Технологическое оформление

Современное производство этилена включает следующие узлы: непосредственно сам пиролиз, первичное фракционирование и разделение продуктов пиролиза, компремирование, осушка, глубокое охлаждение пирогаза и газоразделение. Блок-схема этиленового производства:

Узел пиролиза состоит из нескольких печей пиролиза. В промышленности для проведения процессов пиролиза распространение получили трубчатые реакторы – пирозмеевики. На данный момент время контакта на современных печах составляет порядка 0,2 сек, а температура пиролиза достигает 870-900°C. Для резкого предотвращения протекания нежелательных вторичных реакции, на выходе из печи устанавливают закалочно-испарительные аппараты (ЗИА). В трубном пространстве ЗИА происходит резкое охлаждение (закалка) продуктов реакции до температур 450-550°C. В межтрубном пространстве происходит испарение воды, которая, используется для получения пара высокого давления. На выходе из ЗИА продукты пиролиза проходят вторичную закалку путём прямого впрыскивания смолы пиролиза (так называемое закалочное масло) до температур не выше 200°C.

Узел первичного фракционирования и разделения продуктов пиролиза состоит из систем фракционирующих колонн и отстойников. В результате, продукты пиролиза разделяются на технологическую воду, на тяжёлую смолу (температура начала кипения ~200°C), на лёгкую смолу (пиробензин), на предварительно облегченный пирогаз (УВ С1-С4 с содержанием УВ С5-С8).

Далее легкий пирогаз поступает на узел компремирования, состоящий из многоступенчатого компрессора (пояснить). Между стадиями компрессии предусмотрены теплообменники и сепараторы для охлаждения компримированного пирогаза и его сепарации с дополнительным выделением влаги и пироконденсата. На этой стадии пирогаз сжимается до давлений 3,7-3,8 МПа для повышения температур кипения разделяемых продуктов. Также между стадиями компримирования предусмотрен узел очистки пирогаза от кислых газов (СО₂, Н₂S), представляющий собой насадочную колонну, в которой происходит хемосорбция кислых газов раствором NaOH.

Сжатый пирогаз поступает на узел осушки – в адсорберы, где происходит полное удаление воды.

На узле глубокого охлаждения пирогаза происходит ступенчатое захолаживание пирогаза до температуры минус 165°C. В таких условиях практически только водород находится в газообразном состоянии. Далее охлаждённый пирогаз (в жидком состоянии, без водорода) проходит через ректификационные колонны, в которых происходит выделение метана, этан-этиленовой (ЭЭФ), пропан-пропиленовой (ППФ), С4 фракции и пиробензина. ЭЭФ и ППФ далее проходят гидроочистку от ацетиленистых углеводородов (и пропадиена в ППФ) и далее ректификацией выделяются этилен и пропилен. Оставшиеся этан и пропан используются как пиролизное сырьё (рециркулят). Пиролизная С4 фракция используется для выделения экстрактивной дистилляцией бутадиена и бутиленов.

Пиролизная смола, полученная на стадии первичного фракционирования используется для получения технического углерода.

На крупнотоннажных этиленовых установках лёгкие смолы (пиробензин) обычно перерабатываются с выделением УВ С5, БТК фракции (ароматические углеводороды С6-С8) и фракции С9. БТК фракция, состоящая на 90% из ароматических углеводородов, используется для получения бензола термическим или каталитическим гидродеалкилированием или для выделения бензола, толуола и ксилола экстракцией и экстрактивной дистилляцией. Из УВ С5 далее получают изопрен, циклопентадиен (дициклопентадиен в товарной форме). Фракция С9 используется для получения нефтеполимерных смол.