Введение

Под термическими процессами подразумевают процессы химических превращений нефтяного сырья - совокупности реакций крекинга (распада) и уплотнения, осуществляемые термически, то есть без применения катализаторов.

Коксование - длительный процесс термолиза тяжелых остатков или ароматизированных высококипящих дистиллятов при невысоком давлении и температурах 470 - 540 °С. Основное целевое назначение коксования - производство нефтяных коксов различных марок в зависимости от качества перерабатываемого сырья. Побочные продукты коксования - малоценный газ, бензины низкого качества и газойли.

Процесс замедленного коксования является одним из самых динамично развивающихся в мировой нефтепереработке. В настоящее время мировые мощности коксования нефтяных остатков составляют 252,9 млн. тонн в год и за последние 6 лет они возросли на 47,3 млн. тонн в год.

В мировой практике наибольшим производственным потенциалом процессов коксования обладает Северо-Американский регион, и в частности промышленность Соединенных Штатов Америки -- 53,9 % мировых мощностей коксования. С 1999 г. по 2005 г. мощности коксования в СШАвозросли с 117,7 млн. тонн в год до 136,3 млн. тонн в год, при этом выработка кокса составляет 54 млн. тонн в год. Следует отметить, что мировое потребление кокса в алюминиевой промышленности и электрометаллургии находится на уровне 14 млн. тонн в год, поэтому в настоящее время основным назначением процесса замедленного коксования является получение в качестве целевого продукта газойлей для производства моторных топлив и углубление переработки нефти.

Помимо США, ведущие позиции среди стран мира занимают также: Китай -- 15,4 млн. тонн в год (или 7,4% от мировых мощностей), Венесуэла -- 8,8 млн. тонн в год (3,5%), Германия -- 5,7 млн. тонн в год (2,3%), Япония и Россия по 5,3 млн. тонн в год (2,1%).

Доля процессов коксования нефтяных остатков по отношению к первичной переработке нефти в целом по миру в настоящее время составляет 6,1% и за последние 6 лет возросла на 0,9%. С 1999 г. по 2005 г. мировые мощности коксования возросли на 23,0% и их темпы роста значительно опережают темпы роста мощностей первичной переработки нефти (3,4%), что естественно приводит к экономии сырой нефти для производства моторных топлив.

Популярность замедленного коксования во всем мире связана с тем, что наряду с получением нефтяного кокса в процессе реализуется целый ряд технологий, которые и обеспечивают его широкое применение в производстве моторных топлив:

1. В процессе замедленного коксования обеспечивается высокоэффективная термодеасфальтизация нефтяных остатков. Если исходное сырье имеет коксовые числа 25-30% и более, то продукты коксования не более 0,3-0,5%.

2. На установках происходит деметализация нефтяного сырья. При исходном содержании металлов до 300 и более ppm, в продуктах коксования содержание их не превышает 3-5 ppm, а 95-98 % переходит в кокс.

3. Процесс замедленного коксования является самым мощным «санитаром» на НПЗ. Многие образующиеся нефтешламы и другие отходы перерабатываются на установках, при этом получается топливный кокс, газообразные и жидкие продукты коксования, пригодные для производства моторных топлив.

4. Наличие установки высокой производительности в схеме завода позволяет наиболее быстро адаптироваться к изменению состава перерабатываемой нефти, поскольку коксовые числа продуктов коксования и содержание в них металлов практически одинаковы как при переработке мазутов так и при переработке асфальтов, как малосернистых так и высокосернистых нефтей.

5. При использовании нефтяного кокса в качестве энергетического топлива резко снижается загрязнение окружающей среды. Например, при сжигании 6 млн. тонн топочного мазута с содержанием серы 3% масс. в окружающую среду выбрасывается 360 тыс. т/год сернистых соединений. При коксовании такого же количества мазута образуется около 700 тыс. т/год нефтяного кокса с содержанием серы ~3,5% масс., при сжигании которого образуется 49 тыс. т/год сернистых соединений, что значительно ниже объема выбросов в окружающую среду при сжигании мазута. Это обстоятельство используется заводами и многие строят собственные энергетические установки используя кокс в качестве топлива.

В США около 30 тепловых электростанций переведено на сжигание нефтяного кокса в смеси с каменным углем, что полностью решает проблему сбыта нефтяного кокса, гарантирует круглогодичную бесперебойную работу заводов, так как кокс может храниться долго и проблема вывоза не столь актуальна по сравнению с проблемой вывоза мазута, когда при заполнении резервуарных парков приходится снижать производительность завода. Для отгрузки можно организовать склад, обеспечивающий годичный объем хранения кокса.

6. На установках замедленного коксования можно перерабатывать сырье с широким диапазоном свойств от дистиллятов до гудронов, крекинг-остатков, асфальтов, битуминозных песков, продуктов нефтехимии, углехимии и ожижения углей.

Все вышеперечисленное и делает процесс перспективным, наиболее дешевым и экономически привлекательным в производстве моторных топлив из тяжелых нефтяных остатков, хотя существует еще ряд процессов, позволяющих перерабатывать нефтяные остатки в моторные топлива.