура технологического нагревателя 314. Рассматривались температуры 420, 445, 471, 497 и 522 °C. Нижний предел этой оценки основан на предварительных результатах автоклавирования, которые показали ограниченную реакционную способность. Верхний предел основан на измеренной температуре самовоспламенения тяжелого дистиллята, равной 542 °C. По соображениям безопасности максимальная температура реактора ограничена 522 °C.To further design the full-scale heat treatment subsystems 300, a number of commonly encountered conditions were analyzed. In particular, the temperature of the process heater 314 was evaluated. Temperatures of 420, 445, 471, 497, and 522 °C were considered. The lower limit of this estimate is based on preliminary autoclaving results that showed limited reactivity. The upper limit is based on the measured autoignition temperature of heavy distillate, equal to 542 °C. For safety reasons, the maximum reactor temperature is limited to 522 °C.

Предыдущие эксперименты показали, что тяжелый дистиллят допускается подвергать воздействию температуры 550 °C в течение 5,2 мин без образования мезофазы или кокса. Результаты предыдущих экспериментов с длительным времени выдержки представлены в таблице 10.Previous experiments have shown that the heavy distillate can be exposed to 550°C for 5.2 min without mesophase or coke formation. The results of previous experiments with long holding times are presented in Table 10.

Таблица 10.Table 10.

Температура (°C)Temperature (°C) Время выдержки (час)Holding time (hour) Выход, % (температура размягчения 115°C)Yield, % (softening point 115°C) 395395 44 15,715.7 401401 22 10,610.6 420420 55 26,726.7

На основе предыдущих данных проведено кинетическое моделирование при расходе тяжелого дистиллята 7 т/ч и желаемом общем выходе пека 30%, как указано в примере 1. Результаты кинетических расчетов представлены в таблице 11.Based on the previous data, kinetic modeling was performed at a heavy distillate flow rate of 7 t/h and a desired total pitch yield of 30%, as specified in Example 1. The results of the kinetic calculations are presented in Table 11.

Таблица 11.Table 11.

Температура на выходе реактораReactor outlet temperature 420420 445445 471471 497497 522522 Объем реактора [м3]Reactor volume [ m3 ] 17,917.9 8,28.2 3,713.71 1,741.74 0,820.82 Время выдержки [мин]Holding time [min] 142,7142.7 64,364.3 28,628.6 13,113.1 6,16.1 Требуемая потребляемая энергия [кВт]Required energy consumption [kW] 360360 374374 376376 391391 383383

Максимальное время выдержки в лабораторных условиях составило 5,2 мин. Как видно из таблицы 11, большинство расчетных результатов значительно превышают это значение. Поэтому такие кинетические расчеты могут переоценить скорости реакции.The maximum holding time under laboratory conditions was 5.2 min. As can be seen from Table 11, most of the calculated results significantly exceed this value. Therefore, such kinetic calculations may overestimate the reaction rates.

ПРИМЕР 3. Испытания при различных температурах и времени выдержки при термической обработке. Сырье: каменноугольная смола EXAMPLE 3. Tests at different temperatures and holding times during heat treatment. Raw material: coal tar

Для оценки целесообразности термической обработки тяжелого дистиллята при производстве пека были проведены испытания. Первоначальные эксперименты проводились при температурах от 365 до 510 °C и времени выдержки от 4,5 минут до 2 часов. На основании результатов опытов была получена константа скорости реакции. Еще два эксперимента были проведены в адиабатическом режиме для проверки того, является ли реакция эндотермической. Реактор был тщательно теплоизолирован, чтобы исключить влияние тепла печи и учитывать только тепло, выделяемое тяжелым дистиллятом в реакторе. Эксперименты проводились в реакторе с потоком со структурным ядром.To evaluate the feasibility of heat treatment of heavy distillate in pitch production, tests were conducted. Initial experiments were conducted at temperatures ranging from 365 to 510 °C and holding times ranging from 4.5 minutes to 2 hours. From the results of the experiments, a reaction rate constant was obtained. Two more experiments were conducted in the adiabatic mode to test whether the reaction was endothermic. The reactor was carefully insulated to eliminate the influence of the furnace heat and to consider only the heat released by the heavy distillate in the reactor. The experiments were conducted in a reactor with a structured core flow.

Все эксперименты проводились в одинаковых условиях. Тяжелый дистиллят помещался в питательный бак и прокачивался через реактор роторным насосом. Реактор был установлен в печи с предварительным нагревателем. В опытах использовались реакторы разной емкости - от 299 до 330 мл. Тяжелый дистиллят прокачивался через реактор с достижением заданного времени выдержки при заданной температуре. После печи тяжелый дистиллят проходил через охлаждающий змеевик для снижения температуры перед подачей либо в емкость для отходов, либо в емкость для сбора проб. Пробы отбирались после стабилизации температуры в реакторе. В большинстве экспериментов отбирались пробы массой 1000 г.All experiments were conducted under identical conditions. The heavy distillate was placed in a feed tank and pumped through the reactor with a rotary pump. The reactor was installed in a furnace with a preheater. Reactors of different capacities were used in the experiments - from 299 to 330 ml. The heavy distillate was pumped through the reactor to achieve a specified holding time at a specified temperature. After the furnace, the heavy distillate passed through a cooling coil to reduce the temperature before being fed to either a waste tank or a sample collection tank. Samples were collected after the temperature in the reactor had stabilized. In most experiments, samples weighing 1000 g were collected.

