Пиролиз
Пиролиз – наиболее жесткий по температурным условиям термический процесс проводящийся при Т= 700-1000 °С и давлении близком к атмосферному, предназначен для получения высокоценных низших алкенов – сырья нефтехимического синтеза. В качестве сырья используют алкены (этан, бутан, пропан), и прямогонные бензины.
Количество тех или иных продуктов определяется ТД вероятностью процесса при данной температуре.
Помимо этих процессов возможна дальнейшая деструкция вплоть до образования кокса. Для понижения коксообразования в змеевиках печей сырье подают совместно с водным паром, при этом снижается парциальное давление УВ, растет выход этилена, увеличивается скорость движения газо-сырьевой смеси в печи. Сырье в зоне высоких температур находиться доли секунды, (0,3-0,4 с), а затем резко охлаждается (закалка) для предотвращения дальнейшего разложения.
К числу основных параметров, в наибольшей степени влияющих на процесс пиролиза, относятся температура, время пребывания сырья в реакторе и парциальное давление взаимодействующих углеводородов.
Увеличение времени пребывания исходного сырья в зоне реакции повышает выход ароматических углеводородов, водорода, метана, кокса, при этом падает выход олефинов. Поэтому для повышения избирательности (селективности) пиролиза необходимо уменьшать время контакта.
При пиролизе пропана с повышением температуры растет выход этилена, выход же пропилена достигает максимум при более низкой температуре , что позволяет регулировать в продуктах соотношения этилена и пропилена.
При повышении давления содержание алкенов уменьшается, а содержание Н-алканов и ароматических УВ увеличивается.
В результате пиролиза прямогонного бензина из всего спектра образовавшихся продуктов наиболее ценными для нефтехимического синтеза является : этилен, пропилен, бензол, С4-, С5- фракции, смолы, водород, метан. Образующийся метан используют для выработки собственной тепловой энергии.
Из С4 фракции где представлены различные УВ извлекают пиролизный бутадиен. И С5 фракции – изопрен. Эти изопрен и бутадиен имеют наименьшую себестоимость по сравнению с другими существующими методами их получения. (для производства СК)
На ОАО НКНХ процесс пиролиза реализуе5тся на заводе ЭТИЛЕН-450, который обеспечивает сырьем всю 2-зону и частично1-ую, проектная мощность его 450 тыс. тонн этилена.
В настоящее время наблюдается устойчивая тенденция вовлечения в процесс пиролиза также более тяжелого углеводородного сырья. Это сырье содержит много конденсированных аренов и циклоалканов (до 40 – 50 %), что приводит к повышенному закоксовыванию змеевика, снижению выхода этилена и большому количеству тяжелых фракций. Пиролиз такого сырья осуществляют в сравнительно мягких условиях: температура 800 – 820 оС, время контакта 0,4 – 0,5 с – и при большом разбавлении сырья водяным паром (до 80 – 100 %).
Для интенсификации процессов пиролиза тяжелых нефтяных дистиллятов производят их предварительную гидрокаталитическую обработку: гидроочистку, гидродеароматизацию, гидрокрекинг и экстрактивную деароматизацию. Уменьшение содержания полициклических аренов снижает коксообразование и позволяет вести процесс в более жестких условиях. При пиролизе деароматизированного сырья получают почти столько же алкенов, сколько из прямогонного бензина.
Технологические основы производства
Установка пиролиза предназначена для термического разложения сырьевых углеводородов (прямогонный бензин) в трубчатых печах пиролиза с целью получения пиролизного газа.
Пиролиз прямогонного бензина осуществляется на печах типа SRT-II с температурой на выходе из печи 830 – 850 оС и разбавлении паром до 0,5 – 0,55 от расхода сырья и на печи типа SRT-VI-НС, с температурой на выходе из печи 825¸840 оС и разбавлении паром до 0,6 от расхода сырья.
Сырьем для печей пиролиза типа SRT VI является прямогонный бензин с возможным подмешиванием к нему 5-8 % гексановой фракции.
Печи пиролиза работают циклически: стадия пиролиза сменяется стадией декоксования (выжига кокса в радиантных змеевиках). Длительность рабочего цикла бензиновых печей составляет 700 – 900 часов.
Критерием перевода печей пиролиза с режима пиролиза на режим декоксования (выжига кокса в радиантных змеевиках) является повышение температуры стенки радиантных змеевиков до предельно допустимой, а также достижение предельно допустимой температуры пиролизного газа после закалочно-испарительных аппаратов.
Печь пиролиза относится к числу печей высокотемпературного пиролиза (820-855 0С) с коротким временем пребывания сырья в змеевиках (0,3-0,4 сек.). В связи с этим и обозначен тип печей пиролиза как SRТ («Shоrt Rеsеdеns Timе») - короткое время пребывания, НС («High Capacity») – высокая производительность по сырью.
Конструкция конвекционной секции печи пиролиза прямогонного бензина может обеспечивать КПД печи не менее 91,2 % за счет организации в конвекции печи, помимо, предусмотренных ранее в старых печах змеевиков перегрева сырья, пара разбавления, питательной котловой воды, смеси сырья с паром разбавления змеевика перегрева пара сверхвысокого давления, вырабатываемого в закалочно-испарительных аппаратах печи типа SRT-VI.
Выход этилена на сырье составляет не менее 30,3% мол. Продолжительность работы печи между прожигом кокса составляет не менее 60 суток.
Полученные продукты в дальнейшем подвергаются хроматографическому методу анализа.