Цех пиролиза и очистки газа производства этилена IV очереди

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

1.Общая характеристика производства

Цех пиролиза и очистки газа производства этилена IV очереди предназначен для получения пирогаза путем термического разложения этановой фракции, его очистки и осушки.

Основными технологическими узлами цеха являются:

- пиролиз этановой фракции с получением пирогаза;

- водная отмывка пирогаза от кокса и смолы;

- щелочная очистка пирогаза и пропилена от двуокиси углерода и серосодержащих соединений;

- осушка пирогаза, этан-этиленовой фракции и пропилена от влаги.

Цех включает также узел деаэрации химочищенной воды, утилизации тепла пирогаза и дымовых газов, получения пара разбавления из химзагрязненной воды, узел приготовления реагентов, узел коррекционной обработки питательной воды, узел подготовки теплофикационной воды, узел приема и откачки парового конденсата.

. Цех введен в эксплуатацию в 1982 году.

Проектная мощность - 200 тыс. тонн этилена в год.

Мощность, достигнутая на момент составления регламента - 235 тыс. тонн этилена в год.

Количество технологических потоков - один.

Метод производства - непрерывный.

Генеральный проектировщик - предприятие п/я B-2414.

Проектировщик технологической части - предприятие п/я В-8620.

Категория производства Э-200, по технико-экономическому уровню - первая.

В промышленных условиях пиролиз углеводородов осуществляют при температурах 800--900 °C и при давлениях, близких к атмосферному (на входе в пирозмеевик ~ 0,3 МПа, на выходе -- 0,1 МПа избыточных). Время пребывания сырья в пирозмеевике составляет 0,1 -- 0,5 сек. Большинство исследователей придерживаются теории цепного свободно-радикального механизма разложения при пиролизе в вышеуказанных условиях. Условно все реакции при пиролизе можно разделить на первичные и вторичные. Первичные реакции протекают с увеличением объёма газа реакционной массы. Это, в основном, реакции расщепления высокомолекулярных парафинов и нафтеновых углеводородов с образованием углеводородов с меньшей молекулярной массой. Вторичные реакции конденсации протекают, преимущественно, на поздних стадиях пиролиза. Так как происходит увеличение молекулярной массы молекул продуктов реакции, это сопровождается уменьшением газообразного объёма реакционной массы. В основном, реакции образования ароматических, полиядерных ароматических углеводородов типа нафталин, антрацен в результате реакции конденсации/поликонденсации ведут к синтезу термически стабильных ароматических углеводородов в том числе, в результате реакций типа Дильса-Альдера. Также, к вторичным реакциям можно отнести реакции образования различных пастообразных водородных соединений углерода, которые в промышленности принято называть пёком. Лишённый водорода продукт, обожжённый при очень высокой температуре, как правило, называют коксом. Но пиролитический кокс отличается по свойствам от каменоугольного кокса.

Однако, ещё раз следует подчеркнуть, что такое деление реакций на первичные (разрушение тяжёлых молекул) и вторичные (синтез поликонденсированных ароматичеких углеводородов) условно.

Для снижения скоростей вторичных реакций пиролиза используют разбавление сырья пиролиза водяным паром. В результате парциальное давление углеводородов снижается и, согласно принципу Ле-Шателье, снижение давления в зоне реакции будет способствовать протеканию реакций, идущих с увеличением объёма, то есть -- первичных. Для этана, бутана, прямогонного бензина соотношение пара к сырью обычно составляет 0,3 : 1,0, 0,4 : 1,0, 0,5 : 1,0 соответственно.

Конструкция печей

В промышленности распространение получили трубчатые реакторы пиролиза. Печи пиролиза состоят из двух отсеков -- радиантной и конвекционной. Именно в радиантной секции находятся трубчатые реакторы пиролиза (пирозмеевики), обогреваемые теплом сгорания топливного газа на горелках этой секции. Следует отметить, что обогреваются пирозмеевики не пламенем горелок, а излучением (радиацией)(Формула Планка) тепла от внутренней кладки радиантной секции печи, по которому «размазывается» пламя горелок. В конвекционной части печи происходит предварительный нагрев сырья, водяного пара разбавления до температуры начала пиролиза (600--650 °C) конвективным переносом тепла с дымовыми газами из радиантной секции. Для возможности более точной регулировки температуры в обеих секциях на выходе из печи установлен вытяжной вентилятор с шибером для регулирования скорости движения дымовых газов. Кроме нагрева сырья и пара разбавления, в конвекционной части происходит нагрев котловой питательной воды, которая используется для охлаждения продуктов пиролиза на выходе из печи -- в закалочно-испарительных аппаратах. Полученный насыщенный пар используется для получения пара высокого давления, который в свою очередь используется для вращения паровой турбины компрессора пирогаза. В последних моделях печей пиролиза в конвекционную часть внесли модуль перегрева насыщенного пара до необходимой температуры (550 °C). В итоге КПД использования тепла в последних моделях печей пиролиза составляет 91 -- 93 %.

