какое сырье для пиролиза является самым распространенным в россии
Добыча нефти и газа
Изучаем тонкости нефтегазового дела ВМЕСТЕ!
Пиролиз углеводородов
Пиролиз является ключевым крупномасштабным процессом, обеспечивающим функционирование промышленности нефтегазохимического синтеза.
На его основе получают около 75% всех нефтехимических продуктов. Первоначально пиролиз предназначался для получения этилена, который используется для производства полиэтилена, этилен-пропиленового каучука, винилхлорида, этиленоксида и соответствующего гликоля, этилбензола и стирола, альфа-олефинов, этанола, винилацетата и др. Сегодня пиролиз является основным и крупнотоннажным источником пропилена, бензола, БД и других продуктов (рис. 11), и не имеет себе равных по значимости и мощности в нефтехимическом синтезе.
Если ранее основным источником БД было дегидрирование n- бутана и n-бутенов, а источником бензола каталитический риформинг низкооктановых бензиновых фракций, то сейчас важнейшим источником БД является С4 фракция пиролиза, а бензол получают из легкой смолы пиролиза. Получение этих продуктов в процессе пиролиза оказалось дешевле традиционных методов, а их выделение улучшает экономику производства этилена и пропилена.
В Советском Союзе относительно многотоннажное производство этилена начали осваивать в 40-е годы 20 века. Резкий рост мощностей пришелся на период 1965-1976 гг.
После распада СССР на территории России осталось 22 установки по производству этилена, входившие в состав 14 нефтехимических комплексов. К 2001 году функционировало только 10 с суммарной мощностью 2,6 млн. т (произведено около 2 млн. т этилена). За последние 18 лет в России не введено ни одной но- вой мощности пиролиза углеводородов, однако увеличены мощности пиролиза углеводородов на ОАО «Нижнекамскнефтехим» и ОАО «Казаньоргсинтез».
Основные производители и объемы производства этилена в России представлены на рисунке 12.
В «Плане развития газо- и нефтехимии России на период до 2030 года» приведены планируемые мировые мощности пиролиза по этилену (табл. 6).
Показано, что доля пиролизных мощностей, размещенных на Ближнем Востоке и в странах Северо-Восточной Азии, увеличилась с 26% в 2000 году до 46% в 2010 году. По прогнозам к 2030 году доля этих регионов увеличится и составит 49%.
Современные зарубежные пиролизные установки, введенные последние годы в Китае и в странах Персидского залива, имеют мощности в 1 млн. т по этилену и более (установки пиролиза мощностью 1,4 млн. т и 1,3 млн. т в Эль-Джубаил и Янсаб в Саудовской Аравии или установки пиролиза мощностью 1,2 млн. т под Шанхаем в Китае).
В Европе этилен получают в основном из нафты, поэтому его стоимость привязана к цене нефти. На Среднем Востоке, в основном, в качестве сырья для пиролиза используют этан, поэтому и цена этилена почти в два раза ниже, чем в Европе. Так как сырье для пиролиза с водяным паром, включая этан и пропан, в Северной Америке дешевле нефтепродуктов, использование последних будет там сокращаться.
При производстве этилена в Японии сырьем служит нафта. В Малайзии и Таиланде сырьем отдельных установок являются этан и сжиженные газы, извлекаемые из природного (богатого этаном) газа Малайзии.
В целом, во всем мире наблюдается постепенное снижение использования в качестве сырья прямогонного бензина и других жидких углеводородов и вовлечение в переработку газового сырья. А такие виды сырья, как этан, сжиженный пропан и бутаны получают, в основном, на газоперерабатывающих заводах, и цены на них изменялись не так резко.
Согласно данным «Плана развития газо- и нефтехимии России на период до 2030 года» средний расход сырья на 1 т этилена составляет 2,45 т СУГ или 2,94 т нафты или 1,29 т этана.
