Химизм процесса пиролиза

Основы процесса пиролиза. Факторы, влияющие на процесс пиролиза. Техническая характеристика исходного сырья, материалов, реагентов, полуфабрикатов и изготовляемой продукции. Материальный баланс реактора гидрирования пропан–пропиленовой фракции.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Содержание

Введение

1. Теоретические основы процесса пиролиза

1.1 Химизм процесса пиролиза

1.2 Факторы, влияющие на процесс пиролиза

1.3 Теоретические основы процесса гидрирования

1.4 Технология газофазного гидрирования

2. Техническая характеристика исходного сырья, материалов, реагентов, полуфабрикатов, изготовляемой продукции

3. Описание блок - схемы производства

3.1 Описание технологической схемы производства

4. Материальный баланс установки ЭП - 300

4.1 Материальный баланс реактора гидрирования пропан-пропиленовой фракции

5. Охрана труда

6. Заключение

7. Список литературы

Введение

Производство этилена и пропилена ЭП-300 (мощностью 300 тыс.т/год этилена и 139,6 тыс. т/год пропилена) входит в состав цеха пиролиза углеводородов нефти, очистки, компримирования, разделения пирогаза.

№ 124/125 ОАО "Ангарский завод полимеров". Введено в действие в 1982 году.

25 июня 1982 года страна получила большой сибирский этилен на установке ЭП-300. 5 ноября 1982 года - бензол на установке « Пиротол ». Пуск производства ЭП-300 позволил увеличить выпуск полиэтилена, обеспечить сырьём Саянский химический комбинат, перейти на выпуск этилбензола и стирола из собственного бензола.

Производство ЭП-300 предназначено для получения низших олефинов - этилена. В качестве полупродуктов, предназначенных для дальнейшей переработки, получают бутилен - дивинильную фракцию, фракцию С5, пироконденсат и смолу пиролиза.

Строительство производство началось в 1973. В 1981 году начались пусконаладочные работы, которые проводились совместно со специалистами Воронежского пусконаладочного управления.

В мае 1982 года на ЭП-300 был получен первый этилен. Пуск производства ЭП-300 в Ангарске был вторым в СССР после пуска аналогичного комплекса на Украине в г. Лисичанске. На момент приёма в эксплуатацию комплекс состоял из цехов пиролиза, газоразделения, производства бензола «Пиротол», объединённых в производстве этилена

Процесс получения этилена и пропилена сложный. На разных стадиях температура процесса колеблется от +850С до -160С, а давление от 130 кгс/см до атмосферного. Технологическая цепочка состоит из самого разнообразного оборудования - здесь и печи, и колонны, и компрессоры с турбоприводом, и реакторы. За время существования установки была произведена модернизация многих узлов и технологических схем, было внедрено много рационализаторских предложений, заменена часть насосно-компрессорного оборудования и аппаратов, внедрены автоматические системы управления и контроля. Самое сложное и ответственное оборудование - компрессоры, в 1996 году были оснащены системой антипомпажного регулирования, которая позволила более надёжно эксплуатировать их.

Получаемый на ЭП-300 этилен и пропилен служат сырьём для целого ряда производств. На базе ЭП-300, впервые в Сибири, на Зиминском химическом комбинате в г.Саянске освоено производство хлорвинила и поливинилхлорида.



1. Теоретические основы процесса пиролиза

Пиролиз - процесс высокотемпературного разложения углеводородного сырья, протекающий при температурах свыше 600° С.

Пиролиз представляет собой сложный процесс, состоящий из большого количества химических превращений, протекающих параллельно и последовательно.

Термический крекинг - применяют в промышленности для целевого получения жидких олефинов с прямой цепью из 5--20 атомов углерода. По технологии это производство во многом аналогично пиролизу и термическому крекингу нефтепродуктов. Расщепление также осуществляется в трубчатой печи, но при температуре ~550°С, когда еще не протекают глубокие процессы конденсации и ароматизации.

Совокупность химических реакций, происходящих при пиролизе, делится на первичные и вторичные реакции.

