НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА
ТЕРМОДЕСТРУКТИВНЫЕ ПРОЦЕССЫ
Назначение процесса, сырье, продукты
Назначением процесса пиролиза — наиболее жесткой формы термического крекинга — является получение углеводородного газа с высоким содержанием непредельных, и в первую очередь этилена, поэтому часто установки пиролиза называют этиленовыми установками. Процесс может быть направлен и на максимальный выход пропилена или бутиленов и бутадиена.
Получаемый с помощью пиролиза этилен идет на производство оксида этилена, пластических масс и полимеров. Образующийся в процессе пиролиза пропилен используется в основном для производства полипропилена, акрилонитрила и бутадиена.
Сырьем для процесса пиролиза служат углеводородные газы, легкие бензиновые фракции, газоконденсаты, рафинаты каталитического риформинга, керосиновые и газойлевые фракции; ведутся исследования по пиролизу нефтей и нефтяных остатков. Выбор сырья определяется целью пиролиза, а также доступностью сырья, его количеством, стоимостью, а также экономическими показателями процесса. От качества сырья и технологического режима установки зависят выходы продуктов пиролиза. Наибольший выход этилена получается при пиролизе этана. По мере утяжеления сырья выход этилена снижается с одновременным увеличением выхода пиролизной смолы (углеводородов С5 и выше) и кокса. С повышением температуры процесса и уменьшением времени реакции выход этилена увеличивается. Для повышения выхода непредельных и снижения коксообразования в реакционную смесь подают различные разбавители, например водяной пар, водород, метан или метано-водородную смесь.
Варианты реализации процесса
Известны различные варианты пиролиза:
- с твердым теплоносителем;
- в перегретом водяном паре;
- в электроразрядных трубках;
- в вольтовой дуге;
- в системе с катализатором.
Наибольшее же распространение в промышленности получил пиролиз в трубчатых печах.
Основными продуктами современных пиролизных установок являются:
- этилен чистотой 99,9% (масс.);
- пропилен чистотой 99,9% (масс.);
- бутан-бутадиеновая фракция, содержащая 30—40% (масс.) бутадиена;
- 25—30% (масс.) изобутилена;
- 15—30% (масс.) н-бутилена
- смола пиролиза.
Смола пиролиза разгоняется на фракции по разным вариантам:
- Выделяют ароматизированную фракцию НК—150°С, содержащую 25—30% (масс.) бензола, 20—25% (масс.) толуола и 10—15% (масс.) ксилолов для экстракции ароматических углеводородов; фракция 150—250°С служит дистиллятным топливом, а фракция 250—400°С — компонентом котельного топлива.
- Смолу разгоняют на бензин до 200°С и остаток.
- Получают следующие фракции: НК—70°С, являющуюся компонентом бензина; 70—130°С, используемую для извлечения ароматических углеводородов; 130—160°С, идущую на полимеризацию с получением полимеров стирола; 160—190°С, полимеризуемую в инденкумароновую смолу; 190—230°С, используемую для извлечения нафталина, и остаток >230°С — пек пиролиза, используемый для получения кокса, пеков или технического углерода.
Установка пиролиза состоит из реакторного блока, секции выделения пирогаза и разделения смолы, секции компримирования, очистки и осушки газа пиролиза и секции газоразделения.
Упрощенная технологическая схема установки пиролиза ЭП-300
Сырьем установки служит фракция 62—180°С прямогонного бензина и фракция 62—140°С бензина-рафината каталитического риформинга. Предусмотрен также пиролиз этана и пропана, получаемых в процессе и с заводских ГФУ .
Бензин, нагретый в теплообменнике 1 за счет тепла фракции 250—400°С, подается в девять параллельно работающих трубчатых печей 2 (на схеме показана одна), а этан-пропановая фракция, подогретая в теплообменнике 6 фракцией 150—250°С, подается в одну, десятую, трубчатую печь 5. На выходе из камеры конвекции в сырье вводится водяной пар в количестве 50% (масс.) по бензину и 30% (масс.) по этан- пропану. Температура на выходе из змеевиков печей 810—840°С, продолжительность реакции 0,3—0,6 с. Продукты реакции далее попадают в трубы закалочных аппаратов 3, работающих по принципу котлов- утилизаторов. В межтрубное пространство из паровых барабанов 4 под давлением 12 МПа подается горячая вода. За счет тепла продуктов реакции вода превращается в пар высокого давления, которым питается турбокомпрессор 26.
