Пиролиз дихлорэтана в печах (стр. 1 из 3)
Описание объекта управления
1.1 Пиролиз дихлорэтана в печах R-501А,В,С.
Печь пиролиза R-501 А,В,С представляет собой стальную вертикальную, зауженную вверху камеру с габаритными размерами: нижней части - 15200х1900х6300 мм, верхней части - 15200х1224х5200мм. Тепловая мощность 1,9х106 ккал/ч. Внутри печь пиролиза футерована огнеупорным материалом, на верхней части расположены дымовая труба диаметром 1500мм высотой 26000мм. Общая высота печи пиролиза, вместе с дымовой трубой, составляет 40м.
В печи пиролиза R-501А,В размещен змеевик из 96 горизонтальных труб, в печи пиролиза R-501С из 88 горизонтальных труб, который по потоку условно делится на зоны подогрева, испарения, перегрева паров и реакции (см. рис. 1). Длина змеевика в печи R-501А,В –1308 п.м., в печи R-501С –1199 п.м.
Зона подогрева печи пиролиза R-501А,В состоит из двух рядного встроенного подогревателя, состоящего из 8 горизонтальных труб диаметром 114,3´4 мм по 4 трубы в каждом и десяти рядного подогревателя, состоящего из 40 горизонтальных труб диаметром 114,3´4 мм по 4 трубы в каждом ряду. Общая длина зоны подогрева 654 п.м. Трубы семи верхних рядов имеют оребренную поверхность.
Зона подогрева печи пиролиза R-501С представляет собой десяти рядный подогреватель из труб диаметром 114,3´4 мм по 4 трубы в каждом ряду, общей длиной 544 п.м. Трубы пяти верхних рядов имеют оребренную поверхность.
Зона испарения состоит из 14 горизонтальных труб диаметром 168,3´5,6 мм, общей длиной 191 п.м., размещенных в пять рядов, по 3 трубы в каждом ряду; в пятом 2 трубы.
Зона перегрева паров состоит из 8 горизонтальных труб диаметром 168,3´9,5 мм, общей длиной 109 п.м., размещенных в 2 ряда, по 4 трубы в каждом ряду.
Зона реакции состоит из 26 горизонтальных труб диаметром 168,3´9,5 мм, длиной 354 п.м., размещенных в 13 рядов, по 2 трубы в каждом ряду.
В зоне реакции дихлорэтан нагревается излучением тепла при сгорании топлива на форсунках. В зонах испарения и подогрева дихлорэтан нагревается отходящими дымовыми газами.
По потоку дымовых газов, печь пиролиза разделена на три зоны излучения: радиантную, переходную (шоковая) и конвекции (см. рис.1).
Зона излучения находится в расширенной части печи пиролиза, где расположены в шахматном порядке 128 горелок (64 шт на каждой стенке в 5 рядов по высоте: 1, 2 ряд по 14 шт., 3, 4, 5 – ряды по 12 шт.). В торцевых стенках печи пиролиза R-501 А,В,С расположены смотровые окна, для контроля за горением топлива на форсунках и состоянием труб змеевика.
Вверху расширенной части находится переходная или шоковаязона, предусмотренная для защиты труб конвекционной зоны от шокового эффекта прямого излучения (радиации) горелочной камеры. Зона конвекции размещается в самой верхней части печи, которая заужена для увеличения скорости дымовых газов и улучшения теплообмена.
Верхняя часть печи пиролиза соединена с дымовой трубой двумя дымоходами со встроенными шиберами, для ручного регулирования перепада давления в топке печи.
В печи пиролиза R-501 А,В,С при температуре 350-520оС происходит пиролиз дихлорэтана (дегидрохлорирование дихлорэтана до винилхлорида). Пиролиз – эндотермический процесс (DН298 =73 кДж/моль), который проходит со степенью конверсии не более 55 %, по следующему механизму:
C2H4Cl2C2H3Cl +HCl; Н298 = 73 кДж/мольНиже 350оС скорость этой реакции крайне низкая, а при 250оС – 1,2 дихлорэтан не разлагается, вообще. Пиролиз 1,2 дихлорэтана – цепной свободно-радикальный процесс, включающий в себя:
1. Инициирование цепи
CH2Cl - СН2Cl t CH2 Cl – C* H2 + Cl *дихлорэтан
2. Развитие и рост цепи.
Cl * + CH2Cl - CH2Cl CH2Cl – C* HCl + HClдихлорэтан
CH2Cl – C* HCl CH2 = CHCl + Cl*винилхлорид
3. Обрывцепи
CH2Cl – C* HCl + Cl* CH2Cl – CHCl2 1,1,2 –трихлорэтан
2CH2Cl – C*HCl CH2Cl – CHCl – CHCl - CH2Cl1,2,3,4 –тетрахлорбутан
2CH2Cl – C* HCl CHCl = CHCl + CH2Cl - CH2Cl идр.дихлорэтилен
Дихлорэтан из танков T-501А-Е насосами P-501А,В,С,D,Е с объемным расходом 25-50 м3/ч (в пусковом режиме 14-24 м3/ч), подается в змеевик печи пиролиза R-501 А,В,С. При этом имеется возможность подавать дихлорэтан на все три печи любыми двумя насосами одновременно.