Теперь более подробно о трубчатых реакторах пиролиза -- пирозмеевиках. Для повышения селективности процесса и выходов продуктов при пиролизе время пребывания сырья в реакционной зоне необходимо сокращать, а температуру повышать. По такому пути и развивалось изменение этих параметров на промышленных печах пиролиза. На данный момент время контакта на современных печах составляет порядка 0,2 сек., а температура пиролиза достигает 870--900 °C. При этом, встает вопрос -- как так быстро нагреть (0,2 сек.) паросырьевой поток от 600 °C до температуры пиролиза. Необходимо учитывать предельно допустимую температуру современных хромоникелевых сплавов, из которых изготавливаются змеевики, и резкое повышение коксообразования на стенках этих сплавов при повышении температур. Не увеличивая градиент температур между стенкой пирозмеевика и паросырьевым потоком быстрый нагрев можно обеспечить, увеличив удельную поверхность пирозмеевика, то есть поверхности на единицу объёма паросырьевого потока. Большинство фирм -- разработчиков печей пиролиза пошли по пути конструктивного выполнения пирозмеевиков ветвящимися с переменным диаметром труб. Так, если изначально пирозмеевики представляли собой длинную трубу постоянного диаметра, согнутую на равные части (в змеевик) для уменьшения конструкционных размеров печи, то теперь пирозмеевики изготавливаются из большого количества входных труб (10 -- 20) малого диаметра, которые объединяются, и, в итоге, на выходе змеевик состоит из 1 -- 2 трубы значительно большого диаметра. В таких пирозмеевиках достигается высокая теплонапряженность на начальном участке и низкая -- на конце, где температура стенки играет высокую роль в процессе коксообразования.

Первоначально пирозмеевики в радиантной секции находились в горизонтальном положении, время контакта в таких печах составляло не меньше 1,0 сек, температура пиролиза -- не выше 800 °C. Переход с горизонтальных на вертикальные свободно висящие трубы радиантногопирозмеевика позволило использовать более жаропрочные, хрупкие материалы пирозмеевиков, что и привело к появлению печей с высокотемпературным режимом и с коротким временем пребывания потока в пирозмеевиках.



Технологическое оформление



2.Характеристика производимой продукции

В цехе пиролиза и очистки получается очищенный и осушенный пирогаз, который представляет смесь углеводородов: водорода, метана, этана, этилена, пропана, пропилена, дивинила, углеводородов С4 и выше.

Пирогаз является полупродуктом для получения этилена и пропилена.

Средний состав пирогаза:	в % весовых	в % объемных
Водород	3,83	36,32
Метан	5,59	6,47
Этан	34,61	22,17
Этилен	50,66	33,37
Пропилен	1,28	0,56
Пропан	0,20	0,08
Ацетилен	0,32	0,23
Дивинил	1,46	0,57
Бутилен	0,20	0,07
Бутан	0,28	0,09
Сумма С5 и выше	1,50	0,34
Двуокись углерода	0,07	0,03
Удельный вес	0,830 кг/м3

2.2 Физико-химические свойства компонентов пирогаза

Водород

Водород - бесцветный, взрывоопасный газ почти без запаха.

Химическая формула	Н2
Молекулярная масса	2,016
Удельный вес	0,09 кг/м3 при 0°С и 760 мм рт. ст.
Газовая постоянная	420,6 кгм/кг град
Теплоемкость при постоянном давлении /Ср/	3,408 ккал/кг град при 0°С и 760 мм рт. ст.
Теплоемкость при постоянном объеме /Сv/	2,42 ккал/кг град
Температура кипения	минус 252,7°С
Температура плавления	минус 259,4°С
Теплота испарения при температуре кипения	108,5 ккал/кг при 760 мм рт. ст.
Теплота плавления	108,5 ккал/кг
Удельный вес жидкого водорода при минус 252°С	70,9 кг/м3
Критическая температура	минус 239,9°С
Критическое давление	12,8 кг/см2
Критическая плотность	31 кг/м3
Теплотворная способность:
Высшая	33936 ккал/кг 3050 ккал/м3
Низшая	28557 ккал/кг 2570 ккал/м3

Метан

Метан - бесцветный, горючий и взрывоопасный газ, со слабым запахом.

Химическая формула	CH4
Структурная формула	H H - C - H H
Молекулярная масса	16,04
Удельный вес	0,717 кг/м3 при 0°С и 760 мм.рт.ст.
Газовая постоянная	52,9 кгм/кг град
Теплоемкость при постоянном давлении /Ср/	0,531 ккал/кг град при 0°С и 760 мм рт. ст.
Теплоемкость при постоянном объеме /Сv/	0,406 ккал/кгград
Температура кипения	минус 161,6°С при 760 мм рт. ст.
Температура плавления	минус 182,5°С
Теплота испарения	122 ккал/кг при 760 мм рт. ст.
Теплота плавления	14,5 ккал/кг
Удельный вес жидкого метана при температуре минус 161,0°С	424 кг/м3
Критическая температура	минус 32,5°С
Критическое давление	45,8 кг/см2
Критическая плотность	162 кг/м3
Теплотворная способность:
Высшая	13270 ккал/кг 9527 ккал/м3
Низшая	11970 ккал/кг 8562 ккал/м3

Этан

Этан - горючий и взрывоопасный газ наркотического действия, без цвета и запаха.

Химическая формула	C2H6
Структурная формула	H H H - C - C - H H H
Молекулярная масса	30,07
Удельный вес	1,357 кг/м3
Газовая постоянная	28,21 кгм/кг град
Теплоемкость при постоянном давлении /Ср/	0,413 ккал/кг град при 20°С и 760 мм рт. ст.
Теплоемкость при постоянном объеме /Сv/	0,345 ккал/кг град
Температура кипения	минус 88,6°С
Температура плавления	минус 182,5°С
Теплота испарения при температуре кипения	116 ккал/кг
Теплота плавления	29,2 ккал/кг
Удельный вес жидкого этана при температуре минус 88,6°С	561 кг/м3
Критическая температура	32°С
Критическое давление	48,2 кг/см2
Критическая плотность	210 кг/м3
Теплотворная способность:
Высшая	12348 ккал/кг 16700 ккал/м3
Низшая	11390 ккал/кг 15430 ккал/м3

Этановая фракция используется в качестве сырья для пиролиза.

