KR920010280B1 - Process for improving product yields from delayed cooking - Google Patents
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Abstract
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Description
제1도는 통상적인 종래의 지연 코크스화법을 도시한 개략적인 작업공정도.1 is a schematic work flow diagram illustrating a conventional conventional delayed coking process.
제2도는 본 발명에 의한 방법의 양호한 실시예를 도시한 개략적인 작업공정도.2 is a schematic work flow diagram showing a preferred embodiment of the method according to the invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
18 : 증기발생기 30 : 코크스로18: steam generator 30: coke oven
32 : 드럼 60 : 공급원료 서지탱크32: drum 60: feedstock surge tank
본 발명은 지연 코크스화 방법, 특히, 지연 코크스화 방법에 있어서 생성물의 수율을 증가시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for increasing the yield of a product in a delayed coking process, in particular in a delayed coking process.
지연 코크스화 방법은 수년동안 실시되어 오고 있는데, 이 방법은 중액 탄화수소를 열분해하여 가스, 비점범위가 다양한 액체, 및 코크스를 재조하는 방법이다.Delayed coking has been practiced for many years, which pyrolyzes heavy hydrocarbons to produce gases, liquids of varying boiling ranges, and coke.
황의 하량이 높은 중 원유에서 나오는 잔유의 코크스화는 주로 잔유의 일부를 더욱 유용한 액체 및 가스생성물로 전환시켜 유용가치가 보다 낮은 잔유를 처리하는 방법으로서 행해진다. 이때 생성된 코크스는 일반적으로 유용가치가 낮은 부산물로 취급된다.Coking of the residues from heavy crudes with high sulfur loadings is mainly done as a method of converting some of the residues into more useful liquid and gaseous products to treat residues with lower useful value. The coke produced is generally treated as a by-product of low useful value.
연료용 지연 코크스의 제조에 있어서, 그리고 양극 또는 알루미늄용 지연 코크스의 제조에 있어서도, 액체 생성물이 코크스보다 유용가치가 높기 때문에 코크스의 수율을 최소화하고, 액체의 수율을 최대화하는 것이 바람직하다. 또한, 휘발성 물질의 함량이 15중량%이하, 바람직하게는 6 내지 12중량%의 범위인 코크스를 제조함이 바람직하다.In the production of delayed coke for fuels, and also in the production of delayed coke for anodes or aluminum, it is desirable to minimize the yield of coke and maximize the yield of liquid because the liquid product is of higher value than the coke. It is also preferred to produce coke with a volatile content of 15% by weight or less, preferably in the range of 6 to 12% by weight.
대부분의 정제소에 있어서는 금속과 황의 함량이 높은 중 원유의 사용이 늘어가고 있으며, 또한 지연 코크스화 조작법의 중요도도 높히 인식되고 있다. 코크스로가 황이 비교적 용이하게 제거될 수 있는 형태로 존재하는 가스 및 액체를 생성시키기 때문에 지연 코크스로내에서 잔유를 처리하기 위해 대기오염을 최소화하는데 더욱 관심이 커지고 있다.In most refineries, the use of heavy crude oil with a high content of metals and sulfur is increasing, and the importance of delayed coking is also highly recognized. As coke ovens produce gases and liquids that are present in a form that sulfur can be removed relatively easily, there is a greater interest in minimizing air pollution to treat residual oil in delayed coke ovens.
지금까지 수행되고 있는 기본적인 지연 코크스화법에 있어서는, 새로운 공급 원료를 코크스로 분류기의 하부 및 중 재순환물질이 함유된 분류기의 바닥으로 도입시킨 다음, 코크스로내에서 새로운 공급 원료를 코크스화 온도까지 가열시킨다. 다음에는 가열된 공급 원료를 코크스화 조건의 온도 및 압력으로 유지되는 코크스 드럼에 보내지는데, 여기서 공급 원료는 분해되어 코크스 및 휘발성 성분을 생성시킨다. 휘발성 성분은 코크스로 증기로서 회수하여 분류기로 되돌려 보낸다. 분류기에서 나오는 중 가스유는 분류기의 플래시존에 첨가되어 코크스로 증기에서 나오는 가장 무거운 성분을 웅축시킨다. 이는 열교환과 같은 통상적인 방법으로 수행할 수 있지만, 상업적 조건에서는 유입증기를 코크스로 분류기내의 중 가스유와 접촉시키는 것이 바람직하다. 통상적인 중 재순환 물질은 응축된 코크스 드럼 증기 및 언플래시된 중 가스유로 이루어져 있다. 코크스 드럼이 코크스로 가득찬 때에는 공급원료로 다른 드럼으로 전환시켜 공급하고 가득한 드럼을 냉각시킨 다음 통상적인 방법으로 비운다.In the basic delayed coking process to date, new feedstock is introduced into the bottom of the coke oven sorter and into the bottom of the classifier containing the recycle material, and then the new feedstock is heated in the coke oven to the coking temperature. . The heated feedstock is then sent to a coke drum maintained at the temperature and pressure of the coking conditions, where the feedstock decomposes to produce coke and volatile components. Volatile components are recovered as coke in steam and returned to the classifier. Heavy gas oil from the fractionator is added to the flash zone of the fractionator to condense the heaviest components from the coke oven steam. This can be done by conventional methods such as heat exchange, but in commercial conditions it is desirable to contact the inlet steam with heavy gas oil in the coke oven fractionator. Typical heavy recycle materials consist of condensed coke drum vapor and unflashed heavy gas oil. When the coke drum is filled with coke, the feedstock is switched to another drum to feed and the drum is cooled and then emptied in the usual manner.
