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 |
Основные антипирены, применяемые для повышения огнестойкости полимеров
Антипирены (АП) - это вещества, которые влияют на химию процессов в конденсированной или газовой фазе, или на поверхности раздела фаз. Антипирены препятствуют горению полимерных материалов и относятся к важнейшим компонентам пластмасс. При горении полимерных материалов внутри и на поверхности конде ...
Поливинилпирролидон и его свойства
ПВП обладает уникальным комплексом физико-химических, химических и биологических свойств, ценных для его практического использования. Наличие в макромолекуле полимера лактамного цикла обеспечивает растворимость полимера в воде. ПВП представляет собой желто-белый порошок с t° размягчения ~ 140 – 160 ...
Преимущества в использовании дизельного топлива по сравнению с бензином
Низкий расход и экономия топлива. Дизельное топливо расходуется меньше, чем бензин, ориентировочно на четверть. Основной плюс дизеля, особенно важный в условиях экономического кризиса – это экономия топлива. Дело в том, что у дизельного двигателя КПД достигает 36 % и даже выше, в то время как у бен ...
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.