Аннотация 2
Введение 4
1 Теоретическая часть 5
1.1 Основные виды сырья, применяемые в процессе пиролиза
углеводородного сырья 5
1.2.1 Промышленные способы производства углеводородного сырья
пиролизом 7
1.2.2 Каталитический пиролиз углеводородного сырья 7
1.2.3 Побочные продукты пиролиза углеводородного сырья 12
1.2.4 Механизм каталитического пиролиза 20
2 Технологическая часть 27
2.1 Выбор и обоснование технологии пиролиза углеводородного сырья 27
2.2 Описание технологии пиролиза углеводородного сырья 27
2.3 Результаты исследований катализаторов и их обработка 32
2.3.1 Полифосфатные катализаторы 33
2.3.2 Высокодисперсные катализаторы 35
2.3.3 Наноструктурные катализаторы 42
3 Расчетная часть 47
3.1 Исходные данные 47
3.2 Состав сырья и продуктов пиролиза 48
3.3 Расчет процесса горения 52
3.4 Конечная температура реакции 56
3.5 Тепловая нагрузка печи, ее кпд и расход топлива 56
3.6 Поверхность нагрева реакционного змеевика 61
3.7 Время пребывания парогазовой смеси в реакционном змеевике 63
Заключение 66
Список используемой литературы и используемых источников 67
Пиролиз углеводородного сырья — процесс, широко применяемый в нефтехимической промышленности для получения углеводородов. Этот процесс представляет собой термическое разложение органических соединений при отсутствии кислорода. При этом образуются олефины, ароматические соединения, водород и сажа. Пиролиз легких углеводородов: этан, пропан и бутан, особенно важен из-за их большого количества и низкой стоимости, что делает их привлекательным сырьем для производства различных низкомолекулярных ненасыщенных углеводородов.
Процесс пиролиза можно улучшить и оптимизировать с помощью катализаторов, которые могут повысить селективность, выход и эффективность процесса. Катализаторы могут снизить потребление энергии и увеличить скорость превращения углеводородов, что приводит к более высокому выходу желаемых продуктов и снижению выбросов загрязняющих веществ.
Использование катализаторов в пиролизе широко изучалось в течение последних десятилетий и различные типы катализаторов (цеолиты, металлы и оксиды металлов), исследовались на предмет их эффективности в процессе пиролиза.
Целью работы является исследование оптимальных каталитических систем процесса пиролиза углеводородного сырья.
Задачами исследования являются выявление наиболее эффективных катализаторов пиролиза легких углеводородов, исследование влияния свойств катализатора, на процесс пиролиза, а также оптимизация рабочих условий процесса, таких как температура, давление и время контакта катализатора с сырьем.
Пиролиз углеводородного сырья - это термическое разложение органических природных соединений при недостатке воздуха.
В своей выпускной квалификационной работе я исследовал оптимальных каталитических систем процесса пиролиза углеводородного сырья.
Для достижения поставленной цели мною были решены следующие задачи:
- проведен анализ научной литературы и патентов, обобщены теоретические сведения по процессу каталитического пиролиза, приведены сравнительные данные с окислительным окислительно-каталитическим пиролизом;
- рассмотрен механизм протеканий реакций при каталитическом пиролизе, а также процесс образования кокса, как побочного продукта процесса пиролиза.
- изучены методики проведения инструментальных исследований продуктов пиролиза и представлены систематические эксперименты с новыми каталитическими системами для пиролиза углеводородов C1-C4в проточной системе, где тестируются различные переменные: температура, скорость потока газа, время контакта и значения гетерогенных факторов.
- произведён расчет процесса пиролиза углеводородного сырья, где были рассчитаны состав сырья и продуктов реакции пиролиза, определена конечная температура реакции, тепловую нагрузку печи пиролиза, поверхность нагрева реакционного змеевика и время пребывания парогазовой смеси в змеевике печи.
Для оптимизации процесса пиролиза необходимо вести процесс каталитического пиролиза на наноструктурированных катализаторах на основе вольфрама, так как именно вольфрам показал лучшие результаты по выходу этилена и пропилена и ингибированию коксообразования.