Все трубы были оснащены системой обогрева, чтобы тяжелый дистиллят оставался жидким на протяжении всего эксперимента. Температура питательного бака поддерживалась на уровне 100 °C, охлаждающего змеевика - на уровне 180 °C, а емкости для сбора проб и отходов имели температуру 150 °C. В нескольких местах на подогревателе и реакторе были установлены датчики температуры для контроля температурного профиля тяжелого дистиллята. Чтобы создать нейтральную атмосферу, во время экспериментов применялась продувка азотом. Эксперименты проводились при повышенном давлении, чтобы компенсировать давление паров тяжелого дистиллята. Обычно давление составляло ~100 фунтов на кв. дюйм (изб.).All tubes were heated to maintain the heavy distillate as a liquid throughout the experiment. The feed tank was maintained at 100 °C, the cooling coil was maintained at 180 °C, and the sample and waste collection vessels were maintained at 150 °C. Temperature sensors were installed at several locations on the heater and reactor to monitor the temperature profile of the heavy distillate. A nitrogen purge was used during the experiments to maintain a neutral atmosphere. The experiments were conducted at elevated pressure to compensate for the vapor pressure of the heavy distillate. Typical pressures were ~100 psig.

Нефтепродукты после термообработки требовалось дистиллировать, чтобы определить выход пека в конкретном образце. Для этого применялась вакуумная дистилляция. Она проводилась в круглодонной колбе. Масса образца составляла ~400 г. В качестве дистилляционной колонны использовалась колонна Вигро длиной 1 м. Все образцы дистиллировались под полным вакуумом. В начале перегонки температура кубовых остатков составляла 250 °C, а затем постепенно повышалась до тех пор, пока не было отогнано достаточно продукта, чтобы получить прогнозируемый объем пека. Если пек не укладывался в требуемый диапазон температур плавления 105-130 °C, проводилась еще одна перегонка. Во время второй перегонки температура кубовых остатков повышалась или понижалась, чтобы отгонять больше или меньше дистиллята с целью получения пека с более высокой или более низкой температурой плавления соответственно.The oil products after heat treatment had to be distilled to determine the yield of pitch in a particular sample. Vacuum distillation was used for this purpose. It was carried out in a round-bottomed flask. The sample weight was ~400 g. A 1 m long Vigreux column was used as a distillation column. All samples were distilled under full vacuum. At the beginning of the distillation, the temperature of the bottoms was 250 °C, and then gradually increased until enough product was distilled to obtain the predicted volume of pitch. If the pitch did not fit into the required melting point range of 105-130 °C, another distillation was carried out. During the second distillation, the temperature of the bottoms was increased or decreased to distill more or less distillate in order to obtain a pitch with a higher or lower melting point, respectively.

Было проведен ряд анализов термообработанных нефтепродуктов, пека и дистиллята. Термообработанный продукт исследовался методами ИК-спектроскопии с Фурье-преобразованием (FTIR) для расчета содержания ароматических углеводородов. Была измерена температура плавления пека. Допустимый диапазон составлял 105-130 °C. Измерялось содержание нерастворимых хинолинов, которое должно было быть минимальным. Кроме того, пек был проанализирован на содержание бензо(а)пирена. Дистиллят исследовался методом газовой хроматографии (ГХ) для расчета конверсии соединений в тяжелом дистилляте и константы скорости реакции. Часть продукта также анализировалась с помощью газовой хроматомассспектроскопии (ГХМС), чтобы провести сравнение с результатами ГХ.A series of analyses were performed on the heat-treated petroleum products, pitch and distillate. The heat-treated product was analyzed by Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy to calculate the aromatic hydrocarbon content. The melting point of the pitch was measured. The acceptable range was 105-130 °C. The content of insoluble quinolines was measured and should be minimal. In addition, the pitch was analyzed for benzo(a)pyrene content. The distillate was analyzed by gas chromatography (GC) to calculate the conversion of compounds in the heavy distillate and the reaction rate constant. A portion of the product was also analyzed by gas chromatography mass spectroscopy (GCMS) to allow comparison with the GC results.

Данные испытаний сведены в таблицу 12.The test data are summarized in Table 12.

Таблица 12.Table 12.

ЭкспериментExperiment F18024F18024 F18025F18025 F18027F18027 F18028F18028 F18029F18029 F18031F18031 F18032F18032 F18033F18033 F18034F18034 Выход пека, %Pitch yield, % 13,8313.83 16,5516.55 38,3138.31 37,2337.23 23,9423.94 17,7917.79 30,4530.45 45,2445.24 55,0155.01 Температура по Меттлеру [°C]Mettler temperature [°C] 103,35103.35 126,35126.35 125,8125.8 119,7119.7 128,85128.85 116,9116.9 119,25119.25 121,85121.85 118,8118.8 Содержание нерастворимых хинолинов, %Content of insoluble quinolines, % 0,10.1 0,080.08 0,110.11 0,000,00 0,5130.513 0,220.22 0,840.84 0,20.2 0,310.31 Скорректированный выход пекаAdjusted pitch yield 11,3411.34 18,9718.97 40,6240.62 38,2338.23 26,9026.90 18,2018.20 31,3631,36 46,7046.70 55,8255.82 Объем реактора [мл]Reactor volume [ml] 205,89205.89 205,89205.89 205,89205.89 139,52139.52 139,52139.52 139,52139.52 205,89205.89 205,89205.89 205,89205.89 Средняя температура [°C]Average temperature [°C] 479,2479.2 501,5501.5 539,8539.8 538,0538,0 521,8521.8 499,7499.7 519,8519.8 551,2551.2 562,7562.7 Время выдержки [мин]Holding time [min] 4,74.7 4,54.5 4,44.4 2,92.9 3,03.0 3,13.1 4,54.5 4,24.2 4,14.1

ЭкспериментExperiment F19008F19008 F19012F19012 F19015F19015 F19016F19016 Выход пека, %Pitch yield, % 27,627.6 24,5424.54 19,1319.13 30,4230.42 Температура по Меттлеру [°C]Mettler temperature [°C] 111,35111.35 129,85129.85 119,9119.9 118,7118.7 Содержание нерастворимых хинолинов, %Content of insoluble quinolines, % 0,190.19 00 Скорректированный выход пекаAdjusted pitch yield 26,8226.82 27,7127.71 20,1820.18 31,2131,21 Объем реактора [мл]Reactor volume [ml] 6767 327,0327,0 326,7326.7 326,7326.7 Средняя температура [°C]Average temperature [°C] 528528 465,2465.2 488,8488.8 514,4514.4 Время выдержки [мин]Holding time [min] 1,781.78 37,837.8 8,68.6 8,28.2

Данные показывают увеличение выхода пека при проверенных температурах и времени выдержки. Это подтверждает, что термическая обработка тяжелого дистиллята способна увеличить выход пека.The data show an increase in pitch yield at the temperatures and holding times tested, confirming that heat treatment of heavy distillate can increase pitch yield.