Этилен

Этилен - горючий и взрывоопасный газ наркотического действия, бесцветный, со сладким эфирным запахом.



Химическая формула	C2H4
Структурная формула	H H C = C H H
Молекулярная масса	28,05
Удельный вес	1,26 кг/м3 при 0°С и 760 мм рт. ст.
Газовая постоянная	30,23 кгм/кг град
Теплоемкость при постоянном давлении /Ср/	0,365 ккал/кг град
Теплоемкость при постоянном объеме /Сv/	0,292 ккал/кг град при 20°С и 760 мм рт. ст.
Температура кипения	минус 103,3°С
Температура плавления	минус 169,4°С
Теплота испарения	115 ккал/кг при температуре кипения и 760 мм рт. ст.
Теплота плавления	29,2 ккал/кг
Удельный вес жидкого этилена	610 кг/м3 при минус 102,4°С
Критическая температура	плюс 9,9°С
Критическое давление	50,3 кг/см2
Критическая плотность	220 кг/м3
Теплотворная способность:
Высшая	11920 ккал/кг 14300 ккал/м3
Низшая	11145 ккал/кг 13939 ккал/м3

Пропан

Пропан - горючий и взрывоопасный газ наркотического действия, с сильным эфирным запахом.

Химическая формула	C3H8
Структурная формула	H HH H - C - C - C - H H HH
Молекулярная масса	44
Удельный вес	2,02кг/м3 при 0°С и 760мм рт.ст.
Газовая постоянная	19,23 кгм/кг град
Теплоемкость при постоянном давлении /Ср/	0,445 ккал/кг град
Теплоемкость при постоянном объеме /Сv/	0,394 ккал/кг град
Температура кипения	минус 42,1°С при 760 мм рт. ст.
Температура плавления	минус 187,7°С
Удельный вес жидкого пропана при минус 42°С	582 кг/м3
Критическая температура	96,8°С
Критическое давление	43,1 кг/см2

Пропилен

Пропилен - горючий и взрывоопасный газ наркотического действия, с сильным эфирным запахом.

Химическая формула	C3H6
Структурная формула	H HH H - C - C = C - H H
Молекулярная масса	42,08
Удельный вес	1,915 кг/м3 при 0°С и 760 мм рт. ст.
Газовая постоянная	20,19 кгм/кг град
Теплоемкость при постоянном давлении /Ср/	0,390 ккал/кг град
Теплоемкость при постоянном объеме /Сv/	0,343 ккал/кг град
Температура кипения	минус 47,6°С при 760 мм рт. ст.
Температура плавления	минус 185,3°С
Теплота испарения при температуре кипения	105 ккал/кг
Теплота плавления	17,1 ккал/кг
Удельный вес жидкого пропилена	610,4 кг/м3 при минус 47°С
Критическая температура	плюс 91°С
Критическое давление	45,5 кг/см2
Критическая плотность	233 кг/м3
Теплотворная способность:
Высшая	11732 ккал/кг 22400 ккал/м3
Низшая	11000 ккал/кг 21000 ккал/м3

Н-бутан

Н-бутан - горючий, взрывоопасный газ.

Химическая формула	C4H10
Структурная формула	H HHH H - C - C - C - C - H H HHH
Молекулярная масса	58,12
Удельный вес	2,673 кг/м3 при 0°С и 760 мм рт. ст.
Газовая постоянная	14,6 кгм/кг град
Теплоемкость при постоянном давлении /Ср/	0,458 ккал/кг град при 20°С и 760 мм рт. ст.
Теплоемкость при постоянном объеме /Сv/	0,414 ккал/кг град при 20°С и 760 мм рт. ст.
Температура кипения	минус 0,5°С при 760 мм рт. ст.
Температура плавления	138,3°С
Теплота испарения при температуре кипения	92,3 ккал/кг
Критическая температура	152,01°С
Критическое давление	37,47 кг/см2
Критическая плотность	0,228 кг/м3

Метано-водородная фракция используется как топливный газ.

Водородная фракция используется для получения чистого водорода на узле КЦА (короткоцикловой адсорбции).

Этилен используется для производства окиси этилена, полиэтилена и др. и в качестве хладоагента в цехе газоразделения.

Пропилен применяется для производства изопропилбензола, полипропилена и в качестве хладоагента в цехе газоразделения.

Этан используется как сырье для пиролиза углеводородов и газа регенерации на узле осушки пирогаза, ЭЭФ, пропилена.

Дивинил используется как сырье для пиролиза синтетических каучуков.

Углеводороды С6 и выше - в качестве сырья для производства ароматических углеводородов, моторных топлив, растворителей.

Примечание: Свойства, характеризующие пожаро-взрывоопасность и токсичность пирогаза, его компонентов и отходов производства, приводятся в разделе "Безопасная эксплуатация производства".

