Un coker ritardato è la terminologia utilizzata per un processo di raffinazione del petrolio che prevede l’ulteriore raffinazione dei sottoprodotti petroliferi residui dopo che la distillazione del petrolio greggio è avvenuta in combustibili utili come nafta e benzina. Il processo è stato brevettato per la prima volta nel 1891 da un ingegnere russo di nome Vladimir Shukhov e il processo di cracking di Shukhov è ancora utilizzato nel 2011 per produrre gasolio. Nel 1913, tuttavia, William Burton e Robert Humphrey brevettarono miglioramenti alla metodologia del coker ritardato. Questo divenne noto come il “processo Burton”, che raddoppiava la quantità di benzina che poteva essere generata in un coker ritardato. L’unità coker esegue un processo di cracking termico sull’olio residuo in cui rompe o fende le catene idrocarburiche delle molecole presenti in idrocarburi più piccoli e più utili.
Prima che il processo ritardato del coker diventasse un comune residuo di petrolio, noto come “fondo” nell’industria, era considerato un prodotto di scarto della raffinazione che era costoso da smaltire a causa dei rischi ambientali che comportava per le forniture idriche e così via. A partire dal 2011, il coker ritardato è diventato il tipo più comune di raffineria di petrolio, con diversi altri modelli esistenti, come il coker fluido e il flexicoker, che si concentrano sulla produzione di gas di petrolio liquefatto (GPL) e carburante per aerei. I prodotti finali di un processo di coker ritardato includono combustibili utili sia allo stato liquido che gassoso come benzina e nafta e un residuo solido composto principalmente da carbonio noto come coke di petrolio.
Il coke di petrolio ha una somiglianza chimica con il carbone e può essere utilizzato nelle fornaci a carbone, sebbene sia una fonte di combustibile altamente inquinante che può rilasciare nell’atmosfera composti pericolosi come piombo e mercurio. Ciò significa spesso che il coke di petrolio deve subire un ulteriore processo di raffinazione prima di poter essere bruciato come fonte di combustibile. Durante la separazione del coke di petrolio dai composti utili del petrolio greggio, la maggior parte dei metalli pesanti e delle sostanze chimiche legate allo zolfo sono concentrate nel coke di petrolio. Questi composti renderebbero altrimenti i prodotti combustibili benefici inadatti all’uso quotidiano.
Un coker ritardato funziona a una temperatura compresa tra 779° e 842° Fahrenheit (415° e 450° Celsius), dove le molecole complesse si scompongono in quelle più semplici e alcuni composti agiscono come radicali liberi per combinarsi con altri in olefine nella sostanza chimica alchenica gruppo. Ad esempio, il composto CnH2n+2 si scompone in Cn-2H2n-3 + C2H5. I due radicali liberi più semplici poi reagiscono per formare altri composti, dove C2H5 + CnH2n+2 produce CnH2n+1 + C2H6. I prodotti finali di una coker ritardata possono essere regolati modificando la temperatura del processo e il livello di pressione. Una temperatura più alta ridurrà la quantità di coke di petrolio che viene generata, ma la variazione nella produzione è relativamente piccola. Un altro vantaggio del coker ritardato è che può utilizzare altri tipi di materie prime oltre al residuo della distillazione sotto vuoto dalla raffinazione del petrolio, compresi i fanghi di raffineria di scarto e le materie prime con elevate concentrazioni di metalli e zolfo.
Il visbreaking è un altro processo di cracking termico che scompone gli idrocarburi a catena lunga attraverso l’applicazione di calore. A differenza di un coker ritardato, è un processo non catalitico che non comporta la reazione chimica degli elementi costitutivi stessi, ed è considerato un processo più pulito che produce meno sottoprodotti di scarto. La metodologia di raffinazione del petrolio visbreaking è considerata piuttosto nuova in quanto non è stata ampiamente adottata dall’industria a partire dal 2011, sebbene esistano impianti pilota per il metodo sia negli Stati Uniti che nei Paesi Bassi.