Проект реактора очистки газов пиролиза от метилацетилена и пропадиена

Для пиролиза подаются бензин, и рециркулированный этан. Продукты пиролиза направляются на стадию первичного фракционирования, где легкие и тяжелые смолы отделяются от пиролизного газа. Последний отправляется на сжатие. Пиролизный газ очищается от сероводорода и двуокиси на стадии сжатия. В то же время отделяются тяжелые фракции (С5 и выше). После сушки пиролизный газ поступает на сепарацию. В современных схемах перед разделением газ подвергается глубокому охлаждению, в результате чего выделяются водород и метан. Остаточный метан отделяется на стадии сепарации. Этан-этиленовую фракцию очищают от ацетилена путем селективного гидрирования или абсорбции и разделяют на этилен и этан с чистотой 99,9%. Последний возвращается к пиролизу. Пиролиз - это пиролиз органических соединений (древесины, нефтепродуктов, угля и т.д.). Доступ воздуха отсутствует. При пиролизе образуется синтез-газ и другие продукты и является одним из важнейших промышленных методов получения сырья для нефтехимического синтеза. Целевой продукт представляет собой газ, богатый ненасыщенными углеводородами, такими как этилен, пропилен и бутадиен [2]. На основе этих углеводородов получают полимеры для производства пластмасс, синтетических волокон, синтетического каучука и других важных продуктов. Процесс термического разложения углеводородного сырья продолжает оставаться основным методом получения низших олефинов (этилена и пропилена). Установка первичного фракционирования и разделения продуктов пиролиза состоит из системы ректификационных колонн и отстойников. В результате продукты пиролиза разделяются на технологическую воду, тяжелую смолу (температура кипения 200°C), легкую смолу (пиробензин) и предварительно осветленный пирогаз. Сжатие осуществляется при заполнении подземных хранилищ газа и при сжижении газа, для поддержания давления в хранилищах (для увеличения извлечения нефтяного конденсата) сжатие нефти и газа до давления 3-4 МПа осуществляется в 3〜 или 4-ступенчатой машине с промежуточным охлаждением и выходом полученного конденсат. После 2-й или 3-й стадии сжатия пирогаз промывают от кислых примесей (углекислого газа и соединений серы) щелочной промывкой. Осушка газов - удаление влаги из газов и газовых смесей. Это предшествует транспортировке природного газа по трубопроводам, низкотемпературному разделению газовой смеси на компоненты и т.д. Методами являются конденсация (конденсация водяного пара при сжатии или охлаждении), абсорбция (очистка влажных газов жидкими поглотителями) и адсорбция (поглощение водяного пара твердыми гранулированными адсорбентами). Сжатый пирогаз поступает в сушильную установку в адсорбент с заполненным молекулярным ситом, где происходит полное удаление воды [3]. Очистка газа от CO2: Очистка газа водой осуществляется при давлении 12-30 атмосфер, но степень очистки не превышает 80%. Этот метод требует высокого энергопотребления. В состав крупных этиленовых комплексов также входят колонки для разделения фракций С4 и С5. Разделение этих фракций осуществляется на отдельных установках, которые выделяют бутадиен, изомеры бутена, изопрен и циклопентадиен. Из жидких продуктов пиролиза получают нефтеполимерные смолы, бензол, стирол, бифенил и нафталин. Фракции С4-С5 направляются на специальные установки для выделения бутадиена. Установка гидрирования и сушки предназначена для гидрирования ацетилена и удаления влаги. Установка предназначена для удаления аллена и метилацетилена из, а также для сушки его от влаги после гидрирования. Пропан-пропиленовую фракцию разделяют на пропилен и пропиленгликоль, если необходим концентрированный пропилен, например, для производства полипропилена, оксида пропилена, акрилонитрила и т.д. Для алкилирования чаще всего используется вся пропан-пропиленовая фракция [4].

Рисунок 1.1 - Принципиальная схема блока газоразделения установки

1.2 Физико-химические основы процесса

Гидрирование - это реакция водорода, в которой углерод-углеродная связь кратна углерод-углеродной, с образованием "насыщенного соединения". Эта реакция известна давно и обычно проводится при давлении выше атмосферного и при умеренных температурах с использованием большого избытка водорода над металлическим катализатором. Среди металлов, которые, как известно, катализируют реакцию гидрирования, - платина, рений, кобальт, молибден, никель, вольфрам и палладий. Обычно оксиды таких металлов используются на подложке в промышленных формах для катализаторов. Оксиды восстанавливают до активной формы либо перед нанесением восстановителем, либо во время нанесения с водородом в сырье. Эти металлы также катализируют другие реакции, причем дегидратация наиболее заметна при повышенных температурах. Кроме того, по мере увеличения времени пребывания в зоне реакции они могут способствовать реакции олефиновых соединений с самими собой или с другими олефинами с образованием димеров или олигомеров. Селективное гидрирование углеводородных соединений известно в течение очень определенного периода времени. Петерсон обсуждает селективное гидрирование С4- и высших диолефинов с соавторами в публикации "Селективное гидрирование пиролизного бензина", представленной Нефтяным отделом Американского химического общества (сентябрь 1962 г.), в публикации "Селективное гидрирование пиролизного бензина". Бойто совместно с соавторами в публикации "Новейший катализатор гидрирования", переработка углеводородов, март 1985 г., представляет общий, не имеющий юридической силы обзор различных применений катализаторов гидрирования, включая селективное гидрирование флюса, обогащенного пропиленом, и других фракций. Обычные реакции жидкофазного гидрирования, которые в настоящее время осуществляются на практике, требуют высокого парциального давления водорода, обычно более 200 фунтов на квадратный дюйм или более, часто с интервалами до 400 фунтов на квадратный дюйм или более. При жидкофазном гидрировании парциальное давление водорода - это, по сути, давление в системе. В патентном описании Великобритании 835689 показано гидрирование фракций С2 и С3 под высоким давлением в струе жидкости для удаления ацетилена. Селективное гидрирование MAPD в пропиленовых потоках с использованием только каталитической дистилляции обсуждается в международной публикации WO 95/15934. Преимущество этого метода заключается в том, что пропадиен и метилацетилен, содержащиеся в потоке углеводородов, контактирующих с катализатором, избирательно превращаются в пропилен с очень небольшим образованием, если они вообще образуются, олигомеры или с небольшим, если таковые имеются, насыщением моноолефинов, содержащихся в исходном материале.