지연 코크스화법은 1956년 1월 2일, “디 오일 앤드 가스 저널(The Oil and Gas Journal), PP 89-90에 카쉬(Kasch)등에 의해 저술된”지연 코크스화법(Delayed Coking)”이란 제목의 논문에 기술되어 있다.The Delayed Coking Act, titled “Delayed Coking,” published by Kasch et al. On January 2, 1956, The Oil and Gas Journal, pp. 89-90. Described in the paper.
블루머(bloomer)등의 미합중국 특허 제3,563,884호 중 재순환물질을 사용한 콜타르 피치의 지연 코크스 화법이 기술되어 있다. 블루머등의 미합중국 특허 3,379,638호에는 공급원료를 코크스로에 공급하기 위해 분리서지 탱크를 사용한 석탄 추출물의 지연 코크스화법이 기술되어 있다.Coal tar pitch delayed coking is described using recycle material in US Pat. No. 3,563,884 to Bloomer et al. United States Patent No. 3,379,638 to Bloomer et al. Describes a delayed coking process of coal extracts using a separate surge tank to feed the feedstock to the coke oven.
오자키(Ozaki)등의 미합중국 특허 제4,036,736호에는 휘발성 물질의 함량이 20중량%이상인 연질 합성탄의 제조방법이 기술되어 있는데, 여기서는 희석가스를 코크스로 드럼에 가하여 분해 탄화수소의 감소된 분압을 유지시키거나, 또는 대기압 이하의 압력하에서 이와같은 공정을 수행한다.Ozaki et al., U.S. Patent No. 4,036,736, describes a method for producing soft synthetic coal having a volatile content of 20% by weight or more, wherein diluent gas is added to a coke oven drum to maintain a reduced partial pressure of cracked hydrocarbons. Or under atmospheric pressure.
초기의 지연 코크스화법은 1946년 3월 16일자, “디 오일 앤드 가스저널”의 PP.103-111에 아머스테드(Armistead)에 의해 저술된 “석유의 코크스화법(The Coking of Hydrocarbon Oils)”에 개재되어 있다.The initial delayed coking process was the "The Coking of Hydrocarbon Oils", written by Armistead, PP.103-111, March 16, 1946, "The Oil and Gas Journal." Intervened in
한편, 미합중국 특허 제4,216,074호에는 석탄 액화 생성물의 이원적인 코크스화법이 기술되어 있는데, 여기서는 코크스 증기를 응축시킨 액체와 언플래시된 중 가스유를 로크스로의 재순환 액체로서 사용한다.US Pat. No. 4,216,074, on the other hand, describes a binary coking process of coal liquefaction products, wherein the liquid condensed with the coke vapor and the unflashed heavy gas oil are used as recycled liquid to the locks.
그리고, 미합중국 특허 제4,177,133호에는 재순환 물질로서 코크스 드럼증기에서 나오는 무거운 물질을 새로운 코크스로 공급원료로 결합시킨 다음 이를 코크스드럼에 보내는 코크스화법이 기술되어 있다.In addition, US Pat. No. 4,177,133 describes a coking method for combining heavy material from a coke drum vapor as a recycled material into a fresh coke feedstock and then sending it to a coke drum.
미합중국 특허 제2,380,713호, 3,116,231호 및 3,472,761호에는 기본적인 지연 코크스화법의 변형예가 기술되어 있다. 미합중국 특허출원 제464,181호(1983년 2월 9일 출원, 미국특허 제4,455,219호)에는 비점 범위가 중 재순환 물질의 비점범위보다 낮은 탄화수소 희석제를 지연 코크스화법에서 보통 새로운 공급원료로 결합되는 중 재순환 물질의 일부와 대치시키는 지연 코크스화법이 기술되어 있다.US Patent Nos. 2,380,713, 3,116,231, and 3,472,761 describe modifications of the basic delayed coking technique. U.S. Patent Application No. 464,181 (filed Feb. 9, 1983; U.S. Patent No. 4,455,219) discloses that a hydrocarbon diluent having a boiling point lower than the boiling point of the heavy recycle material is usually combined with a new feedstock in a delayed coking process. A delayed coking technique is described that replaces a portion of.
본 발명에 있어서는, 코크스로에 공급하는 공급원료로는 언플래시된 코크스로 중 가스유와 코크스드럼의 증기에서 나온 응축된 물질이 본질적으로 존재하지 않는다. 이것은 통상적으로 실시되고 있는 것으로, 언플래시된 코크스로 중 가스유와 응축된 물질을 결합시키지 않고 이들을 공정시 제거하므로써 달성할 수 있다. 비점범위가 통상의 코크스로 중 재순환 물질보다 낮고, 코우크스로 중 재순환 물질보다 코크스 형성성분이 낮은 탄화수소 희석제를 코크스로 튜브내의 코크스의 형성을 효과적으로 방지 하기에 충분한 양으로서 새로운 공급원료로 결합시킨다. 필요로 하는 희석제양은 공급원료 성질, 노온도, 노설계 및 기타 인자에 의존한다.In the present invention, there is essentially no condensed material from the gas of the unflashed coke oven and the vapor of the coke drum as a feedstock for the coke oven. This is commonly practiced and can be achieved by removing the in-flash coke oven heavy gas oil and condensed material and removing them in the process. A hydrocarbon diluent having a boiling point lower than that of the conventional coke oven recycle material and having a lower coke forming component than the coke oven recycle material is combined with a fresh feedstock in an amount sufficient to effectively prevent the formation of coke in the coke oven tube. The amount of diluent required will depend on feedstock properties, furnace temperature, furnace design and other factors.
