книги из ГПНТБ / Паушкин Я.М. Производство олефинсодержащих и горючих газов из нефтяного сырья

резкое, иногда сопровождавшееся легкими взрывами воспла­ менение мазута, подаваемого на обогрев.

Для ликвидации таких явлений и было решено увеличить количество рядов насадки в генераторе до 25, причем рассто­ яние между мазутной форсункой и верхним рядом насадки было снижено до 4,2 м. После этого воспламенение мазута стало происходить нормально.

В перегревателях уложено по 35 рядов кирпичной насадки из алюмосиликата с общим количеством кирпичей 6500 штук в каждом перегревателе. Насадочный кирпич имеет следу­ ющие размеры: длина 200 мм, ширина 50 мм и высота 100 мм. Насадочный кирпич уложен на ребро, кроме трех верхних рядов, где кирпич уложен плашмя. Располагается он в шах­ матном порядке с расстоянием между отдельными кирпичами

5 см.

Подача воздуха на установку осуществляется вентилято­ ром под давлением 600—800 мм вод. ст. в количестве 7 мР/сек,. В период крекинга, когда прекращается расход воздуха на установку, воздушный коллектор автоматически соединяется с атмосферой, куда сбрасывается избыточное количество воз­ духа. Давление воздуха в коллекторе в это время поднимается до 1500 мм вод. ст.

Следует иметь в виду, что давление и количество подава­ емого на установку воздуха имеет первостепенное значение, так как этот фактор определяет производительность установки.

В период крекинга давление воздуха в воздушном кол-( лекторе должно превышать давление внутри установки, так как не исключена возможность перетока газа из аппаратуры

вколлектор в случае возможной неплотности воздушных за­ движек, что может вызвать образование взрывчатой смеси. Давление внутри установки зависит главным образом от ин­ тенсивности образования газа в процессе крекинга мазута, что,

всвою очередь, определяется количеством мазута, подаваемого

вгенератор.

Объем воздуха, вводимого в перегреватель, определяется количеством выжигаемой сажи, которая осаждается в период крекинга. Чем больше воздуха подается в перегреватель, тем большее количество сажи может быть выжжено.

Дак видно из изложенного', количество подаваемого на ус­ тановку воздуха определяет ее производительность, а правиль­ ное поддержание его давления в соответствующих точках обеспечивает безопасность эксплуатации установки.

Управление работой установки осуществляется автомати­ чески специальным прибором-автоматом. Каждая группа уста­ новки располагает своим автоматом с гидравлической переда­ чей. На открывание и закрывание задвижек затрачивается

142

около 2 сек., что составляет около 0,5% времени цикла. Уста­ новка автоматически переводится на факел и начинает про­ дуваться паром при следующих неполадках:

а) в случае падения давления пара, мазута и воздуха, а? также воды в гидравлической системе автоматического управ­ ления задвижками;

б) при прекращении подачи электроэнергии на установку; в) при сильном повышении температуры охлаждающей во­

ды, выходящей из корпусов мазутных форсунок; г) в случае неполного закрывания или открывания какой-

либо задвижки или клапана; д) при повышении давления внутри установки более

1600 мм вод. ст.

Наличие одного из перечисленных дефектов в работе уста­ новки вызывает размыкание цепи электротока, поступающего к автомату управления; при этом электромагнит автомата пе­ редает импульс к соответствующим задвижкам. В результате вся установка автоматически выводится в положение, продувки паром.

В случае повышения давления в аппаратуре сверх допу­ стимой нормы контактный манометр, установленный в цепи аппаратов, замыкает электромагнит, в результате чего проис­ ходит открытие клапана на выхлопной трубе данной группы, и газ выпускается в атмосферу. При полном прекращении по­ дачи электроэнергии на установку или прекращении работы двигателя автомата управления по каким-либо другим, при­ чинам приводится в действие сигнальная сирена и световые’ сигналы, питаемые электротоком от аварийных источников.

Для контроля температуры процесса крекинга по высоте генератора установлены термопары на уровне первого, седь­ мого и двадцать девятого рядов насадки, считая снизу. Заме­ ряется и регулируется количество мазута, подаваемого в гене­ раторы для крекинга и расходуемого на обогрев, количество воздуха, поступающего в перегреватели и генераторы для вы­ жигания отложившейся сажи, количество пара, расходуемого на продувку, и воды, подаваемой на охлаждение корпусов фор­ сунок. Измеряется также сопротивление проходу газа в насад­ ке генераторов и перегревателей. Все эти элементы контроля и регулирования установки связаны с автоматом управления.

Температура крекинга зависит от характеристики нефтяного сырья, но в среднем внизу перегревателя поддерживается око­ ло 870° С. Средняя температура вверху перегревателя состав­ ляет около 650° С; применение регенеративного цикла дает зна­ чительную экономию тепла. Некоторые данные по этому вопросу приводятся в табл. 33, из которой видно, что с повы-

143

Таблица 33

Характеристика сырья и показатели процесса Холла при получении высококалорийного газа

шением коксуемости (по Конрадсону) нефтяного сырья теп­ лотворность газа падает; однако четко выраженной зависимо­ сти между коксуемостью, определяемой по Конрадсону, и термическим к. п. д. не установлено.

На опытной установке Холла в Женевилье (Франция) про­ водились опыты по крекингу тяжелого мазута и парафинового дистиллята, характеристики которых приведены в табл. 34.

Во время опытов температура реакции подбиралась так, чтобы обеспечить оптимальные условия крекинга для полу­ чения газа, приближающегося по калорийности к нефтяному газу.

144

В табл. 35 приведены технологические показатели прове­ денных опытов.

