Технологические параметры процесса

Термодинамика и кинетика диктуют следующие условия проведения пиролиза:

––быстрый подвод значительного количества тепла;

––снижение парциального давления углеводородов;

––минимальное время контакта;

––минимальное время охлаждения газов пиролиза, выходящих из реактора, для предотвращения нежелательной полимеризации олефинов.

Как известно пиролиз сырья осуществляется в змеевиках трубчатых печей при температуре 700-1000°С. Важнейший параметр процесса – температура – фактор, определяющий как степень разложения исходного вещества, так и распределение продуктов пиролиза. С увеличением температуры до 900оС повышаются выходы низших олефинов, метана и водорода и снижается выход алканов.

Другим важным параметром пиролиза является время пребывания (время контакта) пиролизуемых веществ в зоне реакции. Выход водорода и метана с увеличением времени пребывания непрерывно возрастают. Выход же этилена и некоторых других продуктов в зависимости от времени пребывания проходят через максимумы, характерные для каждой температуры в реакторе.

Таким образом, увеличение температуры пиролиза с одновременным соответствующим сокращением времени пребывания способствует достижению более высоких выходов целевых продуктов, в том числе этилена.

Существенное влияние на результаты пиролиза оказывает профиль распределения температур реагирующих продуктов по длине реакционного змеевика. Более интенсивный нагрев сырья в начале змеевика приводит к возрастанию выходов этилена, а при более интенсивном нагреве в конце увеличивается выход пропилена, бутенов, бутадиена 1-3, ароматических углеводородов и снижается выход этилена.

Важным фактором, влияющим на селективность пиролиза, является давление в зоне реакции, точнее – парциальное давление углеводородной части реагирующего потока. Этилен и другие низшие олефины образуются в результате первичных реакций первого кинетического порядка. Степень превращения сырья по этим реакциям от давления не зависит, но олефины реагируют дальше, превращаясь в прод укты полимеризации или конденсации и степень их превращения по этим направлениям пропорциональна парциальному давлению. Снижение давления на выходе из реактора благоприятно влияет на выходы олефинов С4 и бутадиена 1-3. Выход этилена меняется мало, а выход метана снижается. Расчёты показывают, что оптимальное давление на выходе из реактора в среднем находится в пределах 160-200 кПа. Парциальное давление углеводородов в зоне реакции зависит также от перепада давления в потоке по длине реактора, который в свою очередь зависит от расхода сырья и его физических свойств, размеров и конструкции реактора.

Относительно лёгким и часто применяемым способом понижения парциального да вления я вляется разбавление углеводородного сырья водяным паром. С увеличением разбавления углеводородов водяным паром снижается коксообразование в реакторе. В то же время увеличение разбавления сырья паром приводит при равном расходе сырья к увеличению капитальных вложений в отделение печей пиролиза и закалочного охлаждения, расхода топлива на печи пиролиза.

Таким образом, от выбора конструкции реактора и режима в нём, обеспечивающего жёсткость и достаточную селективность зависят, как выходы целевых продуктов, так и экономические показатели работы всей установки.