К первичным реакциям относятся реакции расщепления (крекинга) молекул парафиновых и нафтеновых углеводородов, в результате этих реакций получаются молекулы парафинов и олефинов меньшего молекулярного веса, чем исходный парафин, а в случае пиролиза нафтенов, кроме указанных веществ, получается еще и диолефины (например, бутадиен). К продуктам первичных реакций относятся, в частности, этилен, пропилен, метан, этан, водород.

Вторичные реакции - это, в основном, превращения типа конденсации и полимеризации, в результате их из непредельных углеводородов получаются диолефины, а в дальнейшем - ароматические углеводороды все большей и большей сложности и увеличивающегося молекулярного веса. В результате последовательных процессов конденсации, полимеризации и ароматизации в конечном итоге образуются и частично осаждаются на стенках реакционных труб богатые углеродом соединения (пиролизный кокс) с содержанием углерода 99,0 - 99,7% вес (остальное водород). Как в ходе первичных, так и при вторичных превращениях, протекают реакции дегидрирования.

Все превращения, протекающие при пиролизе, имеют свободно радикальный характер, механизм превращений - цепной.

1.1 Химизм процесса пиролиза

пиролиз реактор гидрирование пропиленовый

Действие высоких температур на углеводороды.

Парафиновые углеводороды.

При высокой температуре предельные углеводороды разлагаются на непредельные и предельные, с меньшим числом атомов углерода. В зависимости от молекулярного веса и температуры меняется место разрыва углеродной связи в молекуле. При 500-600°С разрыв связи происходит вблизи середины молекулы с образованием осколков - предельного и непредельного углеводорода с примерно равным числом углерода в молекуле, например:

C₁₂H₂₆ > C₆H₁₄ + C₆H₁₂

С уменьшением молекулярного веса и ростом температуры (свыше 700°С) распад молекулы происходит ближе к ее краю, при этом образуется легкий углеводород и тяжелый остаток молекулы, который в свою очередь быстро распадается, например:

C₆H₁₄ > С₂Н₄ + С₄Н₁₀

C₆H₁₄ > С₂Н₄ + С₄Н₁₀

C₄H₁₀ > С₂Н₄ + C₂H₆

C₄H₁₀ > СН₄ + С₃Н₆

Нафтеновые углеводороды.

Нафтеновые углеводороды (циклопентан и циклогексан) более устойчивы к действию температуры, чем нормальные пентан и гексан. Для пиролиза циклопентана и циклогексана при температуре 750-800°С характерны реакции разрыва кольца и дегидрогенизации.

C₅H₁₀ > С₂Н₄ + С₃Н₆

C₆H₁₂ > С₂Н₆ + С₄Н₆

Ароматические углеводороды.

Ароматические углеводороды образуются в процессе пиролиза, а также в небольших количествах присутствуют в сырье. Особенностью их пиролиза является большая легкость разрыва связи С-Н, чем связи С-С. Поэтому бензольные соединения, как правило, не распадаются на более мелкие молекулы, а отщепляется водород с конденсацией оставшихся осколков в более крупные молекулы.

При наличии боковой цепи в молекуле бензола легко протекает реакция деалкилирования.

Пиролиз этана, пропана, бутана.

При пиролизе этана основной реакцией является реакция дегидрирования:

С₂Н₆ - С₂Н₄ + H₂

имеет место реакция образования метана:

2С₂Н₆ > СН₄ + С₂Н₄

Пиролиз н-бутана характеризуется следующими первичными реакциями:



1. С₄Н₁₀ > СН₄ + С₃Н₆

2. С₄Н₁₀ > С₂Н₆ + С₂Н₄

3. С₄Н₁₀ > 2С₂Н₄ + H₂

4. С₄Н₁₀ - С₄Н_{8 +} H₂

Пиролиз пропана в основном происходит по следующим реакциям:

1. С₃Н₈ > С₂Н₄ + СН₄

2. С₃Н₈ - С₃Н₆ + H₂

3. 2С₃Н₈ > С₂Н₄ + С₂Н₆ + CH₄

Вторичные реакции

Основной реакцией процесса пиролиза является реакция разложения углеводородов на молекулы с меньшим числом атомов углерода. Но эти молекулы не остаются инертными - они вступают в разнообразные реакции между собой и с первоначаль...