Современное технологическое оформление процесса

Все вышеперечисленные процессы пиролиза изобретены давно. В настоящее время существует много разработок, которые позволяют увеличить выход целевых продуктов, улучшить качество продукции, а также снизить затраты. В данной работе я приведу два примера таких разработок.

В первом случае ( приложение А) целью изобретения является увеличения выходов всех низших олефиновых углеводородов при относительно более низких рабочих температурах процесса пиролиза без добавления в зону реакции водяного пара, что заметно повысит экологическую чистоту процесса за счет исключения загрязненных стоков и снизит удельные энергозатраты на нагревание разбавителя при проведении пиролиза нефтяного сырья. Это достигается при пиролизе в трубчатых реакторах при контакте с развитой поверхностью металлического катализатора.

Данное изобретение разработано в 1999 г. в МГАТХТ им Ломоносова.

Во втором случае (приложение Б) целью предлагаемого изобретения является разработка способа получения олефинов с использованием отходов производства и одновременным уменьшением коксообразования в процессе пиролиза. Это достигается путем вовлечения вовлечения в процесс отхода производства метанола, в частности «изобутиловое масло». При введении фракции ИБМ в сырье пиролиза вместо паров воды, наблюдается небольшое уменьшение выхода этилена и пропилена, но снижается коксообразование.

Этан является наилучшим исходным сырьем для получения этилена. Механизм процесса разложения описывается следующей схемой, которая имеет цепной характер: этан сначала распадается, давая метильный и этильный радикалы:

С2Н6 = С2Н5- + Н--

С2Н6 = СН3- + СН3-.

Данная стадия процесса называется зарождение цепи. Следовательно, образуются свободные радикалы.

Последние во вторичных реакциях реагируют таким образом:

С2Н5- = С2Н4 + Н--

СН3- + С2Н6 = СН4 + С2Н5-.

Эта стадия процесса называется продолжение цепи.

С повышением температуры расщепление идет более глубоко, но дополняется реакциями дегидрирования и циклизации

Сумма реакций (1, 2) может быть выражена уравнением дегидрирования:

С2Н6 = С2Н4 + Н2

В результате дегидрирования при 600 - 650°С начинают появляться очень реакционно-способные диены.

Схема потоков узла пиролиза приведена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 - Схема потоков узла пиролиза:

1 – этановая фракция; 2 - водяной пар; 3 - парогазовая смесь; 4 - топливный газ; 5 – воздух; 6,7 – пирогаз; 8 - умягченная вода; 9 — продукты сгорания; 10 - пар высокого давления; П1 – печь пиролиза; АТ1 - АТЗ - теплообменники; ЗИА1 - закалочно-испарительный аппарат

Современные установки пиролиза отличаются большой мощностью и высокой степенью утилизации тепла дымовых газов и продуктов пиролиза Пиролиз осуществляется в трубчатой печи П1, в горелки которой подают топливо и воздух. Тепло топочных газов после их выхода из конвекционной секции используется в теплообменниках АТ1, АТ2 и АТЗ соответственно для перегрева водяного пара, идущего на пиролиз, испарение и перегрева углеводородного сырья и нагревания водного конденсата, используемого для получения пара. После этого топочные газы через дымовую трубу выводятся в атмосферу.

Продукты пиролиза выходят из трубчатой печи с температурой 850 – 870°С. во избежание полимеризации олефинов и осмоления их нужно быстро охладить до 500 – 700°С, т.е. подвергнуть «закалке». Ранее для этой цели служили закалочные аппараты, в которых быстрое охлаждение достигалось за счет впрыскивания водного конденсата. Теперь применяют закалочно-испарительные аппараты (ЗИА), представляющие собой газотрубные котлы-утилизаторы. В результате высокой линейной скорости продуктов пиролиза, движущихся по трубам, предотвращается оседание твердых частиц на стенках, увеличивается коэффициент теплопередачи и достигается быстрое охлаждение до 350 – 400 °С. За счет этого тепла из водного конденсата, поступающего в ЗИА, генерируется пар высокого давления (11 – 13 МПа), который отделяется в паросборнике 6, перегревается до 450 °С в одной из секции печи П1 и затем используется для привода турбокомпрессоров.

Частично охлажденные продукты пиролиза направляются в колонну первичного фракционирования, которая орошается легким маслом и тяжелым циркулирующим маслом. За счет испарения первого масла и нагревания второго продукты пиролиза охлаждаются до 100 – 120 °С; из них конденсируется тяжелое масло, которое в нижней части колонны первичного фракционирования улавливает сажу и кокс. Из этой смеси отделяется кокс в фильтре, а тепло тяжелого масла (фильтрата) используется в теплообменнике для подогрева оборотной воды. Циркулирующее тяжелое масло отводят с одной из нижних тарелок колонны первичного фракционирования, и его тепло утилизируют для получения пара в котле-утилизаторе с паросборником. полученный пар перегревают в теплообменнике 2, и он служит для разбавления углеводородного сырья при пиролизе. Циркулирующее масло после котла-утилизатора закачивают на орошение колонны первичного фракционирования.