Установка для совместного термического пиролиза легких углеводородных алканов с2-с4 и прямогонного бензина в низшие олефины
Установка для совместного термического пиролиза легких углеводородных алканов С2-С4 и прямогонного бензина в низшие олефины. Полезная модель относится к химической и нефтехимической промышленности и предназначена для использования в промышленных установках для производства этилена и пропилена термическим пиролизом углеводородного сырья в низшие олефины. Задача полезной модели - создание технологической схемы блока пиролиза углеводородного сырья, позволяющей повысить производительность и эффективность установки за счет новой схемы блока одновременной подачи комбинированного сырья в многопоточную печь совместного термического пиролиза легких углеводородных алканов C 2-C4 и прямогонного бензина. Предлагаемая полезная модель установки термического пиролиза комбинированного сырья в трубчатую печь включает узел подачи водяного пара и два параллельных узла подачи углеводородного сырья: узел подачи сжиженных легких углеводородных алканов С2-С 4 и узел подачи прямогонного бензина, соединенных между собой трубопроводами и запорными устройствами таким образом, что в трубчатую печь пиролиза можно подавать отдельно прямогонный бензин, отдельно легкие углеводородные алканы С 2-С4, так и легкие углеводородные алканы С2-С4 совместно с прямогонным бензином.
Полезная модель относится к химической и нефтехимической промышленности и предназначена для использования в установках для производства низших олефинов термическим пиролизом углеводородного сырья.
В настоящее время низшие олефины С2-С 4 получают, в основном, на промышленных установках термического пиролиза углеводородного сырья в трубчатых печах в присутствии водяного пара, сырьем служат прямогонные бензиновые фракции и/или легкие газообразные алканы С2-С 4, и различные тяжелые нефтяные дистиллятные фракции.
Большинство промышленных установок термического пиролиза углеводородного сырья построено по традиционной схеме, состоящей из блока подачи сырья в печь пиролиза, блока пиролиза углеводородного сырья, блока компримирования и разделения пирогаза, блока ректификации и гидрирования ароматических углеводородов.
Однако применение установок термического пиролиза углеводородного сырья имеет ряд недостатков: большое количество трубчатых печей пиролиза, из которых половина большую часть времени простаивает, вследствие того, что продолжительность режима регенерации (выжига кокса) трубчатых печей значительно меньше продолжительности рабочего режима, процесс термического пиролиза углеводородного сырья является очень жестким процессом, проводится при высокой температуре 840-850°С и выше на выходе из печи, а температура на поверхности пирозмеевиков достигает 1050-1070°С.
Процесс термического пиролиза углеводородного сырья не стабилен во времени из-за постепенного закоксовывания пирозмеевиков, что приводит к снижению выхода и качества целевых продуктов в конце пробега трубчатой печи.
Известны способы получения непредельных углеводородов из смеси прямогонного бензина и широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ) в трубчатых печах пиролиза. Переработка ШФЛУ может осуществляться двумя путями - в смеси с прямогонным бензином и раздельно. При оценке количества прямогонного бензина, возможного для замены на газообразное сырье учитываются эксплуатационные характеристики оборудования отдельных узлов (блоков) установок пиролиза. Практика показывает, что эксплуатация трубчатых печей не вызывает каких-либо затруднений при совместном пиролизе, если в смеси содержится 18-25 маc.% газообразного сырья. В этом случае газообразный и бензиновые потоки смешиваются в сырьевом трубопроводе до теплообменника для нагрева сырья перед подачей его в печь пиролиза (Пиролиз углеводородного сырья. / Мухина Т.Н., Барабанов Н.П., Бабаш С.Е. и др., М.: Химия, 1987, с.164-165).
Известна установка пиролиза ЭП-300, которая включает печной блок, состоящий из 9-и печей пиролиза бензиновой фракции и 2-х печей этановой фракции - рецикла, закалочно-испарительных аппаратов (ЗИА), узел дозакалки пирогаза циркулирующим котельным топливом. Бензиновая фракция из сырьевых емкостей подается в теплообменники, где подогревается потоком циркулирующего котельного топлива до 120°С. Затем подогретое сырье поступает в змеевики верхней низкотемпературной зоны конвекции печи, где оно нагревается до 157°С и частично испаряется, на выходе из верхней конвекционной зоны бензин смешивается с водяным паром - паром разбавления - и смесь с температурой 185°С поступает в зону высокотемпературной конвекции, где нагревается до 545°С и затем направляется в зону радиации.
Установка ЭП-300 оснащена 4-х поточными печами пиролиза бензина типа SRT-II с разветвленными змеевиками с трубами переменных диаметров, каждый змеевик состоит из десяти труб общей длиной 13м, при этом первые четыре малого диаметра (65×8 мм) объединены в две трубы большего диаметра (114×9 мм) и эти две - в одну большего диаметра (159×9,5 мм), труб большого диаметра в змеевике - четыре. Общая длина змеевика 78 м, предельно допустимая температура стенки труб 1040°С. Производительность печи 22 т/ч по прямогонному бензину,
разбавление сырья водяным паром 60%, температура на выходе из печи 835°С, время пребывания сырья в зоне реакции 0,58 с. Производительность печи 11 т/ч по этановой фракции - рециклу, разбавление сырья водяным паром 30-40%, температура на выходе из печи 852°С, время пребывания сырья в зоне реакции 0,58 с (Пиролиз углеводородного сырья. / Мухина Т.Н., Барабанов Н.П., Бабаш С.Е. и др., М.: Химия, 1987, с.142-150).
Наиболее близкой схемой подачи комбинированного сырья в многопоточную печь для получения низших олефинов является способ получения непредельных углеводородов (А.с. SU N 1616956, С 10 G 9/16, 1988). С целью снижения скорости коксоотложения процесс ведут при пиролизе жидкого сырья в течение 12-48 ч и пиролизе газообразного сырья совместно с жидким при содержании последнего в сырье 5-18 маc.%. Для реализации данного способа используется блок подачи комбинированного сырья в многопоточную печь.
При пуске печи на все четыре потока линии подачи бутановой фракции из коллектора подают жидкую нефтяную фракцию, которая в течение первых 12-48 ч пробега пиролизуется при оптимальном для данной печи расходе на поток, разбавлении паром и температуре на выходе. При этом запорные вентили подачи бутановой фракции и подачи жидкой нефтяной фракции в линию водяного пара закрыты. Пар разбавления подается в печь из коллектора подачи водяного пара. Расход жидкой нефтяной фракции и пара разбавления регулируется вентилями. В период эксплуатации печи на жидком сырье происходит закоксовывание активных центров образования кокса, о чем свидетельствует повышение температуры стенки радиантных змеевиков в среднем на 10-20°С. По прошествии 12-48 ч постепенно закрывают вентиль подачи жидкой нефтяной фракции и открывают вентиль подачи бутановой фракции из коллектора по всем четырем потокам и снижают расход жидкой нефтяной фракции до нуля. После установления расхода бутановой фракции и температуры пиролиза открывают вентиль подачи жидкого нефтяного сырья из коллектора через регулирующие шайбы на четыре потока в пар разбавления и далее подают в печь пиролиза. Расход жидкой нефтяной фракции осуществляют подбором диаметра отверстия шайбы. Совместный пиролиз бутановой фракции и
жидкого нефтяного сырья (бензин-гексановая фракция) ведут при температуре продуктов на выходе из печи 845°С.
Недостатками установки получения непредельных углеводородов, принятой за прототип, являются использование блока раздельной подачи газообразного (этан или н-бутан) и жидкого сырья (бензин-гексановая фракция смешивается с водяным паром) в печь пиролиза, сложная система переключения подачи различных видов углеводородного сырья и высокая температура пиролиза 
845°С, что снижает эффективность и надежность работы установки.
В основу предлагаемой полезной модели установки термического пиролиза положена задача создания такой схемы установки, позволяющей повысить производительность и эффективность установки за счет новой схемы блока одновременной подачи комбинированного сырья в многопоточную печь совместного термического пиролиза легких углеводородных алканов С2-С 4 и прямогонного бензина.
На фигуре представлена схема блока подачи комбинированного сырья в многопоточную печь совместного термического пиролиза легких углеводородных алканов С2-С4 и прямогонного бензина в низшие олефины.
Блок подачи комбинированного сырья состоит из трех узлов: узел подачи прямогонного бензина, узел подачи легких углеводородных алканов С2 -С4 и узел подачи водяного пара.
Узел подачи прямогонного бензина включает насос 1, регуляторы расхода 2, 7, манометр 3, теплообменник 4, запорный вентиль 5, диафрагмы 6.
Узел подачи легких углеводородных алканов С2-С4 включает насос 14, регуляторы расхода 13, 19, манометр 15, теплообменник 16, запорный вентиль 17, диафрагмы 18.
Узел подачи водяного пара включает манометр 8, запорный вентиль 9, диафрагмы 10, регуляторы расхода 11.
Блок подачи комбинированного сырья работает следующим образом.
При пуске печи 12 жидкий прямогонный бензин с пределами кипения 28-160°С из общего коллектора насосом 1 через открытый запорный вентиль 5 подается на все потоки в печь 12, при этом запорный вентиль 17 закрыт. Расход
прямогонного бензина регулируется регуляторами расхода 2, 7 и диафрагмой 6, также расход прямогонного бензина контролируется манометром 3 и подогрев осуществляется в теплообменнике 4.
Водяной пар разбавления подается на все четыре потока из общего коллектора через открытый запорный вентиль 9. Расход водяного пара разбавления регулируется диафрагмой 10, регулятором расхода 11 и контролируется манометром 8.
Термический пиролиз прямогонного бензина с пределами кипения 28-185°С проводят при температуре 825-830°С, расход прямогонного бензина 18-18,5 т/ч, расход водяного пара 11-12 т/ч. Время предварительного термического пиролиза прямогонного бензина составляет не менее 5-7 сут.
После 5-7 сут работы трубчатой печи постепенно снижая расход жидкого прямогонного бензина вентилями 2 и 7 до 2-2,5 т/ч, открывают запорный вентиль 17 и подают из общего коллектора насосом 14 на все потоки печи 12 сжиженные углеводородные газы С 2-С4. Расход сжиженных углеводородных газов С2-С4 регулируется регуляторами расхода 13, 19 и диафрагмой 18, также расход сжиженных углеводородных газов С2-С 4 контролируется манометром 15 и подогрев осуществляется в теплообменнике 16.
Расход прямогонного бензина регулируется регуляторами расхода 2, 7 и диафрагмой 6, контролируется манометром 3 и подогрев осуществляется в теплообменнике 4.
Расход водяного пара разбавления регулируется диафрагмой 10, регулятором расхода 11 и контролируется манометром 8.
Необходимо отметить, что надежное обеспечение современных промышленных установок пиролиза мощностью 300-500 тыс. т/год однородным углеводородным сырьем - прямогонным бензином - это трудно выполнимая задача. Поэтому предлагаемая установка термического пиролиза комбинированного сырья является более высокопроизводительной и гибкой установкой по сравнению с существующими промышленными установками термического пиролиза углеводородного сырья и позволяет проводить совместный термический пиролиз легких углеводородных алканов С 2-С4 и прямогонного бензина.
Установка для совместного термического пиролиза легких углеводородных алканов С2-С4 и прямогонной бензиновой фракции в низшие олефины, содержащая блок подачи сырья в трубчатую печь пиролиза, блок пиролиза углеводородного сырья, блок компримирования и разделения пирогаза, блок ректификации и гидрирования непредельных углеводородов, а также систему трубопроводов с запорными устройствами для подвода углеводородного сырья в печь пиролиза, отличающаяся тем, что блок подачи комбинированного сырья в трубчатую печь пиролиза включает узел подачи водяного пара и два параллельных узла подачи углеводородного сырья: узел подачи сжиженных легких углеводородных алканов С 2-С4 и узел подачи прямогонного бензина, соединенных между собой трубопроводами и запорными устройствами таким образом, что в трубчатую печь пиролиза можно подавать отдельно прямогонный бензин, отдельно легкие углеводородные алканы С 2-С4, так и легкие углеводородные алканы С2-С4 совместно с прямогонным бензином.
