Получение этилена из нефти и газа - Клименко А.П.
Скачать (прямая ссылка):
3) использование для закалки пирогаза метода адиабатического расширителя в турбине с получением внешней работы.
Схема опытной установки приведена на рис. 55.
і-----*
1 — смеситель-реактор; 2 — турбина; 3 — котел-утилизатор; 4 — водяной скруббер; * — компрессор; в — отстойник; 7 — газовая горелка; 8 —¦ смеситель-перегреватель; 9 — котел; ю _ трубчатая печь; Il— электрогенератор; 12—редуктор; 13 — фильтр; 14 — водяной холодильник; is — насосы.
смесь водяного пара с пирогазом;---пирогаз; — . — перегретый водяной пар;
' - смесь воды, жидких углеводородов и кокса; —/—водяной конденсат;—//—этан;
—V— обогащенный воздух; —о— метан.
Этан, предварительно подогретый до 400—500° С при давлении 2—5 ата, поступает в реактор-смеситель 1, куда через сопловое устройство при давлении 2—5 ата подается теплоноситель, температура которого равна 1300—1800° С. При подогреве теплоносителя до 1500° С и предварительном подогреве этана до 400° С, как показали расчеты на 1 кг этана, требуется 4,5—5,5 кг теплоносителя. Продукты разложения этана вместе с перегретым водяным паром, CCh и N2, получающимися при сгорании природного газа в обогащенном воздухе, поступают в турбину 2, где в результате адиабатического расширения они охлаждаются. Чтобы предотвратить обратные реакции и дальнейший термический распад углеводородов, температура смеси на этиленовом режиме после расширительной машины должна быть 650—750° С. Для получения этих температур на выходе из турбины выбрана такая степень расширения, при которой противодавление составляет около 0,45 ата.
Дальнейшее охлаждение продуктов пиролиза осуществляется в котле-утилизаторе 3. Температура смеси после котла-утилизатора должна быть около 300° С. Окончательно пирогаз охлаждается в водяном скруббере 4. Здесь в результате орошения пирогаза водой осуществляется конденсация водяного пара, находящегося в смеси с пирогазом. При этом выпадают тяжелые углеводороды и кокс, получающиеся в результате термического разложения этана. Из скруббера пирогаз компрессором 5 направляется на резделение. Содержание этилена в отходящем газе равно 30—33% вес. Вода вместе со смолистыми соединениями и коксом через гидрозатвор направляется в отстойник 6, в котором и происходит их отделение.
Метан и воздух при давлении 2—5 ата подаются в газовую горелку 7, вмонтированную в смеситель-перегреватель 8, в котором при сжигании метана происходит окончательный перегрев до 1300— 1800° С полученного в котле 9 и перегретого в трубчатой печи 10 водяного пара.
Экономичность комбинирования производства этилена и стехио-метрической азото-водородной смеси или ацетилена и синтез-газа (СО2 + Нг) может быть определена в результате проектной проработки для каждого конкретного случая.
ОКИСЛИТЕЛЬНЫЙ ПИРОЛИЗ
Окислительным пиролизом называется такой, при котором углеводород пиролизуется в результате нагрева при сгорании части этого же углеводорода в кислороде или воздухе. Окислительный пиролиз применяется при производстве ацетилена из метана, а также для разложения этана в этилен [74, 75]. При этом параллельно идут следующие процессы:
горение этана
С2Н6+С02 ?± со2+н2о+<?1;
конверсия этана
С2Н6+02 +* 2СО+ЗН2+<?2;
дегидрирование этана
G2H6 т± С2Н4+Н2— Q3; дегидрирование этилена
G2H4 -<+ C2H2+H2-<?4;
реакции синтеза
хСО+уЯ2 t* 2CmHn+* H2O-Q5.
В результате перечисленных реакций получают СШ, Нг, парафиновые и олефиновые углеводороды Сг, Сз, С4 и т. д.
При термоокислительном пиролизе из 100 м3 этана, 30 ж3 кислорода я 2 м3 азота при 850° G и абсолютном давлении 410 мм рт. ст. образуется ПО м3 пирогаза с содержанием этилена около 30% объемн. Примерный состав (в % вес.) пирогаза после предварительной промывки водой:
H2 26,5
CH4 7,0
C2H4 30,0
C2He 16,0
СзНе 2,5
C3He
1
CmHn
1,0
С2Н2
1,5
CO8
1,5
СО 10
N.
Ниже описывается промышленная установка окислительного пиролиза этана в этилен в Лейне-Верке (ГДР), которая хорошо работает в течение ряда лет (рис. 56). Она состоит из огневого подо-
Лродувка
добавка JT2 ~ Топлибныи
Рис. 56. Схема установки окислительного пиролиза этана.
1 — газгольдер для этана; 2 — ротационные счетчики; 3 — газгольдер для кислорода; і — вакуумный насос для этана, S — компрессор; 6 — отстойник; 7 — подогреватель; 8 — огневой подогреватель этана; 9 — огневой подогреватель кислорода; ю — реактор; Il — закалочный теплообменник; 12 — скруббер; 13 — вакуумный насос; 14 — отделитель жидкости; 15 — емкость для жидкости; 16 — циркуляционный насос.
гревателя этана 8, огневого подогревателя кислорода 9, реактора 10, закалочного теплообменника 11, скруббера 12, вакуум-насоса 13, трубопроводов, системы КИП и автоматики.
6*
83
1
Этан, поступающий из установок разделения газов гидрирования (состав: 1—3% объемн. СН4, 93—95% объемн. С2Н6, 1—2% объемн. С2Н4, 1—2% объемн. углеводородов Сз и высших), пройдя ротационный счетчик 2, поступает в этановый газгольдер 1, куда направляется также один из обратных потоков этана из установки разделения газов пиролиза (состав: 98—99% объемн. СгНб, 1—2% объемн.