Сырье для пиролиза: ПИРОЛИЗ НЕФТЯНОГО СЫРЬЯ • Большая российская энциклопедия

Пиролиз нефтяного сырья | Нектон Сиа

Пиролиз нефтяного сырья

09.05.2014

Для получения углеводородного сырья для химической промышленности в настоящее время широко используется процесс пиролиза нефтяного сырья. Данный процесс является методом разложения органических соединений под воздействием высоких температур без доступа воздуха или при его ограниченном объёме. Он позволяет получать ненасыщенные и ароматические углеводороды в ходе термического крекинга. Основное назначение пиролизных установок – получение этилена и пропилена в первую очередь. Эти вещества являются основой для полимеров, используемых в дальнейшем при изготовлении пластмасс, синтетических волокон, каучука и многих других важных продуктов. Именно поэтому данные установки называют этиленовыми. Часто можно слышать, что процесс пиролиза нефтепродуктов называют «ароматизацией нефти». Это связано с тем, что в ходе данного процесса получают такие ароматические углеводороды как бензол и толуол.

Немного истории. Впервые процесс пиролиза начали использовать в России ещё в XII веке для получения древесной смолы, используемой в ходе пропитки канатов и смолении деревянных судов. В дальнейшем стали получать древесный уголь при сухой перегонке древесины. В промышленном масштабе данный процесс используется с XIX века. Применяли пиролиз для получения уксусной кислоты при сжигании древесины лиственных пород деревьев.

В семидесятых годах XIX века на территории России открываются первые заводы, на которых процессу пиролиза подвергают керосин с целью получения осветительного газа. Первым держателем патента на пиролиз нефтепродуктов был петербургский химик-технолог А. А. Летний. В дальнейшем В. Г. Шухов и З. А. Никифоров открывают возможность получения углеводородов ароматического ряда методом пиролиза. В ходе Первой мировой войны пиролитический процесс используют для выработки толуола, являющегося сырьём при производстве тринитротолуола (тротила).

В настоящее время во многих странах газ, получаемый в ходе пиролиза, используется в качестве источника энергии при выработке электрической энергии, горячей воды, тепловой энергии.

Высоко актуален вопрос получения этилена, пропилена, бутилена с учётом бурного развития нефтехимии. Эти газы при пиролитическом процессе образуются в большем объёме, нежели при коксовании, термическом или каталитическом крекинге.

Пиролиз нефтепродуктов используется и при ликвидации последствий загрязнения нефтепродуктами почвы.Широко применяют пиролитический метод в ходе переработки твёрдых органических отходов, шламов нефтепродуктов, продуктов бурения. Утилизация отходов крайне актуальна при решении вопросов сохранности окружающей среды.

Рассмотрим схематически превращения, происходящие с нефтяным сырьём в ходе проведения пиролиза. В начале процесса сырьё по трубам поступает в печь, где постоянно поддерживается температура от +450 °С до +1050 °С. В этой печи нефтяное сырьё преобразуется в газ. При выходе из печи данный газ закаляют путём впрыскивания воды, охлаждают, очищают и разделяют. Для этого используются ректификационные колонны.

При разделении лёгкого масла получаются фракции бензольные, толуольные, ксилольные. Их подвергают повторной ректификации, в ходе которой получают в чистом виде бензол, толуол, ксилол и пиробензол. Пиробензол применяется в качестве авиационного топлива. Перегонка смолы и масел даёт масла зелёное и нафталиновое, а также пек, служащий в качестве беззольного кокса при производстве электродов.

Для проведения процесса пиролиза особых требований к давлению не предъявляется. Оно может приближаться к атмосферному. А вот температура, при которой проходит процесс, может различаться от +450 °С до +550 °С при низкотемпературном пиролизе, до +800 °С при среднетемпературном процессе и до +1050 °С при высокотемпературном пиролизе.

В зависимости от вида реакции выделяют пиролиз окислительный и сухой.

Исторически сложилось так, что на территории США бензин активно использовался как топливо для большого числа автомобилей, а в качестве сырья для пиролиза используются газообразные углеводородные вещества. В России и Европе для переработки используют масла и керосин, так как переработка нефтяных продуктов происходит по топливно-масляной схеме.

В настоящее время в процессе пиролиза нефтяного сырья вырабатывается 100% этилена, около 70% пропилена, 80% дивинила и около 40% бензола. При этом производительность пиролизных установок в пересчёте на этилен выросла с 50 тысяч тонн в среднем в пятидесятые годы прошлого столетия до 600 тысяч тонн в год в наши дни.

Крупнейшим производителем этилена в настоящее время являются США, которые вырабатывают 27653 тысячи тонн данного вещества в год. В России вырабатывается 2810 тысяч тонн этилена в год. Растут мощности пиролитических установок в России в настоящее время лишь за счёт проведения работ по реконструкции комплексов, построенных ещё во времена СССР. Существуют планы по строительству этиленовых комплексов в нашей стране, но будут ли они реализованы в жизнь неизвестно.

