BRPI1008161B1

BRPI1008161B1 - Processo para produção de aditivo aglomerante para a produção de coque e processo para a produção de coque

Info

Publication number: BRPI1008161B1
Application number: BRPI1008161-5A
Authority: BR
Inventors: Nakamura Yoshikazu; Nagashima Takushi; Matsuoka Kenjiro; Inoue Kouchi; Anraku Daisuke
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corporation
Priority date: 2009-02-03
Filing date: 2010-02-03
Publication date: 2018-03-06
Also published as: CN102300957A; US20110284424A1; KR20110121694A; CN102300957B; BRPI1008161A2; JP4576463B2; JP2010180287A; US20150001131A1; US9493708B2; WO2010090013A1; KR101610989B1

Description

(54) Título: PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE ADITIVO AGLOMERANTE PARA A PRODUÇÃO DE COQUE E PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE COQUE (51) Int.CI.: C10B 57/06 (30) Prioridade Unionista: 03/02/2009 JP 2009-023053 (73) Titular(es): JX NIPPON OIL & ENERGY CORPORATION. MITSUBISHI CHEMICAL

CORPORATION (72) Inventor(es): YOSHIKAZU NAKAMURA; TAKUSHI NAGASHIMA; KENJIRO MATSUOKA; KOUCHI INOUE; DAISUKE ANRAKU

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE ADITIVO AGLOMERANTE PARA A PRODUÇÃO DE COQUE E PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE COQUE.

CAMPO DA TÉCNICA

A presente invenção refere-se a um processo para a produção de um aditivo aglomerante para a produção de coque e um processo para a

- produção de coque, e se refere particularmente a um processo para a produção de um aditivo aglomerante para a produção de coque que é obtido através do uso de óleo bruto como uma matéria-prima e um processo para a * produção de coque.

É reivindicada a prioridade sobre o Pedido de Patente Japonesa N° 2009-23053, depositado no dia 3 de fevereiro de 2009, em que o conteúdo do mesmo está incorporado ao presente documento a título de referência.

TÉCNICA ANTERIOR

O coque do alto-forno é essencial em operações de alto-forno, como uma fonte de calor para a fundição de minérios, como um agente de redução para reduzir minério de ferro para a obtenção de ferro, e como um material de suporte resistente a alta temperatura para manter a permeabilidade de gás e permeabilidade de fundição no interior do alto-forno. Conse20 quentemente, o coque exige resistência suficientemente alta para resistir à pressão do leito fixo dentro do alto-forno enquanto alcança um alto grau de porosidade, e deve ter um alto nível de resistência à abrasão que minimiza de maneira satisfatória a geração de pó fino. A fim de produzir este tipo de coque que exibe resistência superior e resistência à abrasão e é capaz de manter porosidade favorável, não menos que uma determinada proporção de um carvão fortemente aglomerante é, de preferência, incluída no carvão da matéria-prima usado para a produção de coque. No entanto, há limitações na produção de tal carvão fortemente aglomerante em termos da localidade, quantidade e custo da produção, e antecipa-se que a depleção de recursos também pode se tornar problemática no futuro próximo. Consequentemente, é desejável reduzir a quantidade de carvão fortemente aglomerante no carvão da matéria-prima usado para a produção de coque.

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O óleo bruto é geralmente submetido à destilação atmosférica durante o processo de refinamento, fracionando desta forma o óleo bruto em gás, LPG, nafta, querosene, óleo de gás leve, óleo de gás pesado e um resíduo atmosférico.

A nafta, que é separada dos outros componentes como o resíduo atmosférico através da realização de uma destilação atmosférica do ó• leo bruto, geralmente é submetida à remoção do componente do enxofre dentro de uma unidade de hidrotratamento e, subsequentemente, separada em nafta leve e nafta pesada. A nafta pesada é reformada em uma unidade 'do reformador catalítico, gerando um reformado que contém principalmente hidrocarbonetos aromáticos. Subsequentemente, o reformado é separado através de um fracionador formando um reformado leve contendo principalmente hidrocarbonetos com um número de carbono de 5 e uma fração contendo principalmente hidrocarbonetos aromáticos com um número de carbo15 no de 6 ou maior.

Adicionalmente, o resíduo atmosférico que é separado dos outros componentes através da realização de uma destilação atmosférica do óleo bruto usualmente é submetido à destilação subsequente sob pressão reduzida com o uso de uma unidade de destilação à vácuo. O resíduo de vácuo que é separado dos outros componentes ao submeter o resíduo atmosférico a uma destilação à vácuo é, então, adicionalmente purificado com o uso de um processo de extração de solvente conhecido como um processo de SDA (Desasfaltação por Solvente), um processo de termodecomposição como o Processo Eureka ou um processo coqueador, ou alguma outra forma de processo.

No processo de SDA de um resíduo de vácuo, é usado um solvente para seletivamente separar e remover a fração de malteno composta das resinas e óleos comparativamente de baixo peso molecular que constituem o resíduo de vácuo, enquanto os asfaltenos que têm cadeias laterais de alquila e hidrogênios contidos no resíduo de vácuo são concentrados, produzindo um piche de SDA viscoso.

Mais adicionalmente, quando um processo de termodecomposi3/22 ção é realizado no resíduo de vácuo, as reações de termodecomposição do resíduo de vácuo causam uma separação formando um óleo leve que tem um alto teor de hidrogênio e um piche de petróleo que tem um alto teor de carbono e alto ponto de amolecimento como piche Eureka. Quando o resí5 duo de vácuo é submetido ao processo de termodecomposição, ocorre uma reação de desidrogenação, e as cadeias laterais do asfaltenos contidos no

- resíduo de vácuo são submetidos à desalquilação através de uma reação de termodecomposição. Consequentemente, os asfaltenos contidos no piche de petróleo são formas modificadas dos asfaltenos contidos no resíduo de vá10 'cuo e são, tipicamente, compostos altamente aromáticos que foram submetidos à policondensação.