일반적으로, 코크스로 공급원료는 코크스로 분류기의 바닥에 공급하는데, 여기서 언플래시된 코크스로 중가스유 및 코크스로 증기에서 나오는 응축물질과 함께 결합된다. 앞에서 언급한 미합중국 특허출원 제464,181호에는 새로운 공급원료와 결합된 중 재순환 물질의 양을 최소화하는 방법이 기술되어 있다. 이에 대해, 본 발명은 코크스로 공급원료로 부터 중 재순환 물질을 완전히 제거하는데 있다.Generally, coke oven feedstock is fed to the bottom of the coke oven sorter, where it is combined with the unflashed coke oven heavy gas oil and condensate from the coke oven steam. The aforementioned U.S. Patent Application No. 464,181 describes a method for minimizing the amount of heavy recycled materials combined with new feedstocks. In this regard, the present invention seeks to completely remove heavy recycle material from the coke oven feedstock.
본 발명의 목적은 지연 코크스화 방법으로 부터 생성물의 수율을 증가시키는 것이며, 또한 코크스로에 공급되는 공급원료에서 언플래시된 코크스로 중 가스유와 응축된 코크스로 증가를 제거하는데 있다. 또한, 본 발명의 목적은 코크스로 공급원료의 일부로서 코크스 형성성분이 비교적 높은 중 재순환 물질을 코크스 형성 성분이 낮은 저비점 증류액인 탄화수소 희석제로 대체시키는 데 있다.It is an object of the present invention to increase the yield of the product from the delayed coking process and also to eliminate the increase in gas oil and condensed coke oven in the unflashed coke oven in the feedstock fed to the coke oven. It is also an object of the present invention to replace, as part of the coke oven feedstock, a heavy recycle material with a relatively high coke forming component with a hydrocarbon diluent, which is a low boiling distillate with a low coke forming component.
종래의 지연 코크스와 방법은 제1도에 예시되어 있다. 그런데, 종래의 방법에서는 라인(10)을 통해 공급하는 새로운 코크스로 공급원료를 열교환기(12)를 이용해 예열시킨 다음, 코크스로 분류기(14)의 하부로 공급한다. 그리고는 드로팬(draw pan, 16)으로 부터 나오는 코크스로 중 가스유를 열교환기(12) 및 증기 발생기(18)로 펌핑한다. 이때 증기발생기(18)로 부터의 코크스로 중 가스유의 일부는 라인(20)을 통해 생성물로서 회수되고, 다른 일부는 라인(12)을 통해 코크스드럼(32)의 증기 배출구로 보내며, 또 다른 일부는 라인(22)을 통해 분류기(14)의 플래시존 내에 이는 분무노즐(24)로 되돌려 보내지고, 그의 나머지는 내부 환류로서 라인(23)을 통해 분류기로 되돌려 보내진다. 그런데, 대부분의 코크스로 분류기에 있어서는 “셰드데크(shed deck)”라 불리우는 일련의 배플을 분무노즐대신 사용하여 가스유와 유입증기를 접촉시킨다. 이러한 목적으로는 또한 트레이나 기타 다른 기구를 사용할 수도 있다. 쉐드 데크 또는 트레이에 가해진 중가스유는 여기서 분무유로서의 기능을 한다. 라인(26)을 통해 나오는 코크스·드럼 증기는 분무노즐(24)의 아래에 있는 분류기(14)의 플래시 존으로 들어가며, 유입된 증기중에 포함되어 있는 보다 무거운 성분들은 분무노즐(24)에서 나오는 중 가스유와 접촉하여 응축된다. 응축된 물질은 플래시 존의 바닥으로 떨어지는 데, 여기서 이들은 유입되는 새로운 공급원료와 결합하게 된다. 분무노즐(24)에서 나오며 플래시존에서 기화되지 않은 코크스로 중 가스유도 또한 플래시 존의 바닥에서 새로운 공급원료와 결합된다.A conventional delay coke and method is illustrated in FIG. However, in the conventional method, the new coke oven feedstock supplied through the
결합된 새로운 공급원료, 응축 증기 및 언플래시된 중 가스유를 라인(28)을 통해 인출하여 코크스로(30)로 펌핑하는데 여기서 이들을 코크스화 온도까지 가열시킨 다음에는 코크스 드럼(32)중의 하나로 보낸다. 통상적으로, 하나의 코크스 드럼은 충전되는 반면에 다른 코크스 드럼은 냉각되어 비워지게 된다. 그리고, 충전되는 드럼이 코크스로 가득찰때는 가열된 공급원료를 빈 드럼에 공급한다. 한 드럼(32)으로부터 나오는 증기는 증기라인(26)을 통하여 분류기(14)로 보내어진다. 라인(21)을 통해 나오는 소량의 코크스로 중 가스유는 드럼(32)을 빠져 나오는 증기와 결합되어 이들 증기를 급냉시키며 또한 라인(26)내에 코크스가 부착되는 것을 방지한다.Combined fresh feedstock, condensed vapor and unflashed heavy gas oil are withdrawn via