Структура сырья для производства этилена в России и других странах представлена на рисунке 13. В России более половины сырья пиролиза составляют различные бензины и всего 30% углеводородные газы. По своей единичной мощности и техническому состоянию почти все отечественные производства не соответствуют современному
Правительством РФ принято важное решение о строительстве семи пиролизных комплексов мирового уровня, что позволит увеличить производство этилена в стране до 13,5 млн. т в год в 2020 году и до 14,2 млн. т в 2030 году. Для этих целей планируется перерабатывать порядка 6,25-6,7 млн. т этана, 15,95-16,8 млн. т СУГ и 13,5 млн. т нафты (табл.7).
Выход пропилена обычно составляет около 15 % вес. от загрузки нефти, в то время как выход этилена, как правило, бывает в два раза выше, то есть соотношение получаемых при пиролизе двух важнейших нефтепродуктов составляет приблизительно 0,5.
Спрос на пропилен относительно этилена будет расти более высокими темпами (с 0,59 т пропилена на 1 т этилена сегодня и до 0,62 т пропилена на 1 т этилена в 2014 г.).
Помимо этилена и пропилена сегодня в России пиролиз является источником БД, выход которого составляет 2-4,5%. При пиролизе бензина и газойля образуется также 20-40% смолы, содержащей ароматические углеводороды, и являющейся основным источником бензола.
Мировой спрос на бензол, по оценке консалтинговой компании CMAI, на период до 2020 г. будет расти на 2% в год и концу этого срока достигнет 50 млн. т.
Пиролиз. Справка
Пиролиз (от греч. pyr – огонь, жар и lysis – разложение, распад) – термическое разложение органических соединений (древесины, нефтепродуктов, угля и прочего) без доступа воздуха.
Из молекул органических отходов в результате пиролиза образуются менее сложные частицы, молекулы простых органических соединений и зола; продукты пиролиза могут использоваться как сырье для химических производств и топливо.
Пиролиз – один из важнейших промышленных методов получения сырья для нефтехимического синтеза. Целевой продукт пиролиза – газ, богатый непредельными углеводородами: этиленом, пропиленом, бутадиеном. На основе этих углеводородов получают полимеры для производства пластических масс, синтетических волокон, синтетических каучуков и других важнейших продуктов.
Виды пиролиза
Окислительный пиролиз – процесс термического разложения промышленных отходов при их частичном сжигании или непосредственном контакте с продуктами сгорания топлива. Данный метод применим для обезвреживания многих отходов, в том числе «неудобных» для сжигания или газификации: вязких, пастообразных отходов, влажных осадков, пластмасс, шламов с большим содержанием золы, загрязненную мазутом, маслами и другими соединениями землю, сильно пылящих отходов.
Кроме этого, окислительному пиролизу могут подвергаться отходы, содержащие металлы и их соли, которые плавятся и возгорают при нормальных температурах сжигания, отработанные шины, кабели в измельченном состоянии, автомобильный скрап и др.
Метод окислительного пиролиза является перспективным направлением ликвидации твердых промышленных отходов и сточных вод.
Сухой пиролиз. Этот метод термической обработки отходов обеспечивает их высокоэффективное обезвреживание и использование в качестве топлива и химического сырья, что способствует созданию малоотходных и безотходных технологий и рациональному использованию природных ресурсов.
Сухой пиролиз – процесс термического разложения без доступа кислорода. В результате образуется пиролизный газ с высокой теплотой сгорания, жидкий продукт и твердый углеродистый остаток. В зависимости от температуры, при которой протекает пиролиз, различается:
1. Низкотемпературный пиролиз или полукоксование (450–550 °С). Для данного вида пиролиза характерны максимальный выход жидких и твердых (полукокс) остатков и минимальный выход пиролизного газа с максимальной теплотой сгорания. Метод подходит для получения первичной смолы – ценного жидкого топлива, и для переработки некондиционного каучука в мономеры, являющиеся сырьем для вторичного создания каучука. Полукокс можно использовать в качестве энергетического и бытового топлива.
2. Среднетемпературный пиролиз или среднетемпературное коксование (до 800 °С) дает выход большего количества газа с меньшей теплотой сгорания и меньшего количества жидкого остатка и кокса.
3. Высокотемпературный пиролиз или коксование (900–1050° С). Здесь наблюдается минимальный выход жидких и твердых продуктов и максимальная выработка газа с минимальной теплотой сгорания – высококачественного горючего, годного для далеких транспортировок. В результате уменьшается количество смолы и содержание в ней ценных легких фракций.
