ПИРОЛИЗ: технологии, процессы, установки
Схема печи пиролиза. Газообразное или жидкое топливо сгорает в панельных горелках 2, расположенных в системе каналов в керамической кладке (панели) печи. В топочных камерах находится радиантная секция 3, состоящая из вертикальных труб 4, обогреваемых за счет наиболее эффективной теплопередачи излучением от раскаленной панели печи и топочных газов. В этой части труб и протекает непосредственно пиролиз, здесь поддерживается наиболее жесткий температурный режим. Частично охлажденные топочные газы поступают затем в конвекционную камеру 5, где теплопередача осуществляется за счет менее эффективной конвекции тепла. В расположенной здесь секции труб сырьё и пар-разбавитель нагреваются до необходимой температуры, после чего они поступают в радиантную секцию труб и продукты пиролиза уходят из печи на дальнейшую переработку. Топочный газ направляется на утилизацию его тепла и затем выводится в атмосферу.
Рис. 15.1 Схема печи пиролиза: 1 – корпус печи; 2 – панельные горелки; 3 – радиантная секция; 4 – трубы; 5 – конвекционная камера. Технологическая схема пиролиза бензина Пиролиз осуществляется в трубчатой печи 1, в горелки которой подают топливо и воздух. Тепло топочных газов после их выхода из конвекционной секции используется в теплообменниках 2, 3 и 4 соответственно для перегрева водяного пара, идущего на пиролиз, испарения и перегрева углеводородного сырья и нагревания водного конденсата, используемого для получения пара. После этого топочные газы через дымовую трубу выводятся в атмосферу. Продукты пиролиза выходят из трубчатой печи с температурой 850 – 870 ºС. Во избежание полимеризации олефинов и осмоления их нужно быстро охладить до 500 – 700 ºС, т.е. подвергнуть «закалке». Ранее для этой цели служили закалочные аппараты, в которых быстрое охлаждение достигалось за счет впрыскивания водного конденсата. Теперь применяют закалочно-испарительные аппараты (ЗИА), представляющие собой газотурбинные котлы-утилизаторы (аппарат 5). В результате высокой линейной скорости продукты пиролиза, движущихся по трубам, предотвращается оседание твердых частиц на стенках, увеличивается коэффициент теплопередачи и достигается быстрое охлаждение до 350 – 400 ºС. За счет этого тепла из водного конденсата, поступающего в ЗИА, генерируется пар высокого давления (11 – 13 МПа), который отделяется в паросборнике 6, перегревается до 450 ºС в одной из секций печи 1 и затем используется для привода турбокомпрессоров. Частично охлажденные продукты пиролиза направляются в колонну первичного фракционирования 7, которая орошается легким маслом и тяжелым циркулирующим маслом. За счет испарения первого масла и нагревания второго продукта пиролиза охлаждаются до 100 – 120 ºС; из них конденсируется тяжелое масло, которое в нижней части колонны 7 улавливает сажу и кокс. Из этой смеси отделяется кокс в фильтре 10, а тепло тяжелого масла (фильтрата) используется в теплообменнике 11 для подогрева оборотной воды. Циркулирующее тяжелое масло отводят с одной из нижних тарелок колонны 7, и его тепло утилизируют для получения пара в котле-утилизаторе 8 с паросборником 6. Полученный пар перегревают в теплообменнике 2 и он служит для разбавления углеводородного сырья при пиролизе. Циркулирующее масло после котла-утилизатора 8 закачивают на орошение колонны 7. Охлажденные до 100 – 120 ºС продукты пиролиза вместе с водяным паром–разбавителем направляются в колонну 12, орошаемую охлажденной водой. В результате этого из газа пиролиза конденсируется вода и так называемое легкое масло, а газ пиролиза выводится на установку разделения. Легкое масло отстаивается от воды в сепараторе 13, частично направляется на орошение колонны 7, а остальное количество выводится с установки на дальнейшую переработку. Горячая вода из сепаратора 13 проходит узел очистки 14, после чего часть её через теплообменник 11 возвращается в котел-утилизатор 8 и затем в виде пара идет на пиролиз. Другая часть воды направляется в системы утилизации её тепла 15 (например, отопление помещений, подогрев технологических потоков), дополнительно охлаждается в холодильнике 16 и возвращается на орошение в аппарат 12.
ПИРОЛИЗ: технологии, процессы, установки Для производства одного и того же количества олефинов печи крекинга газойля должны перерабатывать в пять раз больше сырья, чем печи крекинга газа. При проектировании установок, рассчитанных на большие объемы сырья, учитывают такие факторы, как размер труб, необходимых для нагревания сырья, оптимальное время пребывания в реакторе для каждого вида сырья, а также режим процесса – давление, температуру и соотношение сырья и водяного пара в исходной смеси. Пиролиз проводят в обогреваемом реакторе (пирозмеевике) в неизотермическом. режиме, обычно с монотонным повышением температуры по длине потока. Основные факторы, влияющие на результаты пиролиза - температура реактора, время пребывания сырья в реакционной зоне и концентрация разбавителя - водяного пара. Пиролиз проводят в специально сконструированных пиролизных печах трубчатого типа. До 1960-х гг. применяли печи с горизонтальным расположением змеевиков в радиантной секции с производительностью по этилену до 20 тыс. т/год. В современных печах применяют вертикальное расположение змеевиков радиантной секции, а конвекционную помещают в верхней части печи. Такие печи пиролиза характеризуются высокой поверхностной плотностью теплового потока (до 185 кВт/м2), высоким тепловым КПД (до 94%) и производительностью (до 113 тыс. т/год), имеют змеевик небольшой длины (25-35 м). На современных крупнотоннажных производствах обычно используют параллельно работающие установки для пиролиза нефтяной фракции и этана (на 8-9 установок для нефтяной фракции 1-2 установки для этана).
|