라인(26)을 통해 나오는 보다 가벼운 물질은 분류기(14)를 통해 위로 올라가며, 가스 및 나프타는 라인(34)을 통해 빠져 나간다. 한편, 나프타는 리시버(36)에서 냉각되어 라인(38)을 통해 회수된다. 또한 나프타의 일부는 라인(40)을 통해 다시 환류시킬 수 있다. 그리고, 코크스로 가스는 라인(42)를 통해 생성물로서 회수한다. 중간 생성물로서의 증류액은 라인(44)를 통해 회수하여 스트리퍼(46)에서 스팀 스프리핑시킨 다음에는 증류액 생성물라인(48)을 통해 회수된다.Lighter
지연 코크스로의 설계 및 조작에 있어서는, 코크스로는 장치중에 있어서 가장 중요한 부분이나 코크스로는 노튜브상에 코크스가 형성됨이 없이 공급원료를 코크스화 온도까지 끌어 올릴 수 있어야 한다. 코크스로 튜브가 코크스화되면, 그때 조작을 중단시켜야 하며 노 내부를 깨끗이 청소해야 한다. 어떤 경우에는, 증기를 코크스로 튜브에 분출시켜서 튜브 속도를 증가시키고 또한 코크스의 부착을 지연 시키는 난류를 생기게 한다. 그렇지만, 증기 분출은 효과적이지 못하여 코크스의 질에 역영향을 미칠수 있기 때문에 증기분출을 최소화하는 것이 바람직하다. 그러나, 코크스로 공급펌프가 고장일 경우는 증기 분출의 정도가 코크스로 튜브내를 정상상태로 유지할 수 있는 정도라야 한다. 완전하게 설계된 코크스로는 튜브를 세정하기 위해 조작을 중단함이 없이 수개월간 조작할 수 있다.In the design and operation of delayed coke furnaces, the coke furnace is the most important part of the apparatus, but the coke furnace must be able to raise the feedstock to the coking temperature without forming coke on the furnace tube. If the coke is coked, the operation must be stopped and the inside of the furnace clean. In some cases, steam is spouted into the tube with coke to increase turbulence and delay turbulence. However, it is desirable to minimize the vapor ejection because it is not effective and may adversely affect the quality of the coke. However, if the coke oven feed pump fails, the degree of vapor ejection should be such that the coke oven tube can be maintained in a steady state. The fully designed coke furnace can be operated for months without interrupting the operation to clean the tube.
연료용 또는 양극용 코크스 제조에 있어서는 새로운 코크스로 공급원료 부피당 중 재순환 물질의 부피를 약 0.05 내지 약 0.7로하여 재순환 시키는 것이 통상적이다. 이러한 재순환 물질은 코크스로의 조작성을 향상시키고, 코크스로 튜브에 코크스가 부착되는 것을 방지하는 용매 효과를 제공한다. 위에서 언급한 바와같이, 통상적인 중 재순환 물질은 코크스드럼 증기 라인에서 나오는 응축된 물질과 언플래시된 코크스로 중가스유와의 결합물로서 비점이 750℉이하인 성분이 소량 존재할 수 있을지라도 그의 비점 범위는 일반적으로 약 750 내지 950℉ 또는 그 이상이다. 위에서 기술한 바와같이, 응축된 증기와 언플래시된 중 가스유가 코크스로 바닥에서 새로운 공급원료와 함께 결합되는 코크스로의 조작으로 본질적으로 적어도 최소량의 중재순환 물질이 새로운 공급 원료와 결합하게 된다. 이러한 최소량은 새로운 공급원료 부피당 재순환 물질 약 0.05부피이다.In the production of coke for fuel or anode, it is common to recycle the fresh coke with a volume of recycled material of about 0.05 to about 0.7 per feedstock volume. This recycle material improves the operability to the coke oven and provides a solvent effect to prevent the coke from adhering to the coke oven tube. As mentioned above, a typical heavy recycle material is a combination of condensed material from a coke drum steam line and unflashed coke oven heavy gas oil, although a small amount of boiling point below 750 ° F. may be present in its boiling range. Is generally about 750-950 ° F or more. As described above, the operation of the coke oven where condensed vapor and unflashed heavy gas oil is combined with fresh feedstock at the bottom of the coke oven essentially results in at least a minimum amount of intermediate circulation material combined with the new feedstock. This minimum amount is about 0.05 volume of recycle material per fresh feed volume.
