НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА

Технологические параметры процесса

Термодинамика и кинетика определяют условия пиролиза следующим образом:

1. Быстрое поступление большого количества тепла.
2. Снижение парциального давления углеводородов.
3. Минимальное время контакта.
4. Минимальное время охлаждения пиролизного газа, выходящего из реактора, чтобы избежать нежелательной полимеризации олефинов.

Как известно, пиролиз сырья проводится при температуре 700-1000 °C в змеевиках трубчатой печи. Температура, как наиболее важный параметр процесса, является фактором, определяющим скорость разложения сырья и распределение продуктов пиролиза. Выход низших олефинов, метана и водорода увеличивается с повышением температуры до 900°C, в то время как выход алканов снижается.

Другим важным параметром пиролиза является время пребывания (время контакта) пиролизата в реакционной зоне. Выход водорода и метана постоянно увеличивается с увеличением времени пребывания. Выход этилена и других продуктов проходит через типичные максимальные значения при каждой температуре реакции в зависимости от времени пребывания.

Таким образом, повышение температуры пиролиза и относительное уменьшение времени пребывания способствуют увеличению выхода целевых продуктов, включая этилен.

На эффективность пиролиза сильно влияет профиль распределения температуры продуктов реакции вдоль реакционной спирали. Более интенсивный нагрев сырья в начале спирали приводит к более высоким выходам этилена, в то время как более интенсивный нагрев в конце приводит к более высоким выходам пропилена, бутена, бутадиена 1-3 и ароматических углеводородов и более низким выходам этилена.

Важным фактором, влияющим на селективность пиролиза, является давление в зоне реакции, а точнее парциальное давление углеводородной части реакционного потока. Этилен и другие низшие олефины образуются в результате первичной реакции. Степень конверсии сырья для этих реакций не зависит от давления, но олефины реагируют дальше, образуя продукты полимеризации или конденсации, и степень конверсии этих реакций пропорциональна парциальному давлению. Снижение давления на выходе из реактора увеличивает выход олефинов С4 и бутадиена 1-3. Выход этилена остается практически неизменным, а выход метана снижается. Расчеты показывают, что оптимальное давление на выходе из реактора составляет в среднем от 160 до 200 кПа. Парциальное давление углеводородов в зоне реакции также зависит от перепада давления потока в реакторе, который, в свою очередь, зависит от исходного потока и его физических свойств, а также от размера и конструкции реактора.

Относительно простым и часто используемым методом снижения парциального давления является разбавление исходного потока, которое используется для снижения парциального давления.