Результаты адиабатических экспериментов (в которых проверялось, является ли реакция эндотермической), приведены в таблице 13.The results of adiabatic experiments (which tested whether the reaction was endothermic) are given in Table 13.

Таблица 13.Table 13.

ЭкспериментExperiment F19020F19020 F19021F19021 Температура на входе в реактор [°C]Reactor inlet temperature [°C] 482482 499,8499.8 Температура в середине реактора [°C]Temperature in the middle of the reactor [°C] 483483 499,8499.8 Температура на выходе из реактора [°C]Reactor outlet temperature [°C] 483,75483.75 500,8500.8

ПРИМЕР 4. Испытание при различных температурах и времени выдержки. Нефтепродукты EXAMPLE 4. Testing at different temperatures and holding times. Petroleum products

В ходе лабораторных испытаний проводилась термообработка полученного из нефтепродукта декантата при различных температурах и времени выдержки. Декантат подвергался выдержке при повышенной температуре в автоклаве под постоянным давлением 200 фунт/кв. дюйм (изб.). Возникала небольшая задержка на время, требуемое для нагрева декантата до нужной температуры. После воздействия нужной температуры в течение заданного времени термообработанный продукт быстро охлаждался для прекращения теплового воздействия и ограничения образования мезофазы. Образовавшийся в процессе термообработки пек выделялся путем перегонки с удалением непрореагировавшего декантата. Полученный пек анализировался по коксовому числу и содержанию мезофазы. Результаты экспериментов сведены в таблицу 14.In laboratory tests, the decantate obtained from the petroleum product was heat treated at various temperatures and holding times. The decantate was held at elevated temperature in an autoclave under a constant pressure of 200 psig. A short delay was introduced for the time required to heat the decantate to the desired temperature. After exposure to the desired temperature for a specified time, the heat-treated product was rapidly cooled to stop the thermal effect and limit the formation of mesophase. The pitch formed during the heat treatment was separated by distillation with the removal of unreacted decantate. The resulting pitch was analyzed for coke number and mesophase content. The results of the experiments are summarized in Table 14.

Таблица 14.Table 14.

Время выдержки при температуре (мин)Holding time at temperature (min) Задержка (мин)Delay (min) Время термообработки (мин)Heat treatment time (min) Температура (°C)Temperature (°C) Выход пека (масс. %)Pitch yield (wt.%) Коксовое число (масс. %)Coke number (mass %) Общее содержание мезофазыTotal mesophase content 00 11 11 496496 5454 47,347.3 0,90.9 2,52.5 22 4,54.5 482482 47,547.5 49,449.4 0,60.6 55 22 77 482482 53,753.7 49,249.2 0,40.4 1010 22 1212 482482 54,354.3 50,550.5 0,50.5 1010 22 1212 468468 4343 47,347.3 0,10.1 1010 22 1212 477477 53,753.7 48,048.0 0,20.2 2020 55 2525 459459 44,744.7 47,747.7 0,60.6 2020 55 2525 460460 43,843.8 49,449.4 0,30.3 2020 22 2222 463463 46,446.4 47,847.8 0,60.6 2020 55 2525 459459 47,547.5 50,150.1 0,50.5

Во всех экспериментах был получен пек приемлемого качества с коксовым числом свыше 47% и содержанием мезофазы менее 0,7%.In all experiments, pitch of acceptable quality was obtained with a coke number of over 47% and a mesophase content of less than 0.7%.

Поскольку в представленные предпочтительные варианты осуществления изобретения могут вноситься многочисленные незначительные модификации и изменения, предполагается, что все сведения, изложенные в предыдущем описании и представленные на чертежах, являются иллюстративными и не имеют ограничивающего действия. Объем изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения и ее юридическими эквивалентами.Since numerous minor modifications and changes can be made to the preferred embodiments of the invention, it is intended that all information set forth in the preceding description and shown in the drawings is illustrative and not limiting. The scope of the invention is defined by the appended claims and their legal equivalents.

Claims (86)

