Федеральное агентство по образованию

Казанский Государственный Технологический  Университет

Кафедра ТООНС 
 
 
 
 
 

Реферат на тему:

«Пиролиз  бензина» 
 
 
 
 
 
 

Выполнил:

студент гр. 417111 Насибуллин И.И.

Проверил:

старший преподователь Медведева Ч.Б. 
 
 
 

2011 г.

 

Содержание

 

 

Введение

         Пиролиз (от греч. pyr - огонь, жар и lysis - разложение, распад) — термическое разложение органических соединений (древесины, нефтепродуктов, угля и прочего) без доступа воздуха.

         Следует представлять значимость процесса пиролиза углеводородов  как основного процесса нефтехимии.

         В процессе развития промышленной органической химии, сырьевая база отрасли менялась кардинальным образом. Если все начиналось с переработки растительного сырья, затем в Европе возникает угле- и коксохимия, а в конце XIX века в США интенсивно развивается нефтехимия. И на данный момент понятия промышленная органическая химия и нефтехимия практически стали синонимами, так как на долю нефтехимии приходится более 95 % производимых базовых химикатов. А ключевым процессом, обеспечивающим успешное функционирование нефтехимической промышленности, является пиролиз.

         Процесс термического пиролиза углеводородного сырья  остается основным способом получения  низших олефинов – этилена и пропилена. Существующие мощности установок пиролиза составляют 113,0 млн.т/год по этилену  или почти 100 % мирового производства и 38,6 млн.т/год по пропилену или чуть более 65 % мирового производства, остальное его количество извлекается из газов каталитического крекинга. При этом, среднегодовой прирост потребления этилена и пропилена в мире составляет 5-6 %.

         Наряду с производством  этилена и пропилена, процесс  пиролиза является основным источником дивинила, выделяемой из сопутствующей  пиролизной С₄ фракции и бензола, получаемого из жидких продуктов пиролиза. Около 80 % мирового производства дивинила и 39 % бензола приходится на пиролиз углеводородов.

         Наличие среди продуктов  одного процесса сразу четырех базовых  и самых крупнотоннажных соединений – этилена, пропилена, дивинила и  бензола – подчеркивает уникальность пиролиза. Именно эти продукты являются основной сырьевой базой нефтехимической промышленности, и по их годовому выпуску можно напрямую оценить потенциал промышленного развития того или иного региона.

         Современная мировая  структура сырья пиролиза выглядит следующим образом: этан – 27,6 % масс., сжиженные газы (пропан, бутан) – 14,0 % масс., прямогонный бензин (нафта) – 53,1 % масс., гидроочищенные керосино-газойлевые фракции – 5,3 % масс.

         Использование этих видов сырья в отдельных странах  различно. Так, в США и Канаде преобладающим  сырьем является этан (49,1 % масс. и 69,7 % масс.), в Германии, Китае, Франции и Японии – нафта (57,4 % масс., 73,3 % масс., 60,0 % масс. и 80,3 % масс.). Кроме того, в Германии и Китае находят широкое применение гидроочищенные керосино-газойлевые фракции (32,0 % масс. и 26,7 % масс. ).

         В России структура  сырья пиролиза в 2002 г. имела следующую  картину: этан – 7,9 % масс, сжиженные газы (пропан, бутан) – 29,6 % масс, ШФЛУ – 6,5 % масс, прямогонный бензин – 56,0 % масс. Это, по сравнению со структурой сырья пиролиза СССР 1990 г., показывает увеличение доли газового сырья на 20 % масс. Данный факт объясняется тем, что в период 1990 – 1998 гг. в Российской Федерации резко упали объемы добычи и переработки нефти. Однако, в связи с увеличением в России объемов добычи нефти с 301 млн. т. в 1998 г. до 458,8 млн.т. в 2004 г., российская структура сырья пиролиза претерпела определенные изменения в сторону увеличения доли жидкого углеводородного сырья. В результате этого, структура сырья пиролиза в России на сегодняшний день имеет следующий вид: этан – 8,0 % масс., сжиженные газы (пропан, бутан) – 24,0 % масс., ШФЛУ – 6,7 % масс., прямогонный бензин – 61,3 % масс.