Метод сухого пиролиза получает все большее распространение и является одним из самых перспективных способов утилизации твердых органических отходов и выделении ценных компонентов из них на современном этапе развития науки и техники.
Пиролиз углеводородов
Процесс пиролиза углеводородов (800 900°С) (газовых углеводородов, прямогонного бензина, атмосферного газойля) является основным источником получения этилена и одним из главных источников получения пропилена, дивинила, бензола и ряда других продуктов. Процесс пиролиза (крекинга) нефтегазового сырья был запатентован в 1877 году российским инженером химиком Александром Александровичем Летним.
Пиролиз древесины
При пиролизе древесины (450 500°С) образуется ряд веществ таких как: древесный уголь, метиловый спирт, уксусная кислота, ацетон, смола и др. Россия одна из самых богатых лесом стран. Поэтому в России сформировались и работали лучшие в мире школы по пиролизу древесины. Их вклад получил мировое признание.
Пиролиз мусора и отходов
Существуют проекты уничтожения бытового мусора с помощью пиролиза. Затруднения с организацией пиролиза шин, пластмасс и других органических отходов связаны не с технологией собственно пиролиза, которая не отличается от технологии термической переработки других твердых материалов.
Проблема состоит в том, что в большинстве отходов содержится фосфор, хлор и сера. Сера и фосфор в окисленной форме летучи и наносят вред окружающей среде. Хлор активно реагирует с органическими продуктами пиролиза с образованием стойких ядовитых соединений (например, диоксины).
Улавливание этих соединений из дыма – процесс не из дешевых и имеющий свои сложности. Проблема переработки изношенных автомобильных шин и вышедших из эксплуатации резинотехнических изделий имеет большое экологическое и экономическое значение для всех развитых стран мира. А невосполнимость природного нефтяного сырья диктует необходимость использования вторичных ресурсов с максимальной эффективностью.
Шины и полимеры представляют собой ценное сырье, в результате их переработки методом низкотемпературного пиролиза (до 500 °С) получаются жидкие фракции углеводородов (синтетическая нефть), углеродистый остаток (технический углерод), металлокорд и горючий газ. В то же время, если сжечь 1 т шин, то в атмосферу выделится 270 кг сажи и 450 кг токсичных газов.
Преимущества пиролизных установок:
1. Достигаются практически полная утилизация материально-энергетических ресурсов ТБО и энергоавтономность всего технологического цикла.
2. Поскольку термическое разложение происходит без доступа воздуха, нет условий для образования таких токсичных соединений, как диоксин, фуран, бензапирен и др.
3. Замкнутость схемы, компактность оборудования и экологическая чистота определяют возможность размещения такого предприятия в черте любого города.
4. Учитывая, что минеральная составляющая ТБО – экологически чистый после термообработки шлак – может использоваться для дорожных работ, такую технологию можно отнести к категории полностью безотходных.
5. Эти установки позволяют получать прибыль за счет реализации произведенной продукции (пар, электроэнергия) в отличие от действующих сегодня производств, где эксплуатационные затраты значительно превосходят доход от реализации, а рентабельность предприятий основывается на платежах населения за переработку мусора.
Для пиролизных установок нет необходимости строить капитальные сооружения и высокие дымовые трубы. Установки могут монтироваться под навесом или в ангарах легкого типа на бетонном основании.
Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников
Пиролиз — технологии, оборудование и описание процесса
Пиролиз – это процесс распада органических и ряда неорганических соединений на молекулярном уровне. Он протекает под воздействием высоких температур, при условии полного отсутствия кислорода.
Описание процесса
Чтобы описать процесс пиролиза, для начала нужно разобраться с горением. Горение – это процесс быстрого окисления вещества. При этом каждые 2 атома водорода сочетается с 1 молекулой кислорода, а 1 атом углерода – с 2 частицами кислорода.
В результате образуется углекислый газ и вода. Последняя испаряется, поскольку при горении выделяется много тепловой энергии.
Технологический процесс можно описать следующим образом:
Пиролиз используется для безопасной утилизации химических веществ, которые могут выделять токсичные соединения при горении.
