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¿Por qué Gazprom Neft gastó 50 mil millones en una unidad de coquización retardada?

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Фото © gazprom-neft.ru

Gazprom Neft anunció la finalización de la siguiente etapa de la puesta en marcha de una unidad de coquización retardada en la refinería de Omsk. Detrás de esta noticia aparentemente insignificante se esconde un verdadero avance tecnológico. Después de todo, en Rusia está a punto de establecerse la producción de coque de aguja o también llamado coque acicular, muy demandado por las empresas metalúrgicas, que antes se suministraba a nuestras fábricas exclusivamente desde el extranjero. Forpost decidió averiguar si este proyecto es realmente tan importante para la economía nacional, y si uno de los líderes de la industria del petróleo y el gas podrá devolver los 50 mil millones de rublos invertidos en el proyecto.

En los años 60 del siglo XIX, el profesor del Instituto de Minería Konon Lisenko describió el problema de fondo al refinar petróleo, que servía como materia prima para la producción de queroseno. En ese momento era solo del 33-35%, es decir, más de la mitad del volumen total de producción de oro negro se enviaba al vertedero como innecesario. Por supuesto, nadie pensaba en la ecología en ese momento, el único objetivo de la investigación especializada era aumentar la rentabilidad del proceso. El desafío era más apremiante que nunca, ya que el mundo estaba en la cúspide de una verdadera revolución en el mundo de la iluminación. Las innovadoras lámparas de queroseno estaban reemplazando rápidamente a las de aceite.

A finales del siglo XX, se creía en Rusia que la profundidad de procesamiento que supera ligeramente el 80% era un resultado muy bueno. Aunque la mayoría de las refinerías europeas y sobre todo americanas en ese momento operaban con cifras completamente diferentes. Hoy, las mejores prácticas del mundo se acercan al 100%. Es decir, una empresa verdaderamente eficiente involucra prácticamente todos los residuos de procesos primarios (fuel oil y alquitrán) en el procesamiento.

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En la fotografía: la Refinería de Omsk, un complejo para el procesamiento profundo de fuel oil.

Otra opción es la introducción de tecnologías que permitan producir productos de alto margen demandados por el mercado a partir de los “residuos”. En primer lugar, estamos hablando de coquización retardada. La esencia del método, que fue patentado en Estados Unidos hace 90 años, es que la materia prima líquida se calienta hasta el punto de ebullición, mientras se bloquea el acceso al oxígeno. A la salida, algo más del 60% de los productos obtenidos son derivados del petróleo ligero, en particular gasolina. Y alrededor del 30% es sedimento sólido, cuya composición química es cercana al carbón. Se llama coque de petróleo y se utiliza en la metalurgia, por ejemplo, al fundir arrabio. El coque de aguja se produce de manera similar, pero a partir de materias primas especialmente preparadas, por ejemplo, destilados de hidrocarburos aromatizados y utilizando equipos más avanzados.

Determinación termogravimétrica de la cinética de formación de coque de aguja de petróleo por termólisis decantoil.

“Las tecnologías para producir coque de agujas de petróleo son más complicadas y caras que las convencionales. Pero su rentabilidad es varias veces mayor. Entonces, si una tonelada de coque de petróleo ordinario cuesta alrededor de 3,5 mil rublos, entonces el coque de aguja es casi 20 veces más, alrededor de 60 mil. El caso es que se distingue por una estructura de fibras ordenada, bajo contenido en azufre y cenizas. A modo de comparación: el contenido de cenizas en el coque de carbón convencional es del 20-30%, y en el coque de agujas es del 0,5%. Esto lo convierte en un producto extremadamente popular, que es necesario para la fabricación de ánodos y electrodos de grafito. Por ejemplo, una batería de iones de litio se compone de ellos”, comentó el profesor asistente del Departamento de Tecnologías Químicas y Procesamiento de Energía de la Universidad de Minería de San Petersburgo, Vyacheslav Rudko.

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En la fotografía: una muestra de coque de aguja

Vyacheslav Rudko aclara que la coquización retardada contribuye a un aumento de la profundidad de refinación hasta un 98-99%. Es decir, poner en funcionamiento la nueva unidad permitirá a la Refinería de Omsk no solo ganar mucho dinero, sino también acercarse a las mejores prácticas mundiales en términos de eficiencia. Y también, para reducir el impacto negativo en el medio ambiente. La concentración de elementos químicos y sus compuestos en el aire cerca de las empresas donde se está llevando a cabo el proceso de coquización no excede la tasa máxima permitida. Es por eso que las autoridades de Gran Bretaña, Japón y Estados Unidos donde hay una legislación ambiental bastante estricta, no solo no impiden la creación de tales industrias, sino que estimulan el desarrollo de la industria.

El principal problema, debido al cual ni en la Unión Soviética ni en Rusia han existido nunca fábricas que producen coque de aguja, es una intensidad científica muy alta. Es bastante difícil crear las condiciones ideales para introducir esta tecnología y suministrar productos de alta liquidez al mercado. Para ello no basta con encontrar un inversor, es necesario calcular cuidadosamente todos los parámetros de la instalación y determinar las características de calidad de la materia prima. Cualquier error en los cálculos puede afectar las propiedades del producto final y como resultado, su costo. Y el diferencial en este caso, como recordamos, alcanza el dos mil por ciento.

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Фото © Форпост Северо-Запад /

“Una de las direcciones de trabajo del Centro Científico “Problemas de Procesamiento de Recursos Minerales y Tecnogénicos” de la Universidad de Minería es la investigación relacionada con la coquización retardada. Durante la simulación de laboratorio del proceso, obtenemos datos cuya interpretación permite realizar ajustes en los reglamentos de la maquinaria y la formulación de las materias primas para mejorar su calidad. Con base en nuestra investigación, el fabricante puede entender mejor en qué condiciones se le garantiza que recibirá un producto de alto margen. Por ejemplo: mis colegas y yo, en el marco de la tesis del estudiante de posgrado Renat Gabdulkhakov, determinamos que la adición de aditivos funcionales organopolímeros mejora la calidad del coque al grado Super Premium, a partir del cual se producen electrodos grafitizados de ultra potencia”, dice Vyacheslav Rudko.

Hoy la Universidad de Minería ya ha firmado dos convenios de apoyo científico a proyectos especializados. Y los artículos de científicos universitarios sobre este tema han sido publicados en revistas científicas de renombre publicadas por la American Chemical Society. No hay duda de que la demanda de coque de aguja de petróleo seguirá creciendo en el futuro, incluso en Rusia. Después de todo, los expertos son muy optimistas sobre las perspectivas de los mercados de acero eléctrico y baterías de almacenamiento, para cuya fabricación se necesita este producto.

Influencia de los parámetros del proceso de coquización retardada y el cálculo posterior en las propiedades y morfología del coque de agujas de petróleo a partir de la mezcla de aceite decantado de petróleo de Siberia occidental

Esto significa que nuestro país está obligado no solo a poner en funcionamiento la primera unidad de coquización retardada de su historia, que permite producir coque de aguja, sino también a seguir introduciendo la tecnología en la producción. La implementación de esta iniciativa, naturalmente, solo será posible en el caso de una integración más estrecha de la ciencia y la empresa.