Convencionalmente, um aditivo aglomerante para a produção de coque formado a partir de um piche de petróleo como piche Eureka é adicionado ao carvão da matéria-prima durante a produção de coque para a produção de ferro, e é conhecido que esta adição permite que a proporção da mescla de carvão de não aglomeração ou carvão de leve aglomeração no carvão da matéria-prima seja aumentada. Adicionalmente, aditivos aglomerantes da produção de coque nos quais a modificação dos asfaltenos é mínima e para os quais a reação de cocarbonoização com carvão gera pron20 tamente estruturas opticamente anisotrópicas são preferenciais, e através do uso de tais aditivos aglomerantes, a resistência do coque pode ser aumentada, e a proporção da mescla de carvão de não aglomeração ou carvão de leve aglomeração pode ser aumentada (vide Documento de Não Patente 1).

Os exemplos de aditivos aglomerantes da produção de coque que empregam óleo bruto como a matéria-prima incluem os aditivos aglomerantes apresentados nos Documentos de Patente 1 a 4.

O Documento de Patente 1 apresenta uma técnica na qual um asfalto desasfaltado que tem um ponto de amolecimento não menor que 100°C, que é obtido a partir de um óleo pesado à base de petróleo que usa butano, pentano ou hexano, ou sozinho ou em uma mistura, como um solvente, é adicionado e mesclado como um aditivo aglomerante.

O Documento de Patente 2 apresente um processo para a pro4/22 dução de um carvão aglomerante artificial no qual um asfalto desasfaltado extraído com o uso de butano, pentano ou hexano como um solvente é reformado através de termotratamento.

Adicionalmente, o Documento de Patente 3 apresenta uma car5 ga aglomerante que contém mais que 20% mas não mais que 90% de um componente de hexano solúvel e não mais que 1% de um componente de

- tolueno insolúvel, em que o remanescente é composto de um componente que é insolúvel em hexano e solúvel em tolueno, e um componente residual inevitável.

* Mais adicionalmente, o Documento de Patente 4 apresenta um processo para a produção de um aditivo aglomerante para a produção de coque, em que o processo inclui uma primeira etapa de separação de um óleo leve de um óleo pesado à base de petróleo através da extração de solvente ou um tratamento de destilação para obter um piche de petróleo, uma segunda etapa que submete o piche de petróleo a um tratamento de reforma por hidrogenação para obter um material reformado, e uma terceira etapa de separação do material reformado formando um óleo leve e um resíduo pesado através da extração de solvente ou uma extração por destilação.

DOCUMENTOS DA TÉCNICA ANTERIOR

DOCUMENTOS DE PATENTE

Documento de Patente 1 Pedido de Patente Não Examinada Japonesa, Primeira Publicação N° S 59-179586

Documento de Patente 2 Pedido de Patente Não Examinada Japonesa, Primeira Publicação N° S 56-139589

Documento de Patente 3 Pedido de Patente Não Examinada Japonesa, Primeira Publicação N° 2006-291190

Documento de Patente 4 Pedido de Patente Não Examinada Japonesa, Primeira Publicação N° 2007-321067

DOCUMENTOS NÃO PATENTE

Documento de Não Patente 1 Tansokakogaku no kiso (Principies of Carbonization Engineering), Sugiro Otani, Yuzo Sanada, publicado por Ohmsha, Ltd., páginas 222 a 226.

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DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

PROBLEMAS A SEREM RESOLVIDOS PELA INVENÇÃO No entanto, o aditivo aglomerante apresentado no Documento de Patente 1 tem um baixo ponto de amolecimento e contém uma grande 5 quantidade de parafina leve e, portanto, tem uma grande matéria volátil tornando-se indesejável para uso como um aditivo aglomerante para a produ- ção de coque.

Adicionalmente, no carvão aglomerante artificial apresentado no Documento de Patente 2, devido à deformação do asfalto através de termo10 ' tratamento, os asfaltenos são modificados, e quando o asfalto reformado é usado como um aditivo aglomerante para a produção de coque, o desenvolvimento de estruturas opticamente anisotrópicas durante a reação de cocarbonoização com carvão não é capaz de ser promovido suficientemente, o que tende a limitar o efeito do aditivo no aumento da resistência do coque, tornando-se difícil de aumentar de maneira satisfatória a proporção de carvão de não aglomeração ou carvão de leve aglomeração.

Adicionalmente, conforme descrito abaixo, com todas as técnicas convencionais, provou-se difícil produzir, com bom rendimento, um aditivo aglomerante favorável para a produção de coque que tem uma matéria volátil mínima e que é capaz de aumentar de maneira eficaz a resistência do coque.