1. Способ производства пека из исходного материала, где исходный материал содержит один из следующих материалов: (i) декантат из нефтепродуктов, (ii) тяжелый дистиллят каменноугольной смолы;1. A method for producing pitch from a starting material, wherein the starting material comprises one of the following materials: (i) petroleum decantate, (ii) heavy coal tar distillate; причем данный способ включает следующие этапы:Moreover, this method includes the following steps: подача указанного исходного материала в текучей жидкой фазе в теплопроводящую часть канала, по меньшей мере частично изготовленного из теплопроводного материала, способствующего теплопередаче;feeding said source material in a fluid liquid phase into a heat-conducting portion of a channel at least partially made of a heat-conducting material that facilitates heat transfer; контролируемый подвод тепла к указанной теплопроводящей части указанного канала, содержащего исходный материал, для повышения температуры исходного материала до 459-535 °C при давлении по меньшей мере 46 фунтов на кв. дюйм (изб.), так чтобы поддерживать указанный исходный материал в жидкой фазе;controlled application of heat to said heat-conducting portion of said channel containing said feedstock material to raise the temperature of said feedstock material to 459-535°C at a pressure of at least 46 psig so as to maintain said feedstock material in a liquid phase; поддержание практически равномерного течения указанного исходного материала через по меньшей мере часть указанной теплопроводящей части указанного канала при практически постоянной температуре в течение времени, достаточного для преобразования части указанного исходного материала в пек при ограничении образования мезофазы до 0,7% масс. в объединенном потоке;maintaining a substantially uniform flow of said feedstock material through at least a portion of said heat-conducting portion of said channel at a substantially constant temperature for a time sufficient to convert a portion of said feedstock material into pitch while limiting the formation of mesophase to 0.7% by weight in the combined flow; снижение температуры указанного объединенного потока до 275-385 °C; иreducing the temperature of said combined stream to 275-385 °C; and отделение указанного пека от указанного объединенного потока и получение готового пека.separating said pitch from said combined stream and obtaining finished pitch. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что исходный материал выбирают из группы, включающей: (i) декантат из нефтепродуктов и (ii) тяжелый дистиллят каменноугольной смолы; и при этом указанная стадия отделения включает отделение указанного пека от указанного объединенного потока и получение готового пека в следующих пропорциях: (i) по меньшей мере 25% масс. от указанного декантата нефтепродуктов; (ii) по меньшей мере 15% масс. от указанного тяжелого дистиллята каменноугольной смолы.2. The method of claim 1, wherein the feedstock is selected from the group consisting of: (i) petroleum decantate and (ii) heavy coal tar distillate; and wherein said separation step comprises separating said pitch from said combined stream and obtaining finished pitch in the following proportions: (i) at least 25% by weight of said petroleum decantate; (ii) at least 15% by weight of said heavy coal tar distillate. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что исходным материалом является тяжелый дистиллят на основе каменноугольной смолы, который нагревают до температуры 475-510 °C при давлении 46-155 фунт/кв. дюйм (изб.).3. The method according to claim 1, characterized in that the starting material is a heavy distillate based on coal tar, which is heated to a temperature of 475-510 °C at a pressure of 46-155 psi (g). 4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что:4. The method according to paragraph 3, characterized in that: а) указанное практически равномерное течение при указанной практически постоянной температуре поддерживается в течение 3,0-49,2 минут, илиa) the said practically uniform flow at the said practically constant temperature is maintained for 3.0-49.2 minutes, or б) выход пека находится в диапазоне от 15 до 45% масс., илиb) the pitch yield is in the range from 15 to 45% by weight, or в) указанная температура составляет примерно 475 °C, указанное давление составляет примерно 46,2 фунт/кв. дюйм (изб.), указанное практически равномерное течение поддерживается при указанной практически постоянной температуре в течение примерно 49,2 минут для получения примерно 45% масс. выхода пека, илиc) said temperature is about 475°C, said pressure is about 46.2 psig, said substantially uniform flow is maintained at said substantially constant temperature for about 49.2 minutes to produce about 45% by weight of pitch, or г) указанная температура составляет примерно 510 °C, указанное давление составляет примерно 155 фунт/кв. дюйм (изб.), указанное практически равномерное течение поддерживается при указанной практически постоянной температуре в течение примерно 3 минут для получения примерно 15% масс. выхода пека.(d) said temperature is about 510°C, said pressure is about 155 psig, said substantially uniform flow is maintained at said substantially constant temperature for about 3 minutes to obtain about 15% by weight of pitch. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что исходным материалом является тяжелый дистиллят на основе каменноугольной смолы, который нагревают до температуры 490-510 °C при давлении 60,7-126 фунт/кв. дюйм (изб.).5. The method according to claim 1, characterized in that the starting material is a heavy distillate based on coal tar, which is heated to a temperature of 490-510 °C at a pressure of 60.7-126 psi (g). 6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что:6. The method according to paragraph 5, characterized in that: а) указанное практически равномерное течение при указанной практически постоянной температуре поддерживается в течение 4,3-23,6 минут, илиa) the said practically uniform flow at the said practically constant temperature is maintained for 4.3-23.6 minutes, or б) выход пека составляет от 20 до 40% масс., илиb) the pitch yield is from 20 to 40% by weight, or в) указанная температура составляет примерно 490 °C, указанное давление составляет примерно 60,7 фунт/кв. дюйм (изб.), указанное практически равномерное течение поддерживается при указанной практически постоянной температуре в течение примерно 23,6 минут для получения примерно 40% масс. выхода пека, илиc) said temperature is about 490°C, said pressure is about 60.7 psig, said substantially uniform flow is maintained at said substantially constant temperature for about 23.6 minutes to produce about 40% by weight of pitch, or г) указанная температура составляет примерно 510 °C, указанное давление составляет примерно 126 фунт/кв. дюйм (изб.), указанное практически равномерное течение поддерживается при указанной практически постоянной температуре в течение примерно 4,3 минут для получения примерно 20% масс. выхода пека.(d) said temperature is about 510°C, said pressure is about 126 psig, said substantially uniform flow is maintained at said substantially constant temperature for about 4.3 minutes to obtain about 20% by weight of pitch. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что исходным материалом является тяжелый дистиллят на основе каменноугольной смолы, который нагревают до температуры 495-510 °C при давлении 65,1-111,5 фунт/кв. дюйм (изб.).7. The method according to claim 1, characterized in that the starting material is a heavy distillate based on coal tar, which is heated to a temperature of 495-510 °C at a pressure of 65.1-111.5 psi (g). 