Технология процесса пиролиза

Наряду с этиленом при пиролизе получают много других сопутствующих товарных продуктов

Для проведения пиролиза необходимы:

1. быстрый подвод к сырью большого количества тепла;

2. минимальное время контакта, исключение задержки части сырья в зоне реакции;

3. быстрое охлаждение продуктов для предотвращения нежелательных реакций (стадия закалки реакционных газов)

4. исключение значительного осаждения кокса на стенках оборудования.

В настоящее время в подавляющем большинстве установок стадию пиролиза проводят в трубчатых печах. В трубы подается смесь сырья и водяного пара. вводят теплоноситель – топочный газ. При этом трубки в печи проходят через две секции. Сначала – конвекционную камеру, где сырье и пар подогреваются до 550 – 650⁰, тепло передается конвекцией от топочных газов, подаваемых в межтрубное пространство печей. Из конвекционной камеры смесь идет в радиантную секцию, в которой быстро нагревается до требуемой температуры (800-850 ⁰С) за счет излучения от поверхности горелок (в которых сжигается топливо). Трубки располагаются рядами между горелками, чтобы излучение от горелок шло с двух сторон.

Ряд трубок (от 3-12 штук) образует секцию. Для энергосбережения в одной печи объединяются 5-12 секций в одном корпусе. Каждая трубка имеет диаметр от 75-150 мм и длину 6-16 м. Периодически проводят выжигание кокса, отлагающегося на стенках - прекращают подачу сырья и подают паровоздушную смесь. Твердый кокс превращается при этом в газообразные продукты).

С + Н₂О --> СО + Н₂

Постепенно происходит выгорание труб и требуется их замена. Выжигание существенно снижает производительность и является недостатком данного процесса. На современных установках в трубчатых печах за счет автоматизации обеспечивается оптимальный градиент температур по всей длине трубок. Стадию закалки проводят в закалочно-испарительных аппаратах (ЗИА) – это газотрубные котлы-утилизаторы, в которых в межтрубное пространство подается вода и генерируется пар высокого давления за счет передачи тепла реакционных газов. При этом газы быстро охлаждаются до 350-400⁰ (это предотвращает полимеризацию образовавшихся алкенов, которая быстро проходит при 450-650 0С). Для предотвращения оседания кокса на стенках ЗИА применяют резкое повышение скорости газов. Охлажденные газа после ЗИА выходят из горячей секции установки и поступают в холодную секцию (стадии разделения и очистки, получаемых продуктов). СМ. СХЕМУ И ОПИСАНИЕ.

Для разделения фракции С4 и С5 продуктов пиролиза используется набор методов: КРМ – конденсационно-ректификационный метод, экстрактивная дистилляция, хемосорбция. Для разделения по варианту КРМ (используется для большинства случаев), последовательно изменяют давление и за счет этого обеспечивают перевод части продуктов в жидкую фазу, при этом становится возможна ректификация. Но углеводороды фракций С4 или С5 очень трудно (и экономически невыгодно) разделить только за счет ректификации, часто применяют абсорбцию с использованием полярных органических растворителей - ацетонитрил СН3СN и др. Растворимость в них снижается в ряду арены > диены > алкены > алканы. За счет подбора условий (температура, давления, соотношение углеводороды: растворитель) подбирают условия для селективного растворения УВ какого-либо класса. Например, экстракцией можно сначала отделить бутадиен от остальных компонентов фракции С₄, а затем – бутены от бутанов. Для выделения бутадиена из фракции С₄ используют также хемосорбцию водными растворами аммиачных комплексов ацетата меди I.

Для отделения изобутена от других бутенов и бутана также применяют его более высокую химическую активность. Ранее в основном использовался сернокислотный вариант.

В настоящее время широко применяются выделение изобутена путем реакции с метанолом, с образованием МТБЭ

СН₃ОН + (СН₃)₂С=СН₂ СН₃ – О – С(СН₃)₃

МТБЭ - это оксигенатная (кислородсодержащая) добавка для повышения октанового числа бензинов. Объем мирового производства к 2000 г. достигал 30 млн т/год, сейчас снижается из-за его вытеснения этанолом в США, Китае и ряде других регионов.

⇐ Предыдущая 1 234 Следующая ⇒