3.Характеристика исходного сырья, материалов, полупродуктов и энергоресурсов

Наименование сырья, материалов, полупродуктов	Государственный или отраслевой стандарт, СТП, технические условия, регламент или методика на подготовку сырья	Показатели по стандарту, обязательные для проверки	Регламентируемые показатели
1	2	3	4
Этановая фракция	ТУ 0272-022-00151638-99 Марка "А"	1. Массовая доля компонентов, %:
		метан, не более	2,0
		этан, не менее	95,0
		пропан, не более	3,0
		сумма углеводородов C4 и выше, не более	отс
		2. Массовая доля CO2,% не более	0,02
		3. Массовая доля сернистых соединений в пересчете на серу, %, не более	0,002
		4. Массовая доля сероводорода, % не более	0,002
Этан-рецикл из цеха газоразделения	Регламент цеха газоразделения	Массовая доля компонентов, %:	Средний состав (в зависимости от режимов, нагрузозок, типа сырья):
		этан - не менее	97,0
		этилен - не более	3,0
Этан-рецикл из цеха газоразделения I очереди	Регламент цеха газоразделения I очереди	Массовая доля компонентов, %:	Средний состав (в зависимости от режимов, нагрузозок, типа сырья):
		этан	94,26
		Этилен	1,82
		Пропилен	3,92
Этан-рецикл из цеха газоразделения II очереди	Регламент цеха газоразделения II очереди	Массовая доля компонентов, %:	Средний состав (в зависимости от режимов, нагрузозок, типа сырья):
		этан	98,20
		Этилен	1,35
		Пропилен	0,32
		Пропан	0,27
Пропан-рецикл из цеха газоразделения II очереди	Регламент цеха газоразделения II очереди	Массовая доля компонентов, %:	Средний состав (в зависимости от режимов, нагрузозок, типа сырья):
		Пропан	86,0
		Пропилен	7,36
		н-бутан	0,10
		сумма С4	2,54
Пропан-рецикл из цеха газоразделения IV очереди	Регламент цеха газоразделения IV очереди	Массовая доля компонентов, %:	Средний состав (в зависимости от режимов, нагрузозок, типа сырья):
		Пропан	91,07
		Пропилен	7,30
		н-бутан	1,0
		сумма С4	0,62
Пропан-бутановая фракция		Содержание изобутана, %, (по массе)	Не более 5,0
	Пропан по ТУ-0272-023-00151638-99	1.Массовая доля компонентов, %:
		сумма С1 С2 ,не более	2,0
		сумма С3,не менее в т.ч. пропилена, не более	96,0 0,2
		сумма С4,не более	3,0
		сумма С5,не более	отс.
		2. Массовая доля сероводорода, % не более	0,003
		3. Содержание свободной воды и щелочи	отс.
	Н-бутан по ТУ-0272-0026-00151638-99	1.Массовая доля компонентов, %:
		пропан, не более	0,3
		н-бутан, не более	98,6
		изобутан, не более	0,9
		сумма бутиленов, не более	0,05
		сумма изо- и н-пентана и выше, не более	0,4
		2. Массовая доля сероводорода и меркаптановой серы, % не более	0,005
		3. Содержание свободной воды и щелочи	отс.
Природный газ	ГОСТ 5542-87	Компонентный состав, % объемных	Средний состав:
		Метан	98,22
		Этан	0,59
		Азот	1,07
		CO2	0,12
		Удельный вес, кг/мі	0,6781
Натр едкий технический	ГОСТ 2263-79		Марка РД
			Высший Первый сорт сорт
		1. Внешний вид	бесцветная прозрачная жидкость.
		2. Массовая доля гидроксида натрия, % вес, не менее	46 44
		3. Массовая доля углекислого натрия, %, не более	0,6 0,8
		4. Массовая доля хлористого натрия, %, не более	3,0 3,8
		5. Массовая доля железа в пересчете на Fe2O3, %, не более	0,007 0,02
Ингибитор коррозии ИКБ-2-2 нефтерастворимый	ТУ 38.101786-79	1. Внешний вид	Жидкость от желтого до темно-коричневого цвета
		2. Смешение с топливом ТС-1 или осветительным керосином	Полное
		3. Температура застывания, °С, не выше	Минус 20
		4. Содержание воды, % вес, не более	Содержание воды не более 5% вес.
		5. Кинематическая вязкость при 40°С, мм2/сек (сСт), не более	40
Аммиак водный технический	ГОСТ 9-92	1. Внешний вид	Прозрачная бесцветная жидкость.
		2. Массовая доля аммиака, % вес,не менее	Содержание аммиака, не менее 25% вес.
		3. Массовая доля аммиака в пересчете на азот, %,	Не нормируется
Цеолит синтетический типа КА-3М или КА-У Цеолиты по импорту	ТУ 38.103100-92 ТУ 2163-006-15285215-2005 По аналогии с ТУ 38.103100-92.		КА-3М КА-У
		1. Насыпная плотность, г/см3, не менее	0,70 0,72
		2. Размер гранул (для КА-3М), размер гранул по среднему диаметру (для КА-У), мм:	Диаметр: По среднему 3,50,5 диаметру: Длина (96 % вес): 2,9±0,3 3,06,0 2,2±0,2 1,6±0,2
		3. Массовая доля водостойкости, %, не менее	98,0 98,0
		4. Массовая доля потерь при прокаливании, %, не более	4,3 4,3
Топливный газ	Регламент цехов газоразделения I-IV очередей	Компонентный состав	Средний состав (в зависимости от режимов, нагрузозок, типа сырья):
				%, объемные	%, весовые
			Водород	6467	1214
			Метан	1316	2026
			Этилен	0,71,9	25,5
			Этан	1117	3350
			Уд. вес	0,420,47 кг/м3
Керосин осветительный, марка КО-20	ТУ 38.401-58-10-90	1. Плотность при 20°С, кг/м3, не более	830
		2. Фракционный состав:
		до 270°С перегоняется, %, не менее	80
		98 % отгоняется при температуре, 0С, не выше	310
		3. Температура вспышки, определяемая в закрытом тигле, °С , не ниже	40
		4. Кислотность, мг KOH на 100 см3 керосина, не более	1,3
		5. Испытание на медной пластинке	Выдерживает
		6. Содержание механических примесей и воды	Отсутствие

4.Описание технологического процесса и схемы

Технологическая схема цеха включает следующие узлы:

4.1. Узел подготовки этана и топливного газа.