Продукты пиролиза выходят из закалочных аппаратов 3 с температурой 400°С и направляются в низ промывочной ректификационной колонны 11. Здесь они встречаются с охлажденным потоком фракции 150—250°С (квенчингом), подаваемым в середину колонны 11, охлаждаются до 180°С и отмываются от твердых частиц углерода. Тяжелый конденсат с низа колонны забирается насосом 12 и подается на ректификацию в колонну 16. Газы и пары, поднимающиеся из нижней части колонны 11, проходят глухую тарелку и дополнительно промываются и охлаждаются до 100°С, контактируя с флегмой, создаваемой верхним холодным орошением. Конденсат с глухой тарелки забирается насосом 10, и направляется на ректификацию также в колонну 16. Выходящий с верха колонны 11 газ с парами легких фракций охлаждается в водяном холодильнике 14 до 30°С и направляется в сепаратор 20. С верха сепаратора газ забирается I ступенью турбокомпрессора 26. Конденсат с низа сепаратора 20 насосом 19 подается на орошение в колонну 11 и на ректификацию в колонну 16. Нижний продукт колонны 16 — компонент котельного топлива (фракция 250—400°С) — забирается насосом 17, прокачивается через теплообменники 1, нагревая сырье, затем охлаждается в аппарате воздушного охлаждения 13 и удаляется с установки.
Из средней части колонны 16 насосом 18 выводится дистиллятная фракция 150—250°С, которая подогревает воду в теплообменнике 8, этан-пропановую фракцию в теплообменнике 6 и охлаждается воздухом в аппарате 9. Часть этой фракции циркулирует в качестве квенчинга через колонну 11, а балансовое количество идет в промежуточный парк установки.
Пары фракции НК—150°С, выходящие с верха колонны 16, конденсируются в конденсаторе-холодильнике 15 и с температурой около 30°С поступают в сепаратор 21. С низа сепаратора фракция НК-150°С насосом 22 подается на орошение колонны 16, а балансовое количество выводится с установки. Газы с верха сепаратора 21 идут на I ступень турбокомпрессора 26.
Турбокомпрессор работает на паре давлением 3 МПа, поступающем из котлов-утилизаторов установки. Отработанный водяной пар используется для разбавления сырья и подается в печи, а избыток его отводится в заводской паропровод.
После V ступени компримирования газ проходит осушку цеолитами в колонне 27, охлаждается в холодильниках 32, 33 и 34 за счет холодных потоков пропилена, этилена и метана и подается в колонну 35 для выделения метана (деметанизатор). Колонна работает при давлении 6,1 МПа и температуре верха — 30°С. Выходящая с верха водородометановая смесь охлаждается пропаном в холодильнике 36 и отделяется от конденсата в сепараторе 37. Конденсат насосом 39 подается как орошение в колонну 35, а водородо-метановая смесь через теплообменник 34 удаляется с установки.
Остаток из колонны 35 перетекает в колонну 40 (деэтанизатор), работающую при давлении 4,41 — 4,7 МПа. Выходящая с верха этан-этиленовая фракция разбавляется водородом, подозревается паром в подогревателе 41 и поступает в реактор селективного гидрирования ацетилена 42 на катализаторе при давлении 1,96—2,45 МПа. Катализат охлаждается в холодильнике 43 и отделяется от водорода в сепараторе 44. Водород поступает на IV ступень турбокомпрессора, а этан-этиленовая фракция насосом 45 подается на орошение колонны 40 и на разделение в этиленовую колонну 46, работающую при давлении 1,47—1,57 МПа и температуре верха 15°С (предусмотрена возможность увеличения давления до 2,8 МПа и снижения температуры до (—15 °С)). Верх колонны охлаждается пропаном. Этилен проходит газосепаратор 47, теплообменник 33 и покидает установку. С низа колонны 46 выводится этан, который направляется в печь пиролиза 6.
