Переработка Нефти

ПРОИЗВОДСТВО ЭТИЛЕНА

То жарко, то холодно, ничто не вечно Джордж Петти «Маленький дворец»

Химическим производством, наиболее тесно связан­ным с переработкой нефти, является производство этиле­на. Именно поэтому компании, которые занимаются и хи­мическим производством, и нефтепереработкой, часто строят установки по производству этилена — они переки­дывают мостик от одного к другому. Производство этилена правильнее называть производством олефинов', кроме того, встречаются названия «крекинг этилена» (что неправиль­но) , «крекинг водяного пара» (так как сырье смешивают с водяным паром), а также «крекинг...» с добавлением на­звания одного из видов сырья (например, этана).

Установки по производству олефинов сконструирова­ны так, чтобы производить крекинг разных видов сырья, а именно:

Этана,

Этан-пропановой смеси,

Пропана,

Бутана,

Нафты,

Газойля.

Сначала эти установки должны были производить эти­лен для того, чтобы удовлетворить растущие аппетиты химической промышленности, для которой этилен — важнейший строительный блок. Производить пропилен было несколько менее интересно, так как большие запа­сы этого углеводорода всегда имелись на установке алки - лирования, откуда его можно было стащить, если возни­кала такая необходимость. Таким образом, на ранних ста­диях развития большинство установок по производству олефинов были рассчитаны на крекинг этана или этан- пропановой смеси, так как этан превращается в этилен с высоким выходом (см. таблицу, приведенную ниже).

Развитие техники в последующие годы привело к ис­пользованию более тяжелого сырья, так как это сырье более доступно, а также потому, что нафта или газойль превращаются на этой установке в высокооктановые ком­поненты бензина. В настоящее время некоторое количе­ство крупных олефиновых производств, размером со сред­ний нефтеперерабатывающий завод, включены в систе­му нефтепереработки и производят значительные коли­чества бензина.

Выход, фунт на фунт сырья

Взаимосвязь между операциями

Олефиновая установка вбирает в себя некоторое ко­личество бросовых потоков нефтеперерабатывающего за­вода. Например, газы с установки каталитического кре­кинга часто направляют в топливную систему, хотя они содержат этан, этилен, а также некоторое количество пропана и пропилена. Однако при наличии олефиновой установки эти компоненты можно разделить и использо­вать более эффективно.

Некоторые виды нафты имеют низкие октановые чис­ла и поэтому представляют небольшую ценность как ком-

Рециркулят этана

Рециркулят пропана

Рис. 18.1. Производство олефинов. Крекинг этан-пропановой фракции.

Поненты бензина. Примером является рафинат бензола. Эти потоки могут служить хорошим сырьем для произ­водства олефинов, не только потому, что они больше никуда не годятся, но и потому, что в качестве побочных продуктов производства этилена при этом получаются высокооктановые компоненты бензина.

В то же время, некоторые установки нефтеперераба­тывающего завода служат дополнением для установки производства этилена. Например, бутилены и более тя­желые побочные продукты с этой установки находят при­менение в процессах переработки нефти. Нигде, кроме нефтеперерабатывающего завода, эти продукты товарной ценности не представляют.

Технологический процесс

Установки, в которых осуществляется крекинг этана или пропана, представляют гобой простейший вариант, но они позволяют изучить основы процесса. Этан и про­пан по отдельности либо в виде смеси поступают в печь крекинга, где они пребывают короткое время при высо - н н н н

I I I I

С=с-с=с

I I

Н н

Рис. 18.3. Бутадиен.

Кой температуре, а затем происходит быстрое охлажде­ние; в результате образуется большое количество этилена (рис. Что касается режима работы и сырья, установ­

Ка по производству олефинов — это фактически обычная установка термического крекинга.

Этан и пропан не расходуются полностью за один проход через печи крекинга. Поэтому в ректификацион­ной колонне эти газы отделяются и снова направляются в процесс. Обычно этан рециркулирует до уничтожения, а пропан частично выходит вместе с пропиленом. Суще­ствует три торговых марки пропилена, в зависимости от содержания примеси пропана: пропилен для полимери­зации (97—99% основного вещества), химически чистый пропилен (92—95%) и нефтяной пропилен (50—65%).

На установке, предназначенной для крекинга более тя­желого сырья (нафты или газойля), образуется этан. По­этому такие установки также содержат печь для перера­ботки возвращенного этана (см. рис. 18.2). Выходы обычно указывают с учетом рециркуляции, а не за один проход.

Поток, который остается на олефиновом заводе, а не уходит в секцию переработки нефти, состоит из бутадие­на (рис. 18.3). Бутадиен является диеновым углеводоро­дом, его формула и молекула содержит две двой­ных связи. Благодаря двум двойным связям, это вещество очень реакционноспособно и используется для произ­водства каучуков и пластмасс.

УПРАЖНЕНИЯ

Сколько сырья (бар/сут) потребуется для работы ти­пичной установки по производству олефинов, произ­водящей 1 млрд. фунтов этилена в год. В качестве сырья установка использует следующие продукты:

Этан (3,2 фунт/гал), пропан (4,24 фунт/гал), нафта (6,4 фунт/гал), газойль (7,3 фунт/гал).

Имеется установка крекинга этан-пропанового сырья с производительностью 500 млн. фунтов этилена в год. В настоящее время сырьем является смесь, состоящая из 70% этана (по объему) и 30% пропана, при этом установка работает с полной производительностью. Внезапно возникли трудности на рынке пропилена, и компания решила производить пропилен только в ко­личестве 20 млн. фунтов в год. Сколько сырья перера­батывалось на установке до сих пор, сколько при этом получалось пропилена, и сколько этана теперь следует использовать вместо пропана, чтобы соотношение продуктов изменилось нужным образом?