매우 낮은 중량을 갖는 잔유와 같은 저질의 공급원료일 경우에는, 코크스로내에서 코크스가 형성도는 것을 방지하기 위해서 새로운 공급원료 부피당 재순환 물질의 부피를 0.3 내지 0.7정도로 하는 것이 필요하다. 그런데, 위의 재순환 물질비율을 보다 높게 하는 것은 바라직하지 못하는데, 이는 코크스로의 제조용량에 영향을 미칠뿐 아니라, 더욱 중요하게는, 새로운 공급원료의 백분율로 계측되는 코크스의 수율을 증가시키기 때문이다. 중 재순환 물질의 재순환비를 높게 하므로써 나타난 코크스 수율의 증가는 재순환 물질 자체에서 코크스가 형성된 결과이다. 이는 코크스가 코크스화 방법에서는 거의 가치 없는 생성물이기 때문에 바람직하지 못하다.In the case of low quality feedstocks such as resids having very low weights, it is necessary to bring the volume of recycled material to about 0.3 to 0.7 per volume of fresh feedstock in order to prevent coke formation in the coke oven. However, it is not desirable to make the above recycled material ratio higher because it not only affects the production capacity of the coke furnace, but more importantly, increases the yield of coke, measured as a percentage of new feedstock. to be. The increase in the coke yield shown by increasing the recycle ratio of heavy recycle material is the result of the formation of coke in the recycle material itself. This is undesirable because coke is a product of little value in the coking process.
상술한 미합중국 특허 제4,453,219호에는 사용되는 증유의 재순환양을 최소화하고, 경증류액을 새로운 공급 물질에 가하여 코크스로 튜브내의 코크스화를 방지 하는데 필요한 희석제의 역할을 하게하는 개선된 방법이 기술되어 있다. 이러한 방법은 다음의 제1도에 나타나 있는데, 여기서는 라인(48)에서 나오는 증류액을 예열하기 전에 라인(50)을 통해 새로운 공급 원료와 결합시킨다. 이러한 방법은 코크스로 공급 원료가 코크스로의 적절한 조작을 위해 새로운 공급원료 부피당 재순환 물질의 부피가 약0.05이상 요구될 때 특히 유용하다.U.S. Patent No. 4,453,219, above, describes an improved method for minimizing the amount of recycle of the distillation used, and adding a distillate to the new feed to act as a diluent necessary to prevent coking in the coke oven tube. . This method is shown in FIG. 1, where the distillate from
본 발명은 연료용 또는 양극용 코크스의 제조에 있어, 중 재순환 물질의 사용을 전적으로 배제하여 코크스의 수율이 감소되고 액체분의 수율이 증가하여 생성물의 수율이 증가한다는 점에서 종래의 방법이 개선된 것이다. 앞에서 설명한 바와같이, 코크스화 조작에서는 나오는 다른 생성물이 코크스보다 더욱 가치가 있기 때문에 본 발명의 양호한 생성물에는 최소가능량의 코크스가 함유되어 있다.The present invention improves the conventional method in the manufacture of fuel or anode coke, by completely eliminating the use of heavy recycle material, the yield of coke is reduced and the yield of liquid fraction is increased, resulting in increased product yield. will be. As described above, the good products of the present invention contain the minimum possible amount of coke because other products resulting from the coking operation are more valuable than coke.
본 발명의 양호한 실시예는 제2도에 나타나 있는데, 제1도와 공통부분에 대해서는 제1도에서와 동일한 부호가 사용된다. 본 발명의 양호한 실시예와 종래기술과의 주된 차이점은 노조작을 위해 상당량의 희석제를 필요로 하는 경우에서도 공급원료로 부터 중 재순환 물질을 완전히 배제하는데 있다.A preferred embodiment of the present invention is shown in FIG. 2, with the same reference numerals being used as in FIG. The main difference between the preferred embodiment of the present invention and the prior art lies in the complete exclusion of heavy recycle material from the feedstock even when a substantial amount of diluent is required for the operation.
이러한 중 재순환 물질의 배제는 새로운 코크스로 공급원료를 종래의 방법에서 실시된 바와같이 분류기(14)의 바닥에 공급(참조 : 제1도)하는 대신에 공급원료 서지드럼에 공급(참조 : 제2도) 하므로써 달성할 수 있다. 서지드럼(60)에서 나오는 새로운 공급원료는 여기에 어떠한 중 재순환 물질도 가하지 않고 코크스로(30)에 직접 보내어진다. 코크스로 튜브내에 코크스가 부착되는 것을 방지하기 위하여, 일반적으로 사용되는 중 재순환 물질 대신으로, 코크스로에 보내지기전에 노튜브에 코크스가 부착되는 것을 효과적으로 방지하기에 충분한 양의 코크스로 증류액이 라인(50)을 통하여 새로운 공급원료에 가해진다.The removal of this recycled material is such that the fresh coke oven feedstock is fed to the feedstock surge drum instead of to the bottom of the
