Головна

Технологія піролізу з цільовим отриманням етилену

  1.  WEB-технологія. Види додатків на Java. Створення динамічно формованого інтерфейсу користувача засобами Java на рівні аплетів.
  2.  Web-технологія. Технологія B2B (business-to-business). Використання XML в середовищі Delphi.
  3.  WEB-технологія. Технологія WebSnap. Перетворення записів бази даних в HTML-код засобами Delphi.
  4.  WEB-технологія. Мова розмітки гіпертексту HTML. Призначення каскадних таблиць стилів CSS. Способи завдання стилів і підключення їх до сайту.
  5.  Бездоменной ТЕХНОЛОГІЯ ОТРИМАННЯ СТАЛИ
  6.  Квиток 15. Технологія алгоритмічного програмування. Основні структури і засоби мови програмування (оператори, функції, процедури).
  7.  Біопестициди технологія отримання

Цільовими продуктами процесу є етилен і пропілен. Попутно утворюються багато інших цінних УВ - фракції С4 і С5, бензол та ін. Відповідно до термодинамическими закономірностями, для отримання етилену з бензинів або ШФЛУ оптимальною є температура 800 - 8500 - Це «етиленовий режим» піролізу. При необхідності збільшення в продуктах змісту пропілену температуру треба знизити до 750 - 8000 - «Пропіленовий режим».

Вплив сировини на склад продуктів в піролізі

Таблиця 8 - Вплив сировини на склад продуктів піролізу (кількість утвореного етилену прийнято за 100%).

 продукти    
 етан  БФ  
 ЕтіленПропіленФракція З4фракція С5 - С8Фракція ? З9відходять гази  1,33,52,40,216,4  46,429,646,07,951,8  

Етан є найкращою сировиною для виробництва етилену. Він мало затребуваний як сировину і найбільш вигідно з продуктів піролізу етан виділяти і повертати в рецикл.

При використанні в якості сировини бензинів отримують в продуктах етилен: пропілен = 2: 1. При використанні бензинів в продуктах зростає частка аренов і цінних фракцій С4 і С5. Якщо в сировину зростає частка ізоалканов в порівнянні з лінійними алканами, то в продуктах виходить більше метану і етану, а вихід етилену знижується. Чим більше нафтенов в сировину, тим більше аренов в продуктах. Якщо в сировині багато аренів, то зростає частка утворюються смол і коксу.

Технологія піролізу з отриманням етилену

Поряд з етиленом при піролізі отримують багато інших супутніх товарних продуктів

СН3З ? СН - метилацетат

СН2 = С = СН2 - аллен

Для проведення піролізу необхідні:

1. швидке підведення до сировини великої кількості тепла;

2. мінімальний час контакту, виняток затримки частини сировини в зоні реакції;

3. швидке охолодження продуктів для запобігання небажаних реакцій (стадія гарту реакційних газів)

4. виключення значного осадження коксу на стінках обладнання.

В даний час в переважній більшості установок стадію піролізу проводять в трубчастих печах. У труби подається суміш сировини та водяної пари. вводять теплоносій - топковий газ. При цьому трубки в печі проходять через дві секції. Спочатку - конвекційну камеру, де сировину і пар підігріваються до 550 - 6500. Тепло передається конвекцією від топкових газів, що подаються в міжтрубний простір печей. З конвекционной камери суміш йде в радіантні секцію, в якій швидко нагрівається до необхідної температури (800-850 0С) за рахунок випромінювання від поверхні пальників (в яких спалюється паливо). Трубки розташовуються рядами між пальниками, щоб випромінювання від пальників йшло з двох сторін.

Ряд трубок (від 3-12 штук) утворює секцію. Для енергозбереження в одній печі об'єднуються 5-12 секцій в одному корпусі. Кожна трубка має діаметр від 75-150 мм і довжину 6-16 м. Періодично проводять випалювання коксу, відкладається на стінках - припиняють подачу сировини і подають паровоздушную суміш. Твердий кокс перетворюється при цьому в газоподібні продукти).

