Аннотация 2
Содержание 3
Введение 5
1 Теоретическая часть 7
1.1 Теоретические основы процесса пиролиза 7
1.2 Параметры процесса пиролиза 10
1.3 Технология процесса пиролиза 14
1.4 Характеристика модификаций процесса пиролиза 17
1.4.1 Пиролиз с применением катализаторов и инициаторов 17
1.4.2 Пиролиз в присутствии водорода (гидропиролиз) 18
1.4.3 Пиролиз в расплавах 19
1.4.4 Прочие модификации пиролиза углеводородов 20
2 Технологическая часть 23
2.1 Характеристика сырья и готовой продукции 25
2.2 Технологическая схема производства этан-этиленовой фракции из газов пиролиза 27
3 Расчетная часть 31
3.1 Материальный баланс производства 31
3.2 Расчет основного оборудования 34
3.2.1 Тепловой расчет трубчатой печи 34
3.2.2 Расчет процесса горения 38
3.2.3 Полезная тепловая нагрузка печи 44
3.2.4 КПД печи, расход топлива 47
3.2.5 Определение температуры дымовых газов, покидающих радиантную камеру 48
3.3 Тепловой баланс печи пиролиза 49
3.4 Расчет радиантной камеры 50
3.5 Расчет конвекционной камеры 55
3.5.1 Змеевик для нагрева паробензиновой смеси от 175°С до 507°С 55
3.5.2 Змеевик для химически очищенной воды 59
3.5.3 Змеевик для нагрева и испарения от 100°С до 175°С бензиновой фракции 62
3.6 Расчет закалочно-испарительного аппарата (ЗИА) до оптимизации 64
3.7 Расчет закалочно-испарительного аппарата (ЗИА) после оптимизации70
3.8 Расчет вспомогательного теплообменника Т-2 71
Заключение 75
Список используемой литературы 76
Развитие химической промышленности за несколько последних десятилетий характеризуется увеличением производства продуктов органического синтеза на основе использования природного газа, а также углеводородов, получаемых при добыче и переработке нефти [17].
Наиболее характерными чертами развития современной промышленности химической переработки нефти и газа является сохранение главенствующей роли процессов пиролиза в составе нефтехимических предприятий, максимальное укрупнение мощностей установок пиролиза и стремление к применению наиболее доступных и дешевых видов сырья - газойлей, вакуумных отгонов и других тяжелых нефтепродуктов и сырых нефтей, сопровождающиеся интенсивными поисками новых способов пиролиза, разработкой оригинальных методов и усовершенствованием существующих процессов [7].
В нефтяной и нефтехимической промышленности широкое распространение получил процесс пиролиза нефтяного сырья для получения низших алкенов (олефинов), в большой степени для получения этилена. Этилен является ценным базовым сырьем, мономером для синтеза важных продуктов нефтехимии и широкого народного потребления [4].
Пиролиз - головной процесс современного многотоннажного нефтехимического производства для получения низших олефинов: этилен, пропилен и другие. Данные полупродукты являются основным сырьем нефтехимического получения широкой линейки продукции волокон, синтетических пластмасс, каучуков и другие.
На базе этилена производится по крайней мере десяток крупнотоннажных нефтегазохимических продуктов, которые, в свою очередь, являются источником для получения сотен и тысяч конечных продуктов нефтегазохимии и изделий из них. По уровню производства этилена судят о степени развития нефтегазохимии, о том, насколько далеко ушли те или иные нефтегазодобывающие страны от сырьевой модели развития экономики.
Технология производства этилена включает стадии пиролиза различных видов сырья в трубчатых печах в присутствии водяного пара, закалки и компрессии полученного пирогаза и газоразделения [9].
«Ситуация с производством этилена в России такова, что мощности по производству этилена еще с советских времен практически не росли, а по масштабам потенциальной сырьевой базы российский нефтегазохимический комплекс принадлежит к числу наиболее богатых сырьем» [11].
Согласно данным интернет-ресурсов выработка этилена на пиролизных установках России составила 2783,4 тыс. т/год [11]. Для сравнения, Российская Федерация в 2005 г занимала 10 место среди крупнейших стран- производителей этилена с мощностью 2,8 млн. т/год., первое место занимали США с годовой мощностью по этилену 27,6 млн. т/год. А в 2015 г. 10 место по объемам выпуска этилена заняла Тайвань с производительностью по продукту 4,5 млн. т/год.
Актуальность выбранной темы бакалаврской работы заключается в необходимости увеличения мощностей производства этилена в нашей стране, что позволило бы России существенно приблизиться к мировым лидерам по производству этилена, что особо важно при непрерывном росте спроса на данный вид сырья.
Целью данной работы является оптимизация работы установки выделения этан-этиленовой фракции из газов пиролиза.
Задачи работы:
• Увеличение производительности на 10% без замены действующего оборудования;
• Выполнение материальных, тепловых и конструктивных расчетов используемого в процессе технологического оборудования на повышенной нагрузке.
В работе рассмотрена оптимизация работы установки выделения этан-этиленовой фракции из газов пиролиза. Оптимизация работы установки пиролиза бензина заключается в увеличении производительность на 10% без замены действующего оборудования. На основе выполненного литературного обзора показано, что наиболее предпочтительным сырьём для получения этилена является бензиновая фракция, что подтверждается экономическими расчетами, а в технологическом плане - процесс лучше всего проводить в трубчатых печах.
Представлена технологическая схема получения этан-этиленовой фракции из газов пиролиза бензина с описанием технологического процесса.
Данный процесс пиролиза предпочтительно проводить при малом времени контакта и высокой температуре. Определены оптимальные технологические параметры работы печи пиролиза: температура 840-870оС, время контакта 0,2 с. Выполнено материальные, тепловые и конструктивные расчеты используемого в процессе технологического оборудования на повышенной нагрузке.
Показано, что при увеличении производительности по сырью на 10% печь пиролиза обеспечит необходимую мощность, а теплообменное оборудование на линии пирогаза из трубчатой печи имеет запас поверхности теплообмена в 18,6%. Таким образом, увеличение нагрузки по сырью на 10% не приведет к замене оборудования.
Для определения возможности использование существующего закалочно-испарительного оборудования, выполнен расчет поверхности теплообмена до оптимизации и после. Необходимая поверхность теплообмена закалочно-испарительного аппарата до оптимизации - 49,9 м2, после оптимизации - 51,4 м2, номинальная поверхность теплообмена - 61 м2. Таким образом, запас поверхности теплообмена закалочно-испарительного аппарата составляет 18,6% при повышенных нагрузках.