제2도에 예시된 본 발명의 실시예에 있어서, 중 가스유를 분류기(14)의 플래시 존에 가하여 중 코크스드럼 증기를 냉각시키고 증기라인(26)에서 플래시존으로 들어오는 물질을 세정한다. 그렇지만, 분류기(14)의 바닥에서 나오는 냉각된 코크스드럼 증기 및 언플래시된 중 가스유는 라인(64)을 통해 공정중에서 제거되는데, 이는 종래의 방법에서와 같이 코크스 수율에 영향을 미치지 않는다. 분류기(14)의 바닥에서 나오는 물질은 진공 증류장치로 보낼수 있는데, 여기서 이 물질중 증류가 가능한 부분을 오버헤드로서 회수하거나, 수소화 탈황반응을 거칠 수 있고 또는 유동층 접촉분해 장치와 같은 다른 정제 장치의 공급원료로서 사용할 수 있다.In the embodiment of the invention illustrated in FIG. 2, heavy gas oil is added to the flash zone of the
본 발명의 가장 양호한 실시예에 있어서, 중 재순환 물질은 코크스로 분류기에서 나오는 증류액으로 대체된다. 이러한 양호한 증류액 재순환 물질은 비점범위가 중 재순환 물질보다 낮으며, 증류액 생성물 라인(48)로부터 증류액을 증류액 재순환 라인(50)을 통하여, 라인(10)으로 들어가는 새로운 공급 원료와 결합시켜서 취해진 것이 가장 바람직하다.In a preferred embodiment of the present invention, the heavy recycle material is replaced by distillate from the coke oven sorter. This good distillate recycle material has a lower boiling point range than the medium recycle material and combines distillate from
본 발명에 따른 증류액 재순환 물질 또는 희석제는 비점 범위가 335 내지 850℉, 바람직하게는 450 내지 750℉, 가장 바람직하게는 510 내지 650℉인 탄화수소 물질이어야 한다. 일반적으로, 희석제는 코크스로 분류기에서 나오지만, 다른곳에서 나오는 것도 특별한 경우에 사용할 수 있다.The distillate recycle material or diluent according to the invention should be a hydrocarbon material having a boiling point range of 335 to 850 ° F, preferably 450 to 750 ° F, most preferably 510 to 650 ° F. Generally, diluents come from the coke oven sorter, but those from elsewhere may be used in special cases.
필요한 희석제의 양은 코크스로 조작을 원활히 하는데 필요한 양이면 충분하다. 이러한 양은 코크스로 튜브상에 코크스를 형성시킬 수 있는 경향이 매우 높은 새로운 공급 원료 부피당 0.7부피 정도면 된다. 또한, 이러한 양은 코크스로의 설계 및 조작 조건에 따르면, 일반적으로 공급원료 및 코크스로에 대하여 정해야한다. 바람직한 희석제의 양은 코크스로 튜브상에 코크스가 현저하게 형성됨이 없이 조작을 가능하게 할 수 있는 최소량이다. 이러한 최소량 이상을 사용하는 것은 특별히 나쁘지는 않지만, 작업용량 및 효율에 역영향을 초래할 수 있다.The amount of diluent required is sufficient to facilitate the operation with coke. This amount is about 0.7 volume per volume of fresh feedstock, which is very likely to form coke on the tube with coke. In addition, this amount should generally be determined for feedstock and coke oven, according to the design and operating conditions of the coke oven. The preferred amount of diluent is the minimum amount that can be manipulated without coke formation on the tube with coke. The use of more than this minimum amount is not particularly bad, but can adversely affect the work capacity and efficiency.
본 발명의 방법에 있어서의 적절한 공급원료는 통상적인 지연 코크스화 공급원료도 해당된다. 연료급 또는 양극급 코크스용으로 가장 흔한 공급원료는 석유의 잔재중유이다. 이러한 잔재 중유는 대개 원유 진공증류장치에서 나오는 잔재중유이지만, 때로는 원유 상압 증류장치에서 나오는 잔유를 사용한다. 어떤 경우에는, 석유의 잔재중유 이외의 공급원료가 코크스화 된다. 이러한 공급원료는 제한되어 있는 것은 아니지만, 콜타르 피치, 타르샌드 비튜멘, 열분해 타르, 유동층 분해 장치에서 나오는 슬러리 오일 또는 데켄트(decant) 오일, 및 혈암유가 있는데, 이들의 혼합물도 사용할 수 있다.Suitable feedstocks in the process of the present invention also include conventional delayed coking feedstocks. The most common feedstock for fuel grade or bipolar coke is petroleum residue heavy oil. These resid heavy oils are usually resid heavy oils from crude oil vacuum distillation units, but sometimes use resids from crude oil atmospheric distillation units. In some cases, feedstocks other than petroleum residue heavy oil are coked. Such feedstocks include, but are not limited to, coal tar pitch, tar sand bitumen, pyrolysis tar, slurry oils or decant oils from fluidized bed crackers, and shale oils, and mixtures thereof may also be used.
