Процессы пиролиза в современной промышленности химической переработки нефти и газа
ВВЕДЕНИЕ
Процессы пиролиза в современной промышленности химической переработки нефти и газа занимают доминирующее положение как по масштабам перерабатываемого сырья и объёмам получаемых продуктов, так и по значимости для общего развития нефтехимической промышленности. Пиролиз углеводородов нефти и газа в настоящее время является основным источником не только производства наиболее многотоннажных олефинов – этилена и пропилена, но и бутадиена, бутиленов, низкомолекулярных ароматических углеводородов, ацетилена, аллена, метилацетилена, циклопентадиена, бициклических и полициклических ароматических углеводородов, компонентов моторных топлив, нефтеполимерных смол и других ценных продуктов, представляющих исключительный интерес для промышленности нефтехимического и органического синтеза [1, 2].Несмотря на более чем столетнюю историю развития процессов пиролиза, интерес к изучению различных аспектов и широкому практическому применению их во всех экономически развитых странах не ослабевает.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………….....4
ГЛАВА 1. КИНЕТИКА И МЕХАНИЗМ ПРОЦЕССА……………………….......5
1.1. Основное назначение процесса пиролиза……...……………………………..5
1.2. Химизм процесса пиролиза углеводородов…...……………………..............5
1.3. Термодинамика пиролиза углеводородов………………………………........9
1.4. Кинетические параметры элементарных реакций………………………....12
1.5. Технологические параметры процесса……………………………...……....15
1.6. Основные виды сырья процесса пиролиза……………………………...…..18
1.7. Продукты пиролиза и основные направления их использования………....19
1.8. Анализ работы печного блока установки пиролиза и необходимость его модернизации……………………………………………………………………...21
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ…..…………………………………….....33
2.1. Объект исследования…………………………..………..................................33
2.2. Перевод печи пиролиза этана типа SRT-I поз. F- 02А,В на пиролиз бензина (ШФЛУ)…..………………………………………………………………………..36
2.3. Принципиальной схема пиролиза бензина на печи типа SRT-I F-02А,В…37
3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ….…………………………………………...39
3.1. Расчет печи……………………..……………………………………………..39
3.2 Расчет сырьевого насоса……….……………………………………………...55
4. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА…...…………………………………57
4.1. Выбор и обоснование параметров контроля, регулирования и сигнализации……………………………………...………………………….........57
4.2. Выбор и обоснование схем автоматического контроля и регулировании.58
4.3. Выбор средств автоматизации………………………………………............58
4.4. Описание принципа работы автоматизированной системы управления технологическим процессом…………………………………………..…............60
5. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА…………………………………………………………………………..63
5.1. Опасности производства, наиболее опасные места на установке…………63
5.2. Коллективные и индивидуальные средства защиты………………...……..63
5.3. Пожарная безопасность………………………………………………………65
6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ…..……………………………………………...66
6.1. Расчет единовременных капитальных затрат……………………………….66
6.2. Определение источника образования экономического эффекта…………..66
6.3. Расчет производственной мощности и материального баланса…………...67
6.4. Расчет себестоимости продукции до и после модернизации.…………..…69
6.5 Расчет основных технико-экономических показателей………………….....71
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.…………………………………………………………………...75
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ……………………………....76
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Мухина Т.Н. Пиролиз углеводородного сырья / Мухина Т.Н., Барабанов Н.Л., Бабаш С.Е. – М.: Химия, 1987. – 240 с.
Сивухинов А.Г. Высокотемпературные процессы пиролиза и гидропиролиза нефтяного сырья / Сивухинов А.Г. – М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1985. – 36 с.
Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии / Дытнерский Ю.И. – М.:Химия, 1991. – 496 с.
Лебедев Н.Н. Химия и технология основного и нефтехимического синтеза / Лебедев Н.Н. – М.: Химия, 1971. – 840 с.
Старков В.Г. Пути интенсификации процесса пиролиза углеводородного сырья / Старков В.Г. – М.: МИНХ и ГП им. И.М Губкина. – 1997. – 141с.
Мухина Т.Н. Пиролиз углеводородного сырья / Мухина Т.Н., Столяр Г.Л., Барабанов Н.Л. – М.:НИИС, 1974. – 43 с.
Лукьянов П.И. Пиролиз нефтяного сырья / Лукьянов П.И., Басистов А.Г.. – М.: Государственное научно-техническое издательство нефтяной и горно-топливной литературы, 1962. – 274 с.
Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии / Касаткин А.Г. – М.: Химия, 1971. – 784 с.
Froment G.F. Development of Separation Methods and Chemical Transformations for Structural Elucidation of Large Organic Compounds in Petroleum Fractions // Chem.Eng. Sci, 1981. – V 36. – N8. – P. 1271 – 1282.
Огородников С.К. Справочник нефтехимика. – Л.: Химия, 1978. – 496 с.
Перри Дж. Справочник инженера-химика / Дж. Перри. – Л.: Химия, 1969. – 640 с.
Ентус, Н.Р. Трубчатые печи в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности / Ентус Н.Р., В.В. Шарихин. – М.: Химия, 1987. – 304 с.
Жирнов Б.С. Технологический расчет нагревательных трубчатых печей / Жирнов Б.С. – Уфа: Изд. Уфимского нефтяного института, 1987. – 55 с.
Вукалович М.П. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара / Вукалович М.П.. – М.: Издательство стандартов, 1969. – 408 с.
Уварова Е.Ф. Пиролиз атмосферного газойля в присутствии гомогенных инициирующих добавок / Уварова Е.Ф., Никонов С.А.// Нефтепереработка и нефтехимия
>Пиролиз жидкого сырья в печах SRT-I обычно проводят при следующих параметрах:
– температура – 830 °С;
– время пребывания потока в змеевике – 0,75 с;
– температура дымовых газов на выходе из топочной камеры – 980-1020 оС.
Конвекционная зона включает 3 секции. Дымовые газы сначала нагревают смесь паров воды и сырья, далее питательную воду для ЗИА и жидкое сырье. При этом сырье частично испаряется. Благодаря естественной тяге дымовые газы после печи выводятся в атмосферу. Температура газов при этом составляет 230-250 оС [1, 11].
Печи типа SRT-I предназначены для пиролиза не только бензоновых фракций, но и этана-рецикла. Отличительной особенностью печей для пиролиза этана является более длинный змеевик. Загрузка по бензину составляет 10-11,2 т/ч. Данный тип печей имеет четыре змеевика, причем выходы, из которых попарно соединены для подачи пирогаза в два ЗИА.
Компании «Selas» и KTI разработали печи с вертикальным расположением змеевиков. Число радов змеевиков равно дв