Теоретические основы термических процессов переработки нефти и газов

Термические процессы широко используются в переработке горючих ископаемых – нефти, газа, углей, сланцев.

К термическим процессам по переработке нефтяного сырья относятся процессы термического крекинга, коксования, пиролиза. Если в процессах термического крекинга и коксования используется только жидкое нефтяное сырье, то в процессе пиролиза наряду с жидким сырьем (бензиновая фракция) используется и газовое сырье (этан, пропан, бутан).

К термическим процессам переработки твердых горючих ископаемых относятся полукоксование, коксование, газификация твердых топлив.

Все эти процессы характеризуются высокими температурами в зоне реакции от 450 до 1100 .

Термический крекинг нефтяного сырья раньше применяли для углубления процесса переработки, для получения бензина. В качестве сырья использовали дистиллаты – лигроин, газойль, а также мазут. В настоящее время термический крекинг используется для снижения вязкости гудрона с целью получения котельного топлива. Процесс называется висбрекинг, проводится при температуре 450-500 и при давлении примерно 2 мПа.

Коксование нефтяных остатков проводят с целью перераспределения водорода, т.е. одни продукты обогащаются водородом, другие, наоборот, обедняются. В результате получаются с одной стороны более богатые водородом продукты – газ, бензин, газойль, с другой стороны более бедный (чем сырье) водородом продукт – кокс. Назначением процесса является углубление процесса переработки нефти и получение кокса. Коксование проводят при температуре 450-550 и низком давлении.

Пиролиз – наиболее жесткая форма термического крекинга. Цель процесса – получение газообразных олефиновых углеводородов, в основном, этилена и пропилена. Кроме них как побочные продукты получаются ароматические углеводороды (бензол, толуол, нафталин) и диены (бутадиен). В зависимости от сырья и цели процесса температура может быть 700-900 .

Полукоксование предназначено для переработки твердых горючих ископаемых при высоких температурах без доступа воздуха. Продуктами полукоксования являются газ, смола пирогеническая вода и твердый остаток (полукокс).

Смола полукоксования имеет высокое содержание низкомолекулярных алканов, из которых затем можно получать моторные топлива, смазочные масла.

Обычно полукоксованию подвергают бурые угли, некоксующиеся каменные угли, торф. Процесс полукоксования проводят при температуре 500-550 .

Коксование предназначено для получения кокса, используемого главным образом в металлургической промышленности. Обычно этот процесс включают в состав металлургических комбинатов. Коксование представляет собой термический процесс, заключающийся в нагревании угля без доступа воздуха до 1000-1100 . Кроме кокса (выход 70-80%) образуются летучие продукты – газ и смола. Газ коксования можно использовать как топливо, а из смолы коксования получают ароматические углеводороды и другие органические соединения.

Газификация – высокотемпературный процесс взаимодействия углерода угля с окислителями. Процесс проводится с целью получения горючих газов - . В качестве окислителей используют кислород, обогащенный кислородом воздух, водяной пар, диоксид углерода или смесь этих соединений. Газификации может быть подвергнуто большинство известных видов твердого топлива. При газификации твердых топлив в зависимости от вида окислителя и целей процесса температура может изменяться в широких пределах, наиболее распространенная температура 900-1100 .