Em outras palavras, a fim de obter um aditivo aglomerante para a produção de coque que é capaz de aumentar de maneira eficaz a resistência do coque, pensa-se que um processo de extração de solvente ao in25 vés de um processo de termodecomposição deveria ser usado como o processo para refinamento do resíduo de vácuo a fim de evitar modificação dos asfaltenos através de reações de termodecomposição. Adicionalmente, no processo de extração de solvente, quanto mais pesado for o solvente usado, menor a matéria volátil do aditivo aglomerante obtido para a produção de coque se torna, com a estrutura molecular do aditivo aglomerante resultante para a produção de coque se tornando uma estrutura altamente aromática similar à estrutura da unidade de carvão, que é preferencial em termos de

6/22 aumento de maneira eficaz da resistência do coque. Consequentemente, pensa-se que a fim de obter um aditivo aglomerante favorável para a produção de coque que tem uma matéria volátil mínima, um hidrocarbonoeto como butano ou pentano que é mais pesado (tem um peso molecular maior) que o propano tipicamente usado no processo de SDA deveria ser usado como o solvente no processo de extração de solvente.

No entanto, mesmo naqueles casos em que o butano, que é um hidrocarbonoeto mais pesado que o propano, é usado como o solvente, o aditivo aglomerante resultante para a produção de coque ainda contém uma * grande quantidade de parafina leve que tem um baixo ponto de amolecimento e, portanto, o aditivo ainda não tem uma matéria volátil suficientemente pequena. Consequentemente, a fim de obter um aditivo aglomerante favorável para a produção de coque que tem uma matéria volátil mínima, um hidrocarbonoeto que é ainda mais pesado que butano deve ser usado como o solvente. No entanto, como o solvente que é usado se torna mais pesado, a viscosidade e o ponto de amolecimento do aditivo aglomerante resultante para a produção de coque aumentam e, portanto, se torna mais difícil extrair o aditivo aglomerante para a produção de coque da unidade de deasfaltação de solvente, e a produtividade e o rendimento do aditivo aglomerante para a produção de coque tendem a deteriorar.

A presente invenção leva as circunstâncias acima em consideração, com o objetivo de fornecer um processo para a produção de um aditivo aglomerante para a produção de coque que permite a produção, com bom rendimento, de um aditivo aglomerante favorável para a produção de coque que tem uma matéria volátil mínima e é capaz de aumentar de maneira eficaz a resistência do coque.

Adicionalmente, outro objetivo da presente invenção é fornecer um processo para a produção de coque no qual, através do uso de um carvão da matéria-prima para a produção de coque que inclui o aditivo aglomerante para a produção de coque de acordo com a presente invenção, uma grande quantidade de carvão de não aglomeração ou carvão de leve aglomeração pode ser adicionada ao carvão da matéria-prima para a produção

7/22 de coque, e ainda um coque de alta resistência ainda pode ser obtido.

MEIOS PARA RESOLVER OS PROBLEMAS

Um processo para a produção de um aditivo aglomerante para a produção de coque de acordo com a presente invenção inclui uma etapa de 5 extração de um piche desasfaltado por solvente que pode ser usado como um aditivo aglomerante para a produção de coque a partir de um resíduo

- que contém pelo menos um dentre resíduo atmosférico obtido através de destilação atmosférica de um óleo bruto e um resíduo de vácuo obtido através de destilação atmosférica e da destilação a vácuo de um óleo bruto, * sendo que a extração é realizada com o uso de, como um solvente, um reformado leve obtido através de reforma catalítica de uma fração de nafta que é fracionada a partir de um óleo bruto através da destilação atmosférica do óleo bruto.

No processo para a produção de um aditivo aglomerante para a produção de coque de acordo com a presente invenção, a extração do piche desasfaltado por solvente pode ser realizada em uma temperatura de extração de 150 a 200°C, com o uso de uma razão de vazão do solvente em relação ao resíduo (razão solvente/óleo) em uma faixa de 5/1 a 8/1.

No processo para a produção de um aditivo aglomerante para a produção de coque de acordo com a presente invenção, o ponto de amolecimento do piche desasfaltado por solvente pode se situar na faixa de 140 a 200°C, e a quantidade de resíduo de carbono no piche desasfaltado por solvente pode se situar na faixa de 30 a 70% em massa.

Um aditivo aglomerante para a produção de coque de acordo com a presente invenção é obtido através do uso do processo de produção descrito acima, tem um ponto de amolecimento que se situa na faixa de 140 a 200°C, uma quantidade de carbono (resíduo do resíduo de carbono) que se situa na faixa de 30 a 70% em massa, e uma razão atômica de hidrogênio para carbono (H/C) de não mais que 1.2.

Um processo para a produção de coque de acordo com a presente invenção inclui uma etapa de extração de um piche desasfaltado por solvente que pode ser usado como um aditivo aglomerante para a produção

8/22 de coque de um resíduo que contém pelo menos um dentre resíduo atmosférico obtido através de destilação atmosférica de um óleo bruto e um resíduo de vácuo obtido através de destilação atmosférica e da destilação à vácuo de um óleo bruto, sendo que a extração é realizada com o uso de, como um solvente, um reformado leve obtido através de reforma catalítica de uma fração de nafta que é fracionada a partir de um óleo bruto através da destila- ção atmosférica do óleo bruto, e uma etapa de produção de um coque através da realização de destilação à seco de um carvão da matéria-prima para a produção de coque que contém o piche desasfaltado por solvente.

' No processo para a produção de coque de acordo com a presente invenção, o carvão da matéria-prima para a produção de coque pode conter 0,5 a 10% em massa, do piche desasfaltado por solvente.

No processo para a produção de coque de acordo com a presente invenção, o carvão da matéria-prima para a produção de coque pode conter 10 a 50% em massa, de carvão de não aglomeração ou carvão de leve aglomeração.

EFEITO DA INVENÇÃO

Com o processo para a produção de um aditivo aglomerante para a produção de coque de acordo com a presente invenção, diferente de processos de termodecomposição, a modificação dos asfaltenos devido às reações de termodecomposição não ocorrerem. Adicionalmente, comparado com o piche Eureka e similares, um aditivo aglomerante superior para a produção de coque que permite que a resistência do coque seja aumentada de maneira eficaz pode ser obtido.