4.2. Узел пиролиза этановой фракции в трубчатых печах.

4.3. Узел утилизации физического тепла пирогаза для получения пара.

4.4. Узел утилизации тепла дымовых газов.

4.5. Узел подготовки питательной воды, сброса продувочных вод и откачки парового конденсата.

4.6. Узел водной промывки пирогаза.

4.7. Узел получения пара разбавления из химзагрязненной воды.

4.8. Узел щелочной очистки пропилена и пирогаза.

4.9. Узел осушки пирогаза, пропилена, этан-этиленовой фракции.

4.10. Узел приготовления химреагентов.

4.11. Узел приема и подачи в цех пара, азота, технологического воздуха, оборотной воды. цех пирогаз технологический этилен

4.12. Узел сбора факельных сбросов.

4.13. Система управления задвижками и отсечными клапанами.

4.14. Узел коррекционной обработки питательной воды.

4.1 Узел подготовки этана и топливного газа

Сырье - этановая фракция поступает по трубопроводу из Оренбургского гелиевого завода и из Миннибаевского ГПЗ через узел 206 эстакады № 19, где предусмотрена врезка цехового коллектора этана в этанопровод общества. В этанопровод объединения может подаваться этан-рецикл и очередей газоразделения, пропан-рецикл и V очередей. К этому сырью, в небольших количествах, может добавляться пропан-бутановая фракция.

Этановая фракция на установку принимается через 1 ввод с температурой окружающей среды и с давлением 1,11,7 МПа (11,017,0 кгс/смІ), часть которой подается на узел осушки пирогаза, пропилена, ЭЭФ на регенерацию осушителей.

Перед подачей на узел печей пиролиза этана, этан-сырье подогревается в теплообменнике Т-103 паром 0,35 МПа (3,5 кгс/см2) до температуры (7080)С, объединяется с поступающим из цеха №65-76 этаном-рециклом и этаном, поступающим после регенерации осушителей К-204, К-205, К-207 из узла осушки пирогаза, пропилена и ЭЭФ, которые в свою очередь подогреваются до температуры (7080)С в теплообменнике Т-108 паром 0,35 МПа (3,5 кгс/см2), затем этан-сырье подается в трубчатые печи пиролиза.

Схемой предусмотрена подача этановой фракции или природного газа в цех 65-76 на лабиринтные уплотнения компрессоров и на продувку системы факела № 79.

Давление этановой фракции в цеховом коллекторе регулируется клапаном РК-112 и выдерживается в пределах не менее 0,35МПа (0,35 кгс/смІ) и не более 0,69 МПа (6,9 кгс/смІ); оптимально - 0,600,69 МПа (6,06,9 кгс/смІ). Расход и температура этановой фракции регистрируются.

При давлении этана в цеховом коллекторе (до РК-112) менее 0,3 МПа (3кгс/смІ) срабатывает блокировка, закрываются отсечной клапан ОК-601 на коллекторе этановой фракции, электрозадвижка № 100-2 на линии этана-рецикла и отсечной клапан ОК-602 на коллекторе топливного газа на вводе в цех.

В линию этана на входе в печи пиролиза насосом Н-103 из емкости Е-104 периодически или постоянно подается ингибитор коксообразования (диметилдисульфид) в количестве (4-8) л/час,что соответствует содержанию (0,005-0,02)% весовых (50-200 ррм) ингибитора в сырье. В емкость Е-104 ингибитор коксообразования поступает из узла смешивания. Ингибитор коксообразования уменьшает каталитическое действие никеля на образование углерода при пиролизе этана. При высокой температуре он разлагается с образованием элементарной серы, которая взаимодействуя с металлом змеевика образует сульфид железа, закрывающий тонкой пленкой активные центры коксообразования.

Схемой предусмотрена подача ингибитора коксообразования на печи пиролиза из узла смешивания насосами Н-10.

Метано-водородная фракция (МВФ) в качестве топлива для печей пиролиза П-101 и печи регенерации П-201 поступает в цех от узла № 206 эстакады № 19 через ввод № 1. На узле № 206 осуществлена врезка цехового коллектора топливного газа в коллектор общества. МВФ с температурой (1020)°С и давлением 0,350,5 МПа (3,55 кгс/смІ) через клапан-регулятор давления РК-111 (РК-111а) проходит через сепаратор Е-103, где газ отделяется от жидких углеводородов, и направляется в теплообменник Т-102, где подогревается паром 0,35 МПа (3,5кгс/смІ) до (70-80)єС. При работе цеха с нагрузками по пирогазу 30-64 т/час в работу подключается РК-111. При работе цеха с нагрузками менее 30т/час в работу подключается РК-111а с меньшей пропускной способностью.

