- печью аккумулируется сравнительно небольшое количество тепла, что позволяет легко производить зонное регулирование и устанавливать оптимальный технологический режим при максимальном выходе целевых продуктов
- вследствие пониженных температур футеровки и тепловой изоляции уменьшаются тепловые потери, они составляют не более 2% от общего количества тепла, полученного от сжигания топлива
Такие печи отличаются высокими теплотехническими характеристиками, надежным и экономичным материальным оформлением, компактной конструкцией, высокой эффективностью работы [9].
2.2 Экологическое обоснование производства
Главной проблемой нефтехимических процессов является уменьшение газовых выбросов в атмосферу и сброса загрязненных сточных вод в водоемах.
В процессе пиролиза образуются дымовые газы при сжигании топлива в печах. Снижение вредных газовых выбросов осуществляют улавливанием диоксида серы из дымовых газов или обессеривают исходное топливо. В зависимости от качества топлива варьируется содержание сернистых веществ в газовых выбросах. Кроме того, для полноты сжигания топлива используют более совершенные конструкции горелок. В качестве топлива используется метано-водородная фракция, которая не содержит сернистых соединений.
На установке образуются сточные воды при отпарке подсмольной воды. Для сокращения количества загрязненных сточных вод в цеху пиролиза вторично используют получаемый в процессе загрязненный конденсат, предварительно собранный в резервуар и прошедший биологическую очистку.
Инертный газ, используемый для продувки аппаратов можно отводить в резервуары, а после очистки от попутных газов и сжатия его можно использовать повторно.
Содержание соединений серы и азота в сырье пиролиза жестко регламентируются, так как они концентрируются в жидких продуктах, что создает значительные трудности при их переработке.
Легкие и тяжелые смолы, образующиеся при пиролизе, отправляются на дальнейшую химическую переработку.
Токсичные свойства, ПДК исходного сырья и реагентов, продуктов производства, характеристика твердых, жидких и газообразных отходов, а также мероприятия по охране окружающей среды приведены в разделе 7 “Безопасность и экологичность проекта”.
2.3 Технологическая схема производства
В данном разделе излагается описание технологического процесса и технологической схемы отделения пиролиза углеводородов нефти.
Сырье с температурой окружающей среды и давлением 12-16 кг/см2 из отделения 11-19а цеха №11-19 проходит через отстойник (О-1), где отстаивается от воды и механических примесей, подогреватель (Т-1) поступает на печи пиролиза (П-1).
Пиролиз бензина осуществляется в 4-х двухпоточных печах в камере радиации и четырехпоточных печах в камере конвекции градиентного типа с ультразвуковыми горелками и вертикальным змеевиком в радиантной секции.
Механизм процесса пиролиза:
1) Инициирование цепи CH3-CH3 = 2CH3* (2.1)
CH3-CH2-CH3 = CH3* + CH2*-CH3 (2.2)
2) ПередачацепиCH3* + CH3-CH3 = CH4 + CH3-CH2* (2.3)
3) Продолжение цепи CH3-CH2* = H* + CH2=CH2 (2.4)
H* + CH3-CH3 = H2 + CH2*-CH3 (2.5)
CH3* + CH3-CH2-CH3 = CH3-CH*-CH3 + CH4 (2.6)
= CH2*-CH2-CH3 + CH4 (2.7)
H* + CH3-CH2-CH3 = CH3-CH*-CH3 + H2 (2.8)
= CH2*-CH2-CH3 + H2 (2.9)
C2H5* + C3H8 = C2H6 + C3H7* (2.10)
CH3-CH*-CH3 = CH3-CH=CH2 + H* (2.11)
CH3-CH*-CH3 = CH2=CH2 + CH3* (2.12)
4) Обрывцепи2CH3* = C2H6 (2.13)
CH3* + C2H5* = C3H8(2.14)
2C2H5* = C4H10 (2.15)
Для уменьшения коксообразования и увеличения выхода олефинов бензин перед подачей его в змеевик разбавляется паром в количестве 50% от веса сырья. Пар давления 12 кг/см2 поступает в цех из заводской сети, дросселируется с помощью клапана до давления 8 кг/см2 и поступает в коллектор, идущий на потоки печей пиролиза.
В этот же коллектор пара поступает пар, вырабатываемый в котлах-утилизаторах (КУ). Расход пара на разбавление бензина при входе в печь регулируется клапанами регуляторами расхода пара на потоки печи.
Количество сырья, подаваемого в печь, регулируется клапанами регуляторами расхода сырья на потоки печи.
В печи (П-1) паро-сырьевая смесь нагревается и разлагается при температуре 810оС с образованием пирогаза, в составе которого содержатся олефины, предельные углеводороды, смолы и кокс.
Обогрев змеевика печи (П-1) производится сжиганием метановодородной фракции (МВФ), предварительно подогретой до температуры 80-120оС и поступающей из отделения газоразделения или из общезаводской сети. МВФ поступает на каждую печь (П-1) двумя потоками (на правую и левую сторону) и через клапана регуляторы температуры выходов, распределяется на ультразвуковых горелках для сжигания.
Удаление дымовых газов из топки печи осуществляется дымососом через котел-утилизатор (КУ), в котором тепло дымовых газов используется для получения пара с давлением 8 кг/см2.
Питательной водой котлов-утилизаторов служит паровой конденсат, принимаемый из заводской сети. Температура дымовых газов до и после котла регистрируется потенциометром и выдерживается на входе до +400оС, на выходе из котла до +300оС. Дымовые газы после котла-утилизатора (КУ) выбрасываются в дымовую трубу.
На печах пиролиза смонтированы закалочно-испарительные аппараты (ЗИА) (Х-1). Закалка пирогаза производится для предотвращения протекания вторичных реакций с образованием из олефинов более тяжелых продуктов и утилизации тепла пирогаза. Пирогаз с температурой 810оС поступает в трубное пространство ЗИА (Х-1), где за счет кипения парового конденсата в межтрубном пространстве, температура снижается до 580-675оС. Дальнейшее снижение температуры до 170-400оС происходит в закалочных устройствах (выполненных в виде простой трубы из жаростойкой стали большего диаметра) в одну или две ступени, путем впрыскивания через форсунки в поток подсмольной воды. Пирогаз после закалки поступает в общий коллектор пирогаза.
В качестве питательной воды для ЗИА используется паровой конденсат, поступающий в рубашку ЗИА (Х-1) при температуре 150оС, где испаряется за счет тепла пирогаза.
Пирогаз после закалочного устройства с температурой 170-400оС поступает в общий коллектор пирогаза. Из общего коллектора пирогаз с температурой 170-300оС и давлением 1,5 кг/см2 поступает в нижнюю часть двух параллельно работающих колонн (К-1). Колонны (К-1) предназначены для выделения тяжелой смолы, промывки пирогаза от кокса и его охлаждения до 105-115оС. Колонны состоят из двух секций. Нижняя секция оборудована 8-ю тарелками решетчатого типа, орошаемых тяжелой смолой, подаваемой насосами (Н-1), через фильтр (Ф-1). Секция предназначена для улавливания кокса и осаждения тяжелой смолы. Верхняя секция колонны состоит из 12 тарелок ситчатого типа и служит для охлаждения пирогаза до температуры 105-115оС легкой смолой, подаваемой насосом (Н-8) из отсека легкой смолы разделителя (Е-3).
После колонн (К-1) пирогаз с температурой 105-115оС, объединяется в общий поток и поступает в воздушные холодильники (ХВ), где охлаждается до температуры 75оС воздухом, нагнетаемым вентилятором (В-1). При охлаждении пирогаза в холодильниках (ХВ) конденсируется водяной пар и углеводороды.
Газожидкостная смесь с температурой 75оС из холодильников (ХВ) поступает в сепаратор (С-1), где происходит отделение легкой смолы и водяного конденсата от пирогаза. Жидкая часть из сепаратора (С-1) самотеком поступает в общий отсек разделителя (Е-2), а пирогаз направляется в межтрубное пространство водяных холодильников (Х-2), где охлаждается до температуры 45оС промышленной водой, подаваемой в трубное пространство.
При охлаждении пирогаза в водяных холодильниках (Х-2) происходит дальнейшая конденсация водяного пара и углеводородов, которые в виде конденсата самотеком стекают в общий отсек разделителя (Е-2).
Разделитель (Е-2) представляет из себя емкость, разделенную на два отсека делительной перегородкой. Больший - общий отсек, а меньший - отсек легкой смолы.
Поступивший из сепаратора (С-1), холодильников (Х-2) конденсат попадает в общий отсек разделителя (Е-2). В результате разницы удельных весов происходит разделение конденсата на смолу и подсмольную воду. Смола перетекает в отсек легкой смолы, куда стекает смола из кармана смолы отстойника (О-2). Легкая смола насосом (Н-8) подается на орошение, а избыток в отделение 11-19а цеха №11-19.
Водяной конденсат, так называемая подсмольная вода, из общего отсека разделителя (Е-2) после закалочного устройства подается на закалку пирогаза, а избыток подсмольной воды откачивается в смолоотстойник.
После холодильников (Х-2) пирогаз поступает в холодильники (Х-3) для дальнейшего охлаждения до температуры 20оС жидким аммиаком, поступающим в межтрубное пространство из цеха №106-605. Жидкий аммиак испаряется, и пары отсасываются в цех №106-605
Газожидкостная смесь из аммиачных холодильников (Х-3) поступает в сепаратор (С-2), где пирогаз отделяется от парового и углеводородного конденсата. Пирогаз из сепаратора (С-2) с давлением до 0,25кг/см2 и температурой до 20оС направляется в отделение компримирования, а углеводородный и паровой конденсат из сепаратора (С-2) самотеком стекает в разделитель (Е-3).