При расходе дихлорэтана в печь пиролиза менее 25 м3/ч срабатывает сигнализация, а при расходе менее 20 м3/ч срабатывает сигнализация и закрываются клапаны подачи топлива и воздуха. Печь пиролизаR-50l А,В,С останавливается.
Состав дихлорэтана, подаваемый на печь пиролиза, определяется аналитически и состоит из: -1,2 дихлорэтана не менее 99,1 %; - легкокипящих компонентов не более 0,5 %; высококипящих компонентов не более 0,4 %; - железа не более 0,00007 %; - воды не более 0,0015 % (при сушке не более 0,0030 %), хлора – не более 0,0002 %.
Контролируется давление дихлорэтана на входе в печь пиролиза R-50l А,В,С в пределах 2,3-4,0 МПа. При давлении менее 2,3МПа и более 3,9 МПа, срабатывает сигнализация. При давлении более 4,0 МПа открывается предохранительный клапан со сбросом дихлорэтана с печей R-501 А,В в танк сухого дихлорэтана Т-501С,D, а с печи R-501С в танк Т-501D. Контролируется температура дихлорэтана на входе в печь R-501А,В,С (не выше 60°С).
Дихлорэтан поступает в верхнюю часть зоны подогрева, проходит сверху вниз подогреватель, где нагревается до температуры 200-260°С. После зоны подогрева, дихлорэтан поступает в зону испарения, где нагревается до температуры 250-290оС, и поступает в зону перегрева.
После зоны перегрева, пары дихлорэтана с температурой 270-390°С, поступают в зону реакции. В зоне реакции пары дихлорэтана нагреваются до температуры 460-520оС.
Реакционная смесь, состоящая из винилхлорида, хлористого водорода, побочных продуктов и неразложившегося дихлорэтана направляется из печи пиролиза в колонну закалки С-501А,В с температурой не выше 520°С.
При температуре более 520°С, срабатывает сигнализация, а при температуре 550°С срабатывает сигнализация и закрываются клапаны подачи топлива и воздуха. Печь пиролиза R-501 А,В,С останавливается.
В качестве топлива, используемого для обогрева печи пиролиза, используется: керосин осветительный, дизельное топливо (летнее и зимнее), газовый конденсат, топливо самолетное ТС-1.
Со склада ЛВЖ по эстакаде топливо с температурой минус 40 - плюс 40оС, через грязевик поступает в сборник V-510 вместимостью 9,76м3. В зимнее время топливо подогревается до температуры 40 - 50оС, проходя через подогреватель Е-506. В подогреватель Е-506 подается конденсат от насоса Р-606А,В, с температурой 90-105оС. Объемный расход топлива, поступающего в сборник топлива V-510, не более 5 м3/ч.
Уровень в сборнике топлива V-510 регулируется в пределах 20-80 %, клапан которого установлен на трубопроводе приема топлива. При уровне в V-510 менее 20 % и более 80 %, срабатывает сигнализация.
Сборник топлива V-510 соединен с атмосферой через воздушку. Для предотвращения образования взрывоопасной концентрации паров топлива с воздухом, в воздушку сборника подается азот через ограничительную шайбу и сбрасывается в атмосферу через огнепреградитель.
Топливо из сборника V-510 насосом Р-508 А,В подается в коллекторы, находящиеся на каждом ряду горелок и далее через вентиля к горелкам печей пиролиза R-501 А,В,С. Излишки топлива с каждого ряда через ограничительную шайбу поступают обратно в сборник топлива V-510.
Диаметр дюз на форсунках горелок и диаметр отверстий на ограничительных шайбах индивидуальны для каждого ряда и подобраны так, что обеспечивают, при давлении топлива 3,0 МПа (30 кгс/см2), нужное распределение тепла.
Объемный расход топлива по прямому потоку составляет не более 3,5 м3/ч. Объемный расход топлива по обратному потоку составляет 1,2-3,2 м3/ч. При расходе по обратному потоку менее 1,2 м3/ч и более 3,2 м3/ч, срабатывает сигнализация.
Кроме того, для каждого ряда горелок предусмотрено ручное регулирование давления топлива с помощью регулирующих вентилей.
Давление топлива по рядам горелок составляет 0,8-3,5МПа. При давлении менее 0,8 МПа срабатывает сигнализация.
Температура в топке печи пиролиза R-501А,В,С не выше 950оС.
Дымовые газы, образованные при сжигании топлива, с объемной долей кислорода 3,3-8,0 % и температурой 270-330°С, через дымовую трубу, выбрасываются в атмосферу.
Контролируется объемная доля кислорода. При объемной доле кислорода менее 3,3 % и более 8 %, срабатывает сигнализация. Дымовые газы контролируются аналитически на содержание: объемной доли кислорода - 3,3-8,0 %.
Контролируется температура дымовых газов. При температуре дымовых газов более 370°С, срабатывает сигнализация, а при температуре более 450°С, срабатывает сигнализация и закрываются клапаны:
- на трубопроводе подачи дихлорэтана в печь пиролиза;
- на трубопроводе подачи топлива в печь пиролиза;