2.2.3 Геометрические размеры колонны

Реакционный объем колонны Vр, м³:

(2.21)

где ρ_С - плотность сырья, кг/м³ (таблица 2.2); ω – объемная скорость подачи сырья ч^-1 (таблица 2.2).

Предварительно принимается диаметр колонны D = 3 м. Тогда площадь сечения колонны S, м², составит

(2.22)

Высота окислительной колонны h, м:

(2.23)

Скорость подачи воздуха в условиях процесса V_ВОЗД, м³/с:

(2.24)

где t – температура процесса, ºС; P - давление процесса, МПа.

Линейная скорость воздуха U_возд, м/с, в колонне составит

(2.25)

Расчетная скорость воздуха в колонне не превышает допустимых значений (не более 0,2 м/с), поэтому размеры колонны D = 3 м и h = 15,43 м можно считать правильными.

При этих значениях диаметра и высоты колонны значение теплопередающей поверхности можно приблизительно вычислить по формуле

(2.26)

_{Значение SП используется при расчете тепловых потерь (пункт 2.2.2).}

2.2.4 Варианты заданий для расчета колонны окисления производства битума представлены таблице а2.

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.