Изучение направлений совершенствования процесса пиролиза

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Волгоградский государственный технический университет

Изучение направлений совершенствования процесса пиролиза

Медников Евгений Викторович, кандидат химических наук, доцент,

Щемелинина Ирина Михайловна, магистрант.

Промышленная органическая химии прошла длинный и сложный путь развития, в ходе которого ее сырьевая база изменилась кардинальным образом. Начав с переработки растительного и животного сырья, она затем трансформировалась в угле- или коксохимию (утилизирующую отходы коксования угля), чтобы в конечном итоге превратиться в современную нефтехимию [2], которая уже давно не довольствуется только отходами нефтепереработки. Для успешного и независимого функционирования ее основной отрасли - тяжелого, то есть крупномасштабного, органического синтеза [3] был разработан процесс пиролиза [4], вокруг которого и базируются современные олефиновые нефтехимические комплексы. В основном они получают, а затем и перерабатывают низшие олефины и диолефины. Сырьевая база пиролиза может меняться от попутных газов до нафты, газойля и даже сырой нефти. Предназначавшийся вначале лишь для производства этилена, этот процесс теперь является также крупнотоннажным поставщиком пропилена, бутадиена, бензола и других продуктов.

Производство этилена достигает 30 млн. т. в год и постоянно растет. Увеличение производства этилена в последние годы объясняется тем, что с развитием современной химической науки, стало возможным во многих случаях использовать его в органическом синтезе вместо ацетилена. Для оценки перспектив органического синтеза существенно, что ацетилен примерно втрое дороже олефинов. Ацетилен С₂Н₂обладает более высокой реакционной способностью, чем олефины. Однако, несмотря на конкуренцию низших олефинов в производстве продуктов органического синтеза ацетилен не потерял своего значении как основное сырье для многих процессов. Синтезы на основе ацетилена, как правило, одностадийные, что способствует снижению образования побочных продуктов и приводит к упрощению технологической схемы. В промышленном масштабе используются электротермический крекинг метана и термический крекинг пропана.

Производство пирогаза на ОАО «КАУСТИК» введено в эксплуатацию в 1972 году. Осуществляется непрерывным методом высокотемпературного пиролиза углеводородного сырья.

Для увеличения выхода основных продуктов (этилена и пропилена) в нефтехимии наблюдается тенденция ужесточения режима пиролиза. Однако ужесточение процесса связано с увеличением скорости коксоотложения в пирозмеевиках печей пиролиза. Скорость коксоотложения определяет такие важные технико-экономические характеристики, как частота остановки агрегатов на выжиг кокса, длительность эксплуатации дорогих высоколегированных труб пирозмеевика, конструкция и надежность эксплуатации закалочного испарительного аппарата и т.д.

Для снижения коксообразования пиролиз углеводородов проводят в смеси с водяным паром. Последний берется в количестве, равном примерно половине количества сырья. Тем не менее такая мера оказывается недостаточно эффективной, и помимо водяного пара в сырье вводят добавки - ингибиторы коксообразования. В качестве ингибиторов используют азот-, фосфор-, серосодержащие органические соединения, а также полисилоксаны и неорганические соли. Однако такие ингибиторы обладают рядом недостатков. Например, серо- и азотсодержащие соединения приводят к появлению сероводорода и аммиака в продуктах пиролиза. Эти вещества могут оказать влияние на дальнейшую переработку газообразных и жидких продуктов пиролиза, осуществляемую с помощью катализаторов. Кремний-, фосфорсодержащие ингибиторы и неорганические соли, хотя и медленно, но образуют на поверхности труб неорганические соли, которые оказывают такое же влияние на процесс пиролиза, что и кокс, но удаляются труднее. Кроме того, применяемые ингибиторы оказываются недостаточно эффективными, они не способствуют удалению образовавшегося кокса.

Важным направлением в развитии производства олефинов является также расширение сырьевой базы - вовлечение в процесс пиролиза различных фракций нефти и отходов производства. Так, добавка в сырье кубовых остатков производства жирных кислот способствует ингибированию коксоотложения. Однако тяжелые кубовые остатки трудно подать в зону пиролиза, они могут отлагаться в испарительных агрегатах, плохо растворяются в исходном сырье. Их пиролиз в чистом виде приводит к значительному образованию кокса, поэтому при плохом смешении с сырьем возможно наличие участков с повышенной концентрацией реагента, что будет провоцировать дополнительное коксообразование.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является способ получения олефинов путем добавки кубового остатка производства бутиловых спиртов оксосинтезом в сырье пиролиза (прототип). Добавка указанных кубовых остатков в количестве 0,2 - 7,5 мас.% увеличивает выход этилена на 2 - 3 мас.% [5].

Для улучшения технико-экономических показателей производства пирогаза предложено в сырье пиролиза вводить фракции изобутилового масла вместо паров воды. Наблюдается небольшое уменьшение выхода этилена и пропилена, но увеличивается выход ароматических углеводородов и существенно снижается коксообразование.

Использование этой фракции в качестве разбавителя сырья пиролиза имеет следующие преимущества.

1) Применение фракции снижает коксообразование в процессе.

2) Данный способ получения олефинов позволяет квалифицированно утилизировать побочный продукт производства метанола - изобутиловое масло.

3) Изобутиловое масло, являясь дистиллатной фракцией, полностью переходит в пар при испарении воды и при пиролизе в чистом виде практически не дает кокса.

4) По механизму действия против коксоотложения компоненты изобутилового масла способствуют удалению кокса с поверхности змеевиков.

5) Применение изобутилового масла, хотя и приводит к снижению выхода этилена и пропилена, дает более высокий выход ароматических углеводородов, что может быть выгодным при соответствующей конъюнктуре рынка.

пиролиз коксообразование ингибитор масло

Литература

1. Химия и общество. Американское химическое общество: Пер. с англ. М.: Мир, 1995. 560 с.

2. Караханов Э.А. Что такое нефтехимия // Соросовский Образовательный Журнал. 1996. № 2. С. 65-73.

3. Лебедев Н.Н. Технология основного органического и нефтехимического синтеза. М.: КолосС, 2013.

4. Мухина Т.Н. и др. Пиролиз углеводородного сырья. М.: Химия, 1987.

5. Патент № 2103318. Российская федерация / А.Д. Абдуллаев; С.В. Хлопов; В.Ю. Колотов; А.Ф. Бабиков; Н.А. Корчевин; заявитель и патентообладатель Акционерное общество открытого типа «Ангарская нефтехимическая компания». Дата публикации 27.01.1998.

Размещено на Allbest.ru