Mais adicionalmente, no processo para a produção de um aditivo aglomerante para a produção de coque de acordo com a presente invenção, devido ao fato de que o piche desasfaltado por solvente é extraído do resíduo com o uso de um reformado leve como o solvente, a matéria volátil dentro do piche desasfaltado por solvente é menor que no caso em que o buta30 no é usado como o solvente, e o piche desasfaltado por solvente é mais prontamente extraído da unidade de deasfaltação de solvente que no caso em que o hexano é usado como o solvente. Consequentemente, um aditivo

9/22 aglomerante favorável para a produção de coque pode ser produzido com bom rendimento.

Mais adicionalmente, de acordo com o processo para a produção de coque da presente invenção, uma grande quantidade de carvão de não aglomeração ou carvão de leve aglomeração pode ser adicionada ao carvão da matéria-prima para a produção de coque, e ainda um coque de alta resistência pode ser obtido e, portanto, a quantidade de carvão fortemente aglomerante dentro do carvão da matéria-prima para a produção de coque pode ser reduzida.

BREVE DESCRIÇÃO DO DESENHO

A figura 1 é um fluxograma que descreve um exemplo do processo para a produção de um aditivo aglomerante para a produção de coque e do processo para a produção de coque de acordo com a presente invenção.

MELHOR MANEIRA PARA EXECUTAR A INVENÇÃO

As descrições mais detalhadas do processo para a produção de um aditivo aglomerante para a produção de coque e do processo para a produção de coque de acordo com a presente invenção são apresentadas abaixo.

A figura 1 é um fluxograma que descreve um exemplo do processo para a produção de um aditivo aglomerante para a produção de coque e do processo para a produção de coque de acordo com a presente invenção. No processo de produção da modalidade ilustrada na figura 1, um piche desasfaltado por solvente que pode ser usado como um aditivo aglomerante para a produção de coque é extraído de um resíduo em uma unidade de deasfaltação de solvente com o uso de um reformado leve como o solvente.

Conforme ilustrado na figura 1, nesta modalidade, um resíduo atmosférico é obtido ao submeter um óleo bruto à destilação atmosférica em uma unidade de destilação atmosférica usada em um processo de refinamento de óleo bruto. Um resíduo de vácuo é, então, obtido ao submeter este resíduo atmosférico à destilação à vácuo em uma unidade de destilação à vácuo. O resíduo de vácuo obtido desta maneira é usado como a matéria10/22 prima para um piche desasfaltado por solvente.

Em termos do resíduo usado como a matéria-prima para o piche desasfaltado por solvente, o resíduo de vácuo obtido através de destilação atmosférica e da destilação à vácuo do óleo bruto pode ser usado, conforme ilustrado na Figura 1 ou, alternativamente, o resíduo atmosférico obtido através de destilação atmosférica do óleo bruto, ou uma mistura do resíduo de

- vácuo e do resíduo atmosférico, pode ser usada.

Mais adicionalmente, nesta modalidade, conforme ilustrado na

Figura 1, o reformado leve usado como o solvente é obtido ao submeter o

- óleo bruto à destilação atmosférica a fim de obter uma fração de nafta, reformando aquela fração de nafta em uma unidade do reformador catalítico e, então, separando o reformado leve dos outros componentes. Mais especificamente, o reformado leve é obtido através do uso do procedimento descrito acima.

Primeiramente, o óleo bruto que funciona como a matéria-prima é fracionalmente destilado com o uso da unidade de destilação atmosférica mostrada na Figura 1, rendendo assim uma fração de nafta (uma fração contendo principalmente compostos com um ponto de ebulição de 30 a 230°C). A fração de nafta pode ser fracionada formando uma fração de nafta leve (por exemplo, que corresponde aos pontos de ebulição de 30 a 90°C) e uma fração de nafta pesada (por exemplo, que corresponde aos pontos de ebulição de 80 a 180°C) com o uso da unidade de destilação atmosférica, com estas frações subsequentemente submetidas ao hidrotratamento (hidrodesulfurização), ou a fração de nafta pode ser primeiramente tratada em uma unidade de hidrotratamento (hidrodesulfurização) e, subsequentemente, fracionada formando uma nafta leve e uma nafta pesada.

Posteriormente, a nafta pesada (contendo principalmente compostos com um ponto de ebulição de 80 a 180°C) é reformada em uma unidade do reformador catalítico para preparar um reformado contendo princi30 palmente hidrocarbonetos aromáticos. O reformado obtido desta maneira tem uma densidade de 0,78 a 0,81 g/cm³, um número do octano da pesquisa de 96 a 104 e um número de octano do motor de 86 a 89, e inclui uma fra11/22 ção aromática de 50 a 70% em volume e um teor de hidrocarbonetos saturados de 30 a 50% em volume.

Subsequentemente, é usado um fracionador par separar o reformado formando um reformado leve contendo principalmente hidrocarbo5 netos que tem um número de carbono de 5, e uma fração C6+. A fração C6+ contém, principalmente, hidrocarbonetos aromáticos que têm um número de

- carbono de 6 ou maior, mas também incluem outros componentes como hidrocarbonetos saturados que têm um número de carbono de 6 ou maior, hidrocarbonetos à base de olefina e hidrocarbonetos à base de naftaleno.