Формула, заложенная в основу процесса пиролиза.
Большинство видов опасного мусора нельзя сжигать, поскольку они загрязняют атмосферу. Пиролиз – это фактически бездымное горение, поэтому он подходит для утилизации любого мусора.
Условия для проведения
Температура пиролиза – от 200 до 900 градусов. При меньшей температуре процесс не будет активироваться. В качестве теплоносителя допустимо использовать электроэнергию или пиролизный газ.
Методы пиролиза
Выделяют несколько методов пиролиза. Они отличаются по способу нагрева, а также по сырью, подходящему для утилизации таким способом.
Сухой
Сухой пиролиз – это горение, которое протекает при условии полного отсутствия кислорода. Это позволяет полностью предотвратить окисление.
Принцип работы сухого пиролиза.
В процессе используются дегидратирующие средства. Пиролизные установки работают на электричестве.
Сухой пиролиз может протекать при разных температурных режимах:
| Название | Температура |
|---|---|
| Полукоксование | До 550 градусов |
| Среднетемпературный | От 550 до 800 градусов |
| Высокотемпературный | От 800 градусов |
Сухой метод пиролиза подходит для переработки углеводородных отходов. Твердый остаток, получаемый в процессе, может использоваться в качестве вторсырья для химической промышленности.
Окислительный
Окислительный пиролиз – это самый экологически чистый метод. Сырье в установках нагревается до 900 градусов. Сжигание происходит под воздействием горячих дымовых газов, являющихся катализатором реакции.
Вещество начинает сгорать и выделять тепловую энергию. В результате твердый остаток нагревается до температуры в 16 тысяч градусов.
Современный подход
Помимо вышеописанных, в промышленности используется несколько современных методов утилизации.
Современные методы пиролиза эффективнее, экологически чище и приносят больше пользы.
Продукты пиролиза
Пиролизная смола активно используется в химической промышленности.
Продуктами пиролиза могут выступать:
Твердый остаток может использоваться в качестве вторсырья на перерабатывающих предприятиях. Пиролизный газ и тепловая энергия активно используется в промышленности, а также в быту, выступая заменой электрификации и газификации участка.
Типы установок
Установки, вырабатывающие пирогаз, делятся на бытовые и промышленные. Бытовые обладают сравнительно небольшими размерами.
Пиролизные установки различаются по следующим параметрам:
В быту используются небольшие и малогабаритные установки, однако даже они способны обеспечить тепловой энергией участок небольших размеров.
Виды по типу сжигаемого материала
Все установки также отличаются по типу перерабатываемого сырья. Где-то используется гидропиролиз, где-то – сухой метод.
Пиролиз ТБО
Безопасная переработка мусора, в процессе которой не выделяются вредные соединения, — одна из главных задач экологии. Пиролиз помогает значительно сократить агрессивное воздействие ТБО на окружающую среду. При этом в процессе утилизации появляется твердый остаток, который можно использовать в качестве вторсырья.
В установках можно перерабатывать отходы:
В процессе утилизации не образуется тяжелых металлов, только биоразлагаемые и безопасные материалы.
Пиролиз метана
Утилизация метана проходит на разных температурных режимах. Сначала под воздействием высоких температур газ распадается на ацетилен. Однако это бесполезно и не имеет никакого экономического оправдания.
После этого в установку добавляют активированный уголь, утилизация проходит на низких температурах. В результате начинается реакция тримеризации.
Пиролиз древесины
Другое название – древесный крекинг. Обработка проходит при температуре в 2 тысячи градусов. В результате вырабатывается большое количество оксида углерода, а также тепловая энергия.
После этого пиролизная установка разогревается до 5 тысяч градусов. В результате вырабатывается метанол, смола, ацетон и уксусная кислота. Помимо этого образовывается древесный уголь.
Использование в быту
Пиролиз углеводородов нашел широкое применение в быту. Установки используют для выработки дешевой тепловой энергии.
Пиролизные котлы
Пиролизные котлы с естественной подачей кислорода – это тепловые установки с высоким коэффициентом полезного действия. В качестве источника используется древесина, а также выделяемый в процессе древесный газ.
Сравнение обычного твердотопливного котла и пиролизного.