본 발명의 방법에 적용할 수 있는 코크스화 조작조건은 휘발성 물질의 함량이 15중량%이하, 바람직하게는 6 내지 12중량%인 코크스 생성물을 제공하는 조건이다. 당해 기술분야에 기술된 바와같이, 이러한 조건으로는 약875 내지 950℉, 바람직하게는 925 내지 930℉의 코크스로 출구온도, 775 내지 850℉, 바람직하게는 약835℉의 코크스 드럼 출구의 증기온도, 5 내지 75psig, 바람직하게는 약15 내지 20psing의 코크스로 드럼 압력을 들 수 있다. 코크스로 드럼의 압력을 대기압보다 낮게 유지하면 여러가지 이유로 인하여 바람직하지 못하다. 코크스로 드럼의 압력이 대기압에 가까와지면 공정의 경제적 손실이 급속히 저하되고, 대기압 이하로 조작하면 900℉ 온도에서 탄화수소를 함유하는 드럼내로 산소(공기)가 누출될 가능성이 있기 때문에 매우 위험하다. 또한 오자키등의 문헌에서 지적된 바와같이, 드럼내의 압력을 대기압 또는 대기압이하로 하면 코크스 보다는 피치에 가까운 생성물이 생성된다. 예를들면, 오자키등의 문헌의 예는 대기압 또는 그 이하의 드럼압력에서 행해졌는데, 휘발성 물질의 함량이 20중량%이상이 연질의 피치형 생성물이 형성된다. 본 발명의 방법에 따른 코크스 생성물은 휘발성 성분의 함량이 15중량%, 바람직하게는 6 내지 12중량%이다.Coking operation conditions applicable to the method of the present invention are conditions for providing a coke product having a volatile content of 15% by weight or less, preferably 6-12% by weight. As described in the art, such conditions include a coke oven outlet temperature of about 875 to 950 ° F., preferably 925 to 930 ° F., and a vapor temperature of the coke drum outlet of 775 to 850 ° F., preferably about 835 ° F. , Drum pressure with coke from 5 to 75 psig, preferably about 15 to 20 psing. Maintaining the coke oven drum pressure below atmospheric pressure is undesirable for several reasons. The pressure of the coke oven drum is close to atmospheric pressure and the economic loss of the process is rapidly lowered, and operating below atmospheric pressure is very dangerous because there is a possibility of oxygen (air) leaking into the drum containing hydrocarbons at 900 ° F. In addition, as pointed out in Ozaki et al., If the pressure in the drum is at or below atmospheric pressure, a product closer to pitch than to coke is produced. For example, the example of Ozaki et al. Was conducted at drum pressure of atmospheric pressure or lower, where a soft pitch type product was formed with a content of volatile matter of 20% by weight or more. The coke product according to the process of the invention has a content of volatile components of 15% by weight, preferably 6 to 12% by weight.
통상적인 중 재순환 물질과 새로운 코크스로 결합시 가능한 코크스 수율을 설명하기 위해서, 코크스로 중가스유의 여러 분율로 부터의 코크스 수율에 대한 기여도가 결정되었다. 코크스로 중 가스유의 여러 비점범위 분율을 개별적으로 코크스화한 다음, 백분율로써 코크스 수율 및 각 유분의 양을 결정하였다.In order to account for the possible coke yields when combined with conventional heavy recycle material and new coke, the contribution to the coke yield from several fractions of coke oven heavy gas oil was determined. The various boiling range fractions of gas oil in the coke oven were individually coke, and then the coke yield and the amount of each fraction were determined as a percentage.
결과는 다음과 같다 :The result is as follows:
[표 1]TABLE 1
표 1에 나타낸 바와같이 코크스로 중 가스유로 부터의 가능한 코크스 수율은 상당하다. 또한, 중 가스유로 부터 나오는 코크스 대부분은 가장 높은 비점 범위를 지닌 부분에서 생성됨을 명백히 알 수 있다. 그러므로, 코크스로 증기내에 있는 가장 무거운 응축성 물질을 제거하고 코크스로의 공급원료에서 나오는 코크스로 중 가스유내에 있는 가장 무거운 물질을 제거하는 것이 특히 중요하다. 통상적으로 사용되는 중 재순환 물질 대신에 비점범위가 약335 내지 약850℉인 탄화수소물질의 증류액을 사용하므로써, 새로운 공급원료의 퍼센트로 나타낸 코크스 수율이 감소되며, 더욱 바람직한 액체 생성물의 수율이 증가하게 된다.As shown in Table 1, the possible coke yields from gas oil in the coke oven are significant. It is also evident that most of the coke from heavy gas oil is produced in the portion with the highest boiling point range. Therefore, it is particularly important to remove the heaviest condensable material in the coke oven steam and to remove the heaviest material in the coke oven gas oil from the coke oven feedstock. By using a distillate of hydrocarbon material having a boiling point range of about 335 to about 850 ° F. instead of the commonly used recycle material, the coke yield, expressed as a percentage of fresh feedstock, is reduced, leading to an increase in the yield of more desirable liquid products. do.