' Cada um dos vários componentes contido no reformado leve e a fração C6+ pode ser determinado através da análise por GC (cromatografia de gás) (JIS K2536 Liquid petroleum products - Testing method of components) ou similares.

Não há limitações particulares nas condições usadas para sepa15 rar o reformado leve e a fração C6+, permitindo que a separação seja realizada sem a incorporação do benzeno no reformado leve. Por exemplo, as condições podem ser apropriadamente selecionadas de modo que a quantidade da fração C6+ no reformado leve não seja maior que 30% em volume.

O reformado leve obtido desta maneira contém 5 a 15% em vo20 lume, de butano, 60 a 80% em volume, de pentano, e 5 a 30% em volume, de hexano. No presente documento, os termos butano, pentano e hexano também podem se referir às misturas da parafina normal e isoparafina de números de carbono 4, 5 e 6 respectivamente.

Ao extrair o piche desasfaltado por solvente do resíduo com o uso do reformado leve como um solvente, o resíduo e solvente são primeiramente juntamente misturados com o uso de uma unidade de mistura como um misturador na unidade de deasfaltação de solvente, e a mistura é, então, abastecida em um tanque de separação de asfalteno da unidade de deasfaltação de solvente que é mantido em condições predeterminadas, incluindo uma pressão que não é menor que a pressão crítica do solvente e uma temperatura que não é maior que a temperatura crítica. Dentro do tanque de separação de asfalteno, o asfalto contido no resíduo se assenta. Este sedi12/22 mento é continuamente descarregado do fundo do tanque de separação de asfalteno, e a pequena quantidade de solvente contida no sedimento descarregado é removida com o uso de um separador. Este processo rende um piche desasfaltado por solvente que pode ser usado como um aditivo aglo5 merante para a produção de coque. O óleo descarregado do topo do tanque de separação de asfalteno é usado com um óleo desasfaltado (DAO).

Ao extrair o piche desasfaltado por solvente do resíduo com o uso do reformado leve como um solvente, a extração é, de preferência, realizada com o uso de uma temperatura de extração que se situa na faixa de · 150 a 200°C, e uma razão de vazão do solvente em relação ao resíduo (razão solvente/óleo) que se situa na faixa de 5/1 a 8/1.

A temperatura de extração do resíduo é apropriadamente selecionada de acordo com as propriedades do resíduo, e é ajustada de modo a alcançar um ponto de amolecimento constante para o piche desasfaltado por solvente. Se a temperatura de extração for menor que 150°C, então o ponto de amolecimento do piche desasfaltado por solvente aumenta para 200°C ou mais, e a extração do aditivo aglomerante para a produção de coque da unidade de deasfaltação de solvente se torna problemática. Isto causa uma deterioração na produtividade e no rendimento do aditivo aglomerante para a produção de coque. Se a temperatura de extração excede 200°C, então o ponto de amolecimento do piche desasfaltado por solvente diminui para 140°C ou menos, que é indesejável a partir de uma perspectiva de manuseio, o que dificulta a mescla do piche com o carvão da matéria-prima, e aumentando o perigo de fundição em um pátio de armazenamento de carvão quente.

Mais adicionalmente, se a razão de vazão do solvente em relação ao resíduo (razão solvente/óleo) for menor que 5/1, então, devido à quantidade de solvente ser menor, a eficácia de extração no tanque de separação de asfalteno tende a diminuir, e o ponto de amolecimento do piche desasfaltado por solvente diminui para 140°C ou menos, o que é indesejável a partir de uma perspectiva de manuseio,dificultando a mescla do piche com o carvão da matéria-prima, e aumentando o perigo de fundição em um pátio

13/22 de armazenamento de carvão quente. Se a razão de vazão do solvente em relação ao resíduo (razão solvente/óleo) exceder 8/1, então um volume desnecessariamente grande de solvente deve ser refluxado, o que aumenta o consumo de energia da unidade de deasfaltação de solvente, resultando em operação não econômica da unidade.

O piche desasfaltado por solvente obtido desta maneira tem um ponto de amolecimento de 140 a 200°C, a quantidade de resíduo de carbono no piche desasfaltado por solvente (fração de resíduo de carbono) se situa na faixa de 30 a 70% em massa, e a razão atômica de hidrogênio para carbono (H/C) não é maior que 1.2.

Nesta descrição, o ponto de amolecimento refere-se ao valor medido de acordo com JIS K2207 Petroleum asphalts - Softening point teste method (ring e bali method). A quantidade de carbono (resíduo do resíduo de carbono) se refere ao valor medido de acordo com JIS K2270 Crude Petroleum e petroleum products - Determination of carbon residue. A razão atômica de hidrogênio para carbono (H/C) se refere valor medido de acordo com ASTM D5291 Standard métodos de teste for instrumental determination of carbon, hydrogen e nitrogen in petroleum products e lubricants.

Neste tipo de piche desasfaltado por solvente, devido à quantidade de parafinas leves de baixo ponto de amolecimento ser suficientemente pequena e a matéria volátil ser suficientemente mínima, quando o piche desasfaltado é usado como um aditivo aglomerante para a produção de coque, são obtidas excelentes propriedades de aglutinação.

Mais adicionalmente, no processo de produção da presente modalidade ilustrada na figura 1, o coque é produzido através do suo de uma fornalha de coque para realizar destilação a seco de um carvão da matériaprima para a produção de coque que contém o aditivo aglomerante para a produção de coque obtido da maneira descrita acima, um carvão de não aglomeração ou carvão de leve aglomeração, e um carvão aglomerante.