Бытовая установка состоит из двух камер сгорания. В первой древесина преобразуется в газ под воздействием высоких температур. Во второй камере оказываются трудно сгораемые остатки.
Они утилизируются при температуре свыше 1 тысячи градусов, вырабатывая тепловую энергию.
Очистка духового шкафа
Простые пиролизные установки используются в процессе самоочистки в современных шкафах.
Под воздействием высоких температур грязь и налипший жир карбонизируется. Процесс занимает до четырех часов.
После этого образовывается пепел, который легко стирается обычной тряпкой или губкой.
Получение древесного угля
Бытовые установки используются также для получения древесного угля. В специальных установках утилизируется древесина лиственных или хвойных пород. В процессе появляются уголь, смола и газ.
Переработка происходит в 2 этапа. Для начала при температуре в 300 градусов начинается выработка большого количества тепловой энергии. Затем, при 500 градусах, образуется твердый остаток – древесный уголь.
Промышленный пиролиз
Пиролизные установки активно применяются в промышленности.
Они могут использоваться для:
Технологическое оформление
Переработка сырья в промышленных пиролизных установках проходит на нескольких этапах.
Оборудование состоит из нескольких узлов:
Сырьевая база
Сырье пиролиза в европейских странах и в России отличается по составу.
Процентное соотношение в мире следующее:
| Процентное соотношение | Сырьё |
|---|---|
| 27% | Этан |
| 14% | Бутан |
| 53% | Нафта |
| 5% | Керосино-газойлевые фракции |
В России сырьем также выступают легкие углеводороды широкой фракции, а керосино-газойлевое сырье не используется. При этом их доля постоянно увеличивается, в связи с растущими объемами добычи нефти.
Производство низших олефинов
Не так давно был опубликован рейтинг стран по производству низших олефинов.
Из этого можно сделать вывод, что пиролизные установки в промышленности России пока не получили должного распространения.
Технологическая схема
Пиролизное горение проходит по сложной технологической схеме.
Пример схемы пиролизной установки.
Предварительный подогрев
На этом этапе сырье нагревают, после чего смешивают с водяным паром, добиваясь концентрации в 0,5.
Наличие водяного пара позволяет избежать обратной реакции. После этого сырье подогревают до 500 градусов.
Печь пиролиза
Реакция происходит в змеевиках пиролизной печи на протяжении примерно 0,6 секунд.
Схема работы печи пиролиза.
Обработка происходит под воздействием высоких температур в 800 градусов, что позволяет увеличить выработку олефинов.
Блок захолаживания
Захолаживание происходит при помощи воды, а также жидкой части продукта С9+.
Способ охлаждения исходного газа.
Так называемый квенчинг подразумевает подачу охлажденного сырья в холодные продукты горения, благодаря чему реакция пиролиза моментально останавливается.
Блок фракционирования
Газ попадает в блок фракционирования. Тяжелые компоненты выходят из куба колоны.
Легкие охлаждаются, после чего разделяются на газ и жидкость. После этого газ сжижается, охлаждается и подается в деметанизатор.
Деметанизатор
На этом этапе из смеси выделяются углеводородные компоненты или бензин. Неконденсированный газ используется в качестве топлива, а также для захолаживания сырья.
Остальной газ подается в деэтанизатор.
Деэтанизатор
На этом этапе технологического процесса ацетилен превращается в этилен.
Блок колонны деэтанизатора.
После этого смесь компонентов С2 разделяется в ректификационной колоне.
Депропанизатор
На этом этапе металацетилен превращается в пропилен.
Схематическое изображение работы блока депропанизатора.
После этого он также подается в ректификационную колону.
Дебутанизатор
Дистилят смешивается с газами и используется в качестве топлива для печи. Тяжелые углеводороды отправляются на разделение.
Колонны разделения фракций
На последнем этапе тяжелые углеводороды разделяются на ароматические. Выделяется этилен, пропилен.
Перспективы применения
Пиролиз – это экологически чистый способ переработки мусора, в том числе промышленных отходов. При использовании пиролизных установок в атмосферу не выделяются токсические соединения.
Кроме того, в процессе образуется вторсырье, а также дешевая тепловая энергия.