8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что:8. The method according to paragraph 7, characterized in that: а) указанное практически равномерное течение при указанной практически постоянной температуре поддерживается в течение 5,7-16,3 минут; илиa) the said practically uniform flow at the said practically constant temperature is maintained for 5.7-16.3 minutes; or б) выход пека находится в диапазоне 25-35% масс., илиb) the pitch yield is in the range of 25-35% by weight, or в) указанная температура составляет примерно 495 °C, указанное давление составляет примерно 65,1 фунт/кв. дюйм (изб.), указанное практически равномерное течение поддерживается при указанной практически постоянной температуре в течение примерно 16,3 минут для получения примерно 35% масс. выхода пека, илиc) said temperature is about 495°C, said pressure is about 65.1 psig, said substantially uniform flow is maintained at said substantially constant temperature for about 16.3 minutes to produce about 35% by weight of pitch, or г) указанная температура составляет примерно 510 °C, указанное давление составляет примерно 111,5 фунт/кв. дюйм (изб.), указанное практически равномерное течение поддерживается при указанной практически постоянной температуре в течение примерно 5,7 минут для получения примерно 25% масс. выхода пека.(d) said temperature is about 510°C, said pressure is about 111.5 psig, said substantially uniform flow is maintained at said substantially constant temperature for about 5.7 minutes to obtain about 25% by weight of pitch. 9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный исходный материал представляет собой тяжелый дистиллят на основе каменноугольной смолы, который нагревают до температуры примерно 500 °C при давлении примерно 83,9 фунт/кв. дюйм (изб.).9. The method of claim 1, wherein said starting material is a heavy coal tar distillate that is heated to a temperature of about 500°C at a pressure of about 83.9 psig. 10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что указанное практически равномерное течение поддерживается при указанной практически постоянной температуре в течение примерно 7,4 минут для получения примерно 30% масс. выхода пека.10. The method of claim 9, wherein said substantially uniform flow is maintained at said substantially constant temperature for approximately 7.4 minutes to obtain approximately 30% by weight of pitch yield. 11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что исходным материалом является декантат нефтепродуктов, имеющий плотность в градусах API от -5 до 0, при этом исходный материал находится под давлением 80-300 фунт/кв. дюйм (изб.), приложенным при практически постоянной температуре в течение периода, длительность которого рассчитывается по следующему уравнению:11. The method of claim 1, wherein the starting material is a decantation of petroleum products having an API gravity of -5 to 0, and the starting material is under a pressure of 80-300 psi (g) applied at a substantially constant temperature for a period the duration of which is calculated using the following equation: , , где Tr - температура реакции в градусах Цельсия; Tc=653, Rt - время выдержки в минутах, что позволяет увеличить выход пека по меньшей мере на 25% масс., причем указанный пек имеет коксовое число по меньшей мере 47% масс.where T r is the reaction temperature in degrees Celsius; T c = 653, R t is the holding time in minutes, which makes it possible to increase the pitch yield by at least 25% by weight, and said pitch has a coke number of at least 47% by weight. 12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что исходный материал представляет собой декантат нефтепродуктов, который нагревают до температуры 459-496 °C при давлении 80-300 фунт/кв. дюйм (изб.).12. The method according to claim 1, characterized in that the starting material is a decantation of petroleum products, which is heated to a temperature of 459-496 °C at a pressure of 80-300 psi (excess). 13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что13. The method according to item 12, characterized in that а) указанное практически равномерное течение при указанной практически постоянной температуре поддерживается в течение 1-25 минут, илиa) the said practically uniform flow at the said practically constant temperature is maintained for 1-25 minutes, or б) выход пека находится в диапазоне 40-54,3% масс. при коксовом числе от 47,3 до 50,5% масс., илиb) the pitch yield is in the range of 40-54.3% by weight with a coke number from 47.3 to 50.5% by weight, or в) указанная температура составляет примерно 496 °C, указанное практически равномерное течение поддерживается при указанной практически постоянной температуре в течение примерно 1 минуты для получения примерно 54% масс. пека с коксовым числом примерно 47,3% масс., илиc) said temperature is about 496 °C, said substantially uniform flow is maintained at said substantially constant temperature for about 1 minute to produce about 54 wt.% pitch with a coke value of about 47.3 wt.%, or г) указанная температура находится в диапазоне 468-482 °C, указанное практически равномерное течение поддерживается при указанной практически постоянной температуре в течение примерно 10 минут для получения в диапазоне 43-54,3% масс. пека с коксовым числом 47,3-50,5% масс., илиd) said temperature is in the range of 468-482 °C, said substantially uniform flow is maintained at said substantially constant temperature for about 10 minutes to obtain a pitch in the range of 43-54.3 wt.% with a coke number of 47.3-50.5 wt.%, or д) указанная температура находится в диапазоне 459-471 °C, указанное практически равномерное течение поддерживается при указанной практически постоянной температуре в течение примерно 20 минут для получения в диапазоне 40-47,5% масс. пека с коксовым числом 47,7-50,1% масс.d) said temperature is in the range of 459-471 °C, said substantially uniform flow is maintained at said substantially constant temperature for about 20 minutes to obtain a pitch in the range of 40-47.5 wt.% with a coke number of 47.7-50.1 wt.%. 14. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанный канал дополнительно содержит теплопроводящую секцию, через которую указанный исходный материал протекает в виде турбулентного потока, и реакторную секцию, в которой поток указанного исходного материала протекает практически равномерно.14. The method according to claim 1, characterized in that said channel additionally contains a heat-conducting section through which said source material flows in the form of a turbulent flow, and a reactor section in which the flow of said source material flows practically uniformly. 15. Способ по п. 13, отличающийся тем, что температуру исходного материала повышают в теплопроводящей секции и поддерживают почти постоянной в реакторной секции.15. The method according to claim 13, characterized in that the temperature of the source material is increased in the heat-conducting section and maintained almost constant in the reactor section. 16. Способ по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно включает этап нагревания исходного материала перед введением в канал.16. The method according to claim 1, characterized in that it additionally includes the step of heating the source material before introducing it into the channel. 17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что указанная стадия нагревания и указанная стадия снижения температуры осуществляются одновременно в общем теплообменнике.17. The method according to paragraph 16, characterized in that the said heating stage and the said temperature reduction stage are carried out simultaneously in a common heat exchanger. 18. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отделение указанной части пека от указанного объединенного потока осуществляется путем дистилляции.18. The method according to paragraph 1, characterized in that the separation of said portion of the pitch from said combined stream is carried out by distillation. 19. Непрерывный способ получения пека из исходного материала, включающий этапы рециклирования объединенного потока, полученного способом по п. 1, после отделения части пека, в качестве указанного исходного материала.19. A continuous method for producing pitch from a source material, comprising the steps of recycling the combined stream obtained by the method according to item 1, after separating a portion of the pitch, as the specified source material. 