Характеристика полученного во время опытов газа приве­ дена в табл. 36.

Содержание непредельных углеводородов во всех четырех опытах было весьма значительным и колебалось от 30 до 40%. Это делает газ крекинга тяжелого мазута ценным с точки зре­ ния использования его для нефтехимического синтеза. Выход тяжелой смолы в виде гудрона составляет примерно около 25% от крекированного тяжелого мазута.

Максимальная производительность на этой установке была

составляла 80 000 .и3 газа в сутки с теплотворной способностью

11 400 ккал/м3.

Следует отметить, что содержание окиси азота колеба­ лось в пределах 0,5—0,4 см3]м3, что составляет довольно зна­ чительную величину.

Технико-экономический анализ работы установки на тяже­

жается на 15%, а себестоимость получаемого газа повышается на 25%.

Таблица 35

Технологические показатели установки Холла

• При подаче мазута в оба генератора количество сырья показано дробно.

Эксплуатация установки не вызывает трудностей. Однако к ее недостаткам следует отнести необходимость ежене­ дельной остановки для выжигания сажи, осевшей в кол­ лекторах, соединяющих перегреватели с промывными аппа­ ратами.

В настоящее время проводятся опыты по выжиганию осе­ дающей в соединительном коллекторе сажи без перерыва. Для этого в коллектор, в месте примыкания его к перегрева­ телю, вводится дополнительный воздух. Практика показывает, что продолжительность еженедельной остановки может быть сведена до 2—3 час.

Число часов работы,, по прошествии которых должна быть

заменена насадка в генераторах и перегревателях, пока еще не установлена.

По американским данным, насадка генераторов меняется через каждые 2500 час. работы, а насадка перегревателей —

146

Таблица 36

через каждые 5000 час. Повышенное содержание серы и ва­ надия в тяжелых мазутах, перерабатываемых во Франции, дает основание предполагать, что продолжительность работы насадки генераторов и перегревателей не будет увеличена.

Производительность ее запроектирована в 28 тыс. м?!сутки жирного газа (который намечают смешивать с низкокалорий­ ным газом); установка будет строиться на газовом заводе в Глостере.

тор.

По указанному процессу удавалось перерабатывать нефтя­ ное сырье с коксуемостью по Конрадсону до 6%; однако вследствие некоторых затруднений лучше использовать более легкое нефтяное сырье. При этом получается высококалорий­ ный газ (около 8000—8900 ккал/м3) с большой плотностью.

148

Таблица 37

Показатели процесса Холла с применением сдвоенного генератора [7,8]

Сырье

Показатели

Сп 2п | С3Н,— 3,4 I Сп ^2п+21 С2Н0—2,4

( С,Н„- 0,9 J [ С,Н„-0,2

Из табл. 37 видно, что термический к. п. д. при этом процессе составляет 50—53Со­

процессы автотермического пиролиза углеводородов с воздушным или паро-воздушным дутьем

Характерной особенностью автотермического пиролиза уг­ леводородов является осуществление эндотермической реакции расщепления за счет частичного сгорания углеводородного сырья, при контакте последнего с нагретыми воздухом или кислородом.

При правильном регулировании соотношения углеводоро­ да и воздуха или кислорода можно контролировать глубину термического крекинга и добиваться полной конверсии ис­ ходных углеводородов.

149

Установки автотермического пиролиза легких углеводородов

В настоящее время как- в Европе^ -так- и—в-США большое распространениеполучил процесс автотермического пиролиза природного газа и газов нефтеперерабатывающих заводов, а также бензиновых фракций в присутствии воздуха или пара и воздуха, с целью получения'бытового газа.

При проведении процесса в присутствии воздуха эндотер­ мические реакции расщепления происходят за счет тепла экзо­ термического процесса горения, что избавляет от необходи­ мости подводить тепло извне; однако получаемый газ из-за низкого качества пригоден к использованию лишь для бытовых нужд. Подбором соответствующего количества воздуха, подаваемого для реакции, можно исключит^ сажеобразование или снизить его до незначительного.

' В рлучае применения пара и воздуха может быть получен высококачественный газ с большой теплотворной способностью и высоким содержанием водорода и окиси углерода. Он с ус­ пехом Может быть применен в различных производствах хи­ мического синтеза. При регулировании количества подаваемого в зону реакции воздуха и пара можно создать автотермичный Процесс с получением газа, в равной мере пригодного как для синтеза, так и для бытовых целей.

Процесс Дайтона — Фабера

Впервые процесс автотермического пиролиза углеводородов был запатентован в 1924 г. Дайтоном [9, 10] и далее развиФ Фабером [11, 12]. Усовершенствованный'генератор показан на рис. 68. Генератор представляет собой цилиндрическую, ко­ нически суживающуюся в верхней части камеру из стали. Стен­ ки камеры изнутри футерованы огнеупорным кирпичом. Смесь подогретого воздуха и нефти вводится в реакционную камеру.

В варианте процесса Фабера (рис. 69) смесь газов, обра­ зующихся при частичном сгорании углеводородов и крекинге, поступает в верхнюю часть газогенератора и проходит через теплообменник, в который противотоком поступает нагретый до 370° С воздух. Сырье разбрызгивается нагретым возду­ хом в верхней части генератора.

Процесс начинается в холодном генераторе введением за­ пальной горелки через специально для этого предусмотренный ход в стенке генератора напротив трубы, по которой подается сырье. Наполнение генератора газом занимает менее часа. Через 12 час. температура в генераторе становится настолько высокой, что процесс может продолжаться без предваритель­ ного нагрева. Мощность генератора, имеющего внутренний

150