3.3 Вспомогательное оборудование и инфраструктура
Различные технологические установки органического химического процесса соединены между собой сложной инфраструктуры, имеющей дело с передачей материалов и тепла из одного блока в другой и с доведением материалов до уровней температур и давлений, необходимых для различных операций. Обычное оборудование, использующиеся в опорной инфраструктуре, включает в себя:
Оборудование очистки
Оборудование для хранения и обработки продуктов
Котлы, теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) заводы и другие части паровой инфраструктуры, включая трубы и вентили (глава 7).
Печи и технологические нагреватели (Глава 8).
Насосы, компрессоры, вакуум, оборудование для сброса давления и вентиляторы (Глава 10 -13).
Теплообменники, охлаждение и рефрижераторы (глава 9).
3.4 Краткое описание важнейших процессов
Рисунок 3.1 дает краткий обзор путей обработки из основных углеводородных продуктов в промежуточные и полимерные конечные продукты. К тому же, и другие конечные продукты (например, растворители) изготавливаются из основных нефтехимических продуктов.
Рисунок 3.1 Пути от основных углеводородов к полимерам
Источник: ИС-МКЗР (2003)
Производство основных химических веществ из углеводородного сырья. Наиболее важными блоками нефтехимической промышленности являются олефины (этилен, пропилен, бутилен и бутадиен) и ароматические амины (бензол, толуол, ксилолы), полученные из углеводородного сырья, такого как этан, нафта, газойль или ароматических смесей путём каталитического риформинга на нефтеперерабатывающих заводах. Основные производственные маршруты для этих блоков приведены на рисунке 3.2.
Рисунок 3.2 Технологические блоки для производства нефтехимических блоков.
Источник: Филипсен и др. (1998)
Этилен, пропилен, бутилен и бутадиен. Во всем мире, практически весь этилен и, в зависимости от страны, также крупные фракции пропилена, бутилена и бутадиена получают путем парового крекинга углеводородного сырья (например, этана, нафты, газойля). Небольшая часть международных технологических подрядчиков лицензируют основное оборудование, используемое в паровом крекинге, например, Technip-Coflexip, ABB Lummus, Linde AG, Stone and Webster and Kellog Brown & Root (Переработка Углеводородов 2005a). Выбор конкретного сырья, а также условий обработки (например, степень разбавления пара), определяют выход этилена, пропилена и других побочных продуктов в паровом крекинге. Таблица 3.3 показывает изменение объёмов производства продукции с используемого сырья. Обычно паровой крекинг состоит из трех этапов: пиролиз, первичное фракционирование/сжатие и восстановление изделий/разделение (ИС-МКЗР, 2003). В разделе пиролиза углеводородное сырье растрескивается в трубах, расположенных в крекинг-печи. Трубы внешне нагреваются до 750-875ºC (1380-1610°F) с помощью газовых или масляных горелок. После быстрой закалки с использованием передаточных линейных теплообменников (ПЛТ), чтобы избежать дальнейшей реакции (процесс, в котором пар высокого давления генерируется), конденсируемые фракции мазута отделяются при первичном фракционировании. Первичное фракционирование применяется только в крекинг-аппаратах нафты и газонефтяных крекинг-аппаратах. В разделе фракционирования продукта этилен, пропилен и другие продукты, разделяются в последовательности фракционирования, которая отличается от завода к заводу и отличаются различным типом сырья. Обычная конфигурация показана на рисунке 3.2. Фракционирование продукта происходит при очень низкой температуре (вплоть до -150ºC или -240 ° F), и повышенном давлении (Ren и др., 2006) и включает в себя де-метанизацию (удаление метана), де-этанизацию (удаление этана, этилена), де-пропанизацию и де-бутанизацию. Чем легче сырье, тем меньше необходимость в последних системах разделения.
Таблица 3.3 Влияние сырья на выход парового крекинга (в фунтах, на 1000 фунтов сырья).
|
Этан |
Метан |
Пропан |
Нафта |
Газойль |
Высокая стоимость химикатов |
842 |
638 |
635 |
645 |
569 |
Этилен |
803 |
465 |
441 |
324 |
250 |
Пропилен |
16 |
125 |
151 |
168 |
144 |
Бутадиен |
23 |
48 |
44 |
50 |
50 |
Ароматические |
0 |
0 |
0 |
104 |
124 |
Продукты класса топлива |
157 |
362 |
365 |
355 |
431 |
Водород |
60 |
15 |
14 |
11 |
8 |
Метан |
61 |
267 |
204 |
139 |
114 |
Другие |
32 |
75 |
151 |
200 |
304 |
Потери |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
Источник: Neelis др. (2005a)
В отличие от многих других частей мира (например, в Европе и Японии), этан и пропан являются наиболее важным сырьем для парового крекинга в США (приблизительно 60% этилена мощностью). Из-за относительно небольшого количества пропилена, бутилен и бутадиен получают при крекинге этана и пропана, эти продукты в США, получены с помощью других процессов. Больше половины пропилена США производится из пропилена богатых потоков нефтеперерабатывающих заводов, таких как завод кипящего каталитического крекинга отходящего газа. Другой способ получения пропилена, используемый в Соединенных Штатах, является метафазис этилена и н-бутенов, например, с помощью Превращения Олефинов Технология Ламмеса (Переработка Углеводородов, 2005a). Источником н-бутенов может быть C4-поток парового крекинга и метафазис, может это то, что можно рассматривать как процесс повышения выхода пропилена в паровом крекинге. Пропилен и бутилен также могут быть получены путем дегидрирования пропана и бутана соответственно. Последний процесс, начиная с изобутана в качестве сырья, используется для производства изобутилена для Метил-трет-бутилового-эфира (МТБЭ) или этил-трет-бутилового-эфира (ЭТБЭ) производства.
Бензол, толуол и ксилолы производства. Ключевые ароматические блоки бензола, толуола и ксилолов изготавливаются из трех различных источников. Двумя основными источниками являются пиролиз бензина в результате процесса крекинга и реформинга пара из каталитического риформинга на нефтеперерабатывающих заводах. Дополнительным незначительным источником является коксовая легкая нефть при производстве кокса (Krekel и др., 2000). В Соединенных Штатах, 15% бензола отделяется от пиролизного бензина, 50% от продукта риформинга, а остальные из гидро-деалкилирования и диспропорционирования толуола (смотри ниже). Толуол на 85% произведен из риформинга, как и ксилолы (ИС-IPPC, 2003). Количество и состав пиролизного бензина (pygas) широко различаются в зависимости от типа применяемого сырья и условий эксплуатации в крекере. Благодаря легкому сырью (например, легкие конденсаты и этан), небольшие количества пиролизного бензина производятся с высоким содержанием бензола, но почти без С8-ароматических соединений. В извлечении бензола из пиролизного бензина, сырье сначала гидрируют до удаления ненасыщенных олефинов и ди-олефинов и соединений, содержащих серу, азот и кислород, в результате чего (после отделения света и т желых) в потоке продукта, содержится 40% бензола и 20% толуола (ECIPPC, 2003). На втором этапе, бензол извлекается, оставляя бензольный свободный октан подмешиваемый в бензин (Krekel и др., 2000). Поскольку содержание ароматиков в бензине неизбежно в определенных пределах, и так как существует необходимость в чистых ароматических продуктах, как нефтехимических блоках, часто выгодно для дальнейшего снижения содержания ароматики, извлекая толуол и ксилолы в дополнительной добывающей перегонке с помощью растворителей, таких как сульфолан.