После теплообменника Т-102 МВФ поступает в качестве топливного газа на узел печей пиролиза и в печь регенерации П-201 узла осушки пирогаза, этан-этиленовой фракции и пропилена и в печь регенерации катализатора П-202 цеха №65-76. В цеховой коллектор МВФ предусмотрена врезка МВФ, поступающей после регенерации осушителей пирогаза,ЭЭФ, пропилена. Жидкие углеводороды по мере накопления в сепараторе Е-103 по линии дренажа выводятся в смолоотстойник Е-203 узла водной промывки пирогаза.

Схемой предусмотрена возможность подачи МВФ из цеха № 65-76 в цеховой коллектор без предварительного подогрева, а также подача ее из сети общества по шунтовой линии помимо аппаратов Т-102, Е-103.

В случае прекращения подачи МВФ цехом № 65-76 или дефецита МВФ в сети общества, предусмотрена возможность подпитки коллектора топливного газа этаном или природным газом через регулирующий клапан РК-113, РК-113-1. При снижении давления топливного газа в цеховом коллекторе (до РК-111, РК-111а) до 0,15 МПа (1,5 кгс/см2) срабатывает сигнализация, а при снижении давления до 0,1 МПа (1 кгс/см2) срабатывает блокировка: закрывается отсечной клапан ОК-602 на коллекторе топливного газа, отсечной клапан ОК-601 на коллекторе этана сырья и электрозадвижка № 100-2 на коллекторе этана-рецикла. При завышении давления в коллекторе топливного газа выше 0,5 МПа (5 кгс/см2) срабатывает сигнализация и через регулирующий клапан РК-1165 избыток давления сбрасывается в факельную систему.

4.2 Узел пиролиза этановой фракции в трубчатых печах

На печах пиролиза П-1011-10

Процесс пиролиза этановой фракции осуществляется в 4-х поточных трубчатых печах с акустическими газовыми горелками. Вертикальные радиантные трубы расположены в нижней части, а горизонтальные конвекционные трубы - в верхней части печи. Отсос дымовых газов осуществляется сверху печи по газоходу. Две печи объединены одним каркасом и общими обслуживающими площадками.

В качестве сырья на печах пиролиза используется этановая фракция, поступающая из узла подготовки этана и топливного газа, с давлением (0,60-0,69) МПа (6,0-6,9 кгс/смІ) и температурой (70-80)єС и этан-рецикл, поступающий из цеха №65-76.

На печах пиролиза П-1011-8 перед поступлением в змеевик, этан смешивается с паром разбавления давлением 0,7 МПа (7 кгс/смІ) в сырьевых гребенках и, нагреваясь при этом до (100-120)єС, направляется 4-мя потоками в конвекционный, а затем в радиантный змеевик печи.

Водяной пар к сырью добавляется для снижения парциального давления углеводородных паров и уменьшения коксообразования. Количество подаваемого пара составляет 30% от количества подаваемого сырья.

В конвекционной камере этан нагревается до (590-650)єС, а в радиантной камере происходит его нагрев до (830-855)єС и разложение с образованием пирогаза.

На печах пиролиза П-1019-10 сначала этан 4-мя потоками поступает в змеевик предварительного нагрева сырья (ПНС), расположенный в верхней части конвекционной камере. В змеевике предварительного нагрева этан нагревается до (150-200)єС, на выходе из змеевика сырье смешивается с паром разбавления давлением 0,7МПа (7 кгс/смІ).

После смешивания этано-паровая смесь проходит последовательно два змеевика нагрева смеси. В первом змеевике нагрева смеси (НС-3) смесь нагревается с 200єС до 370єС, во втором змеевике нагрева смеси (НС-2) смесь нагревается с 370єС до 580єС. Затем этано-паровая смесь 4-мя потоками направляется в змеевик перегрева смеси (ПС-1), расположенный в нижней части камеры конвекции. В змеевике перегрева этано-паровая смесь нагревается с 580єС до (650-700)єС и направляется в радиантную камеру.

На печах пиролиза П-1011-10

Время пребывания сырья в реакционной зоне печи - 0,5 сек.

Давление пирогаза на выходе из печи - (0,08-0,12) МПа (0,8-1,2кгс/смІ).

При пиролизе, термическом разложении углеводородов, происходят реакции, которые можно разделить на 3 основные группы:

а) реакции деструкции, идущие с образованием непредельных углеводородов.

б) реакции конденсации и полимеризации, ведущие к укрупнению молекул углеводородов и смолообразованию.

в) реакции прямого молекулярного распада с образованием кокса и водорода.

Реакции, относящиеся к первой группе:



C2H6 C2H4 + H2

2C2H6 C2H4 + 2CH4

C2H4 C2H2 + H2

C3H8 C3H6 + H2

C3H8 C2H4 + CH4

Это основные реакции, т.к. идут с образованием целевого продукта - этилена. Одновременно идут побочные реакции: реакции конденсации и полимеризации, идущие с образованием смол и реакции с образованием атомарного углерода (кокса, сажи), водорода и ацетилена.

Реакции, относящиеся ко второй группе:

CH4 + C2H4 C3H8

2C2H4 C4H8

C2H2 + C2H4 C4H6

C4H8 + H2 C4H10

C3H6 + C2H4 C5H10

3C2H2C6H6

Реакции, относящиеся к третьей группе:

C2H6 2C + 3H2

CH4 C + 2H2

2C2H6 2CH4 + H2 + C2H2

C3H8 2CH4 + C

Для снижения скорости коксообразования змеевиков печей пиролиза, ЗИА и уменьшения концентрации двуокиси углерода (СО2) в пирогазе, в общую линию этана перед клапанными сборками (РК-1031-4) добавляется ингибитор коксообразования (диметилдисульфид) в количестве (0,005-0,02)% весовых (50-200 ррм) от количества подаваемого сырья (0,45-1,8) кг/час. Ингибитор коксообразования уменьшает каталитическое действие никеля, входящего в состав металла на образование углерода при пиролизе этана. При высокой температуре ингибитор коксообразования разлагается с образованием элементной серы, которая взаимодействует с металлом змеевика, образуя сульфид железа, закрывающий тонкой пленкой активные центры коксообразования. Ингибитор коксообразования также взаимодействует со свободными радикалами и останавливает цепные реакции, приводящие к образованию двуокиси углерода (СО2).

