Mavzu; Piroliz benzini olish kimyosi va texnologiyasi Reja Kirish: I. Asosiy qism: I piroliz jarayonining neft-gazkimyo sanoatidagi ahamiyati

I.2. Piroliz jarayonining nazariy asoslari Piroliz jarayonining rivojlanish bosqichlari Organik sintez sanoatining xomashyo bazasi alohida hududlar va mamlakatlarning yoqilg'i-energetika balansi tuzilishi bilan chambarchas bog'liq. Ushbu balansda ko'mirning ustunligi bir vaqtning o'zida koks zavodlarida va asetilen asosida kimyoviy mahsulotlar ishlab chiqarish uchun xom ashyo bazasini yaratdi. Energiya va transportning neft va gazdan ustun foydalanishga oʻtishi bilan koʻpchilik sanoat jarayonlarida asetilen neft-kimyo etileniga almashtirildi, neftni qayta ishlash esa koks ishlab chiqarishdan tashqari aromatik uglevodorodlar manbaiga aylandi. Organik sintez sanoati rivojlanishining hozirgi bosqichi odatda "neft-kimyo" deb ta'riflanadi, lekin uni "olefin" deb ham atash mumkin. Og'ir organik sintez jarayonida yiliga 100 million tonna mahsulot ishlab chiqarish hajmi bilan etilen ishlab chiqarish quvvati yiliga 50 million tonnaga etadi.
Turli mamlakatlarda sanoat organik sintezining ko'mir xom ashyosidan neft va gazga, atsetilendan quyi olefinlarga o'tish vaqti va sur'ati bir xil emas edi. G'arbiy Evropa va Yaponiyada piroliz faqat Ikkinchi Jahon urushi tugaganidan keyin sezilarli rivojlanishga erishdi, garchi 1942 yilda "British Celanese" yiliga 6000 tonna etilen quvvatiga ega bo'lgan birinchi G'arbiy Evropadagi gaz moyli piroliz qurilmasini qurgan. 1946 yilda Shell Chemical kompaniyasi Stanloudagi birinchi neft-kimyo zavodining qurilishini yakunladi, u erda neft stabilizatsiyasi gazlari piroliz xom ashyosi sifatida ishlatilgan. 1950 yilga kelib, qurilayotgan piroliz zavodlarining o'rtacha quvvati yiliga 10 ming tonnadan 50 ming tonna etilenga, 1982 yilga kelib esa 450 ming tonnagacha oshdi. Amerika Qo'shma Shtatlarida kreking gazlaridan olingan etilen va propilen 1920-1930 yillarda kimyo sanoatida asetilen bilan bir qatorda ishlatilgan va quyi olefinlarni ishlab chiqarishning zamonaviy jarayoni - uglevodorodlarning bug 'bilan termal pirolizi ajratilgan. neftni qayta ishlash jarayonlaridan kelib chiqib, asosiy sanoat jarayoniga aylandi.1920-1940 yillarda etilen va propilen olish usuli. 1920 yilda Union Carbide and Carbon Co etan va propanni piroliz qilish uchun tajriba zavodini qurdi va keyinchalik ular gaz moyining pirolizini ishlab chiqdilar.
SSSRda katta tonnali etilen ishlab chiqarish 1940-yillarning oxirida o'zlashtirila boshladi, ammo 1965-1976 yillarda quvvatning keskin o'sishi sodir bo'ldi. Uning mantiqiy xulosasi Nijnekamskdagi Etilen-450 kombinat zavodining ishga tushirilishi bo‘ldi (u ham yiliga 200 ming tonna propilen, 180 ming tonna benzol va 54 ming tonna butadien ishlab chiqaradi).
Hozirgi vaqtda gazsimon va suyuq uglevodorodlarning quvurli pechlarda suv bug'lari bilan termal piroliz jarayoni jahon neft-kimyosida eng keng tarqalgan bo'lib, maqsadli mahsulotning deyarli maksimal rentabelligiga erishdi. Rivojlanayotgan etilen ishlab chiqarishning texnologik sxemalarining asosiy tarkibiy qismlarini doimiy ravishda takomillashtirish bunga yordam berdi. Piroliz o'choq bloklarini loyihalashdagi texnologik taraqqiyot jarayonni eng og'ir (harorat va yashash vaqti bo'yicha) sharoitida amalga oshirish orqali maqsadli mahsulotlarning va birinchi navbatda, etilenning hosildorligini maksimal darajada oshirishga qaratilgan edi. Shu bilan birga, o'rnatish quvvati oshdi. 1960 va 1970-yillarda amalga oshirilgan piroliz jarayoni texnologiyasidagi asosiy yaxshilanishlarga quyidagilar kiradi:
- xomashyoning reaksiya zonasida qisqa turish muddatiga ega piroliz pechlarini loyihalash va joriy etish;
- rulonli quvurlarning gorizontal joylashuvidan vertikal tartibga o'tish;
- kompressorlarni haydash uchun ishlatiladigan yuqori bosimli bug 'olish uchun piroliz mahsulotlarining issiqligidan foydalanish imkonini beruvchi o'chirish-bug'lash apparatlarini (ZIA) ishlab chiqish va pech bloklari sxemalariga kiritish. Natijada etilen zavodlarining birlik quvvatini yiliga 300 va undan ortiq ming tonna etilenga yetkazish imkonini berdi. Masalan, 1990 yilgacha xorijda foydalanishga topshirilgan zavodlarning quvvatlar tarkibi quyidagicha: yiliga 100 ming tonnagacha etilen - 6 dona, 100 tadan 200 tagacha - 8 ta, 200 tadan 300 tagacha - 14 ta, 300 tadan 450 tagacha - 6 ta, 450 dan 680 gacha - 3. Binobarin, jahon kimyosida ishlab chiqarishning o'sishining eng katta ulushi yiliga 300 - 500 ming tonna etilen oralig'ida birlik quvvatiga ega zavodlarga to'g'ri keladi. Yiliga 60 ming tonna etilen ishlab chiqarish quvvatiga ega (760 - 790 °C, aloqa vaqti 1,0) o'rta haroratli piroliz qurilmalariga nisbatan 820 - 845 °C va aloqa vaqti 0,5 - 0,7 s da ishlaydigan kuchli yuqori haroratli piroliz qurilmalarining afzalliklari. - 1,5 s) muhim: benzinning pirolizida etilen unumi 26 ga nisbatan 21 - 22%, butadien -1,3 - 4,8 ga nisbatan 3,8 - 4,0%, aromatik uglevodorodlar benzol bo'yicha - 11 ga nisbatan 8%. Bu holda suv bug'ini ishlab chiqarish uch barobar ortadi. Hozirgi vaqtda qattiq termal piroliz uchun o'choq bloklarining texnik darajasini oshirish ishlari davom etmoqda.
Kimyo muhandisligi, metallurgiya yutuqlari, muhandislik va kimyo tafakkuridagi yutuqlar bir qurilmadan yiliga 750 ming tonna etilen ishlab chiqarish quvvatiga erishish imkonini beradi. Ammo, qoida tariqasida, ushbu ko'rsatkichni tanlashda potentsial sotish bozorining hajmi, xom ashyoning tabiati va uni tashish narxi, talabning o'zgarishi va boshqalar kabi bozor mulohazalari katta ta'sir ko'rsatadi. Shunday qilib, yaqinda ishga tushirilgan zavodlar orasida yiliga 680 000 tonna (ikkalasi ham Texasda) yoki yiliga 600 000 tonna (Antverpen va Ishixara) gigantlaridan tashqari, deyarli yarmi 350 000 tonnadan oshmaydigan quvvatga ega.
Suyuq neft xomashyosini qayta ishlovchi etilen zavodlarida etilendan tashqari propilen, C4 uglevodorod fraksiyasi va benzol ham tijorat mahsuloti sifatida ishlab chiqariladi, ya'ni. plastmassalarning eng muhim turlarini, sintetik smolalar, kauchuklar, tolalar va erituvchilarni ishlab chiqarish uchun xom ashyo bilan ta'minlaydigan asosiy mahsulotlar. Shunday qilib, neft xom ashyosidan etilen ishlab chiqarishning ko'payishi murakkab piroliz jarayonida olingan mahsulotlarning barcha turlarini iste'mol qilish bilan qo'shimcha ravishda rag'batlantiriladi.
Piroliz uchun xom ashyo juda xilma-xildir: gazsimon uglevodorodlardan (etan, propan) og'ir distillatlar va xom neftgacha. Shu bilan birga, piroliz bilan qayta ishlangan xom ashyoning asosiy qismini gazsimon uglevodorodlar va benzinlar tashkil qiladi. Ushbu turdagi xom ashyolar eng kam koks hosil bo'lgan maqsadli mahsulotlarning eng yuqori hosilini beradi.
Piroliz uchun xom ashyoni tanlashda, hosil bo'lgan mahsulotlarga bo'lgan ehtiyojlar nisbati hisobga olinadi, ammo xom ashyo bazasini tashkil etuvchi eng muhim omil neft va gazni qayta ishlashning ma'lum fraktsiyalarining mavjudligi hisoblanadi.
Resurs bazasining tuzilishini shakllantirishda hal qiluvchi rol neft va gazni qayta ishlash resurslari va usullarining mavjudligiga tegishli. Neft kimyosining xom ashyo bazasiga mamlakat va mintaqalar bo'yicha yoqilg'i-energetika balanslarining o'ziga xos xususiyatlari, motor va qozon yoqilg'ilariga, shuningdek, dizel yoqilg'isi va avtobenzinga bo'lgan talab nisbati ta'sir qiladi.
Boshqa mamlakatlar bilan solishtirganda, Qo'shma Shtatlarda gazni qayta ishlash sanoati erta rivojlangan bo'lib, u hozir ham neft-kimyo sanoati ehtiyojlarini engil uglevodorod xom ashyosi - etan, suyultirilgan gazlar bilan ta'minlaydi. C₂ – C₄ uglevodorodlar ko'rinishidagi sezilarli miqdordagi neft-kimyo xom ashyosi AQShda avtomobil benzinini maksimal darajada ishlab chiqarishga qaratilgan neftni qayta ishlashning ikkilamchi jarayonlarida hosil bo'ladi. Bu mamlakatda etilen ishlab chiqarish uchun xomashyoning hozirgi tarkibida 45% etan, 22% propan va butan, 33% benzin va gazoyldir.
SSSR va G'arbiy Evropa mamlakatlari neftni qayta ishlash sanoatida uzoq vaqt davomida neftni qayta ishlashning yoqilg'i-mazut versiyasi ustunlik qildi, bunda to'g'ridan-to'g'ri benzinning fraktsiyalari neft mahsulotlari balansida nisbatan ortiqcha bo'lgan va o'tkazilgan. etilen ishlab chiqarish uchun neft-kimyo sanoatiga.20-asrning 60-yillarida mamlakatimizda piroliz uchun xom ashyoni tanlashda to'g'ridan-to'g'ri benzindan ustun foydalanish kursi o'tkazildi. Mahalliy neftni qayta ishlash xususiyatlari va to'g'ridan-to'g'ri benzinni piroliz qilish jarayonida olingan neft-kimyo mahsulotlarining assortimenti hisobga olindi. Yiliga 300 ming tonna etilen ishlab chiqarish quvvatiga ega EP-300 tipidagi etilen zavodida to'g'ridan-to'g'ri yo'naltiriladigan benzinda ishlaydigan, etilendan tashqari (ming tonna) propilen - 149, buten-butadien fraktsiyasini olish mumkin. - 115, metan-vodorod fraktsiyasi - 181, benzol - 95 va qozon yoqilg'isi - 60. Ushbu ro'yxat benzin piroliz mahsulotlarini kompleks qayta ishlashni cheklamaydi. Gaz xomashyosi pirolizining mahsulot assortimenti beqiyos darajada kambag'aldir, ammo bir tonna olefin uchun engil uglevodorodlarni iste'mol qilish darajasi benzin iste'molidan past. Piroliz xom ashyosining oqilona tuzilishini tanlashda bu qarama-qarshi omillar hisobga olinadi.
Piroliz xom ashyosining yuqori sifati, birinchi navbatda, etilen unumi yoki . C₂ – C₄to'yinmagan uglevodorodlarning umumiy rentabelligi, ba'zan esa tijorat kimyoviy xom ashyoni ifodalovchi yanada murakkab mahsulotlar to'plamining hosildorligi bilan baholanadi.Har xil sinfdagi va molekulyar og'irlikdagi uglevodorodlarni pirolizlash jarayonida tarkibi bir-biridan sezilarli darajada farq qiladigan mahsulotlar hosil bo'ladi. Shuning uchun xom ashyoning fizik-kimyoviy tarkibiga qarab, uglevodorodlarning piroliz mahsulotlarida taqsimlanishi va alohida komponentlarning unumi ham sezilarli darajada o'zgaradi. Piroliz jarayonida minimal miqdordagi qo'shimcha mahsulotlar hosil bo'lgan holda etilenning maksimal miqdorini olish uchun tarkibida parafinlar ko'p bo'lgan (85-90% gacha) va n-parafinlar nisbati yuqori bo'lgan xom ashyolardan foydalanish tavsiya etiladi. barcha parafinlar yig'indisi (0,6-0,7).
Piroliz jarayonida naftenik uglevodorodlar va oz miqdorda kerosinlar miqdori yuqori bo'lgan uglevodorod xomashyosi etilenning nisbatan past rentabelligini beradi, ammo . C₂ – C₄ fraktsiyasining, shu jumladan butadienning sezilarli hosilini olish imkonini beradi.
Tarmoqlangan molekulyar tuzilishga ega bo'lgan parafinli uglevodorodlardan piroliz natijasida asosan propilen, yuqori haroratlarda ham allen va metilatsetilen hosil bo'ladi. Aromatik uglevodorodlar zamonaviy zavodlarda piroliz jarayoni sharoitida yuqori issiqlik barqarorligi va qisqa aloqa vaqti tufayli deyarli transformatsiyalarga uchramaydi. Piroliz yo'li bilan etilen ishlab chiqarish uchun zamonaviy zavodlarda etan eng yaxshi boshlang'ich uglevodorod bo'lib, undan og'ir sharoitlarda etilenning 76-78 massa foizigacha hosil bo'ladi. Etilenning katta miqdori propan va nbutanning pirolizidan ham olinadi. Izobutan piroliz uchun amalda ishlatilmaydi.
Piroliz uchun eng keng tarqalgan xom ashyo turli xil qaynash diapazonlari va uglevodorod tarkibiga ega bo'lgan benzin va nafta fraktsiyasidir. Gazsimon uglevodorodlarning pirolizidan farqli o'laroq, benzin fraktsiyasini qayta ishlashda. C₂ – C₄ to'yinmagan uglevodorodlarga boy piroliz gaziga qo'shimcha ravishda, alifatik va tsiklik olefinlar va C₅ va undan yuqori diolefinlarni o'z ichiga olgan sezilarli miqdordagi suyuq mahsulotlar hosil bo'ladi. shuningdek aromatik uglevodorodlar C₆-C₈ va boshqa qimmatli komponentlar.
Tabiiy uglevodorodlar bozoridagi o'zgaruvchan sharoitlar xorijda etan va suyultirilgan gazlar, suyultirilgan gazlar va to'g'ridan-to'g'ri benzin, to'g'ridan-to'g'ri benzin va gazoylida ishlashga qodir bo'lgan ozuqaga moslashuvchan etilen zavodlarini yaratishni rag'batlantirdi. Bunday zavodlarni qurish har qanday turdagi uglevodorod xom ashyosini qayta ishlaydigan zavodlarga nisbatan qo'shimcha kapital qo'yilmalarni talab qiladi. Biroq, bu qo'shimcha xarajatlar ishlab chiqarishning ishonchliligi va quyi olefinlar asosida olingan kimyoviy mahsulotlarning yakuniy ta'siri bilan qoplanadi.Resurslarni tejash siyosati sohasidagi vazifalar mamlakatimiz neft-kimyosi uchun an’anaviy xomashyodan foydalanishni yaxshilash va uning yangi turlarini kimyoviy qayta ishlashga jalb etish orqali quyi olefinlarni ishlab chiqarish uchun xomashyo bazasini yaxshilashni taqozo etadi. Xom uglevodorodlarni tejashning asosiy yo'nalishlaridan biri etilen ishlab chiqarishda neft va gazni qayta ishlashning . C₂ – C₄fraktsiyalarini, shuningdek, mazutni kengroq qo'llashdir, bu esa to'g'ridan-to'g'ri benzin resurslarini tejash imkonini beradi. motor yoqilg'ilarini ishlab chiqarish.