Пиролиз в трубчатых печах
Пиролиз в трубчатой печи (рис. 4) — наиболее распространенный: процесс термического расщепления легких и средних углеводородов.
Установки являются развитием перегонных аппаратов, только подвод тепла осуществляется таким образом, чтобы исходный продукт быстро нагревался и необходимое время оставался при высокой температуре. Исходный продукт предварительно нагревается в теплообменнике вне печи до ~300—350 °С и вводится в зону конвекции печи, где подогревается горячими отработанными газами до ~400— 500 °С. Затем он попадает в зону излучения и достигает окончательной температуры пиролиза благодаря непосредственному обогреву труб от сжигания газового или котельного топлива. При пиролизе пропана температура достигает 780—800 °С, для легкого бензина достаточно 720—750 °С. Трубы изготовляют из высоколегированных хромоникелевых сталей, в наиболее теплонапряженных местах применяют сплавы меди или хрома.
Недостатком пиролиза в трубчатых печах является периодическое прерывание цикла для выжигания кокса, что к тому же препятствует использованию высококипящих углеводородных фракций. (Разработаны специальные крекинг-процессы, работающие с образованием кокса, причем попеременно в одних камерах идет
образование, а в других удаление кокса.) Недостатком является также ограничение температуры внутри труб (не выше 830 °С) и непродолжительный срок их службы вследствие высокого теплового напряжения. Тем не менее трубчатые печи получили широкое распространение благодаря простоте обслуживания.
В последнее время наметилась тенденция к повышению температуры реакции и значительному уменьшению времени контакта при пиролизе в трубчатых печах [122, 123]. Этому способствовала,
Ролизная печь [121]. |
В частности, разработка жаропрочных высококачественных сталей (например, сплав Incoloy Alloy 800, выдерживающий 100 000 ч работы при 1050 °С). Пиролизные печи из таких сталей выдерживают длительную высокую тепловую нагрузку. Выход этилена по сравнению с выходом пропилена в обычных трубчатых печах крекинга выше (до 34,5%).
580 |
596 |
598 |
780 |
807 |
830 |
0,7 |
0,7 |
0,7 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
300 |
300 |
300 |
60 000 |
60 000 |
60 000 |
Айзенлор [125] приводит зависимость выхода различных продуктов пиролиза от параметров процесса:
Параметры процесса:
Температура на входе, СС Температура на выходе,,. °С Соотношение пар/бензин, кг/кг
Время контакта, с..............................
Скорость пара, м/с............................
Тепловое напряжение поверхности
Нагрева, ккал/(м2.ч)............................... ---------------
Температура камеры сгорания, °С 1000—1100 1000—1100 1000—1100
Выход продуктов, вес. %;
TOC \o "1-3" \h \z Метан.............................................................. 12,1 15,4 17,2
Этилен.................................................................... 22,9 27,6 29,7
Пропилен.............................................................. 18,3 19,1 16,8
Продукты С4 (суммарно)....................................... 12,6 11,8 10,0
Бутадиен.................................................................. 4,3 5,0 4,9
Пиролизный бензин.............................................. 27,0 18,9 16,7
Котельное топливо............................................ 1,3 1,6 2,8
Рис. 5. Схема пиролиза в реакторе с гранулированным подвижным теплоносителем: |
1 — подогреватель; 2 — реактор; 3 —элеватор. |
Соотношение этилен/прошшен.... 0,8 0,68 0,56
До сих пор известны следующие кратковременные и высокотемпературные процессы пиролиза:
1) кратковременный крекинг фирмы Lummus (метод SRT);
2) крекинг фирмы Kellogg (HSC-метод);
3) пиролиз фирмы Furnace von Selas;
4) пиролиз в многозонной печи фирмы Foster—Wheeler;
5) сверхизбирательный крекинг фирмы Stone and Webster (метод USC);
6) кратковременный пиролиз фирмы Lurgi.