Неотъемлемой частью применения в современном мире пиролиза является дальнейшее совершенствование технологии. Основное внимание при этом уделяется росту эффективности газогенераторных пиролизных котлов, снижению количества вредных остаточных продуктов, снижению себестоимости производственного процесса. При этом постоянно совершенствуются конструкции пиролизных установок, меняется состав компонентов, включённых в химический процесс, меняются условия протекания пиролитического процесса.

Отметим, что важными направлениями исследований учёных являются пиролиз с применением катализаторов и пиролитический процесс с добавлением веществ, являющихся либо инициаторами процесса деструкции, либо ингибиторами протекания имеющихся побочных процессов. Активные исследования в области каталитического пиролиза проводят учёные в Японии. Сложности в ходе внедрения в жизнь разработок по второму направлению связаны, в основном, с проблемами дозирования, распределения веществ по потоку пара и сырья.

Интересны работы по применению в ходе пиролиза различных полей – акустических, электромагнитных. Воздействие данных физических полей на протекание процесса можно сравнить с воздействием катализаторов.

Интересны работы по применению низкотемпературной плазмы в ходе пиролиза. Её использование позволяет перерабатывать в качестве сырья малоценные и трудноперерабатываемые продукты. Данное направление приобретает большое значение на фоне уменьшения запасов нефти на планете и значительного роста цен на данное сырьё.

Пиролиз углеводородов и углеводородного сырья

Производство органических веществ появилось достаточно давно, однако первоначально оно основывалось на переработке сырья растительного или животного происхождения. Затем, в середине XIX века, человечество открыло для себя получение органических веществ на основе побочных продуктов от коксования каменного угля, содержавших различные ароматические соединения.

И только в XX веке в качестве источников для получения органического сырья начали использовать нефть и природный газ, поскольку их добыча, транспортировка и переработка более экономичны, чем у каменного угля.

Сегодня промышленность органического синтеза в основном базируется на этих трех видах сырья.

В процессе их пиролиза получают пять групп веществ, используемых для синтеза тысяч других соединений:

• 1. Парафины
• 2. Олефины
• 3. Ароматические углеводороды
• 4. Ацетилен
• 5. Синтез-газ

Итак, рассмотрим поподробнее, что собой представляет процесс пиролиза углеводородов.

Что такое пиролиз углеводородов.

Пиролиз – это процесс разложения углеводородного сырья, который протекает при высоких температурах. В пиролизных газах преобладают непредельные углеводороды, а жидкие продукты пиролиза (смола) содержит ароматические углеводороды. Количество образующихся при данном процессе газообразных олефинов (главным образом этилена) зависит от характера и качества сырья. Максимальный выход этилена получается в результате пиролизе этана. Наименьшее количество олефинов образуется при пиролизе тяжелых нефтяных фракций.

Основным сырьем, используемым для пиролиза с целью добычи этилена являются этан, бутан и пропан, содержащиеся в попутных газах нефтедобычи. Также в этих целях используются газовые и низкооктановые бензины, полученные прямой перегонки нефти. В странах с недостаточным количеством газообразных и легких жидких углеводородов (например, Япония) с целью получения этилена в качестве сырья для пиролиза применяют любые нефтяные фракции.

Процесс производства этилена путем пиролиза углеводородного сырья включает в себя следующие стадии:

• Компромитирование пиролизного газа
• Удаление тяжелых углеводородов, осушка
• Разделение (газофракционирование)
• Удаление сероводорода, ацетилена и двуокиси углерода
• Концентрирования этилена ( в случае, если он предназначается для производства полиэтилена).

Сернистые соединения могут быть удалены из сырья до начала пиролиза, но чаще всего сероводород удаляют после пиролиза. Очистка от ацетилена и тяжелых углеводородов может быть произведена на разных стадиях процесса. А вот влага должна быть удалена еще до стадии газофракционирования, поскольку как при низких температурах разделения начинают образовываться кристаллогидраты, забивающие аппаратуру фракционирующих установок.

При фракционном разделении пиролизного газа получается 97 – 98 % этилен, который пригоден для производства этанола и окиси этилена. Для производства полиэтилена необходим этилен более высокой чистоты, поэтому он подвергается дополнительной очистке.

Закономерности процесса пиролиза углеводородов.

Для процесса пиролиза характерно глубокое разложение исходного сырья. Причем, наряду с реакциями расщепления, благодаря которым образуются непредельные углеводороды, протекают и вторичные реакции циклизации, изомеризации и уплотнения продуктов полученных в результате первичного расщепления. Протекание большого количества разнообразных реакций объясняет тот факт, что в процессе пиролиза получается сложная смесь продуктов – от твердых, до газообразных.