O carvão da matéria-prima para a produção de coque conte, de preferência, pelo menos 0,5% em massa, do aditivo aglomerante para a produção de coque, e mais preferencialmente 1% em massa, ou mais. Adicio14/22 nalmente, a quantidade do aditivo aglomerante para a produção de coque contido no carvão da matéria-prima para a produção de coque é, de preferência, não mais que 10% em massa, e mais preferencialmente 5% em massa, ou menos.

Naqueles casos em que o carvão da matéria-prima para a produção de coque contém 0,5 a 10% em massa, do aditivo aglomerante para . a produção de coque, a adição do aditivo aglomerante pode aumentar a resistência d fornalha de coque se a proporção de carvão de não aglomeração ou de carvão de leve aglomeração incluída no carvão da matéria-prima para *a produção de coque se situar na faixa de 10 a 50% em massa.

A fim de assegurar que os efeitos da adição do aditivo aglomerante da presente invenção sejam realizados adequadamente, a quantidade de carvão de não aglomeração ou de carvão de leve aglomeração incluída no carvão da matéria-prima para a produção de coque é, de preferência, pelo menos 10% em massa, e mais preferencialmente 15% em massa, ou maior. Adicionalmente, a quantidade de carvão de não aglomeração ou de carvão de leve aglomeração incluída no carvão da matéria-prima para a produção de coque é, de preferência, não mais que 50% em massa, e mais preferencialmente 40% em massa, ou menos.

Desde que a quantidade de carvão de não aglomeração ou de carvão de leve aglomeração incluída no carvão da matéria-prima para a produção de coque satisfaça a faixa mencionada acima, a resistência do coque pode aumentar através da adição do aditivo aglomerante, e a quantidade de carvão fortemente aglomerante no carvão da matéria-prima para a produção de coque pode ser reduzida ao manter resistência do coque.

Com o processo para a produção de um aditivo aglomerante para a produção de coque de acordo com a presente modalidade, diferente dos processos de termodecomposição, a modificação dos asfaltenos devido às reações de termodecomposição não ocorre. Consequentemente, um aditivo aglomerante superior para a produção de coque que permite que a resistência do coque aumente suficientemente pode ser obtido. Mais adicionalmente, no processo para a produção de um aditivo aglomerante para a produção de

15/22 coque de acordo com a presente modalidade, devido à extração do piche desasfaltado por solvente do resíduo com o uso de um reformado leve como o solvente, um aditivo aglomerante favorável para a produção de coque que tem uma matéria volátil mínima pode ser produzida com bom rendimento.

Mais adicionalmente, de acordo com o processo para a produção de coque da presente modalidade, uma grande quantidade de carvão de

- não aglomeração ou de carvão de leve aglomeração pode ser adicionada ao carvão da matéria-prima para a produção de coque, e ainda um coque de alta resistência pode ser obtido e, portanto, a quantidade de carvão forte10 · mente aglomerante no carvão da matéria-prima para a produção de coque pode ser reduzida.

Em outras palavras, no processo para a produção de coque de acordo com a presente modalidade, devido ao fato de que o carvão da matéria-prima para a produção de coque contém o aditivo aglomerante para a produção de coque da presente modalidade, o aditivo aglomerante para a produção de coque é capaz de aprimorar a aderência entre as partículas do carvão durante destilação a seco do carvão da matéria-prima para a produção de coque, bem como promover o desenvolvimento de estruturas opticamente anisotrópicas durante a reação de cocarbonização com carvão. Isto aprimora a resistência do coque.

EXEMPLOS

Posteriormente, há uma descrição de exemplos da presente invenção. Os seguintes exemplos são meramente usados para confirmar os efeitos da presente invenção, e a presente invenção não é limitada, de forma alguma, por estes. A presente invenção pode empregar todas as maneiras de condições, desde que estas condições não se distanciem do escopo da invenção e permitam que os objetivos da presente invenção sejam atingidos.

Foi obtido um resíduo atmosférico ao submeter um óleo bruto à destilação atmosférica em uma unidade de destilação atmosférica usada no processo de refinamento de óleo bruto ilustrado na figura 1, e um resíduo de vácuo foi, então, obtido ao submeter este resíduo atmosférico à destilação a vácuo em uma unidade de destilação a vácuo. Com o uso do solvente mos16/22 trado na Tabela 1, um piche desasfaltado por solvente foi, então, extraído do resíduo atmosférico. Neste exemplo, este piche desasfaltado por solvente foi usado como um aditivo aglomerante para a produção de coque (A e B na Tabela 1).

Mais adicionalmente, foi obtido um resíduo atmosférico ao submeter um óleo bruto à destilação atmosférica em uma unidade de destilação

- atmosférica usada no processo de refinamento de óleo bruto, e um resíduo de vácuo foi, então, obtido ao submeter este resíduo atmosférico à destilação a vácuo em uma unidade de destilação a vácuo. Um piche Eureka foi,

-então, obtido ao submeter o resíduo atmosférico à termodecomposição em um processo Eureka. Neste exemplo, este piche Eureka (um piche à base de petróleo comercialmente disponível) foi usado como um aditivo aglomerante para a produção de coque (C na Tabela 1).

Para cada um destes aditivos aglomerantes para a produção de coque A a C obtidos na maneira descrita acima, os resultados de análise industrial da densidade, ponto de amolecimento e resíduo de carbono, os resultados da análise aproximada, os resultados da análise elementar, e os resultados da análise de componentes estão listados na Tabela 1, juntamente com os métodos de teste empregados.