Пиролиз бензина

         При эксплуатации крупнотоннажных  этиленовых производств в качестве сырья для пиролиза используют следующие бензиновые фракции: широкие н.к.— 180°С, н.к.— 160°С, узкие н.к. —62, н.к. — 85, н.к. — 110, 62—85 и 85—120°С, а также смесь этих фракций в различных соотношениях. Пироли- зуют, кроме того, бензольный и толуолышй рафинаты (бензин-рафинат).

         Промышленные испытания печного блока этиленовой установки ЭП-300 проводились при пиролизе бензина следующего фракционного состава:

         Зависимость выхода основных продуктов разложения бензина от температуры при различных расходах сырья на печи выражена графически на рис. 1. В режиме работы печи пиролиза при расходе бензина 9 т/ч и температуре 830°С выходы основных продуктов составляют (в%): этилен — около 26,. пропилен— 15,6, ƩС₄ — 9,6 и метан— 16,4.

         Анализ данных зависимости  выхода ароматических соединений и, в частности, бензола от жесткости процесса показывает, что чем она выше, тем больше выход бензола; он составляет при 800 °С —4,8%, 820 °С — 5,5%, 830 °С — 6,4% и 850°С — 7,0% при расходе сырья 10,5 т/ч. Выбор режима пиролиза должен учитывать также и поведение материала труб, поэтому оптимальный режим ведения эксплуатации печи устанавливается с учетом некоторых теплотехнических показателей ее работы.

         При теплотехническом исследовании работы печного блока  наряду с температурой элементов  печи, труб змеевиков определяют тепловую эффективность работы печи, т. е. к.п.д. печи. Последний зависит в основном от ряда факторов — температур дымовых газов в топке и на выходе из печи, кожуха печи, теплопроводности топливного газа, работы горелок (дозирование и перемешивание воздуха и топлива).

В качестве топлива в печах использовали газ с высокой теплотворностью (Q_P^H = 49,5…52 кДж/кг) следующего состава, % (мол.):

         При оптимальных  условиях сжигания топлива в горелочных устройствах и отсутствии подсосов воздуха в печи состав дымового газа следующий, [%(мол.)]: 0₂ —2,45, С0₂— 9,5, СО —0,07, N₂ —78,8, СН₄ —отсутствие, Н₂0 — остальное. Во время испытаний дымовой газ характеризовался содержанием кислорода 4,7—6,2% (мол.).

         Значения к.п.д. печи при различных параметрах работы находятся в пределах 80—82% (по проекту 84,4%). Снижение его вызвано более  высоким коэффициентом избытка  воздуха (1,40—1,55 против 1,35) и повышенной температурой отходящих дымовых газов (250—270 °С против 202°С).

         

Рис. 1. Зависимость выходов В продуктов пиролиза от температуры процесса от температуры при производительности 10,5 т/ч (^_______) и 12 т/ч (-------):

1 — этилен.; 2 — пропилеи; 3 — метан; 4 — ƩС₄

         Испытания при постоянных условиях показывают, что чем сырье  легче, тем выше выход целевых олефинов. Результаты длительного пробега на облегченном сырье свидетельствуют о том, что в сравниваемых условиях пиролиза при работе 10 печных блоков использование облегченного сырья обеспечивает увеличение выхода этилена на 5,3, бута- диена-1,3 на 8,8 и бензола на 4,7% (отн.) на пропущенное сырье, при этом выход товарной продукции при работе 9 печных агрегатов выше, чем при работе 10 на типичном сырье; средний пробег печей увеличивается на 260 ч. Энергетические показатели по производству в целом в расчете на 1 т этилена и пропилена сокращаются: условное топливо на 7,3%, тепловая энергия — 4,6%, электроэнергия — 4,5%, оборотная вода — 2,1%, пар с ТЭЦ —на 10%.

