3 Пиролиз углеводородного сырья

3.1 Технология процесса

В течение многих лет в сырьевой базе отечественной и мировой нефтехимии ведущая роль принадлежит низшим олефинам - этилену и пропилену. Именно на установках пиролиза получают сегодня первичные продукты, обеспечивающие сырьем соответствующие многотоннажные производства.

Помимо этилена и пропилена, процесс пиролиза в настоящее время является одним из источников получения бутадиена, бутиленов, низкомолекулярных ароматических углеводородов (бензол, толуол, ксилолы), ацетилена, аллена, метилацетилена, циклопентадиена и других углеводородов, представляющих интерес для промышленного нефтехимического и органического синтеза.

Первые установки термического пиролиза в трубчатых пе­чах, специально предназначенные для производства низших олефинов, были сооружены в США в 30-х гг. В странах Запад­ной Европы, Японии и СССР они появились в 40-50-х гг XX века. Начиная с момента эксплуатации первых установок пиролиза, в технологические схемы производства низших олефинов непрерывно вносятся различные усовершенствования. Так, углубление знаний основных закономерностей процесса позволило перейти на новые конструкции печей, в которых возможно осуществлять пиролиз при высоких температурах и малых временах контакта. Освоение жестких режимов процесса в печах с вертикальным расположением труб резко повысило удельные выходы этилена. В технологическую схему был введен узел «закалки» пирогаза, что позволило использовать тепло продуктов пиролиза для выработки пара высокого давления. Наличие на установках пара собственного производства позволило заменить компрессоры с электрическим приводом на турбоприводы на стадии сжатия пирогаза.

1 – радиантная зона; 2 – конвекционная зона; 3 – дымовая труба; 4 – паросепаратор; 5 - закалочно-испарительный аппарат

Рисунок 3.1 – Упрощенная схема пиролизного блока печи SRT-VI

В настоящее время на многих отечественных этиленовых установках устаревшие пиролизные печи заменяют современными типа SRT-VI (SRT – Short Residents Time) большой единичной мощности: производительность по сырью порядка 300 тыс. т/год.

Печь SRT-VI (рисунок 3.1) отличается от предыдущих модификаций высокой теплонапряженностью (~100 кВт/м²) радиантной части змеевика, большей разветвленностью пирозмеевика и меньшим временем (~0,22 с) пребывания сырья в реакционной зоне.

В качестве сырья процесса пиролиза можно использовать практически любое углеводородное сырье. Газообразное сырье – этан, пропан, н-бутан и их смеси – являются наилучшим сырьем с точки зрения получения максимальных выходов этилена и пропилена. При наличии соответствующей сырьевой базы возможно вовлечение в процесс пиролиза широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ). В настоящее время в России и Европе наиболее широко в качестве сырья пиролиза используют бензиновые фракции.

3.2 Пример технологического расчета процесса пиролиза

Исходные данные:

В процесс вовлекается пропан 100 %-ной чистоты.

- температура процесса Т_К = 845 °С;

- время контакта τ = 0,35 с;

- температура сырья на входе в печь Т_Н = 40°С (рекомендуется 40-100 °С);

- разбавление водяным паром составляет 20 % масс. на сырье (для этана рекомендуется брать 10-20 % масс.; для пропана – 10-30 % масс.; для бензина 30-50 % масс.);

- производительность печи по сырью G_УСТ = 75000 т/год;

- количество дней работы печи в году 320.