코크스로 분류기는 “깨끗한”분리를 행하기 위해 사용되는 것이 아니며, 코크스로 중 가스유는 비점이 550℉ 정도로 낮은 소량의 물질을 함유할 수 있는 반면에, 코크스로 증류액은 비점이 750℉ 정도로 높은 소량의 물질을 함유할 수 있고, 어떤 경우에도 850℉ 정도로 비점이 높은 물질도 함유할 수 있다. 그렇지만, 코크스로 증류액(제2도의 라인(44)에서 나오는 것과 같은 증류액)내에 있는 이러한 고비점 물질의 양은 매우 낮으며, 이러한 소량의 고비점 물질로 부터 나오는 전체 코크스 수율에 대한 기어도는 현저하지 못하다. 한편, 응축된 코크스 드럼 증기 및 언플래시된 코크스로 중 가스유는 비점이 +850℉ 정도로 비교적 높고, 만약 이들이 종래의 방법과 같이 새로운 공급원료와 결합 된다면 전체 코크스 수율에 대한 기어도가 현저할 것이다.Coke oven classifiers are not used to perform "clean" separations, while gas oils in coke ovens may contain small quantities of substances with boiling points as low as 550 ° F, while coke oven distillates have boiling points of 750 ° F. It can contain high amounts of materials, and in any case can contain materials with boiling points as high as 850 ° F. However, the amount of such high boilers in the coke oven distillate (such as from
본 발명의 가장 중요한 목적은 휘발성 물질의 함량이 약15중량% 이하인 연료용 또는 양극용 지연 코크스 생성물을 제조하는 조건하에 조작되는 지연 코크스화 방법에 있어서, 코크스로 분류기의 플래시 존 바닥으로 부터 나오는 물질을 코크스로 공급원료에서 완전히 제거하는데 있다. 이러한 목적은 보통 재순환 물질로서 새로운 공급원료와 결합되는 물질을 공정시 제거하고, 코크스로 튜브상에 코크스가 부착되는 것을 효과적으로 방지하기에 충분한 양으로, 통상적인 중 재순환 물질보다 비점 범위가 낮은 탄화수소 희석제로 대체하여 달성될 수 있다.The most important object of the present invention is a delayed coking process operated under the conditions of producing a delayed coke product for fuel or anode having a volatile content of about 15% by weight or less, the material coming from the bottom of the flash zone of the coke furnace sorter. Is completely removed from the coke oven feedstock. This purpose is usually a hydrocarbon diluent with a lower boiling range than conventional heavy recycle materials in a quantity sufficient to processly remove the material associated with the new feedstock as a recycle material and effectively prevent the coke from adhering to the coke tube. Can be achieved by substituting
다시 말하면, 분류기내의 플래시존 바닥으로 떨어지는 응축된 코크스드럼 증기와 플래시존에 가해진 중가스유 중 언플래시된 부분을 모아 재순환 물질로서 새로운 공급원료와 결합시키기 보다는 공정시 제거하고, 저비점의 탄화수소 증류액으로 대체 시킨다.In other words, the condensed coke drum steam falling to the bottom of the flash zone in the fractionator and the unflashed portion of the heavy gas oil applied to the flash zone are collected during the process rather than combined with a new feedstock as a recycle material, and low-boiling hydrocarbon distillation Replace with liquid.
[예][Yes]
본 발명의 방법에 의해 개선된 수율은 고도로 개발된 코크스로 설계 프로그램에 의해 유도된 다음의 모의 실험예를 통해서 입증할 수 있다. 본 예에 있어서, 한 경우에는 재순환 물질로서 통상적인 중 재순환 물질를 사용하고(새로운 공급원료 100부피부당 20부피부), 다른 경우에는 비점 범위가 510 내지 650℉인 탄화수소 증류액을 재순환 물질로 사용(사용량은 위와 동일)하는 것을 제외하고 있는, 동일한 공급원료 및 코크스화 조건을 이용하여 2회 실시되었다. 두 실시예에 있어서, APT비중이 4.3, 콘래드슨(Conradson) 탄소가 23.5%, UOP특성인자 “K”가 11.5 및 황함량이 3.5중량%인 1000°F 베카퀘로(Bachaguero) 진공 잔유가 20psig의 코크스드럽압력 및 835℉의 코크스 드럼 상부 온도에서 코크스로 되었다. 두 실시예 있어서의 생성물 분포는 다음과 같다 :Yields improved by the method of the present invention can be demonstrated through the following simulations induced by the highly developed coke oven design program. In this example, in one case a conventional heavy recycle material is used as the recycle material (20 parts per 100 parts of fresh feedstock), and in other cases a hydrocarbon distillate having a boiling point range of 510 to 650 ° F. is used as the recycle material. Consumption was carried out twice using the same feedstock and coking conditions, except as above. In both examples, 20 psig of 1000 ° F Bachaguero vacuum residue with 4.3 APT specific gravity, 23.5% Conradson carbon, 11.5 UOP characteristic factor “K” and 3.5 wt% sulfur content. Coke at coke drum pressure and a coke drum top temperature of 835 ° F. The product distribution in both examples is as follows:
위의 표에 나타난 바와같이, 6%이상의 코크스 수율의 감소(34.66 vs. 32.53)는 통상적인 중 재순환 물질대신에 비점 범위가 510 내지 650℉인 탄화수소 증류액을 사용할 시에 얻어진다. 그리고, C5- 액체에 있어서, 거의 5%에 상당하는 증가(58.84 vs. 55.99)를 달성할 수 있다. 코크스 수율에 있어서의 유사한 감소 및 액체 수율에 있어서의 증가는 동일하거나 다른 조건에서 서로 다른 공급원료를 사용해 얻어지기 때문에, 공정시에 보통 재순환 물질로 사용되는 물질의 제거치가 증명된다.As shown in the table above, a reduction in coke yield of more than 6% (34.66 vs. 32.53) is obtained when using hydrocarbon distillates having a boiling range of 510 to 650 ° F. instead of conventional heavy recycle materials. And, for a C 5 -liquid, an increase (58.84 vs. 55.99) can be achieved that is nearly 5%. Since similar reductions in coke yields and increases in liquid yields are obtained with different feedstocks under the same or different conditions, the removal of materials usually used as recycled materials in the process is demonstrated.
본 발명의 실시예는 본 발명을 한정시키는 것이 아니라 예증으로서 설명된 것이다.The embodiments of the present invention are described as illustrative rather than limiting the present invention.
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