         Представляет интерес  сопоставление данных по пиролизу типичных образцов бензина в условиях средней  жесткости (температура 830—835°С) для  печей типа SRT-I и SRT-II

         Бензины имеют одинаковую плотность (710 кг/м³), примерно одинаковый фракционный состав; бензин перерабатываемый на печах SRT-II, отличается повышенным содержанием алканов изомерного строения (на 13%) и пониженным — циклоалканов (на 9%), т. е. характеризуются более высоким потенциалом по пропилену.

Сравнение данных показывает, что выход целевых продуктов и особенно этилена выше при переработке бензина на печах SRT-II. Повышенный выход этилена на печи SRT-II является функцией более высокой средней температуры процесса, о чем свидетельствует сопоставление температурного профиля стенки труб по длине пирозмеевика. Более высокий выход пропилена на этой печи является результатом большего потенциального содержания его в перерабатываемом сырье.

 

         Технологическая схема процесса

Рис.2.Схема производства ЭП-300:

1 - теплообменные аппараты; 2 - барабан-паросборник; 3 – закалочно-испарительны аппараты; 4 – печи пиролиза бензина; 4а – печь пиролиза этана; 5 – пароперегреватель; 6 – колонна первичного фракционирования; 7 – сепаратор; 8 – отстойник; 9 – отпарная колонна; 10 – сепараторы; 111-5 – компрессоры 1-5; 12 – колонна щелочной очистки; 13 – осушители; 14 – деметанизаторы; 15 – холодный блок; 16 – этан-этиленовая колонна; 17 – реакторы гидрирования; 18 – деэтанизатор; 19 – пропан-пропиленовая колонна; 20 – депропанизатор; 21 – дебутанизатор; 22 – депентанизатор

Узел  пиролиза

         Углеводородное сырье  подвергается пиролизу в смеси с  водяным паром в печи 4. Этановая фракция после отделения газоразделения (этан-рецикл) также пиролизуется в  печи 4а. Реакционная смесь печей  с температурой 815-850 ^оС подвергается закалке в закалочно-испарительных аппаратах 3. Здесь за счет охлаждения пирогаза до 350-450^оС вырабатывается пар давлением 11-14 МПа, который после отделения от воды в барабанах-паросборниках 2 и перегрева в пароперегревателе 5 до 540^оС используется для привода турбин парогазового и пропиленового компрессоров, а также для насосов  подачи питательной воды.

Подготовка  пирогаза

         Парогазовая смесь, охладившись дополнительно до 175-180^оС в результате смешения с циркулирующим котельным топливом, поступает в колонну первичного фракционирования 6. Из куба этой колонны отводиться обезвоженная тяжелая фракция – котельное топливо, а сверху – более легкие фракции.

         Тепло циркулирующего котельного топлива расходуется  на подогрев сырья и выработку  пара низкого давления. Поток, уходящий сверха колонны 6 при температуре 95-110^оС, охлаждается в теплообменниках 1 до 40^оС и поступает в сепаратор 7, где пирогаз отделяется от сконденсировавшихся углеводородов и воды, которые затем разделяются в отстойнике 8. Часть пироконденсата подаетяся в колонну первичного фракционирования в качестве орошения основное качество его в смеси с жидкими продуктами пиролиза, выделяющимся на стадии компримирования пирогаза, направляется в депентанизатор 22. Вода после выделения из нее углеводородов в опарной колонне 9, поступает в узел получения пара разбавления, откуда пар разбавления подается в печи пиролиза.

         Компримирование, очистка и осушка. Пирогаз из сепаратора 7 с температурой 40^оС поступает на всасывающую линию первой ступени пятиступенчатого компрессора 11. На 1-4 ступенях он компримируется до давления 1,9 МПа, охлаждается в межступенчатых холодильниках 1, отделяется от жидких углеводородов в сепараторах 10, после чего подается на очистку. Очищается пирогаз от сероводорода и диоксида углерода в колонне щелочной очистки 12 при давлении 1,9 МПа и температуре 45-50^оС. Затем он охлаждается в холодильнике 1 и компримируется до давления 4 МПа, в 5 ступени компрессора 11. Далее пирогаз охлаждается в холодильниках 1 до 15оС и поступает в осушители13, заполненные цеолитами, где он осушается до точки росы -60…-70оС.

Газоразделение