Лекция 7. Пиролиз

Химическая технология нефти и газа
Лекция № 7
Пиролиз
Лектор – к.т.н., доцент кафедры ХТТ Юрьев Е.М.
Пиролиз нефтяного сырья
• Пиролиз – крекинг, но при более высокой
температуре (700–800 °С) и атмосферном
давлении.
• Назначение процесса: до недавнего времени
получение ароматических углеводородов (бензол,
толуол и др.), поэтому процесс назывался
высокотемпературной ароматизацией. В
настоящее время производство низших олефинов,
преимущественно этилена, являющихся ценным
сырьем (мономером) для синтеза важнейших
нефтехимических продуктов
Сырье
• Газообразные и жидкие углеводороды:
газы, легкие бензиновые фракции,
газоконденсаты, рафинаты каталитического
риформинга, крайне редко керосиногазойлевые фракции
Продукты
• Процесс пиролиза в зависимости от
целевого назначения может быть
направлен на максимальный выход
этилена (этиленовые установки),
пропилена или бутиленов и бутадиена.
• Наряду с газом, в процессе образуется
некоторое количество жидкого продукта
(смолы), содержащего значительные
количества моноциклических (бензол,
толуол, ксилолы и др.) и полициклических
(нафталин, антрацен и др.) АрУВ.
Продукты пиролиза нефтяного сырья
Этилен
Оксид
этилена
Этиловый
спирт
Полиэтилен
Стирол
Пластмассы
Продукты пиролиза нефтяного сырья
Пропилен
Полипропилен
Акрилонитрил
Бутадиен
Направления использования жидких
продуктов пиролиза
• Получение бензола и других ароматических
углеводородов
• Получение нефтеполимерных смол
• Получение котельных топлив
• Получения сырья для производства
технического углерода
• Получение пеков
• Получение высококачественных коксов
Технологические параметры
• Температура и время контакта
Технологические параметры
• Расход водяного пара или водорода:
Увеличению выхода олефинов способствует
также снижение парциального давления
сырья в реакционной зоне путем
разбавления его водяным паром или, что
более эффективно, водородом
Формализованная схема превращений
Парафины
Олефины
Энергия активации в реакциях крекинга
значительно больше, чем в реакциях
уплотнения.
С повышением температуры должно расти
отношение скоростей образования олефинов
в первичных реакциях крекинга и
образования жидких ароматизированных
продуктов по вторичным реакциям
уплотнения. Пиролиз УВ сырья с
максимальным выходом целевого олефина
следует проводить при технически
возможных высоких температурах и
оптимальном времени контакта. При
чрезмерно высоких температурах пиролиза
увеличивается выход таких нежелательных
продуктов глубокого дегидрирования сырья,
как ацетилен и пироуглерод.
Ароматические
углеводороды
Промышленное оформление процесса
ЭП-300 и ЭП-450 производительностью
соответственно 300 и 450 тыс. т этилена в год
(мощные пиролизные печи, специально
сконструированные для условий интенсивного
высокотемпературного нагрева):
- до 870…920 °С;
- время пребывания сырья в реакционных
змеевиках в пределах 0,01…0,1 с.
- вертикальное расположение труб
радиантных змеевиков в виде однорядного
экрана с двухсторонним облучением
панельными горелками беспламенного
горения (или факельными горелками с
настильным пламенем).
- Проход по трубам радиантного змеевика
организован в виде нескольких (от 4 до 12)
параллельных потоков (секций).
- Каждая секция состоит из 3-12
жаропрочных труб (длина 6-16 м, диам.
75…150 мм).
Мощность одной печи до 50 тыс. т этилена в
год.
Промышленное оформление процесса
На современных пиролизных установках для осуществления быстрого охлаждения продуктов
процесса применяют закалочно-испарительные аппараты (ЗИА), представляющие собой
газотрубные котлы-утилизаторы. В результате высокой линейной скорости продуктов пиролиза,
движущихся по трубам, предотвращается оседание твердых частиц на их стенках и достигается
быстрое (за 0,015…0,03 с) охлаждение до 350…400 °С. За счет тепла в ЗИА генерируется пар
высокого давления (11…13 МПа)