Тепло, необходимое для проведения реакции пиролиза, подводится к радиантному змеевику за счет сжигания топливного газа на горелках АГГ-10М, расположенных в боковых стенках печи.

Горелки обвязаны по топливному газу четырьмя группами, каждая из которых предназначена для обогрева одного потока радиантного змеевика, это позволяет раздельное регулирование температуры пирогаза на выходе из каждого потока. Всего на печи 78 горелок (на печи П-1015-72 горелки, на печах П-1017,8 -56шт.).

Топливный газ для горелок поступает из узла подготовки этана и топливного газа. В качестве топливного газа используется метано-водородная фракция, поступающая из сети ОАО или из цеха № 65-76 и природный газ, поступающий из сети ОАО.

Принцип действия горелки АГГ.

Акустическая газовая горелка работает следующим образом:

газообразное топливо под давлением (0,08-0,3) МПа (0,8-3,0 кгс/смІ) по газопроводу подается в корпус горелки и далее в резонатор, где возникает вихреобразное движение потока, создающее две зоны разряжения - впереди горелки и сзади ее. За счет этого разряжения и тяги в топке печи, в горелку через окно регулятора инжекции подсасывается атмосферный воздух и частично дымовые газы из топки. Выходящая из горелки газовоздушная смесь, несколько разбавленная горячими дымовыми газами, воспламеняется и сгорает в режиме «беспламенного горения», пламя направляется на раскаленные стены радиантной камеры, излучение от раскаленных стен отражается и равномерно передается на поверхность труб радиантного змеевика.

Дымовые газы из печей пиролиза П-101 1-8 при температуре (520-570)єС по газоходу направляются в котлы-утилизаторы КУ-80АБ, где отдают свое тепло на выработку пара 3,0 МПа (30 кгс/смІ). Из котлов-утилизаторов дымовые газы с температурой (230-250)єС сбрасываются дымососами В-101АБ в дымовую трубу.

Схемой предусмотрена возможность выброса дымовых газов через дымовую трубу помимо котлов-утилизаторов за счет естественной тяги.

Дымовые газы из печей пиролиза П-101 9, 10, образовавшиеся в ходе сгорания топливного газа, охлаждаясь в камере конвекции до 180-200єС, направляются в газоход печи и при помощи дымососов ВЕ-1019,10 сбрасываются в дымовые трубы Д-1019, 10. и далее сбрасываются в атмосферу. Схемой предусмотрена возможность выброса дымовых газов через дымовую трубу за счет естественной тяги.

На печах пиролиза П-1011-10

Периодически, через каждые 1500-2000 часов работы, печи пиролиза останавливаются на выжиг кокса, отлагающегося на стенках радиантных труб и трубок ЗИА в процессе пиролиза. Для выжига в змеевики подается паровоздушная смесь. Газы выжига со всех печей пиролиза сбрасываются после подогревателя Т-106 в общий газоход печей пиролиза П-101 1-8. Выжиг ведется до содержания СО2 в газах выжига не более 0,2% объёмных.

4.3 Узел утилизации физического тепла пиролиза для получения пара

Для прекращения дальнейшего разложения после печей, пирогаз с температурой (820-850)єС - для печей П-1011-8 ; (830-855)єС - для печей П-1019-10 и давлением (0,08-0,13) МПа (0,8-1,3)кгс/смІ поступает в трубное пространство аппаратов 1 ступени закалки пирогаза Т-101АБ, где происходит резкое снижение температуры пирогаза до (350-400)єС, за счет испарения питательной воды в межтрубном пространстве с образованием пара 3,4 МПа (34кгс/смІ).

На каждой печи 2 аппарата Т-101АБ, т.е. по одному аппарату на два потока пирогаза. Для предохранения аппаратов Т-101АБ от забивания коксом, пирогаз проходит через коксоуловители, где улавливаются частицы кокса, содержащиеся в пирогазе.

После аппаратов Т-101АБ пирогазовые потоки объединяются и пирогаз поступает в трубное пространство подогревателя питательной воды Т-106, где охлаждается до (180-230)єС питательной водой, поступающей от насосов Н-101 в барабан-паросборник Е-101.

Охлажденный пирогаз после закалочно-испарительных аппаратов поступает в цеховой коллектор пирогаза и далее направляется в колонну К-201 для водной промывки и охлаждения. Схемой предусмотрена возможность подачи пирогаза от коллектора пирогаза перед колонной К-201 на установку Э-100, а так же прием пирогаза из установки Э-100 обратным ходом.

Питательная вода подается в барабан-паросборник Е-101 из узла деаэрации химочищенной воды, откуда по циркуляционному контуру поступает в аппараты 1 ступени закалки Т-101АБ. Перед поступлением в емкость Е-101 питательная вода подогревается в теплообменнике Т-106 пирогазом, поступающим после ЗИА

Т-101АБ в коллектор пирогаза. На печах пиролиза П-1019,10 питательная вода после теплообменника Т-106 подогревается последовательно в трех камерах подогрева воды экономайзерах (КПВ-3,2,1) до температуры (220-240)єС отходящими дымовыми газами и подается в барабан-паросборник Е-101.