Первичные реакции при пиролизе могут идти в двух различных направлениях: разрыв цепи по углеродной связи С-С с образованием предельного и непредельного углеводородов, например:

CH₃CH₂CH₃ → CH₂=CH₂ + CH₄

и реакция дегидрирования (разрыв связей):

CH₃CH₂CH₃ → CH₃CH=CH₂ + H₂

Какие реакции будут преобладающими зависит от используемого сырья. При пиролизе этана преимущественной является реакция дегидрирования, а в процессе пиролиза пропана и высших углеводородов преобладают реакции расщепления. Оба типа реакций проходят с увеличением объема и поглощения тепла, а, следовательно, им благоприятствуют низкие давления и высокие температуры.

Протекающие при пиролизе вторичные реакции более многочисленны и разнообразны. Объединяет их то, что в противоположность реакциям расщепления, все эти реакции идут с уменьшением объема и выделением тепла, поэтому их протеканию благоприятствуют невысокие температуры и повышенное давление.

Таким образом, на конечный состав продуктов пиролиза углеводородов влияет Состав продуктов пиролиза температура, время контакта и парциальное давление паров исходного сырья. Рассмотрим эти зависимости.

Влияние температуры. С увеличением температуры выход пропилена и этилена повышается, причем выход пропилена своего максимума достигает при более низкой температуре, нежели выход этилена. Таким образом, изменяя температуру, можно регулировать соотношение выхода этилена и пропилена.

Влияние времени контакта. Выход этилена начинает возрастать при увеличении времени контакта, достигает своего максимума, и начинает снижаться. Выход пропилена своего максимума достигает значительно раньше. Таким образом, можно подобрать время контакта для получения требуемого соотношения этилена и пропилена.

Влияние давления. При понижении давления исходного пропана выход этилена растет. Поэтому обычно процесс пиролиза производится при давлении, приближенном к атмосферному, ну а парциальное давление паров исходного сырья снижают, разбавляя его водяным паром. С возрастанием соотношения водяной пар: пропан выход кокса резко снижается, а выход этилена напротив возрастает.

Таким образом, зная все эти закономерности, можно регулировать процесс пиролиза таким образом, чтобы получать из углеводородов максимальное количество необходимого продукта.

• Комментарии к статье
• Вконтакте

Что является сырьем для установки пиролиза пластиковых отходов?

В нашей повседневной жизни существует множество видов пластиковых изделий, которые также вызывают большое количество белых загрязнений. Из-за своей неспособности разлагаться естественным путем пластик стал нашим врагом номер один. Большинство методов очистки сосредоточено на сжигании и захоронении отходов, которые загрязняют нашу атмосферу, почву и даже воду.

Сжигание пластика

Поэтому мы должны обращаться с этим должным образом, иначе это загрязнит окружающую среду, а также приведет к растрате ресурсов. На самом деле, большая часть пластика может быть переработана на заводе по пиролизу отходов пластика в мазут. Конечно, разное пластиковое сырье будет производить разное количество мазута.

Пластмассы, перерабатываемые заводом по пиролизу отходов пластмасс в мазут и технический углерод

Вот некоторые пластмассовые сырьевые материалы, которые могут быть переработаны в мазут на заводе по пиролизу отходов пластика (Примечание: пластик ПВХ и ПЭТ не подходят для завода по пиролизу отходов пластика):

1.ПЭ пластик

Полиэтиленовый пластик включает HDPE и LDPE. HDPE легко найти в ванной комнате. Это сырье для контейнеров, в которых хранятся моющие средства, шампуни, гели для душа, пищевые масла, пестициды и т. д. И многие бутылки для напитков также используют этот король пластика. Прозрачность полиэтилена низкой плотности относительно высока, поэтому мы в основном можем видеть его в пластиковой упаковке, пластиковых пакетах и ​​других аспектах нашей повседневной жизни.

2. ПП пластик

Большинство специальных пластиковых контейнеров для микроволновых печей, представленных на рынке, изготовлены из полипропилена, поскольку его термостойкость и химическая стойкость выше.

3. ПС пластик

Как правило, он широко используется для упаковки ланч-боксов из пенопласта, лапши быстрого приготовления, ведерков для всей семьи и т. д.

4. АБС-пластик

АБС-пластик

АБС-пластик состоит из акрилонитрила (А), бутадиена (В) и стирола (С). Акрилонитрил является основным сырьем для производства акрилового волокна, бутадиен является основным сырьем для производства бутадиенового каучука, а стирол является основным сырьем для полистирола. Таким образом, это похоже на добавление каучука и волокна к пластику PS, что делает его высокопрочным и хорошим ударным вязкостью и широко используется в производстве и химической промышленности.

