21. Пиролиз. [см. Вопрос 15]

На российских заводах имеется достаточное число установок пиролиза прямогонной бензиновой фракции (например, в городах Кстово в Нижегородской области, Волгограде, Буденновске Ставропольского края), основная цель которых – получение углеводородного газа с высоким содержанием непредельных УВ. Сырьем в процессах пиролиза служат газообразные и жидкие УВ: газы, легкие бензиновые фракции, газовые конденсаты, рафинаты каталитического риформинга и реже керосино-газойлевые фракции.

Из газа пиролиза получают (% (по массе)):

1) этилен чистотой 99,9;

2) пропилен чистотой 99,9;

3) бутан-бутадиеновую фракцию, содержащую 30-40 бутадиена, 25-30 изобутилена и 15-30 н-бутилена.

Эти газы используются в нефтехимической промышленности. Наряду с газом в процессе образуется жидкий продукт (смола пиролиза), содержащий моноциклические и полициклические ароматические углеводороды.

Основные направления использования жидких продуктов пиролиза – получение бензола и других АУВ-ов как компонента автомобильных бензинов, нефтеполимерных смол, котельных топлив. Также смола пиролиза является сырьем для производства технического углерода, пеков и высококачественных коксов.

От сырья и технологического режима пиролиза зависят выходы продуктов. Наибольший выход этилена получается при пиролизе этана. По мере утяжеления сырья выход этилена снижается и увеличивается выход жидких продуктов – смол пиролиза.

22. Технологическая схема установки пиролиза.

Современные установки пиролиза отличаются большой мощностью и высокой степенью утилизации дымовых газов и продуктов пиролиза. Технологическая схема одной из них представлена на рис. 4.2.

Бензин II подают под давлением 1-1,2 МПа в паровой подогреватель 1, затем он подогревается дымовыми газами в трубах конвекционной секции печи 2 и смешивается с водяным паром I. Эта смесь поступает в трубы радиантной части змеевика печи 2. Подвергаемый пиролизу УВ газ III поступает в печь пиролиза без подогрева. Реакционную смесь выводят из печи при температуре 840-850 °С и во избежание полимеризации непредельных УВ подвергают быстрому охлаждению в «закалочном» аппарате 3. Последний представляет собой конденсатор смешения, куда распыляют водный конденсат. За счет теплоты испарения конденсата температура реакционной смеси снижается примерно до 700 °С. Охлаждения до этой температуры достаточно, чтобы за несколько секунд пребывания реакционной смеси на участке от «закалочного» аппарата 3 до котла-утилизатора 5 не допустить развития побочных реакций.

Последующее снижение температуры до 400 °С происходит в котле-утилизаторе 5, где теплота газов пиролиза используется для производства водяного пара высокого давления.

Парогазовую смесь из аппаратов 5 смешивают и направляют в колонну 8. В нижней части колонны поток отмывают от сажи и кокса тяжелым поглотительным маслом VI. Верх колонны орошается легким поглотительным маслом V, также получаемым на самой установке. В нижней части колонны конденсируется наиболее тяжелая часть смолы. Часть смолы откачивают насосом 6 и через фильтр 9 возвращают в нижнюю часть колонны 8 в качестве тяжелого поглотительного масла VI, а оставшуюся часть выводят.

Облегченная парогазовая смесь из верхней части колонны 8 проходит холодильник-конденсатор 10, охладившись до температуры 30-35 °С, разделяется в сепараторе 13 на газ пиролиза VIII, направляемый на компрессию и далее на газоразделение, и обводненный конденсат легкого масла V, которое отделяют от воды VII в отстойнике 12. Легкое масло V частично подают в верхнюю часть колонны 8, а другую его часть после отпаривания в колонне 11 откачивают с установки.

Рис. 4.2. Схема установки пиролиза бензина:

1 – паровой подогреватель; 8 – колонна первичной ректификации;

2 – печь; 9 – фильтр;

3 – закалочный аппарат; 10 – холодильник-конденсатор;

4 – пароперегреватель; 11 – отпарная колонна;

5 – котел-утилизатор; 12 – отстойник;

6 – насос; 13 – сепаратор;

7 – паросборник;

I – водяной пар; VI – тяжелое масло;

II – бензин; VII – вода на очистку;

III – углеводородный газ; VIII – газ пиролиза на очистку;

IV – вода; IХ – топливный газ;

V – легкое масло; Х – дымовые газы.

Для переработки тяжелого дистиллятного сырья (вакуумный газойль) требуется более мягкий режим пиролиза.

Ниже приведены основные трудности, связанные с промышленным оформлением пиролиза:

1) необходимость четкого регулирования продолжительности реакции, которая при высоких температурах составляет обычно доли секунды;

2) отложение кокса и сажи в реакционной зоне, необходимость быстрого охлаждения газа пиролиза в «закалочном» аппарате;

3) необходимость применения жароупорных сталей для изготовления труб змеевиков печей;

4) ограничение производительности установки вследствие значительного удельного объема реакционной смеси, обусловленного высокой температурой и разбавлением сырья водяным паром. Последнее заставляет иметь на установках несколько печей.

Совершенствование конструкций трубчатых печей за последние годы позволило снизить время пребывания сырья с 2 с до 0,25-0,40 с и повысить температуру до 840-870 °С.

В настоящее время считается нецелесообразным использовать в качестве сырья пиролиза широкую прямогонную бензиновую фракцию, являющуюся сырьем риформинга. Поэтому все чаще применяют более тяжелые, например, газойлевые фракции.