Пиролиз метана из чего состоит и для каких целей применяется
Методы пиролиза
Существует два основных метода: сухой и окислительный, которые используются для утилизации разных видов сырья и отличаются по способу нагрева.
Сухой метод
Пиролиз протекает без доступа кислорода, чтобы предотвратить горение или окисление. При необходимости добавляют дегидрирующие или дегидратирующие средства. Емкости с сырьем нагреваются снаружи. Лабораторные установки оборудованы системами электрического теплоснабжения.
Различают три температурных режима:
Сухой метод подходит для переработки и обезвреживания углеводородных отходов. Полученные продукты — сырье для химической промышленности.
Окислительный метод
Пиролизуемое сырье нагревается до 600-900 °C путем подачи в закрытый контейнер горячих дымовых газов или частично сжигается. Окислительный метод пиролиза применяется для уничтожения твердых отходов промышленных предприятий и сточных вод, переработки пластика, резины и других материалов, которые нельзя сжигать или газифицировать.
Современные методы
Достоинства и недостатки
Недостатки
Достоинства
Кстати, прочтите эту статью тоже: Установка замедленного коксования
Виды установок
Пиролизные установки для переработки бытовых и промышленных отходов существуют давно. Они преобразуют твердые материалы в горючие газы. Наряду с крупными устройствами производительностью несколько тысяч тонн в год имеются небольшие, которые генерируют электроэнергию.
В 2000-е годы появились модели, предназначенные для получения биоугля.
Комплекс обращения с отходами, оборудованный пиролизной установкой, Канада
Технические комплексы собирают из разных модулей. Например, устройство, перерабатывающее пластмассы и резиновые изделия, может состоять из печи пиролиза, расположенной выше системы вытяжки отработанных газов, линии химосинтеза, вентилятора, дымососов, силовой части.
Продукты пиролиза
При высокотемпературном нагревании метана получают вещества из группы олефинов. К продуктам пиролиза газа относятся этилен и ацетилен. Помимо этих веществ, образуются такие соединения:
Ацетилен – это горючий газ. Его химическая формула – С2Н2. Он легче воздуха, имеет резкий запах.
Фактором, характеризующим эффективность реакции, является устойчивость получаемых соединений к действию высоких температур. Стойкость ацетилена при нагревании увеличивается, а других продуктов – падает.
Недостаток ацетилена – неустойчивость. За минимальный промежуток он может превратиться в водород и углерод. Поэтому газы, образованные в результате пиролитической реакции, могут пребывать в реакционной зоне 0,01 секунду.
Технический углерод (сажа) вместе с водородом являются конечными продуктами высокотемпературной обработки метана. Пиролиз используют для получения сажи. В результате реакции образуется 1 атом углерода и 2 атома водорода.
Этилен – результат превращения ацетилена. Переработка последнего усложняет процесс и делает его более затратным. Важный углеводород получают также при прямом превращении метана. С этой целью изобрели комбинированную закалку.
Промышленное применение
Области применения пиролиза метана
Раньше ацетилен использовали для освещения улиц, устанавливая лампы с этим веществом. Сейчас газ применяют в химической промышленности. Из ацетилена изготавливают каучук, пластмассы, растворители, волокна химического происхождения – вот, для чего используют пиролиз метана.
Этилен добывают как мономер для полиэтилена, сополимеров. Их применяют в следующих областях:
Пиролиз метана – реакция, с помощью которой получают важные углеводороды ацетилен и этилен. Их используют в химической промышленности, автомобилестроении, производстве резины.
Использование в быту
На бытовом уровне технологии пиролиза применяются для получения тепла и древесного угля, эффективной очистки духовок от трудно удаляемого нагара.
Пиролизные котлы для отопления
Благодаря особой конструкции у пиролизных котлов с естественной подачей кислорода высокий КПД. Сырьем служат древесина и древесный газ. При их сжигании образуется мало вредных для окружающей среды веществ. Количество производимого тепла зависит от качества топлива. Некоторые котлы рассчитаны на щепу, топливные гранулы, уголь, кокс.
Главная часть устройства — две камеры сгорания, у каждой из которых своя функция. В верхней сырье высушивается, превращается в древесный газ. Там же сгорают некоторые составляющие газа.
