Состав продуктов пиролиза при использовании

Пиролиз углеводородного сырья проводят при температурах 800-900°С в присутствии разбавителя - водяного пара в трубчатых печах. Вклад вторичных реакций понижается при низком давлении (разбавлении водяным паром) и малых временах контакта (от долей секунды до нескольких секунд).

На современных высокопроизводительных этиленовых установках (ЭП-300 и ЭП- 450) производительностью соответственно 300 и 450 тыс. т этилена в год применяют мощные пиролизные печи, специально сконструированные для условий интенсивного высокотемпературного нагрева (до 870-920°С), с временем пребывания сырья в реакционных змеевиках в пределах 0,01 - 0,1 с.

Они характеризуются вертикальным расположением труб радиантных змеевиков в виде однорядного экрана с двухсторонним облучением панельными горелками беспламенного горения (или с факельными горелками с настильным пламенем). Проход по трубам радиантного змеевика организован в виде нескольких (от 4 до 12) параллельных потоков (секций). Каждая секция состоит из нескольких жаропрочных труб (от 3 до 12) длиной от 6 до 16 м и диаметром 75-150 мм. Мощность одной пиролизной печи достигает до 50 тыс. т этилена в год. Схема одной из современных пиролизных печей представлена на рис. 1.10.

1 — корпус; 2 — панельные горелки; 3 — радиантные камеры; 4 — пиротрубы; 5 — конвекционная камера.

Следующий по значимости аппарат пиролиза - закалочный аппарат, который предназначен для осуществления быстрого охлаждения продуктов пиролиза. Современные закалочно-испарительные аппараты (ЗИА) представляют собой газотрубные котлы- утилизаторы. В результате высокой линейной скорости продуктов пиролиза, движущихся по трубам, предотвращается оседание твердых частиц на их стенках, увеличивается коэффициент теплопередачи и достигается быстрое (за 0,015 - 0,03 с) охлаждение пирогаза до 350 - 400 °С. За счет этого тепла из водяного конденсата, поступающего в ЗИА, генерируется пар высокого давления (11-13 МПа), который отделяется в паросборнике, перегревается до 450 °С в одной из секций пиролизной печи и затем используется как разбавитель сырья при пиролизе или для привода турбокомпрессоров.

Принципиальная технологическая схема установки пиролиза ЭП - 300 приведена на рис. 1.11.

Рис. 1.11. Принципиальная схема установки пиролиза бензина.

Ι - сырье; II - конденсат; 111 - газы пиролиза; IV - бензиновая фракция (н.к. - 150 С); V - легкая смола; VI- тяжелая смола; VII- водяной пар.

Сырьем установки служит фракция 62 - 180°С прямогонного бензина и фракция 62 - 140°С бензина - рафината каталитического риформинга. Предусмотрен также пиролиз этана и пропана.

Бензин после нагрева в теплообменниках подается в девять параллельно работающих трубчатых печей (на схеме показана одна), а этан-пропановая фракция подается в печь (П). На выходе из камеры конвекции в сырье вводится водяной пар в количестве 50% масс. по бензину и 30% по этану-пропану. Температура пирогаза на выходе из змеевиков печей 810 - 840°С, продолжительность реакции - 0,3- 0,6 с. Продукты пиролиза далее поступают в трубы закалочных аппаратов ЗИА.

Охлажденный до 400°С пирогаз направляется в низ промывочной колонны К-1, где при контакте с охлажденной фракцией 150 - 250°С охлаждается до 180°С и отмывается от твердых частиц углерода (кокса). Тяжелый конденсат с низа К-1 подается на ректификацию в колонну К-2. Газы и пары, поднимающиеся из нижней части К-1, проходят полуглухую тарелку и подвергаются ректификации на верхних тарелках колонны.

Конденсат из куба К-1 и полуглухой тарелки поступает на колонну К-2. Выходящий с верха колонны К-1 пирогаз охлаждается в водяном холодильнике до 30°С и поступает в газосепаратор С-1. Легкий конденсат подается на орошение верха К-1 и на ректификацию в К-2. Выводимый с верха С-1 пирогаз подается на ГФУ.

Из куба К-2 выводятся пиробензин (фракция н.к. -150°С). легкая смола (150 - 250°С) и тяжелая смола (> 250°С). Часть легкой смолы циркулирует в качестве абсорбента в К-1.

Состав продуктов пиролиза зависит от типа сырья и режима установки. В любом случае в его состав входят десятки компонентов, из которых необходимо выделить один (этилен или пропилен) с высокой степенью чистоты, не менее 99,9%. Используется следующая последовательность разделения продуктов пиролиза.

1. Выделение газовой фракции. Продукты пиролиза после печи и ЗИА проходят установку КТФ (колонны тяжелой фракции), где отделяются тяжелые углеводороды включая С₄. В газе остаются углеводороды С₁-С₄, Н₂, H₂O, H₂S, CO, CO₂.

2. Подготовка пирогаза к разделению. Проводится в 4 стадии: компримирование, очистка от кислых соединений, осушка газа, очистка от ацетиленистых.

· Компримирование осуществляется на турбокомпрессорах, до давления порядка 3,7 МПа;

· Очистка от кислых соединений (H₂S и CO₂). Способ очистки выбирают в зависимости от содержания серы в сырье. При высоком содержании серы в сырье (0,1-0,6%), пирогаз сначала очищают раствором моноэтаноламина, а затем раствором щелочи: 2HOCH₂-CH2NH₂ + H₂S à (HOCH₂-CH₂NH₃)₂S (для СО₂ аналогично только с одной молекулой МЭА). При содержании серы менее 0,1% ограничиваются 2-х ступенчатой щелочной отмывкой. При содержании серы более 0,6%, приходится применять гидроочистку;

· Очистка от ацетиленистых проводится методом селективного гидрирования на гетерогенных катализаторах, не затрагивающих олефины. Используют палладиевый и никелькобальтхромитный катализаторы, работающие при температуре 150-230С.

После осушки и очистки пирогаз подвергают разделению на: Н₂ + СН₄ – метано-водородную фракцию; этан+этилен – ЭЭФ, С₃Н₆+С₃Н₈ – ППФ. Далее при необходимости разделяют каждую из фракций. Для разделения используют абсорбцию и ректификацию.

МВФ может выделяться абсорбционно-ректификацонным методом (АРМ) или методом низкотемпературной ректификации (НТР).

АРМ. Сущность метода заключается в том, что из газовой смеси абсорбцией извлекаются углеводороды С₂-С₄, которые затем разделяются ректификацией. Верх абсорбционно-ректификацонной колонны работает как абсорбер, а низ как отпарная колонна. В качестве абсорбента применяется фракция С₄.

НТР. Существуют две разновидности метода, отличающиеся давлением: при низком давлении (0,1-0,2 МПа) и при высоком давлении (3-4 МПа). Отличия заключаются в температуре и числе тарелок. Работа при высоком давлении предъявляет высокие требования к стабильности состава. Чаще всего разделение ведут при высоком давлении.

Преимущества и недостатки методов выделения МВФ.

Преимуществом НТР являются меньший расход водяного пара и воды и большая чистота этилена, недостатками- сложность компрессорного оборудования, более низкие температуры и высокие требования к стабильности состава газа.

К достоинствам АРМ следует отнести умеренно низкие температуры и сравнительная простота эксплуатации; к недостаткам – повышенные энергозатраты, затраты на абсорбент и необходимость его выделения.

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: