Технология пиролиза углеводородного сырья в трубчатых печах (стр. 1 из 15)
Реферат
Дипломный проект из 106 страниц печатного текста, содержит 24 таблицы, 2 рисунка. Выполнено листов демонстрационного материала.
ПИРОЛИЗ, НИЗШИЕ ОЛЕФИНЫ, ТРУБЧАТАЯ ПЕЧЬ, ЗМЕЕВИК, ПИРОГАЗ.
Объектом исследования данной работы является проведение процесса пиролиза в трубчатых печах.
Дипломный проект состоит из следующих разделов:
- литературный обзор. Здесь рассматриваются модификации процесса пиролиза, теоретические основы термического процесса;
- технология производства. Приводится обоснование метода и технологии производства, расчет материального и теплового балансов производства, расчет основного и вспомогательного оборудования: трубчатой печи, закалочно-испарительного аппарата;
- автоматический контроль и регулирование. Осуществлен выбор средств контроля, регулирования и автоматизации;
- безопасность и экологичность проекта. Приведена характеристика процесса по взрывопожароопасности и вредности, мероприятия, ограничивающие вредное воздействие на человека и окружающую среду.
Содержание
Введение
1. Литературный обзор
1.1 Кинетика и катализ
1.1.1 Теоретические основы термического пиролиза
1.1.2 Теоретические основы каталитического пиролиза
1.2 Характеристика модификаций процесса пиролиза
1.2.1 Термический гомогенный пиролиз
1.2.2 Пиролиз в присутствии гетерогенныхкатализаторов
1.2.3 Пиролиз в присутствии гомогенных инициаторов
1.2.4 Пиролиз углеводородного сырья в расплавленных средах
1.2.5 Высокотемпературный пиролиз с газообразным теплоносителем
1.2.6 Термоконтактные процессы пиролиза
2. Технология производства
2.1 Обоснование способа и технологии
2.2 Экологическое обоснование производства
2.3 Технологическая схема производства
3. Исходные данные для проектирования
4. Технологический расчет
4.1 Материальный баланс
4.1.1 Материальный баланс реактора
4.1.2 Материальный баланс от аппарата к аппарату
4.1.3 Материальный баланс отделения пиролиза
4.1.4 Материальный баланс в расчете на одну печь
4.2 Тепловой баланс печи
4.2.1 Узел смешения. Определение температуры сырья на входе в печь
4.2.2 Определение полезной тепловой нагрузки печи
4.2.3 Определение затрат тепла в радиационной и конвекционной камерах
4.2.4 Расчет процесса горения топлива
4.2.5 Тепловой баланс печи
4.2.6 Тепловой баланс реактора
4.3 Расчет основного оборудования
4.3.1 Расчет для действующего типа змеевика
4.3.2 Расчет закалочного аппарата
4.4 Расчет камеры радиации для проектируемого змеевика
4.4.1 Теплонапряженность поверхности нагрева радиационных труб, кВт/м2
4.4.2 Реакционный объем змеевика, м3
4.4.3 Необходимое количество змеевиков такого типа для замены
5. Эксплуатация производства
5.1 Нормы технологического режима
5.2 Пуск и остановка установки пиролиза
5.3 Причины и особенности аварийной остановки
5.3.1 Действия персонала во время аварии
5.3.1 Действия персонала во время аварии
5.3.2 Внезапное прекращение подачи пирогаза - останов компрессора
5.3.3 Отсутствие электроэнергии
5.3.4 Отсутствие воздуха КИП и электроэнергии на щит КИП
5.3.5 Отсутствие пара и воды
5.3.6 Прорыв газа, пожар на объекте
5.4 Лабораторный контроль производства
6. Автоматический контроль и регулирование
6.1 Выбор и обоснование параметров контроля и регулирования
6.1.1 Поддержание постоянного уровня
6.1.2 Регулирование расхода
6.1.3 Поддержание температуры
6.1.4 Поддержание давления
6.2 Выбор средств контроля и регулирования
6.2.1 Первичные преобразователи
6.2.2 Промежуточные преобразователи
6.2.3 Вторичные приборы и регуляторы
6.2.4 Исполнительные механизмы
6.3 Описание системы контроля регулирования, сигнализации и блокировки
7. Безопасность и экологичность проекта
7.1 Характеристика производственной среды и анализ опасностей и производственных вредностей
7.1.1 Основные опасности производства
7.1.2 Взрывопожароопасные, токсичные свойства сырья, полупродуктов, готовой продукции и отходов производства
7.2 Мероприятия по обеспечению безопасности производства
7.2.1 Действия, направленные на предотвращение аварийных ситуаций
7.2.2 Пожарная и взрывобезопасность
7.2.3 Электробезопасность
7.3 Анализ надежности защиты рабочих, служащих и инженерно-технического комплекса в ЧС
7.3.1 Методы и средства защиты работающих от производственных опасностей
7.3.2 Индивидуальные и коллективные средства защиты работающих, тушения возможных загораний
7.3.3 Причины аварийных ситуаций и способы обезвреживания и нейтрализации продуктов производства при разливах и авариях
7.4 Мероприятия по охране окружающей природной среды
Заключение
Список использованных источников
Введение
В настоящее время нефтехимический потенциал промышленно развитых государств определяется объемами производства низших олефинов. Основным источником их производства служит процесс термического пиролиза углеводородов с водяным паром. Этот процесс представляет собой модификацию термического крекинга нефтепродуктов, развитие которого с применением трубчатых печей началось в 10-20 годах на нефтеперерабатывающих заводах США. Первые промышленные синтезы современной нефтехимии были осуществлены на основе этилена и пропилена, выделенных из газов крекинга. Именно на установках пиролиза получают сегодня первичные продукты, обеспечивающие сырьем производства пластических масс, синтетических смол, каучуков и волокон.
В нашей стране накоплен значительный опыт в области эксплуатации отечественных и зарубежных установок, разработки и усвоение новых технических решений по системам пиролиза различных углеводородов.
Пиролиз в трубчатых печах является основным процессом производства этилена в России. Для повышения его эффективности намечено создание целого ряда мощных (300 тыс.т. этилена в год) установок, способных перерабатывать после соответствующей подготовки широкий ассортимент углеводородного сырья, включая керосиновые и газойлевые фракции, предусматривается проведение процесса в жестком режиме – при высоких температурах (до 860оС) и скоростях подачи сырья.
1. Литературный обзор
Развитие химической промышленности за последние несколько десятилетий характеризуется увеличением производства продуктов органического синтеза. В настоящее время четыре углеводорода определяют в основном технический прогресс нефтехимической промышленности: этилен, пропилен, бутадиен, и бензол. Основным источником их производства служит процесс термического пиролиза углеводородов.
Первые установки термического пиролиза в трубчатых печах, специально предназначенные для производства низших олефинов, были сооружены в США в 30-х гг.; в странах Западной Европы, Японии и России они появились в 40-50-х гг.
В нашей стране накоплен значительный опыт в области эксплуатации отечественных и зарубежных установок, разработки и освоения новых технических решений по системах пиролиза углеводородов.
В последние 20 лет наибольшее распространение в мировой нефтехимии получил процесс термического пиролиза прямогонного бензина с водяным паром в трубчатых печах, достигший практически предельных выходов целевой продукции. Этому способствовало непрерывное совершенствование основных узлов технологических схем развивающегося производства этилена. Главными целями производителей олефинов есть оптимизация капитальных вложений, обеспечение гибкости по продуктам и сырью, проведение процесса в более жёстких (по температуре и времени пребывания) условиях.
1.1 Кинетика и катализ
1.1.1 Теоретические основы термического пиролиза
Термическое разложение углеводородов представляет собой сложный процесс, который можно представить как ряд протекающих последовательно и параллельно химических реакций с образованием большого числа продуктов. Энергетические характеристики реакций, выражаемые термодинамическими соотношениями, определяют направления и максимальную равновесную степень превращения по ним исходных веществ. Равновесную степень превращения по химической реакции можно вычислить из уравнения зависимости константы равновесия Кр от изменения стандартной энергии Гиббса (свободной энергии, Gо):
.Степень превращения исходных веществ по реакции является однозначной функцией константы равновесия Кр, аналитическое выражение которой определяется стехиометрией реакции.
В результате термического разложения углеводородов получаются различные продукты и в том числе низшие олефины, метан, а также другие алканы меньшей молекулярной массы, чем исходный. Так, при описании пиролиза этана молекулярными реакциями основной является реакция дегидрирования с образованием этилена. При пиролизе пропана наряду с дегидрированием до пропилена происходит расщепление до этилена и метана [1].
Аналогично реакциям дегидрирования и расщепления по двум направлениям можно представить разложение н-бутана. Алканы С2-С4 разлагаются согласно молекулярным реакциям [1]:
(1.1) 
(1.2) 
(1.3) 
(1.4) 
(1.5) 
(1.6)