Слайд 1Пиролиз углеводородного сырья
Слайд 2ПЛАН ЛЕКЦИИ
1 Теоретические сведения
2 Основные факторы процесса
3 Разновидности процесса
4 Пиролиз
в трубчатых печах
5 Области использования продуктов
Слайд 3Теоретические сведения
Пиролиз
- наиболее жёсткая форма термических процессов
- термическое
разложение органических соединений без доступа воздуха
- базовый процесс нефтехимии, на
его основе получают около 75% нефтехимических продуктов
Назначение
целевое - этилен, пропилен
также получают - бутилены и алкадиены, дивинил
жидкие продукты (пироконденсат, тяжелая смола пиролиза (ТСП) - бензол, ароматические углеводороды, нефтеполимерные смолы, сырье технического углерода, кокса, компонент автобензина)
Пиролиз протекает по цепному радикальному
механизму с короткими цепями
Слайд 5Теоретические сведения
Процесс пиролиза происходит с поглощением тепла.
Теплота реакции пиролиза составляет:
- для бензиновых фракций – 270-300 ккал/кг (1131,3-1257
кДж/кг) (на пропущенное сырье);
- для этановых фракций – 900 ккал/кг (3771 кДж/кг) (на прореагировавшее сырье).
Слайд 6Теоретические сведения
В области высоких температур наиболее стабильны олефины и ароматические
углеводороды
Энергия активации в процессах уплотнения ниже, чем в реакциях расщепления,
поэтому пиролиз на олефины желательно вести при высокой температуре и малом времени контакта
Интервал
- 790-1120оС – является термодинамически возможным для получения этилена из этана
- 660-930оС – для получения этилена из пропана
Слайд 7Теоретические сведения
В результате термической сополимеризации непредельных образуются циклоолефины, которые дегидрируются
до ароматических углеводородов (процесс образования пироконденсата и смолы пиролиза)
Слайд 8Теоретические сведения
Реакции пропекают с увеличением объема – предпочтительнее низкое давление
в реакционной зоне (низкое парциальное давление продуктов)
Для уменьшения роли реакций
уплотнения пиролиза – максимально низкое давление
Результаты пиролиза оцениваются по выходу целевого продукта (этилена или пропилена)
Слайд 9Основные факторы процесса
Любая углеводородная фракция
Попутные газы нефтедобычи и технологические газы
нефтепереработки
Газовые бензины
Прямогонные бензины
Более тяжелые углеводородные фракции (керосин, дизельное топливо, вакуумный
газойль и др. вплоть до остатков)
Наилучшее сырье – углеводородные газы и легкие жидкие углеводороды (прямогонный бензин)
1 Сырьё
Слайд 10Основные факторы процесса
Наибольший выход газа может дать
- газообразное сырье –
этан, пропан, н-бутан
- жидкое сырье – бензин парафинового основания
Ароматические углеводороды
в сырье – снижают газообразование из-за высокой термической стабильности этих углеводородов
Би- и полициклические углеводороды тормозят образованию легких олефинов
Для каждого вида сырья – существует оптимальное сочетание температуры и продолжительности пиролиза
Чем выше ММ сырья – тем менее жесткий процесс пиролиза, выше выход жидких углеводородов
Вид сырья определяется:
- Ресурсами
- Спросом на продукты
Слайд 11Основные факторы процесса
Основное сырье
- в США – этан.
- в России
и Западной Европе – бензин
Также вовлекается в качестве сырья по
миру:
Слайд 12Основные факторы процесса
2 Температура и продолжительность процесса (время пребывания сырья
в змеевике печи)
Фактор жесткости
Пиролиз жидкого сырья для получения максимального выхода
этилена – требует более низких температур
Температура (от вида сырья) – 600-900оС
Время пребывания – с 2 сек до 0,1-0,4 сек
Слайд 13Основные факторы процесса
Выбор температуры определяется сырьем, целевым назначением, аппаратурным оформлением
Например:
максимальный выход этилена из этана
Слайд 14
Зависимость выхода метана, этилена, пропилена и углеводородов С5+ от фактора
жесткости
при пиролизе пропана
ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ ПРОЦЕССА
Слайд 15ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ ПРОЦЕССА
Зависимость выхода этилена, пироконденсата, метана, пропилена, бутиленов и
этана от фактора жесткости при пиролизе бензина
Слайд 16Основные факторы процесса
3 Давление
Реакции распада лучше протекают в газовой фазе
Процесс
с увеличением объема
Давление
- на выходе из печи - 0,1-0,25 МПа
-
на входе – избыточное давление для преодоления гидравлического сопротивления в трубах печи (0,4-0,8 МПа)
Слайд 17Основные факторы процесса
- Для компенсации отрицательного влияния давления
- Турбулизатор потока
-
Уменьшает парциальное давление углеводородов
- Для снижения реакций уплотнения
Соотношение пара к
сырью - 0,3:1; 0,4:1; 0,5:1
С утяжелением сырья – расход пара возрастает
4 Водяной пар
Слайд 18Основные факторы процесса
4 Водяной пар
Слайд 19Основные факторы процесса
Степень превращения сырья за один пропуск
Этан – 60%
Пропан
– 92%
Н-бутан – 96%
Слайд 20РАЗНОВИДНОСТИ процесса
1 Каталитический пиролиз
2 Гидропиролиз
2 Термоконтактный пиролиз
3 Пиролиз в потоке
газообразного теплоносителя
4 Пиролиз в трубчатых печах
Слайд 21ПИРОЛИЗ В ТРУБЧАТЫХ ПЕЧАХ
Основные трудности процесса
Необходимость четкого регулирования продолжительности реакции
Отложение
кокса и сажи в реакционной зоне и при быстром охлаждении
пирогаза (в закалочном аппарате)
Необходимость применения жароупорных материалов
Ограничение пропускной способности установки (большой удельный объем реакционной смеси, обусловлен высокой температурой, низким давлением и разбавлением сырья водяным паром)
Требуется несколько печей пиролиза для увеличения производительности установки (8-10 шт.)
Слайд 22ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОФОРМЛЕНИЕ
Пиролиз в трубчатых печах
Слайд 23ПИРОЛИЗ В ТРУБЧАТЫХ ПЕЧАХ
Депентанизатор
Четырехступенчатое компремирование
1,4 МПа
Скрубер
Абсорбер
4,0 МПа
Холодильный блок
Этановая
колонна
17 –
реакторы гидрирования
Слайд 25КОНСТРУКЦИЯ ПЕЧЕЙ
Печь состоит из двух секций — радиантной и конвекционной.
Радиантная секция – горелки, пирозмеевики, обогреваемые радиацией, вытяжной вентилятор с
шибером.
Конвекционная секция - нагрев сырья, водяного пара разбавления, нагрев котловой питательной воды, модуль перегрева насыщенного пара, вытяжной вентилятор с шибером.
Печи многопоточные (4-6 параллельных потока) – для увеличения поверхности
КПД использования тепла 91 — 93 %.
Слайд 26ПИРОЛИЗ В ТРУБЧАТЫХ ПЕЧАХ
1 – радиантная зона;
2 – конвекционная
зона;
3 – дымовая труба;
4 – паросепаратор;
5-закалочно-испарительный аппарат
(ЗИА).
Слайд 27СЫРЬЕ ПРОЦЕССА И ВЫХОД ПРОДУКТОВ ПИРОЛИЗА
Слайд 33
ПРОЕКТЫ СТРОИТЕЛЬСТВА ПИРОЛИЗНЫХ МОЩНОСТЕЙ В РФ