З + Н2Про -> СО + Н2

Поступово відбувається вигоряння труб і потрібно їх заміна. Випалювання істотно знижує продуктивність і є недоліком даного процесу. На сучасних установках в трубчастих печах за рахунок автоматизації забезпечується оптимальний градієнт температур по всій довжині трубок. Стадію загартування проводять в гартівно-випарних апаратах (ЗІА) - це газотрубні котли-утилізатори, в яких в міжтрубний простір подається вода і генерується пар високого тиску за рахунок передачі тепла реакційних газів. При цьому гази швидко охолоджуються до 350-4000 (Це запобігає полімеризацію утворилися алкенів, яка швидко проходить при 450-650 0С). Для запобігання осідання коксу на стінках ЗІА застосовують різке підвищення швидкості газів. Охолоджені газу після ЗІА виходять з гарячою секції установки і надходять в холодну секцію (стадії розділення і очищення, одержуваних продуктів).


Для поділу фракції С4 і С5 продуктів піролізу використовується набір методів: КРМ - конденсаційно-ректифікації метод, екстрактивних дистиляція, хемосорбция. Для поділу за спрощеним варіантом КРМ (використовується для більшості випадків), послідовно змінюють тиск і за рахунок цього забезпечують переклад частини продуктів в рідку фазу, при цьому стає можлива ректифікація. Але вуглеводні фракцій С4 або С5 дуже важко (і економічно невигідно) розділити тільки за рахунок ректифікації, часто застосовують абсорбцію з використанням полярних органічних розчинників - ацетонітрил СН3СN і ін. Розчинність в них знижується в ряду арени> дієни> алкени> алкани. За рахунок підбору умов (температура, тиск, співвідношення вуглеводні: розчинник) підбирають умови для селективного розчинення УВ будь-якого класу. Наприклад, екстракцією можна спочатку відокремити бутадієн від інших компонентів фракції С4, А потім - бутени від бутанов. Для виділення бутадієну з фракції С4 використовують також хемосорбцію водними розчинами аміачних комплексів ацетату міді I.

Для відділення ізобутіл від інших бутен і бутану також застосовують його більш високу хімічну активність. Раніше в основному використовувався сірнокислотний варіант.

В даний час широко застосовуються виділення ізобутіл шляхом реакції з метанолом, з утворенням МТБЕ

СН3ВІН + (СН3)2С = СН2  СН3 - О - С (СН3)3

МТБЕ - це оксігенатная (кисневмісна) добавка для підвищення октанового числа бензинів. Обсяг світового виробництва до 2000 р досягав 30 млн т / рік, зараз знижується через його витіснення етанолом в США, Китаї та ряді інших регіонів.

Розвиток технології піролізу

1. апаратурнеоформлення основній стадії.

Основним недоліком трубчастих печей є низька питома продуктивність і коксоутворення. Особливо воно посилюється при використанні більш важкого сировини. Кількість видобутої легкої нафти, що містить багато прямогонних бензинів, постійно знижується. Зате зростає частка використовуваних попутних газів, на використанні яких, наприклад, в арабських країнах швидкими темпами нарощуються потужності піролізу (близько 10 млн т / рік за останні 10 років). Ще одна тенденція є прагнення використовувати для піролізу дешевші, ніж бензини, важкі нафтові фракції. Тому розробляються відповідні технології. Всі вони йдуть від використання трубок і пов'язані зі зниженням фактора коксоутворення. Крім того, в апаратах об'ємного типу підвищується питома продуктивність. Але проблеми виникають з швидким нагріванням і оптимальним часом перебування сировини (у великому апараті неминучі завихрення і т.п.). Розробляють такі варіанти (деякі впроваджені, але в основному для піролізу з цільовим отриманням ацетилену або при спільному отриманні етилену і ацетилену):

· окислювальний піроліз

В апараті об'ємного типу створюється автотермічний режим - постійно підтримується необхідна температура за рахунок поєднання екзотермічніреакцій згоряння частини сировини (окислення) з ендотермічними реакціями крекінгу і дегідрування. Кисень подається в нестачі і відповідна йому частину вуглеводнів згорає як паливо. Такий варіант широко застосовується для піролізу ацетилену (а також для отримання синтез-газу), він простий і дає низькі втрати тепла.

· гомогенний піроліз

Процес близький до окислювального піролізу. Джерелом тепла є топкові гази (для їх отримання може використовуватися менш цінна сировина) або водяна пара (економічно - це вигідніше).