20. Готовый пек с пониженным содержанием нерастворимого хинолина (QI), полученный способом по любому из пп. 1-19, причем указанный готовый пек характеризуется:20. A finished pitch with a reduced content of insoluble quinoline (QI), obtained by the method according to any of paragraphs 1-19, wherein said finished pitch is characterized by: температурой размягчения в диапазоне от 100 до 140 °C;softening temperature in the range from 100 to 140 °C; содержанием нерастворимого хинолина (QI) не более чем 0,84% масс.;content of insoluble quinoline (QI) not more than 0.84% by weight; содержанием мезофазы не более 0,7% масс. в расчете на общую массу готового пека; иmesophase content of no more than 0.7% by weight based on the total weight of the finished pitch; and коксовым числом выше 47%.coke number above 47%. 21. Подсистема термообработки для получения пека из исходного материала, где исходный материал содержит один из следующих материалов: (i) декантат из нефтепродуктов, (ii) тяжелый дистиллят каменноугольной смолы;21. A heat treatment subsystem for producing pitch from a feedstock, wherein the feedstock comprises one of the following materials: (i) petroleum decantate, (ii) heavy coal tar distillate; при этом данная система содержит:Moreover, this system contains: насос;pump; канал, находящийся в сообщении по текучей среде с указанным насосом, причем указанный канал по меньшей мере частично состоит из теплопроводящей части, выполненной из теплопроводного материала, способствующего теплопередаче, и имеет по меньшей мере одну отдельную секцию, причем указанная секция имеет:a channel in fluid communication with said pump, said channel at least partially consisting of a heat-conducting portion made of a heat-conducting material that facilitates heat transfer and having at least one separate section, said section having: первый нижний конец,first lower end, вход для жидкости, расположенный на указанном первом нижнем конце и находящийся в сообщении по текучей среде с указанным насосом,a liquid inlet located at said first lower end and in fluid communication with said pump, второй верхний конец,second top end, выход для паровой фазы, расположенный возле указанного второго верхнего конца,a vapor phase outlet located near said second upper end, промежуточный участок между указанным первым нижним концом и вторым верхним концом, иan intermediate section between said first lower end and said second upper end, and выход для жидкости, расположенный между указанным входом для жидкости и указанным выходом для паровой фазы и находящийся в пределах указанного промежуточного участка, определяющий внутри указанного канала пространство паров, находящееся между указанным выходом для жидкости и указанным вторым верхним концом, и пространство жидкости, находящееся между указанным выходом для жидкости и указанным первым нижним концом;a liquid outlet located between said liquid inlet and said vapor phase outlet and located within said intermediate section, defining within said channel a vapor space located between said liquid outlet and said second upper end, and a liquid space located between said liquid outlet and said first lower end; причем указанная теплопроводящая часть указанного канала имеет максимальную температуру 459-535 °C и максимальное давление по меньшей мере 46 фунт/кв. дюйм (изб.), и указанный промежуточный участок указанного канала имеет такие размеры и форму, которые позволяют насосу поддерживать непрерывное и практически равномерное восходящее течение указанного входящего потока жидкости при практически постоянной температуре в указанном пространстве жидкости в течение периода времени, достаточного для преобразования по меньшей мере части указанного исходного материала в пек, при ограничении образования мезофазы до уровня не более 0,7% масс. в объединенном потоке, с получением готового пека.wherein said heat-conducting portion of said channel has a maximum temperature of 459-535 °C and a maximum pressure of at least 46 psig, and said intermediate portion of said channel has dimensions and shape that enable the pump to maintain a continuous and substantially uniform upward flow of said incoming liquid stream at a substantially constant temperature in said liquid space for a period of time sufficient to convert at least a portion of said feedstock material into pitch, while limiting mesophase formation to a level of no more than 0.7 wt. % in the combined stream, to produce finished pitch. 22. Подсистема термообработки по п. 21, отличающаяся тем, что исходный материал выбирают из группы, включающей: (i) декантат из нефтепродуктов и (ii) тяжелый дистиллят каменноугольной смолы; и при этом получают готовый пек в следующих пропорциях: (i) по меньшей мере 25% от указанного декантата нефтепродуктов; (ii) по меньшей мере 15% от указанного тяжелого дистиллята каменноугольной смолы.22. The heat treatment subsystem of claim 21, wherein the starting material is selected from the group consisting of: (i) petroleum decantate and (ii) heavy coal tar distillate; and wherein the finished pitch is obtained in the following proportions: (i) at least 25% of said petroleum decantate; (ii) at least 15% of said heavy coal tar distillate. 23. Подсистема термообработки по п. 21, отличающаяся тем, что указанный канал дополнительно содержит реакторную секцию.23. The heat treatment subsystem according to item 21, characterized in that said channel additionally contains a reactor section. 24. Подсистема термообработки по п. 21 или 23, отличающаяся тем, что указанная теплопроводящая часть дополнительно содержит нагревательную секцию, имеющую размеры, позволяющие создать турбулентное течение исходного материала.24. A heat treatment subsystem according to paragraph 21 or 23, characterized in that said heat-conducting part additionally contains a heating section having dimensions that make it possible to create a turbulent flow of the source material. 25. Подсистема термообработки по п. 24, в которой нагревательная секция характеризуется тем, что она: i) имеет индуктивный нагрев и/или ii) представляет собой удлиненный змеевик.25. The heat treatment subsystem of claim 24, wherein the heating section is characterized in that it: i) has inductive heating and/or ii) is an elongated coil. 26. Подсистема термообработки по п. 23, отличающаяся тем, что указанная реакторная секция дополнительно содержит по меньшей мере одну удерживающую емкость для поддержания (i) исходного материала при практически постоянной температуре и/или (ii) для поддержания практически равномерного течения исходного материала.26. The heat treatment subsystem of claim 23, wherein said reactor section further comprises at least one holding vessel for maintaining (i) the feedstock at a substantially constant temperature and/or (ii) for maintaining a substantially uniform flow of the feedstock. 27. Подсистема термообработки по п. 23 или 24, отличающаяся тем, что указанная реакторная секция дополнительно содержит инертную атмосферу.27. A heat treatment subsystem according to paragraph 23 or 24, characterized in that said reactor section additionally contains an inert atmosphere. 28. Подсистема термообработки по п. 21, отличающаяся тем, что она содержит теплообменник для передачи тепловой энергии от указанного объединенного потока к указанному исходному материалу перед его введением в указанный канал.28. The heat treatment subsystem according to claim 21, characterized in that it contains a heat exchanger for transferring thermal energy from said combined flow to said source material before it is introduced into said channel. 29. Подсистема термообработки по п. 23 или 26, отличающаяся тем, что указанная реакторная секция содержит первую емкость и вторую емкость, причем первая емкость имеет больший объем, чем вторая емкость.29. The heat treatment subsystem according to paragraph 23 or 26, characterized in that said reactor section contains a first container and a second container, wherein the first container has a larger volume than the second container. 30. Подсистема термообработки по п. 29, отличающаяся тем, что вторая емкость имеет минимальные размеры.30. The heat treatment subsystem according to paragraph 29, characterized in that the second container has minimal dimensions. 