17/22

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18/22

Piche Eureka *	2,2	00	,14,3	4,5	60,9	o
Butano (C4)	3,2	20,5	19,8	56,5	0‘0	co
Reformado leve	T“ θ'	''Φ V“ V“	17,4		0,0	<
Método de teste	Análise Fracional do Betume do Asfalto através de Cromatografia em Coluna	Análise Fracional do Betume do Asfalto através de Cromatografia em Coluna	Análise Fracional do Betume do Asfalto através de Cromatografia em Coluna	Análise Fracional do Betume do Asfalto através de Cromatografia em Coluna	Análise Fracional do Betume do Asfalto através de Cromatografia em Coluna	Aditivo aglomerante para a produção de coque
JPI-5S-22	JPI-5S-22	JPI-5S-22	JPI-5S-22	JPI-5S-22
Solvente de extração	Teor de hidrocarbonetos saturados % em massa	Teor dos hidrocarbonetos aromáticos % em massa	Resinas % em massa	Asfaltenos % em massa	Fração de tolueno insolúvel % em massa
Análise de componente

Piche à base de petróleo comercialmente disponível obtido através do processo Eureka

19/22

Dos solventes mostrados na Tabela 1, o reformado leve continha 7% em volume, de butano (uma mistura de butano normal e isobutano), 66% em volume, de pentano (uma mistura de normal pentano e isopentano), e 27% em volume, de hexano (uma mistura de normal hexano e isso-hexano).

Conforme se torna evidente na Tabela 1, o ponto de amolecimento do aditivo aglomerante para a produção de coque A que foi preparado com o uso do reformado leve como o solvente foi maior que aquele do aditivo aglomerante para a produção de coque B preparado com o uso de butano como o solvente, porém menor que aquele do aditivo aglomerante para a produção de coque C composto do piche Eureka, e satisfez a faixa preferencial para aditivos aglomerantes para a produção de coque.

Mais adicionalmente, o aditivo aglomerante para a produção de coque A também exibiu um resíduo de carbono e uma razão entre hidrogênio e carbono (razão H/C) que satisfez as faixas preferenciais respectivas para aditivos aglomerantes para a produção de coque.

Subsequentemente, com o uso de uma fornalha de coque, um coque de um exemplo comparativo 1 foi produzido através da realização de uma destilação a seco de um carvão da matéria-prima para a produção de coque contendo 20% em massa, de um carvão de não aglomeração ou de carvão de leve aglomeração e 80% em massa, de um carvão aglomerante.

Adicionalmente, os coques de um exemplo 1 e um exemplo de referência 1 foram produzidos através da adição de 5% em massa, do aditivo aglomerante para a produção de coque A ou do aditivo aglomerante para a produção de coque C mostrado na Tabela 1 ao carvão da matéria-prima para a produção de coque usado na produção do coque do exemplo comparativo 1 e, subsequentemente, a realização da destilação a seco.

Tabela 2

	Exemplo 1	Exemplo Comparativo 1	Exemplo de Referência 1
Aditivo aglomerante	A	-	C
Razão da mescla do aditivo aglomerante (% em massa)	5	0	5
Resistência do coque após Reação (CSR)	60,0	54,4	57,1

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	Exemplo 1	Exemplo Comparativo 1	Exemplo de Referência 1
Resistência à abrasão (%)	86,2	85,6	86,5

Os coques do exemplo 1, do exemplo comparativo 1 e do exemplo de referência 1 obtidos da maneira descrita acima foram, cada um, medidos » para resistência do coque após reação CO2 (CSR) e resistência à abrasão. Os ^x resultados estão mostrados na Tabela 2.

A CSR é medida com o uso do seguinte método. A saber, 200 g de coque que tem um tamanho de grão de 20 mm foram reagidos durante 2 horas com gás CO₂ a uma alta temperatura de 1,100°C, e a resistência rotacional do coque reagido foi, então, medida à temperatura ambiente com o uso de um tambor do tipo I.

A resistência à abrasão foi avaliada através da vedação de 200 g de coque que tem um diâmetro granular de 20 mm dentro de um cilindro circular de aço que tem um diâmetro de 130 mm e um comprimento de 700 mm, que gira o cilindro em uma velocidade rotacional de 20 rpm por 600 revoluções e, então, a medição do percentual do peso do coque retido em uma mesh de 9,5 mm.

A partir da Tabela 2, é evidente que o coque do exemplo 1 que usou o aditivo aglomerante para a produção de coque A obtido através do uso do reformado leve como um solvente exibiu maior valor de CSR que o coque do exemplo comparativo 1 que usou o aditivo aglomerante para a produção de coque, ou o coque do exemplo de referência 1 que usou o aditivo aglomerante para a produção de coque C composto de piche Eureka. Deve-se pensar que este resultado se dá devido ao fato de que, no coque do exemplo 1, o substrato de carbono foi reformado durante a carbonização e amolecimento de carvão que ocorreu devido à presença do aditivo aglomerante para a produção de coque obtido com o uso do reformado leve como um solvente, e isto resultou em uma melhora na resistência do substrato de carbono do coque.

Adicionalmente, também se confirmou que o coque do exemplo 1 que usou o aditivo aglomerante para a produção de coque A exibiu resistência à abrasão superior comparado ao coque do exemplo comparativo 1 que não usou um aditivo aglomerante para a produção de coque.

21/22

Posteriormente, cada um dos aditivos aglomerantes para a produção de coque A a C mostrado na Tabela 1 foi avaliado para fluidez, que é um fator importante em termos de melhora da resistência ao frio do coque. Os resultados são mostrados na Tabela 3.