Трудно сжигаемые попадают в нижнюю камеру, где преобразуются в тепло при температуре выше 1000 °C.
Очистка духового шкафа
Большинство новых моделей духовок способны самоочищаться. Происходит это за счет высокой температуры. Грязь внутри духового шкафа карбонизируется, отпадает сама или легко удаляется. Этот процесс, занимающий около трех часов, относительно энергоемкий: расход электроэнергии в среднем составляет 3-4 кВт⋅ч. Пепел устраняется влажной губкой после охлаждения устройства. Перед пиролитическим самоочищением убирают решетки, кастрюли, противни.
Для получения древесного угля
При переработке древесины лиственных или хвойных пород образуются древесные:
В зависимости от температуры выделяют несколько фаз процесса. Когда она поднимается выше 280 °C, начинается сильная экзотермическая реакция, высвобождается много энергии. В последней фазе (t>500 °C) из дымовых газов при их прохождении через обугленные слои выделяются горючий монооксид углерода и водород. Твердый остаток — красный, черный или белый уголь.
Технологическая схема
Предварительный подогрев
Поток сырьевой нафты (поток П01) предварительно нагревают и смешивают с паром (С3) до достижения соотношения пара к нафте порядка 0,5 (мас.). Поскольку пар инертен (не вступает в реакцию с этаном или другими компонентами), его присутствие не приводит к образованию побочных продуктов. Поддержание пара в пределах 0,3-0,5 достаточно для снижения парциального давления, чтобы сохранить равновесие реакции по отношению к этилену и уменьшить обратное превращение в этан. Далее смесь нагревают до 500 ○С (П2) и подают на крекинг.
Кстати, прочтите эту статью тоже: Установка производства серной кислоты
Печь пиролиза и блок захолаживания
Реакция крекинга проходит в змеевиках печи, где время пребывания сырья составляет порядка 0,6 с. Такое время выбирается с целью увеличить выход олефинов при режиме работы 850 °С и 1 бар. Продукты крекинга (которые выходят из печи при 850 °C в П3) охлаждаются до 230 °C (П4) путем производства пара высокого давления и низкого давления (ВД/НД) (С1 и С2) для выработки электроэнергии.
Типичная печь для проведения процесса пиролиза
Газопродуктовая смесь захолаживается с помощью H2O и части жидкого продукта фр. С9+. В реакционной смеси присутствует значительное количество олефинов, которые легко подвергаются реакциям полимеризации и поликонденсации.
Квенчинг (квенч) – это технологический метод, который дает возможность быстро прекратить реакции крекинга с помощью подачи холодного сырья или охлажденного нефтепродукта в горячие продукты крекинга.
Блок фракционирования
Полученный газ (П5) охлаждается и подается в основную колонну фракционирования, где тяжелые компоненты (C9+) выходят с куба колонны (П8). Легкие компоненты (П6) с верха колонны сначала охлаждаются до температуры окружающей среды и направляются в сепаратор, где потоки газа и жидкости разделяются. Газовый поток (П07) сжимается в многоступенчатом компрессоре с промежуточным охлаждением до 3,1 МПа. В процессе компримирования газа с его последующим охлаждением образуется жидкая фаза, которая затем направляется в отпарную колонну для извлечения жидких ароматических углеводородов (П26).
Во время сжатия газа (обычно на последней стадии) газ очищают при помощи каустической соды (NaOH) для удаления кислых газов. Затем очищенный газ (П10) осушают с помощью цеолитов и направляют в секцию фракционирования установки пиролиза. Газ сначала охлаждают до температуры порядка минус 50 °С и подают в деметанизатор.
Деметанизатор
Несконденсированные газы выходят из верхней части колонны. Далее газ проходит через турбодетандер, в результате чего его давление снижается до 0,1 МПа и газ охлаждается. Охлажденный поток газа используется для захолаживания сырья на входе в деметанизатор, после чего используется в качестве топлива в печи (Т1) и в котле (Т2).
Кстати, прочтите эту статью тоже: Установка ЭЛОУ-АВТ-6
Турбодетандер, является центробежной или осевой турбиной, проходя через которую сжатый газ высокого давления расширяется с высвобождением энергии, которая часто используется для приведения в действие компрессора или генератора.