31. Подсистема термообработки по п. 26, отличающаяся тем, что указанная удерживающая емкость имеет удлиненную форму с отношением длины к диаметру 10:1 или более.31. The heat treatment subsystem according to item 26, characterized in that said holding container has an elongated shape with a length to diameter ratio of 10:1 or more. 32. Подсистема термообработки по п. 21, отличающаяся тем, что указанная практически постоянная температура находится в пределах отклонения от плюс 30 °C до минус 30 °C.32. A heat treatment subsystem according to paragraph 21, characterized in that the said practically constant temperature is within the deviation range from plus 30 °C to minus 30 °C. 33. Подсистема термообработки по п. 32, отличающаяся тем, что указанная практически постоянная температура находится в пределах отклонения (i) от плюс 10 °C до минус 10 °C или (ii) от плюс 5 °C до минус 5 °C.33. The heat treatment subsystem according to paragraph 32, characterized in that the said practically constant temperature is within the deviation limits of (i) from plus 10 °C to minus 10 °C or (ii) from plus 5 °C to minus 5 °C. 34. Подсистема термообработки по п. 27, отличающаяся тем, что указанная реакторная секция сдержит первую емкость и вторую емкость, причем первая емкость имеет больший объем, чем вторая емкость.34. The heat treatment subsystem according to paragraph 27, characterized in that said reactor section contains a first container and a second container, wherein the first container has a larger volume than the second container. 35. Подсистема термообработки по п. 34, отличающаяся тем, что вторая емкость имеет минимальные размеры.35. The heat treatment subsystem according to paragraph 34, characterized in that the second container has minimal dimensions. 36. Система дистилляции для получения пека с содержанием мезофазы не более 0,7% масс. из исходного материала из следующих вариантов: (i) декантат из нефтепродуктов и (ii) тяжелый дистиллят каменноугольной смолы, причем данная система дистилляции содержит по меньшей мере одну дистилляционную колонну, и данная система дистилляции предназначена для получения указанного пека с достижением (i) увеличения выхода пека по меньшей мере на 25% масс. в расчете на декантат из нефтепродуктов или (ii) выхода пека не менее 15% масс. в расчете на тяжелый дистиллят каменноугольной смолы, причем указанная система дистилляции дополнительно содержит:36. A distillation system for producing pitch with a mesophase content of no more than 0.7% by weight from a starting material of the following options: (i) a decantation water from petroleum products and (ii) a heavy distillate of coal tar, wherein this distillation system comprises at least one distillation column, and this distillation system is designed to produce said pitch with the achievement of (i) an increase in the pitch yield by at least 25% by weight based on the decantation water from petroleum products or (ii) a pitch yield of at least 15% by weight based on the heavy distillate of coal tar, wherein this distillation system additionally comprises: подсистему термообработки по любому из пп. 21-35, представляющую собой: a heat treatment subsystem according to any one of paragraphs 21-35, comprising: (iii) подсистему термообработки для приема и обработки указанного декантата нефтепродуктов и получения из него пека; или(iii) a heat treatment subsystem for receiving and processing said petroleum product decantation and producing pitch therefrom; or (iv) подсистему термообработки, находящуюся в сообщении по текучей среде с указанной по меньшей мере одной системой дистилляционных колонн для приема и обработки указанного тяжелого дистиллята на основе каменноугольной смолы и получения из него пека; и(iv) a heat treatment subsystem in fluid communication with said at least one distillation column system for receiving and processing said heavy coal tar distillate and producing pitch therefrom; and указанная по меньшей мере одна дистилляционная колонна:said at least one distillation column: (v) находится в сообщении по текучей среде с указанной подсистемой термообработки, для приема и фракционирования указанного термически обработанного декантата на отдельные фракции, включая пек, или(v) is in fluid communication with said heat treatment subsystem for receiving and fractionating said heat treated decantation effluent into individual fractions including pitch, or (vi) предназначена для приема и фракционирования каменноугольной смолы на фракции компонентов, включающие пек и тяжелый дистиллят на основе каменноугольной смолы.(vi) is designed to receive and fractionate coal tar into component fractions including pitch and heavy distillate based on coal tar. 37. Система дистилляции по п. 36, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит множество дистилляционных колонн.37. The distillation system according to claim 36, characterized in that it additionally contains a plurality of distillation columns. 38. Система дистилляции по п. 37, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна из указанных дистилляционных колонн (i) является колонной мгновенной дистилляции в случае использования декантата из нефтепродуктов или тяжелого дистиллята каменноугольной смолы или (ii) дополнительно содержит дегидратор в случае использования тяжелого дистиллята каменноугольной смолы.38. The distillation system according to claim 37, characterized in that at least one of said distillation columns (i) is a flash distillation column in the case of using decantation from petroleum products or heavy coal tar distillate or (ii) further comprises a dehydrator in the case of using heavy coal tar distillate. 39. Система дистилляции по п. 36, отличающаяся тем, что (i) в случае использования декантата из нефтепродуктов указанный декантат рециклируют в подсистему термообработки после удаления пека в дистилляционной колонне или (ii) в случае использования тяжелого дистиллята каменноугольной смолы указанный тяжелый дистиллят на основе каменноугольной смолы рециклируют в указанную подсистему термообработки после удаления указанного пека в указанной дистилляционной колонне.39. The distillation system of claim 36, wherein (i) in the case of using a petroleum decantate, said decantate is recycled to the heat treatment subsystem after removing pitch in the distillation column, or (ii) in the case of using a heavy coal tar distillate, said heavy coal tar distillate is recycled to said heat treatment subsystem after removing said pitch in said distillation column. 40. Система дистилляции по п. 37, отличающаяся тем, что (i) в случае использования декантата из нефтепродуктов указанный декантат рециклируют в подсистему термообработки после удаления пека в дистилляционной колонне или (ii) в случае использования тяжелого дистиллята каменноугольной смолы указанный тяжелый дистиллят на основе каменноугольной смолы рециклируют в указанную подсистему термообработки после удаления указанного пека в указанной дистилляционной колонне.40. The distillation system of claim 37, wherein (i) in the case of using a petroleum decantate, said decantate is recycled to the heat treatment subsystem after removing pitch in the distillation column, or (ii) in the case of using a heavy coal tar distillate, said heavy coal tar distillate is recycled to said heat treatment subsystem after removing said pitch in said distillation column. 41. Система дистилляции по п. 38, отличающаяся тем, что (i) в случае использования декантата из нефтепродуктов указанный декантат рециклируют в подсистему термообработки после удаления пека в дистилляционной колонне или (ii) в случае использования тяжелого дистиллята каменноугольной смолы указанный тяжелый дистиллят на основе каменноугольной смолы рециклируют в указанную подсистему термообработки после удаления указанного пека в указанной дистилляционной колонне.41. The distillation system of claim 38, wherein (i) in the case of using a petroleum decantate, said decantate is recycled to the heat treatment subsystem after removing pitch in the distillation column, or (ii) in the case of using a heavy coal tar distillate, said heavy coal tar distillate is recycled to said heat treatment subsystem after removing said pitch in said distillation column.
RU2022104528A 2019-07-23 2020-03-13 Heat treatment process and system with increased output of pitch RU2837197C2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/520,135 2019-07-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2022104528A RU2022104528A (en) 2023-08-24
RU2837197C2 true RU2837197C2 (en) 2025-03-26

