elektronik sigara Перспективный метод получения этилена

A+ A A-

Перспективный метод получения этилена

Эффективность реакционных систем для осуществления процессов пиролиза зависит от факторов, определяющих их технические возможности переработки углеводородного сырья. Одним из существенных в проведении процесса пиролиза с высокой эффективностью является быстрый подвод к углеводородному сырью значительных количеств энергии, необходимой для осуществления реакции молекул сырья, протекающих с высоким эндотермическим эффектом.

 

Быстрый подвод тепловой или иной энергии к сырью диктуется характерными кинетическими закономерностями реакций пиролиза, требующими сочетания высоких температур с малыми временами контакта для обеспечения максимально возможных выходов олефинов. Сравнительная эффективность реакционных устройств, характер проведения процесса и конструктивное оформление их во многом зависит от принятого способа подвода энергии.

Наиболее распространенным реактором для термического разложения углеводородов являются трубчатые печи, используемые в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

В пиролизных печах происходит перераспределение углерода и водорода между сырьем и продуктами. Наряду с алкенами образуются водород, метан, а также смолы и другие продукты, включая кокс. Кокс откладывается на стенках пирозмеевика, поэтому необходимо предусмотреть меры по борьбе с этим явлением. Смолы представляют собой побочный продукт, но их можно использовать для производства термополимеров. Метан является безвозвратной потерей, так как выход его трудно уменьшить, единственный способ скорректировать его выход — это подбор соответствующий углеводородный состав исходного сырья.

Существующий метод обладает рядом существенных недостатков, таких как: передачи больших количеств тепла через стенки труб, большой расход легированной   стали,   относительно   невысокий выход этилена, периодичность работы печей, а также ограниченность пиролиза тяжелых видов углеводородного сырья из-за образования большого количества кокса.

Решением проблемы повышения производства этилена может быть создание дополнительных промышленных мощностей или создание новых технологий и установок.

Данным характеристикам отвечает технологический процесс высокоскоростного термического разложения сырья с использованием высокотемпературного реактора (ВТР). Основное назначение ВТР — это создание оптимальных условий для прохождения заданных процессов (деструкции) и максимально возможного выхода требуемых продуктов (этилена).

Наиболее точное описание работы ВТР можно получить при рассмотрении процессов в каждом отдельном элементе (рис. 1).

В камеру сгорания (1) подаются окислитель и топливный газ (который должен быть насыщен водородом, например СН4, пары бензина или непосредственное использование Н2) при избытке последнего, в результате чего формируется  высокотемпературный поток рабочего тела, в который осуществляется впрыск сырья (2). При высоких температурах (до 7000 С) углеводороды разлагаются на составляющие: одна часть из них обогащена водородом, другая — обделена им.

Камера сгорания предназначена для превращения химической энергии топлива в тепловую. Подача топливной пары, в которую осуществляется с помощью форсуночной головки. Фор суночная головка дает возможность создать молекулярно-турбулентное перемешивание, улучшить химическое взаимодействие и преобразование энергии топлива. Камера сгорания должна обеспечить создание рабочего тела с заданными термодинамическими характеристиками (температурой и составом рабочего тела).

Пояс впрыска служит для образования смеси сырья (бензиновой фракции) и высокотемпературного рабочего тела. Сырье подается с помощью струйных форсунок.

В реакционной зоне (3) происходят процессы смещения и испарения капель рафината с высокотемпературным газовым потоком и разложение его на более легкие углеводороды, посредством разрыва углеродных связей.

Основные требования, предъявляемые к теплоносителю, базируются на анализе литературных данных:

1.температура процесса пиролиза должна быть «900 оС (1173 К), данный температурный режим является общепринятым для процессов пиролиза;

2.наличие большого количества водорода в рабочем теле;

3.отсутствие в продуктах сгорания следов сернистых, азотистых соединений.

Термодинамические расчеты состояния и состава продуктов сгорания углеводородного сырья проведены по программе, разработанной РНЦ ГИПХ и БГТУ «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова.

Параметры в процессе проведения термодинамических расчетов:

1.горючее — водород

2.окислитель — кислород

3.рабочее давление в камере сгорания рк=0,3..0,6 МПа;

4.коэффициент избытка окислителя а=0,2..0,7.

Анализ результатов термодинамических расчетов позволяет сделать выводы:

1.температура  процесса Т=1767-3188,

2.при а=0.3-0.7 при а=0.3-0.7 доля водорода в продуктах сгорания снижается

3.при горении углеводородных горючих, помимо паров воды и водорода, в продуктах сгорания образуются моноокись и двуокись углерода.


Библиографический список:

Гориславец С. П.,   Тменов Д. Н.,  Майоров В. И. Пиролиз углеводородного сырья. К.: Наукова думка, 1977.

Ямпольский Ю. П. Элементарные реакции и механизм пиролиза углеводородов. М.: Химия, 1990.


 

А.А. Левихин,

к-т техн. наук, доцент

Э.О. Лескович,

студент 4-го курса БГТУ «Военмех»


Авторизуйтесь, чтобы получить возможность оставлять комментарии

Войти or Регистрация

Войти

Регистрация

User Registration
Отмена