Газ низкого давления на выходе из турбины имеет очень низкую температуру минус 150 °С или менее, в зависимости от рабочего давления и свойств газа.
Нижний продукт деметанизатора при давлении 2,6 МПа (П12) подается в деэтанизатор.
Деэтанизатор
Дистиллят деэтанизатора сначала направляется в реактор гидрирования, где ацетилен (C2H2) преобразуется в этилен. Затем смесь компонентов С2 разделяется в ректификационной колонне, работающей при давлении 1,8 МПа.
Кубовый продукт деэтанизатора подается в депропанизатор.
Депропанизатор
Дистиллят депропанизатора сначала направляется в реактор гидрирования для преобразования метилацетилена (C3H4) в пропилен (C3H6), а затем направляется в колонну разделения C3, работающую при давлении 2,1 МПа.
Кубовый продукт депропанизатора направляется на разделение в дебутанизатор.
Дебутанизатор
Дистиллят дебутанизатора (П24) смешивается с оставшимися несконденсированными газами и используется в качестве топлива для котла.
Тяжелые углеводороды с куба дебутанизатора (П25) направляются на извлечение и разделение ароматических углеводородов.
Колонны разделения фракций С2 и С3
Ректификационная колонна разделения углеводородов С2 содержит более 120 тарелок. Этилен выводится с верха колонны и после рекуперации тепла доступен для проведения процесса полимеризации (П17). Колонна разделения С3 содержит более 240 тарелок для достижения желаемой чистоты пропилена (марки полимера) в выводимом дистилляте (П22).
Установка полностью интегрирована с паровым циклом, в котором пар (различного давления) производится и распределяется на установке. Тепло дымовых газов печи используется для предварительного нагрева реагентов до требуемой температуры и для производства пара. Произведенный пар имеет давление 10,0 МПа и перегревается до 500 °C. Пар низкого давления используется для реакций крекинга и для ребойлеров на установке.
Специфика применения
В идеальной ситуации пиролиз осуществляют в замкнутом пространстве без притока кислорода воздуха, с постоянным подводом энергии. Чтобы снизить затраты энергии на данный химический процесс, используют горючие газы, образующиеся во время пиролиза. В качестве основного оборудования, применяемого в производстве, необходимо упомянуть газогенераторы, фильтры, а также блоки охладителей.
Отходы в виде щепы, опилок, стружки помещают в печь, затем осуществляется процедура их сжигания при минимальной подаче воздуха. Учитывая зависимость между производительностью установки и температурой процесса, в промышленности используют вариант быстрого пиролиза, предполагающего разогревание сырья до максимальной температуры.
Выделяющиеся газы охлаждают, фильтруют, закачивают в специальные резервуары для последующего применения.
При пиролизе каменного угля получают смесь ценных продуктов. Особенность данного процесса заключается в необходимости нагревания смеси до высокой температуры. Какие ценные компоненты для химического производства можно получить при пиролизе древесины?
В первую очередь выделим кокс, применяемый в больших объемах в процессе плавки стали. Кроме того, в получаемой газообразной смеси содержится аммиак, востребованный в химии удобрений.
Анилин является основным компонентом эмалей и красок, получаемых в современной промышленности. Толуол – ценное сырье для производства красителей и взрывчатых веществ.
Особенности древесного пиролиза
Такой пиролиз — это процедура сжигания древесины без присутствия воздуха, осуществляемая при температуре около 5000 градусов. В качестве ценных продуктов, получаемых в ходе такого взаимодействия, выступают уксусная кислота, ацетон, метанол, а также смола. Особенность данной химической реакции состоит в том, что древесный уголь можно применять в качестве отличного топлива для ускорения многих химических взаимодействий.
Такой пиролиз — это процесс, который начинает протекать при двухстах градусах по Цельсию, сопровождается реакция выделением смеси оксидов углерода. При последующем сжигании продуктов в атмосфере кислорода воздуха наблюдается повышение суммарной калорийности.
Древесный пиролиз — это отдельный раздел в химии, заслуживающий детального рассмотрения и изучения.