Новая химия » Производство этилена пиролизом этана мощностью 200000 т/год » Современное технологическое оформление процесса

Современное технологическое оформление процесса

Страница 2

Охлажденные до 100 – 120 °С продукты пиролиза вместе с водяным паром-разбавителем направляются в колонну, орошаемую охлажденной водой. В результате этого из газа пиролиза конденсируются вода и так называемое легкое масло, а газ пиролиза выводится на установку разделения. Легкое масло отстаивается от воды в сепараторе, частично направляется на орошение колонны первичного фракционирования, а остальное количество выводится с установки на дальнейшую переработку.

Горячая вода из сепаратора проходит узел очистки, после чего часть ее через теплообменник возвращается в котел-утилизатор и затем в виде пара идет на пиролиз. Другая часть воды направляется в системы утилизации ее тепла (например, отопление помещений, подогрев технологических потоков), дополнительно охлаждается в холодильнике и возвращается на орошение в колонну легкой фракции.

Пиролиз этана осуществляют в трубчатых печах в среде водяного пара при температуре 830—900оС и давлении, близком к атмосферному.

2.3.1 Материальный расчет

Исходные данные: годовая производительность установки по этилену 200 000 т; годовой фонд рабочего времени 8000 ч; состав исходной этановой фракции (φ1, %): С2Н4 - 0,73; С2Н6 - 89,80; С3Н6 - 4,69; С3Н8 - 4,70; С4Н8 - 0,08; массовое отношение водяной пар: этановая фракция = 0,4: 1,0; температура процесса 845 °С.

Последовательность расчета:

а) определяем степень конверсии этана в этилен по целевой реакции пиролиза;

б) рассчитываем объемный расход компонентов этановой фракции на входе в трубчатую печь (основной аппарат пиролизной установки);

в) определяем изменение состава газа в процессе пиролиза и состав газа на выходе из трубчатой печи.

Кинетика основной реакции процесса пиролиза

С2Н6 ± С2Н4 + Н2

удовлетворительно описывается уравнением первого порядка:

К = (2,303/τ) · Lg ·[a/(a - x)],

где К - константа скорости реакции, с-1; τ - время, прошедшее от начала реакции (оптимальная продолжительность пребывания реагентов в зоне высоких температур), с; а, х - количество реагента исходное и вступившее в реакцию соответственно, %.

Константу скорости реакции определяют по формуле:

lg К = 14,676 - 15800/Т,

где Т - температура процесса, К (Т = 845 + 273 = 1118 К).

lg К = 14,676 - 15800/1118 = 0,544; К = 3,5 с-1.

Продолжительность пребывания реагентов в зоне высоких температур определяют по формуле:

lg τ = -12,75 + 13700/1118 = -0,496=1,504; τ =0,32 с.

Определяем степень конверсии этана:

3,5 = (2,303/0,32) · lg·[100/(100 - х)]; х=67,3%.

Следовательно, степень конверсии этана α - 0,673. Фактическая степень конверсии этана в этилен меньше за счет повышения давления до 0,5 МПа и наличия в этановой фракции более тяжелых компонентов. При температуре 845 °С и времени контакта τ = 0,32 с степень конверсии этана в этилен составляет 60% (а' = 0,6).

Селективность процесса по основной реакции равна:

ß = а'/а = 0,6/0,673 = 0,89.

Часовая производительность установки в расчете на 100%-й этилен составит:

200 000 - 1000/8000 = 25000 кг/ч или 25000/28 = 892,86 кмоль/ч.

Расход этана, находящегося в составе поступающей на пиролиз этановой фракции:

892,86/0,6 = 1488,1 кмоль/ч.

Общий расход этановой фракции:

1488,1/0,898=1657,1 кмоль/ч.

Определяем состав этановой фракции на входе в трубчатую печь (табл. 2).

Количество водяного пара на входе в трубчатую печь (поток 2):

51743 · 0,4 = 20697 кг/ч или 1149,844 кмоль/ч.

Таблица 2. Состав этановой фракции (поток 1)

Компонент

φi

(

xi

),%

nτ кмоль/ч

Vτ м3/ч

mτ кг/ч

Wi, %

С2Н4

С2Н6

С3Н6

С3Н8

С4Н8

0,73 4,69 89,80

4,69

4,70

0,08

12,1

1488,1

77,7

77,9

1,3

271

33333

1741

1745

29

339

44643

3263

3428

70

0,65

86,27

6,31

6,62

0,15

сумма

100,00

16571,1

37119

51743

100,00

Страницы: 1 2 3 4 5 6

Еще по теме:

Классификация и применение углеграфитовых материалов
Еще в недалеком прошлом в промышленности производились в основном для электротермических и электролитических процессов, а также мелкие изделия электротехнического назначения – электроугли разных типов. В последние годы в электродной и электроугольной промышленности освоен широкий ассортимент новых ...

Структура кристалла графита
Структура графита состоит из непрерывного ряда слоев параллельных оснований плоскости гексагонально связанных атомов углерода. Структура графита является типичным примером слоистой решетки. Каждая сетка (слой) толщиной в один атом представляет собой одну молекулу, простирающуюся через весь кристалл ...

Хромирование
Хром — металл стального цвета с голубоватым оттенком. Наличие многих ценных физико-химических свойств обусловило хромовым покрытиям широкое применение во всех областях машиностроения. Удельный вес хрома 6,7; температура плавления 1520°, атомный вес 52. В соединениях хром шестивалентен и трехваленте ...

Идеи алхимии


Идеи алхимии

Алхимия - своеобразное явление культуры, особенно широко распространённое в Западной Европе в эпоху позднего средневековья. Слово «алхимия» производят от арабского алькимия, которое восходит к греческому chemeia, от cheo — лью, отливаю.

Категории

Copyright © 2018 - All Rights Reserved - www.chemitradition.ru
Copyright © 2020 - All Rights Reserved - www.chemitradition.ru