A avaliação da fluidez foi realizada com o uso do seguinte método. A saber, com o uso de um carvão de não aglomeração ou de carvão de leve aglomeração como um carvão base, 5% em massa, de cada um dos aditivos aglomerantes para a produção de coque A a C foram adicionados ao carvão base, um teste de avaliação de fluidez foi realizado de acordo com o método do Plastômetro Gieseler (JIS M 8801), e a fluidez máxima foi determinada (MF). O MF aparente do aditivo aglomerante (log-ddpm (divisão dial por minuto)) e o grau de expansão na faixa de temperatura do fluido (%) foram determinados.

Tabela 3

Aditivo aglomerante	A	B	C
MF aparente (log-ddpm)	7,9	6,8	6,2
Expansão na faixa de temperatura do fluido (%)	13,7	2,4	9,5

A MF aparente do aditivo aglomerante (log-ddpm) representa a fluidez máxima aparente do aditivo aglomerante para a produção de coque, e é determinada com o uso da fórmula abaixo.

MF aparente do aditivo aglomerante = ((fluidez máxima do carvão base que contém aditivo aglomerante adicionado- fluidez máxima do carvão base) x teor do carvão base) / teor do aditivo aglomerante

Adicionalmente, o grau de expansão na faixa de temperatura do fluido (%) descreve o grau de expansão (%) na faixa de temperatura do fluido da faixa de temperatura do fluido do carvão base (temperatura de solidificação - temperatura inicial de amolecimento) mediante adição do aditivo aglomerante para a produção de coque.

Conforme mostrado na Tabela 3, verificou-se que, comparado ao aditivo aglomerante para a produção de coque B obtido com o uso do butano como um solvente e ao aditivo aglomerante para a produção de coque composto de piche Eureka, o aditivo aglomerante para a produção de coque A obtido através do uso do reformado leve como um solvente exibiu uma MF aparente do aditivo aglomerante maior (log-ddpm) e uma expansão maior (%) na faixa

22/22 de temperatura do fluido, indicando um efeito superior no aumento da fluidez e da faixa de temperatura do fluido.

A principal razão para a ampliação da faixa de temperatura do fluido foi a redução na temperatura inicial de amolecimento, e supõe-se que a diferença na faixa de temperatura do fluidos para os aditivos aglomerantes para a produção de coque A a C se dá devido à diferença no teor do asfalteno nos aditivos aglomerantes.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL

Conforme descrito acima, a presente invenção permite a produção de um coque de alta resistência mesmo quando a proporção da mescla de carvão de não aglomeração ou de carvão de leve aglomeração aumenta e, portanto, oferece um alto grau de aplicabilidade industrial.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo para a produção de um aditivo aglomerante para a produção de coque, o processo compreendendo:

uma etapa de extração de um piche desasfaltado por solvente 5 que pode ser usado como um aditivo aglomerante para a produção de coque, caracterizado pelo fato de que:

o piche desasfaltado por solvente é extraído de um resíduo que compreende pelo menos um dentre um resíduo atmosférico obtido através

10 de destilação atmosférica de um óleo bruto e um resíduo de vácuo obtido através de destilação atmosférica e da destilação à vácuo de um óleo bruto, a extração é realizada com o uso, como um solvente, de um reformado leve obtido através de reforma catalítica de uma fração de nafta que é fracionada a partir de um óleo bruto através da destilação atmosférica do

15 óleo bruto, e o aditivo aglomerante para a produção de coque tem um ponto de amolecimento que se situa na faixa de 140 a 200°C, uma quantidade de resíduo de carbono que se situa na faixa de 30 a 70% em massa, e uma razão atômica de hidrogênio para carbono não maior que 1.2.

20 2. Processo para a produção de um aditivo aglomerante para a produção de coque, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a extração do piche desasfaltado por solvente é realizada a uma temperatura de extração de 150 a 200°C, com o uso d e uma razão de vazão do solvente em relação ao resíduo que se situa na faixa de 5/1 a 8/1.

25 3. Processo para a produção de um aditivo aglomerante para a produção de coque, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que um ponto de amolecimento do piche desasfaltado por solvente se situa na faixa de 140 a 200°C, e uma quantidade de resíduo de carbono no piche desasfaltado por solvente se situa na faixa de 30 a 70%

30 em massa.

4. Aditivo aglomerante para a produção de coque caracterizado pelo fato de que é obtido através do uso do processo conforme definido em

Petição 870180001003, de 05/01/2018, pág. 6/11
2/2 qualquer uma das reivindicações de 1 a 3.
5. Aditivo aglomerante para a produção de coque, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o piche desasfaltado por solvente é sedimento extraído pelo uso de um reformado leve contendo de 5 a 15% em volume de butano, de 60 a 80% em volume de pentano, e de 5 a 30% em volume de hexano como um solvente.
6. Processo para a produção de coque, caracterizado pelo fato de que utiliza o aditivo aglomerante obtido pelo processo como definido na reivindicação 1, o processo compreendendo:

a etapa de extração de um piche desasfaltado como definido na reivindicação 1, e uma etapa de produção de um coque através da realização de destilação à seco de um carvão da matéria-prima para a produção de coque que compreende o piche desasfaltado por solvente.
7. Processo para a produção de coque, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o carvão da matéria-prima para a produção de coque compreende 0,5 a 10% em massa, do piche desasfaltado por solvente.
8. Processo para a produção de coque, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que o carvão da matéria-prima para a produção de coque compreende 10 a 50% em massa, de um carvão de não aglomeração ou de carvão de leve aglomeração.

Petição 870180001003, de 05/01/2018, pág. 7/11

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