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2540162C2 (en) * 2013-04-05 2015-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "Графиты и углеродные материалы" Method of producing anisotropic carbon powder and device to this end
IN201741007161A (en) * 2017-02-28 2017-04-07
WO2017086985A1 (en) * 2015-11-20 2017-05-26 Stone, Richard Single stage pitch process and product
WO2017217972A1 (en) * 2016-06-14 2017-12-21 Stone, Richard Turbulent mesophase pitch process and products
CN108795467A (en) * 2018-06-11 2018-11-13 青岛科技大学 A kind of method that FCC clarified oils extraction and separation-thermal polycondensation prepares mesophase pitch

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2540162C2 (en) * 2013-04-05 2015-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "Графиты и углеродные материалы" Method of producing anisotropic carbon powder and device to this end
WO2017086985A1 (en) * 2015-11-20 2017-05-26 Stone, Richard Single stage pitch process and product
WO2017217972A1 (en) * 2016-06-14 2017-12-21 Stone, Richard Turbulent mesophase pitch process and products
IN201741007161A (en) * 2017-02-28 2017-04-07
CN108795467A (en) * 2018-06-11 2018-11-13 青岛科技大学 A kind of method that FCC clarified oils extraction and separation-thermal polycondensation prepares mesophase pitch

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101778929B (en) Olefin production utilizing feed containing condensate and crude oil
US20230272285A1 (en) Heat treatment product by process for increased pitch yields
US9464240B2 (en) Aromatics production process
US20070208207A1 (en) Olefin production utilizing condensate feedstock
US9222027B1 (en) Single stage pitch process and product
CN101528894A (en) Olefin production utilizing whole crude oil/condensate feedstock with enhanced distillate production
CN103003394A (en) Integrated vacuum resid to chemicals coversion process
KR102136853B1 (en) Integrated solvent deasphalting and steam pyrolysis process for direct processing of a crude oil
CN108291151A (en) Single-stage bitumen processes and products
Elkasabi et al. Spinning band distillation of biomass pyrolysis oil phenolics to produce pure phenol
EP3775105B1 (en) Supercritical water process integrated with visbreaker
US20150136648A1 (en) Method for treating coal tar using reactive distillation
CN109863230B (en) Method and system for generating hydrocarbon vapors
RU2837197C2 (en) Heat treatment process and system with increased output of pitch
RU2014108442A (en) METHOD FOR PRODUCING OLEFINS AND PETROL WITH LOW CONTENT OF BENZENE
GB2083492A (en) Production of pitch from petroleum fractions
AU730563B2 (en) Production of aromatic oils
CN109963924B (en) One-step cryogenic process for crude oil refining
RU2363721C1 (en) Method for preparation of liquid hydrocarbon raw materials
JP2025533729A (en) Method for producing waste plastic pyrolysis oil