Остаток из колонны 40 перетекает в колонну 49 (депропанизатор). Выходящая с верха этой колонны пропан-пропиленовая фракция после подогрева паром в подогревателе 50 подвергается селективному гидрированию в реакторе 51. Охлажденный в холодильнике 52 гидрогенизат отделяется от водорода в сепараторе 53. Водород забирается IV ступенью турбокомпрессора, а пропан-пропиленовая фракция насосом 54 подается в пропиленовую колонну 55. Часть этой фракции циркулирует в качестве орошения через колонну 49. Давление в пропиленовой колонне 1,96 — 2,16 МПа, температура верха 40—45°С. Пропилен, выходящий с верха колонны 55 охлаждается и конденсируется в холодильнике 56. собирается в сборнике 57, откуда насосом 59 частично подается на орошение колонны 55, остальное количество через теплообменник 32 покидает установку. Пропан с низа колонны 55 идет на пиролиз или выводится с установки.
Остаток из колонны 49 перетекает в бутановую колонну 60 (дебутанизатор), давление в которой 0,69 МПа, температура верха 50°С. Выходящая 3 с верха колонны бутан-бутиленовая фракция конденсируется в холодильнике 61, стекает в сборник 62 и насосом 64 откачивается с установки. Часть ее служит орошением колонны 60. С низа колонны откачивается смола пиролиза. Низ колонн 35, 46, 55 и 60 обогревается с помощью паровых кипятильников 38, 48, 58 и 63. В остаток колонны 40 на пути в колонну 49 предусмотрен ввод очищенной заводской пропан-пропиленовой фракции (фракция С3).
Источник статьи: http://proofoil.ru/Oilrefining/Oilrefining19.html
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Разделение — газ — пиролиз
Разделение газов пиролиза целесообразно осуществлять при повышенном давлении. Перед разделением газ сжимают компрессорами в четыре-пять ступеней и очищают в щелочных промывных аппаратах от кислых примесей. Затем из газа удаляют соединения ацетилена ( путем селективного гидрирования на специальном катализаторе или промывкой диметилформамидом) и подвергают его осушке с помощью различных адсорбентов. [1]
Разделение газа пиролиза может осуществляться при низком или при высоком давлении. МН / м2) расширяется интервал температур кипения разделяемых углеводородов и увеличивается их относительная летучесть. Кривая равновесия фаз становится круче, вследствие чего для разделения требуется меньше тарелок, флегмовое число снижается, а четкость разделения может быть очень высокой. С повышением давления кривая равновесия фаз становится более пологой — увеличивается число тарелок и флегмовое число. Однако для создания низких температур, требуемых для разделения при низком давлении, приходится применять наряду с аммиачным и пропановым также метановый холодильный цикл. Это требует более сложного оборудования и менее экономично, чем этиленовый холодильный цикл, применяемый при высоких давлениях. Вместе с тем, хотя на установках газоразделения при низком давлении получается очень чистый этилен, они малопроизводительны и очень чувствительны к изменению состава газа. Кроме того, их значительно труднее автоматизировать, чем / установки высокого давления. [2]
Разделение газа пиролиза возможно только при низких температурах и повышенных давлениях ( существуют схемы разделения при невысоких давлениях), поскольку основные компоненты газа пиролиза имеют очень низкие температуры кипения. [3]
Разделение газа пиролиза может осуществляться при низком или при высоком давлении. [4]
Разделение газов пиролиза непостоянного состава возможно только на абсорбционно-ректификационных агрегатах. Эти агрегаты отличаются малой чувствительностью к составу газа, но в то же время на них нельзя получить этилен высокой концентрации, пригодный для целей полимеризации. [6]
Для разделения газов пиролиза , содержащих водород, в промышленности используют абсор бционно-ректификащионные и кон-девсациовно-ректификационные методы, основное различие которых заключается в проведении деметанизадии. При абсорбционно-ректификационном методе деметанизацию осуществляют абсорбцией при 3 5 — 4 0 ( МПа и температуре минус 30 — 40 С с использованием пропанового или аммиачного холодильных циклов. [8]