· регенеративний піроліз

Нагрівання відбувається за рахунок контакту сировини з нерухомим або рухомим твердим або рідким теплоносієм (розплавленим металом)

Рухомий твердий теплоносій

1 - секція нагріву твердого теплоносія

2 - секція піролізу

З нерухомим твердим теплоносієм

(Використовуються печі Вульфа)

Піч складається з трьох камер. Камери 1 і 3 - заповнені нерухомою насадкою (зазвичай - тонкі глиноземні пластини). У другу камеру через трубки впорскується паливо. Піч працює циклічно:

1) Холодне повітря подається в камеру 1, нагрівається від контакту з насадкою (вона гаряча через проведеного в попередньому циклі піролізу). Нагріте повітря йде в камеру 2, там згорає паливо, топкові гази йдуть в камеру 3, нагрівають там насадку до необхідної для піролізу температури і виводиться.

2) Перемикаються лінії подачі в піч, в камеру 3 подаються сировину і пар. Вони швидко нагріваються при контакті з нагрітими пластинами і відбувається піроліз. Продукти, минаючи секцію 2, йдуть в камеру 1.

3) Повторюється цикл 1, але в зворотному напрямку.

4) Аналогічно пункту 2, але в зворотному напрямку.

Такі печі раніше застосовувалися для отримання ацетилену, зараз намагаються застосувати для етилену. При такому варіанті гаряче повітря постійно забезпечує спалювання коксу на насадці. Це дозволяє підвищувати температуру і використовувати важке сировину.

Рухомий рідкий теплоносій

Розробляються технології піролізу з використанням в якості теплоносіїв рухомих розплавів металів, шлаків, солей. Газоподібне вуглеводневу сировину барботують через гарячий розплав або здійснюється контакт зі стікає тонкою плівкою розплаву.

Таблиця 9 - основні переваги і недоліки різних схем піролізу

 варіант піролізу  переваги  недоліки
 трубчасті печі  1. топкові гази не змішуються з продуктами піролізу; 2. стійкість режиму і можливість його оптимізації; 3. простота обслуговування;  1. необхідність періодичних зупинок для видалення коксу або заміни труби; 2. підвищення тиску для підтримки потрібної продуктивності при використанні вузьких трубок; 3. не можна застосовувати важке сировину;
 Гомогенний і окислювальний піроліз  1. ефективна теплопередача; 2. можна використовувати важке сировину; 3. не треба підвищеного тиску; 4. можна комбінувати випуск етилену і ацетилену;  1. ускладнюється стадія поділу; 2. важче наблизитися до режиму ідеального витіснення;
 печі Вульфа  1. паливні гази не змішуються з продуктами; 2. можна використовувати важке сировину; 3. процес проводять при низькому тиску; 4. можна комбінувати випуск етилену і ацетилену;  1. складна схема автоматизації; 2. руйнування насадки через постійні великих коливань температури;
 Піроліз з рухомим твердим теплоносієм  1. можливість часткового виведення теплоносія для заміни або регенерації без зупинки процесу; 2. ефективна теплопередача, так як дрібні частинки теплоносія мають велику поверхню теплообміну; 3. можна використовувати важке сировину;  1. дуже громіздке апаратурне оформлення, так як обсяг теплоносія в 20-50 разів перевищує обсяг сировини; 2. за рахунок руху твердих частинок швидко зношується апаратура, теплоносій стирається на порох;
 Піроліз в розплавах  1. ефективна теплопередача; 2.Можливість виведення теплоносія; 3.Можно використовувати важке сировину;  1. технічні проблеми при роботі з розплавами;

Інший напрямок розвитку процесу піролізу:

2. посилення температурних режимів при одночасному зниження часу контакту(Міллісеконд-процеси);

3. гідропіроліз(В присутності водню) - особливо перспективно для переробки важкого сировини, так як знижується утворення коксу;

4. зниження енерговитрат за рахунок використання каталізаторів або ініціаторів (реакції проходять при більш низьких температурах).

Пропонуються каталізатори: солі ванадію; оксиди ряду металів (індію, магнію, міді); спеціальні цеоліти;

Економія енерговитрат - близько 30%. Каталізатори також підвищують вихід етилену.

Пропонуються ініціатори: добавки до сировини кисневмісних вуглеводнів; соляної кислоти; перекису водню.



 Хімізм основних термічних реакцій |  виробництво ацетилену

 Склад і застосування одержуваних на АВТ фракцій вуглеводнів |  Вимоги до характеристик автомобільного бензину |  Основні реакції при термічних процесах переробки нафти |  термічний крекінг |  Коксування нафтових залишків |  Виробництво нафтових бітумів |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати