Изучение влияния технологических параметров на удельную производительность процесса получения крекинг-газа пиролизом нафты
Технологическая схема пиролиза нафты в потоке газа-теплоносителя. Кинетическое уравнение процесса и скорость реакции получения крекинг-газа. Влияние конверсии и парциального давления бутана на удельную производительность реактора идеального вытеснения.
| Рубрика | Химия |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 10.03.2018 |
| Размер файла | 246,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Волгоградский государственный технический университет
Изучение влияния технологических параметров на удельную производительность процесса получения крекинг-газа пиролизом нафты
Медников Евгений Викторович, кандидат химических наук, доцент,
Щемелинина Ирина Михайловна, магистрант
Основными видами сырья для производства полимерных продуктов являются непредельные углеводороды С2-С4, в частности - ацетилен и этилен, значительное количество которых получают различными методами пиролиза углеводородов. В настоящее время основным способом получения олефинов и самого распространенного из них этилена - является пиролиз газообразных и легких жидких углеводородов в трубчатых печах. В настоящее время во всех индустриально развитых странах мира этот способ остается основным.
Синтезы на основе ацетилена, как правило, одностадийные, что способствует снижению образования побочных продуктов и приводит к упрощению технологической схемы. Производство винилхлорида на основе ацетилена дает возможность утилизировать хлористый водород, получающийся как побочный продукт во многих процессах органического синтеза. Ацетилен находит широкое применение в производстве галоидопроизводных и в первую очередь винилхлорида [1, 2]. Большое распространение получил синтез винилхлорида из разбавленной смеси ацетилена и этилена по сбалансированной схеме [1-3].
Пиролиз (термический пиролиз и дегидрирование) углеводородов заключается в разложении и различных превращениях исходных продуктов под действием высоких температур. При этом образуется пиролизный газ, целевыми компонентами которого являются ацетилен и этилен [4].
Процесс позволяет перерабатывать довольно широкий спектр сырья и не нуждается в жесткой привязке к одному поставщику или виду сырья. В качестве сырья для совместного получения ацетилена и этилена теоретически могут быть использованы любые углеводороды и их смеси, газообразные и жидкие. Лучшие результаты получаются при пиролизе парафинов нормального строения, причем, чем длиннее углеродный скелет молекулы, тем процесс более энергетически выгоден.
Практически наилучшими видами сырья являются углеводороды с прямой цепью С3-С7. Использование углеводородов с короткими цепями (метан, этан) энергетически невыгодно, так как требует больших затрат тепла. Применение высокомолекулярных парафинов (свыше С7) приводит к развитию вторичных процессов и увеличенному выходу побочных продуктов и продуктов осмоления.
Технологическая схема пиролиза нафты в потоке газа-теплоносителя с целевым выходом С2Н2 и С2Н4 используется для дальнейшего производства винилхлорида. Винилхлорид получают гидрохлорированием ацетилена [5].
Схема процесса:
Основная реакция на примере бутана: C4H10Ї>CH2=CH2+CH?CH+2H2.
Побочная реакция: C4H10 Ї>2C+H2+2CH4.
Основным процессом является стадия получения этилена и ацетилена из углеводородного сырья, побочная - образование побочных продуктов и продуктов осмоления.
Кинетическое уравнение процесса получения крекинг-газа.
Термическое разложение углеводородов представляет собой сложный процесс, который можно представить как ряд протекающих последовательно и параллельно химических реакций с образованием большого числа продуктов. Энергетические характеристики реакций, определяют направления и максимальную равновесную степень превращения по ним исходных веществ. Равновесную степень превращения по химической реакции можно вычислить из уравнения зависимости энергии Гиббса (свободной энергии, G°):
(1)
Изменение стандартной энергии Гиббса определяется разностью стандартных значений энергии Гиббса образования конечных и исходных веществ реакции. Степень превращения ч исходных веществ по реакции является однозначной функцией константы равновесия Kp , аналитическое выражение которой определяется стехиометрией реакции.
Уравнение скорости реакции получения крекинг-газа:
r=k*P0 бутана (2)
Превращение бутана описывается реакцией первого порядка и для константы скорости этой реакции получено выражение:
(3)
Из уравнения Арениуса:
Для основной реакции: k1= 1024,2exp[-52000/RTср]; (4)
Для побочной реакции: k2= 1023,2exp[-34000/RTср] [6] (5)
Влияние технологических параметров на удельную производительность рив.
Влияние конверсии бутана на удельную производительность.
Удельная производительность - характеристика реактора, которая показывает какое количество целевого продукта образуется в единице реакторного объема в единицу времени.
Для реактора РИВ удельную производительность вычисляют по уравнению:
, (6)
где FB - мольный расход целевого продукта (В); VРИВ - реакционный объем; FA,0 - мольный начальный расход реагента А; XA - конверсия реагента А; ФВ - селективность основной реакции по целевому продукту (В).
График зависимости удельной производительности реактора от конверсии бутана представлен на рис. 1.
Рис. 1. График зависимости удельной производительности РИВ от конверсии бутана.
С увеличением конверсии реагента уменьшается его количество, а следовательно, замедляется скорость реакции. Поскольку удельная производительность пропорциональна скорости реакции, то с замедлением реакции уменьшается значение УП. Этим объясняется убывающий характер кривой G=f(Х).
Влияние парциального давления бутана на удельную производительность.
График зависимости удельной производительности РИВ от парциального давления реагента А представлен на рис. 2.
Линейный характер кривой Gb=f(F0) объясняется тем, что скорость реакции образования крекинг-газа описывается уравнением:
r=k*Pб.
Из уравнения видно, что чем больше значение парциального давления бутана, тем больше скорость реакции, следовательно, и удельная производительность реактора.
Рис. 2. График зависимостей удельной производительности РИВ от парциального давления бутана.
пиролиз нафта бутан крекинг
Литература
1. Паушкин Я.М. Нефтехимический синтез в промышленности. - М.: Наука, 1996 г.
2. Антонов В.Н., Лапидус А.С. Производство ацетилена. - М.: Химия, 1990 г.
3. Braconier F. Haw SBA makes vinil chloridehydrocorbon. Process and Petrol. Refiner. 1994, №11.
4. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического синтеза. - М: КолосС, 2013 г.
5. Основной технологический регламент цеха № 102 ОАО «Каустик». Волгоград, 2008.
6. Мухина Т.Н., Баранов Н.Л., Бабаш С.Е. и др. Пиролиз углеводородного сырья.1987 г.-240 стр.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Конверсия метана природного газа с водяным паром — основной промышленный способ производства водорода. Виды каталитических конверсий. Схема устройства трубчатого контактного аппарата. Принципиальная технологическая схема конверсии метана природного газа.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 20.11.2012Технологическая схема производства аммиака и получения синтез-газа. Эксергетический анализ основных стадий паровоздушной конверсии метана. Термодинамический анализ процесса горения в трубчатой печи. Определение эксергетического КПД шахтного реактора.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 05.11.2012Способы получения синтез-газа, газификация каменного угля. Новые инженерные решения в газификации угля. Конверсия метана в синтез-газ. Синтез Фишера-Тропша. Аппаратурно-техническое оформление процесса. Продукты, получаемые на основе синтез-газа.
дипломная работа [3,5 M], добавлен 04.01.2009Определение степени конверсии мезитилена. Дегидрирование н-бутана, схема реактора. Графическая зависимость перепада температур на входе и выходе от степени конверсии. Количественный анализ процесса пиролиза изопентана с образованием метана и изобутилена.
курсовая работа [415,3 K], добавлен 24.01.2009Нефть, ее происхождение и состав, значение углеводородной, неуглеводородной части и минеральных примесей. Нефтепродукты и их детонационное свойство, общая схема переработки нефти и получения топлива для нужд хозяйства. Технология крекинг-процесса.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 16.11.2009Промышленные катализаторы крекинга. Основное назначение процесса. Недостатки системы Гудри. Материалы, используемые для изготовления реактора и регенератора. Десорберы различных установок каталитического крекинга. Концевые устройства лифт-реактора.
презентация [2,2 M], добавлен 12.11.2015Особенности использования метанола в органическом синтезе. Промышленные способы получения и схема производства метанола. Влияние параметров управления на на равновесие и скорость химической реакции. Оптимизация работы реактора по экономическим критериям.
курсовая работа [552,7 K], добавлен 23.02.2012Основные параметры реакторов идеального вытеснения и полного смешения. Расчет необходимого времени пребывания реагентов в реакционной зоне. Параметры химико-технологического процесса в потоке полного смешения при изотермическом температурном режиме.
контрольная работа [171,6 K], добавлен 14.06.2011Характеристика предприятия ОАО "Газпром нефтехим Салават". Характеристика сырья, продуктов процесса и основных реагентов завода "Мономер". Процесс получения технического водорода и синтез-газа. Общая характеристика установки. Стадии и химизм процесса.
курсовая работа [111,5 K], добавлен 03.03.2015Анализ технологического процесса абсорбционной осушки газа. Оценка параметров, влияющих на его качество. Возможные опасные ситуации и риски. Технические средства измерения температуры, давления, расхода, уровня и влагосодержания. Принцип их действия.
контрольная работа [1,4 M], добавлен 29.10.2013Понятие и закономерности внутреннего функционирования идеального газа как единой системы, основные факторы, влияющие на его состояние. Закон Дальтона, Авогадро. Длина свободного пробега молекул газа. Изменение свободной энергии. Химический потенциал.
реферат [2,6 M], добавлен 19.08.2013Переработка каменного угля, его значение, потребление, мировые запасы. Особенности перегонки нефти на непрерывно действующих трубчатых установках. Основные виды крекинга. Состав природного газа, его применение. Способы применения попутного нефтяного газа.
реферат [26,7 K], добавлен 20.12.2015Расчет основных характеристик газа на основании закона Дальтона, понятие парциального давления. Определение плотности смеси газов, значения молекулярной массы. Основные виды вязкости: кинематическая и динамическая. Пределы воспламенения горючего газа.
контрольная работа [65,7 K], добавлен 11.07.2017Первичные и основные способы переработки нефти. Увеличения выхода бензина и других светлых продуктов. Процессы деструктивной переработки нефтяного сырья. Состав продуктов прямой гонки. Виды крекинг-процесса. Технологическая схема установки крекинга.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 29.03.2009Этапы первичной переработки природного газа, его состав и принципиальная схема паровоздушной конверсии метана. Схема химических превращений, физико-химические основы, термодинамика и кинетика процесса, сущность и преимущество каталитической конверсии.
курсовая работа [1011,5 K], добавлен 11.03.2009Процесс производства аммиака. Очистка газа от двуокиси углерода. Метод низкотемпературной абсорбции метанолом. Равновесие основной реакции при различных температурах. Термодинамический анализ процесса очистки конвертированного газа от диоксида углерода.
курсовая работа [374,1 K], добавлен 21.04.2015Основные свойства и способы получения синтетического аммиака из природного газа. Использование аммиака для производства азотной кислоты и азотсодержащих солей, мочевины, синильной кислоты. Работа реакторов идеального вытеснения и полного смешения.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 20.11.2012Роль углекислого газа в живой природе, в процессах метаболизма живой клетки. Строение молекулы газа. Получение углекислого газа в лаборатории и промышленности. Физические и химические свойства диоксида углерода. Примеры применения углекислого газа.
презентация [561,6 K], добавлен 18.04.2014Характеристика процесса проектирования реактора. Описание материальных моделей химических реакторов: идеального вытеснения, полного смешения. Технологическое оформление процесса синтеза аммиака. Основные требования, предъявляемые к промышленным реакторам.
курсовая работа [620,7 K], добавлен 16.05.2012Кислородсодержащие высокооктановые добавки, их достоинства и недостатки. Реакция этерификации. Назначение процесса риформинга, возможные реакторные схемы и основные реакции. Виды крекинга, отличия и сходства этих процессов по сырью, продуктам и режимам.
реферат [22,5 K], добавлен 28.02.2009