Для разделения газов пиролиза , содержащих углеводороды до С3 включительно, предлагается использовать в колоннах различные давления: в нижних секциях высокое давление, а в верхних — низкое. Сырой газ проходит последовательно пропан-пропиленовую, этан-этиленовую и метановую колонны с выделением на каждой ступени пропан-пропиленовой, этановой, этиленовой и метановой фракций. Использование многопо-точных теплообменников и сложных ректификационных колонн позволяет создать простую установку, содержащую минимальное число единиц оборудования. [10]
Для разделения газа пиролиза применяются методы, основанные на абсорбции ацетилена селективными растворителями как при обычной температуре, так и при температуре ниже температуры окружающей среды. [11]
Для разделения газа пиролиза применяются следующие методы. [12]
Для разделения газов пиролиза , содержащих водород, в промышленности применяют абсорбционно-ректи-фикациовный и кондеясационно-ректификациовный методы. [14]
Процесс разделения газа пиролиза нефти может успешно проводиться лишь при условии четкого и правильного соблюдения режима работы всех аппаратов установки. Особенно важно соблюдение режима работы ректификационных колонн. [15]
Источник статьи: http://www.ngpedia.ru/id362497p1.html
Поточная схема очистки и разделения газа пиролиза
В процессах пиролиза получают как этилен, так и пропилен, бутилены, бутадиен-1,3 (дивинил). Так, выход пропилена составляет от 13 до 18 % мас., бутадиена – от 2 до 4,5 % мас. При пиролизе бензина образуется 20-40 % мас. смолы, содержащей значительное количество ароматических углеводородов. В газе пиролиза содержатся также значительные количества водорода, метана, небольшие количества этана, пропана и н-бутана. При пиролизе углеводородного сырья разных видов, особенно в процессах при высоких температурах, в качестве примесей образуются
оксид и диоксид углерода, пропадиен и ацетиленовые углеводороды; все эти вещества необходимо удалять при дальнейшей переработке газов пиролиза.
Процесс производства этилена и других олефинов из углеродного сырья включает стадии пиролиза углеводородов, компримирования газа пиролиза, выделения тяжелых углеводородов, удаления сероводорода, диоксида углерода и ацетилена, разделения газа пиролиза.
Блок-схема производства этилена пиролизом бензина приведена на рис.1.10 [4].
На пиролиз поступают бензин и рециркулирующий этан. Продукты пиролиза направляются на стадию первичного фракционирования, где легкая и тяжелая смолы отделяются от газа пиролиза. Последний направляется на компримирование. Газ пиролиза очищают от сероводорода и диоксида углерода на стадии компримирования. Одновременно отделяются тяжелые фракции (С5 и выше). Затем газ проходит стадию осушки и поступает на разделение. Разделение газа пиролиза возможно только при низких температурах и повышенных давлениях, поскольку основные компоненты газа пиролиза имеют очень низкие температуры кипения.
В современных схемах перед разделением газ подвергают глубокому охлаждению и выделяют водород и метан. Остаточный метан отделяют на стадии разделения. Этан-этиленовую фракцию очищают от ацетилена методом селективного гидрирования или абсорбции и разделяют на этилен чистотой 99,9 % и этан. Последний возвращается на пиролиз.
Пропан-пропиленовая фракция подвергается разделению на пропан и пропилен, когда имеется потребность в концентрированном пропилене, например для процессов производства полипропилена, пропиленоксида, акрилонитрила и др. Для алкилирования чаще используют пропан-пропиленовую фракцию. Фракция С4 направляется на установки для выделения бутадиена.
 |
Рис. 1.10. Поточная схема очистки и разделения газа пиролиза
Источник статьи: http://lektsii.org/2-31130.html