Для поддержания щелочной среды в барабане-паросборнике и смягчения питательной воды, в питательную воду на узле деаэрации питательной воды вводится 4-х % раствор тринатрийфосфата, который подается из узла обработки питательной воды насосом Н-118 или Н-119. Количество вводимого раствора зависит от содержания фосфатов в продувочных водах из аппаратов Е-101 и от РН среды в зоне испарения питательной воды в Т-101АБ. Количество вводимого раствора определяется расчетом.

Для удаления солей жесткости и других отложений, образующихся при испарении питательной воды, схемой предусмотрена непрерывная продувка из паросборников Е-101. Продувочные воды сбрасываются в сепараторы продувок Е-108 АБВ узла подготовки питательной воды.

4.4 Узел утилизации тепла дымовых газов печей пиролиза П-101 1-8

Дымовые газы из печей пиролиза с температурой (520570)°С поступают в котлы-утилизаторы КУ-80А, Б, где они отдают свое тепло питательной воде, циркулирующей по испарительным секциям котлов. Из испарительных секций пароводяная смесь с температурой (280300)°С поступает в барабан. Из барабана котла насыщенный пар 3,0 МПа (30 кгс/смІ) поступает в пароперегреватель, где нагревается до (350385)°С и подается в цеховой коллектор пара 3,0 МПа (30кгс/смІ).

Питательная вода из узла подготовки питательной воды поступает в экономайзер, где за счет тепла дымовых газов нагревается до (185190)°С и поступает в барабан котла. Из барабана котловая вода циркуляционным насосом Н-115 подается в шламоотделитель, откуда она распределяется в три испарительные секции котла.

Из котлов-утилизаторов дымовые газы с температурой (230250)°С отсасываются дымососами В-101АБ и через дымовую трубу сбрасываются в атмосферу.

Для удаления солей жесткости и других примесей предусмотрена непрерывная и периодическая продувки барабана и испарительных секций котла. Продувочные воды сбрасываются в сепаратор Е-108Б узла подготовки питательной воды.

Уровень в барабане котла регулируется клапаном РК-106, установленным на линии подачи питательной воды в котел.

Схемой предусмотрены следующие блокировки:

- при завышении уровня в барабане котла на 150 мм (от нормального 60 %) открывается электрозадвижка № 10а на линии аварийного слива из барабана котла КУ-80. При снижении уровня менее 50% электрозадвижка № 10а закрывается. Аварийный слив воды из барабана котла осуществляется в сепаратор Е-108Б узла деаэрации химочищенной воды

- при завышении уровня в барабане более 70 % закрывается электрозадвижка № 6 на линии подачи питательной воды в котле.

- при снижении уровня в барабане менее 25 % останавливается дымосос В-101.

- при снижении расхода циркуляционной воды до 50 % от нормального расхода (140 т/час) останавливается дымосос В-101.

- при температуре подшипников более 70°С останавливается дымосос В-101.

4.5 Узел подготовки питательной воды, сбора продувных вод и откачки парового конденсата

Химочищенная вода из сети общества с температурой (3050)С, последовательно пройдя подогреватели Т-105, Т-107 поступает в верхнюю часть деаэрационной колонны К-103 и через дырчатые тарелки стекает вниз в деаэраторный бак Е-102.

В подогревателях Т-105, Т-107 химочищенная вода подогревается возвратным паровым конденсатом, поступающим с установки Э-200 через Т-107, Т-105 в сборник конденсата Е-109. Химочищенная вода в Т-105 подогревается до температуры (7595)С, в подогревателе Т-107 - до температуры (95100)С. Схемой предусмотрена возможность параллельной или последовательной подачи возвратного парового конденсата через Т-107, Т-105, а так же возможна подача в Т-107 пара 0,35 МПа (3,5 кгс/смІ) из цехового коллектора вместо конденсата.

В нижнюю часть колонны К-103 из деаэраторного бака Е-102 поступает пар 0,0150,02 МПа (0,150,20 кгс/смІ), полученный после редуцирования пара 0,35МПа (3,5 кгс/смІ) из цехового коллектора. Пар движется снизу вверх, обтекая струи воды. При этом происходит нагревание воды до температуры (103105)°С и выделение из нее кислорода и других растворенных газов.

Выпар (водяной пар и выделившиеся газы) через охладитель выпара Т-104 сбрасывается в атмосферу. Охлаждение выпара в T-104 производится оборотной водой. Образовавшийся в охладителе конденсат сливается в химзагрязненную канализацию.

Уровень в деаэраторном баке Е-102 регулируется регулирующим клапаном РК-108, установленным на линии подачи химочищенной воды в деаэраторный бак.

Давление в деаэраторном баке регулируется регулирующим клапаном РК-107, установленным на линии подачи пара 0,35 МПа (3,5 кгс/см2) в деаэраторный бак.

Деаэрированная вода собирается в деаэраторном баке E-102, откуда при температуре (103105)°С подается:

- насосом H-101 в барабан-паросборник Е-101 узла печей пиролиза;

- насосом H-102 в котлы-утилизаторы КУ-80А, Б;

- насосом H-112 в узел щелочной очистки пирогаза и пропилена.

Схемой предусмотрена возможность подачи питательной воды:

- насосом H-101 в барабан котлов-утилизаторов КУ-80;

- насосом...