Раздел 1. Производство Кокса Введение

Нефтяной кокс – продукт глубокого уплотнения тяжёлых нефтяных остатков при термической деструкции.

Внешний вид - твёрдую пористую неплавкую и нерастворимую массу от тёмно-серого до чёрного цвета, является незаменимым материалом, используемым в ряде отраслей промышленности.

Нефтяные коксы получаемые при коксовании различных нефтяных остатков, подразделяют на две большие группы: крекинговые и пиролизные. Крекинговые коксы получают из остатков от переработки нефтепродуктов в крекинг процессах, а пиролизные коксы – из остатков процесса пиролиза. Свойства нефтяных коксов зависят в основном от вида нефтяных остатков.

Сырье для получения – тяжелые остатки, получающиеся в результате атмосферной и вакуумной перегонки нефти, пропановой деасфальтизации (асфальт деасфальтизации), термического крекинга прямогонных тяжелыхостатков и дистиллятного сырья. Сырьем также являются остатки пиролиза керосина и бензо-керосиновых фракций, экстракты лелективной очистки масел и т д..

Элементный состав сырого, или непрокаленного нефтяного кокса (в%): 91-99,5 С; 0,035-4 Н; 0,5-8 S; 1,3-3,8 (N+O), остальное – металлические примеси.

Физико-химические свойства: химическая и термическая стойкость в агрессивных средах, низкий коэффициент линейного расширения, высокая механическая прочность, тепло и электропроводность и др..

Процесс коксования нефтяных остатков – один из самых динамично развивающихся в мировой нефтепереработке.

Наибольшим производственным потенциалом процессов коксования обладает Северо-Американский регион, в частности Соединенные Штаты Америки: на их долю приходится 53,9 % мировых мощностей коксования, при этом выработка кокса составляет 54 млн. т/год. Ведущие позиции среди стран помимо США занимают Китай – 15,4 млн. т/год (7,4 % мировых мощностей), Венесуэла – 8,8 млн. т/год (3,5 %), Германия – 5,7 млн. т/год (2,3 %), Япония и Россия – по 5,3 млн. т/год (2,1 %).

Мировое потребление кокса в алюминиевой промышленности и электрометаллургии находится на уровне 14 млн. т/год, поэтому основным назначением процесса коксования в настоящее время является получение в качестве целевого продукта газойлей для производства моторных топлив и углубления переработки нефти. Однако, российская металлургическая промышленность испытывает серьезный недостаток отечественных поставок кокса для производства анодов и электродов.

Доля процессов коксования нефтяных остатков по отношению к процессам первичной переработки нефти в мире составляет 6,1 %. С 1999 года по 2005 год мировые мощности процесса коксования возросли на 23 %, темпы их роста значительно опережают темпы роста (3,4 %) мощностей первичной переработки нефти. Это, естественно, приводит к экономии сырой нефти для производства моторных топлив.

Тема 1.1 Коксование – как процесс углубления переработки нефти

Популярность процесса замедленного коксования связана с тем, что в этом процессе наряду с получением нефтяного кокса реализуется ряд технологий, обеспечивающих его широкое применение в производстве моторных топлив:

• высокоэффективная термодеасфальтизация нефтяных остатков: коксовое число исходного сырья составляет – 25-30% и более, продуктов коксования – не более 0,3-0,5 %;

• деметаллизация нефтяного сырья: содержание металлов в исходном сырье – до 300 ppm и более, в продуктах коксования – 3-5 ppm , причем 95-98% металлов переходят в кокс;

• переработка нефтешламов и других отходов с получением топливного кокса, газообразных и жидких продуктов, что позволяет считать процесс замедленного коксования самым мощным «санитаром» НПЗ.

Кроме того, наличие в схеме завода установки замедленного коксования высокой производительности позволяет быстрее адаптироваться к изменению состава перерабатываемой нефти, поскольку коксовое число продуктов коксования и содержание в этих продуктах металлов практически не зависит от качества сырья, т.е. эти показатели одинаковы при переработке как мазутов, так и асфальтов, как малосернистых, так и высокосернистых нефтей.

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 соединений серы. При коксовании такого же количества мазута образуется около 700 тыс. т/год нефтяного кокса с содержанием серы 3,5 % масс, в результате сжигания которого в окружающую среду выбрасывается 49 тыс. т/год серы, т.е. значительно меньше, чем при сжигании мазута. Учитывая это, многие заводы строят собственные энергетические установки, на которых в качестве топлива используют кокс.

Используя процессы коксования, можно перерабатывать сырье с широким диапазоном свойств: от дистиллятов до гудронов, крекинг-остатков, асфальтов, битуминозных песков, продуктов нефтехимии, углехимии и ожижения углей.

Все перечисленные выше преимущества делают процессы коксования перспективными, наиболее дешевым и экономически привлекательным как для производства товарных коксов, так и для выработки моторных топлив из тяжелых нефтяных остатков.