По мере роста мировых цен на сырую нефть пластик как один из побочных продуктов переработки нефти становится все более ценным для переработки. Установка пиролиза пластиковых отходов может быть использована для переработки вышеперечисленных пластиковых отходов в мазут. Основными продуктами являются пластиковое пиролизное масло и черный углерод, которые можно использовать в качестве топлива. А пластиковое пиролизное масло можно дополнительно перерабатывать в дизельное топливо для получения большей прибыли.

Весь процесс переработки отходов пластикового сырья на заводе по пиролизу отходов пластика не наносит вреда окружающей среде. Таким образом, нет никаких сомнений в том, что это лучший метод обработки отходов пластикового сырья. Если вы хотите узнать больше о установке для пиролиза пластиковых отходов, пожалуйста, свяжитесь с нами напрямую.

Пиролиз бытовых пластиковых отходов II: влияние состава сырья в каталитических условиях

. 2011 сен-октябрь; 31 (9-10): 1973-83.

doi: 10.1016/j.wasman.2011.05.021.

А Лопес ¹ , И де Марко, Б. М. Кабальеро, М. Ф. Ларесгоити, А. Адрадос, А. Торрес

Принадлежности

принадлежность

• ¹ Факультет химической и экологической инженерии, Инженерная школа Бильбао, Alda Urquijo, 48013 Бильбао, Испания. [email protected]

• PMID: 21689920
• DOI: 10.1016/j.wasman.2011.05.021

А. Лопес и соавт. Управление отходами. 2011 сен-окт.

. 2011 сен-октябрь; 31 (9-10): 1973-83.

doi: 10.1016/j.wasman.2011.05.021.

Авторы

А Лопес ¹ , И де Марко, Б. М. Кабальеро, М. Ф. Ларесгоити, А. Адрадос, А. Торрес

принадлежность

• ¹ Факультет химической и экологической инженерии, Инженерная школа Бильбао, Alda Urquijo, 48013 Бильбао, Испания. [email protected]

• PMID: 21689920
• DOI: 10. 1016/j.wasman.2011.05.021

Абстрактный

В данной работе представлены результаты, полученные при каталитическом пиролизе трех потоков пластиковых отходов, являющихся отходами завода по сортировке отходов промышленной упаковки. Образцы подвергали пиролизу в реакторе объемом 3,5 дм3 в полупериодическом режиме при температуре 440 °С в течение 30 мин в атмосфере азота. В качестве катализатора жидкофазного контакта использовался коммерческий цеолит ZSM-5. В любом случае получаются газы и жидкости с высоким ВТС, которые могут быть использованы в качестве топлива или источника химикатов. Также получают твердую фракцию, состоящую из неорганического материала, содержащегося в сырье, и некоторого количества полукокса, образующегося в процессе пиролиза. Цеолит показал себя очень эффективным для получения жидкостей с большим содержанием ароматических соединений и газов, богатых фракциями C3-C4, даже несмотря на то, что исходный материал в основном состоял из полиолефинов. Характеристики продуктов пиролиза, а также действие катализатора варьируются в зависимости от состава сырья. Когда образцы с высоким содержанием бумаги подвергаются пиролизу, цеолит ZSM-5 увеличивает образование воды и снижает образование CO и CO(2). Если к такому образцу применяется ступенчатый пиролиз, водная жидкая фаза может быть отделена от органической жидкой фракции на первой низкотемпературной стадии.

Copyright © 2011 Elsevier Ltd. Все права защищены.

Похожие статьи

• Пиролиз бытовых пластиковых отходов: влияние состава сырья.

  Лопес А., де Марко И., Кабальеро Б.М., Ларесгоити М.Ф., Адрадос А. Лопес А. и др. Управление отходами. 2010 апр; 30 (4): 620-7. doi: 10.1016/j.wasman.2009.10.014. Epub 2009 18 ноября. Управление отходами. 2010. PMID: 19926462

• Дезактивация и регенерация цеолита ZSM-5 в процессах каталитического пиролиза пластиковых отходов.

  Лопес А., де Марко И., Кабальеро Б.М., Адрадос А., Ларесгоити М.Ф. Лопес А. и др. Управление отходами. 2011 авг; 31 (8): 1852-8. doi: 10.1016/j.wasman.2011.04.004. Epub 2011 6 мая. Управление отходами. 2011. PMID: 21530221

• Пиролизное поведение различных материалов, содержащихся в отходах заводов по сортировке упаковочных отходов.

  Адрадос А., Де Марко И., Лопес-Урионабарренечеа А., Кабальеро Б.М., Ларесгоити М.Ф. Адрадос А. и др. Управление отходами. 2013 янв; 33(1):52-9. doi: 10.1016/j.wasman.2012.09.016. Epub 2012 23 октября. Управление отходами. 2013. PMID: 23098814

• Обзор анаэробного реактора с восходящим потоком воздуха.

  Бал А.

  No related posts.