Die wichtigsten Fakten zu den Eigenschaften von Zucker. Flüssigkohlenstoffgas (LPG) Woraus besteht Flüssiggas?

Das Wärmeversorgungssystem versorgt Wohn-, Verwaltungs-, Industriegebäude und Räumlichkeiten heißes Wasser, Gas, Wärme und Strom. Ein solches System umfasst einen Komplex gasbetriebener Geräte, für deren Betrieb eine ausreichende Menge Kraftstoff erforderlich ist.

Derzeit werden Flüssiggas (LPG) und Flüssigerdgas (LNG) häufig als gespeicherter Brennstoff für autonome Gasversorgungssysteme verwendet, die nicht an die Hauptgasversorgungsleitung angeschlossen sind. In den Markierungen auf Englische Sprache LPG (Flüssiggas) bzw. LNG (Flüssigerdgas).

LNG ist ein Gasgemisch, das in den tiefen Schichten der Erde bei der anaeroben Zersetzung entsteht organische Verbindungen. Die Förderung erfolgt aus Lagerstätten und Ölfeldern, wo Gas als Nebenprodukt des Öls anfallen kann. In einigen Fällen kann es zu Gashydraten, einer kristallinen Form von Erdgas, kommen.

Flüssiggas- Hierbei handelt es sich ebenfalls um ein Gasgemisch, das jedoch aus Erdölbegleitgas oder aus der Kondensatfraktion von Erdgas durch Trennung mithilfe einer Absgewonnen wird.

LPG und LNG können austauschbar verwendet werden. Flüssiggas kann sowohl als Hauptbrennstoff als auch als Ersatzbrennstoff in einem Gasversorgungssystem mit Flüssigerdgas dienen.

Beide Gase ähneln einander in mehrfacher Hinsicht:

• Anwendungsbereich: Wärme- und Gasversorgung;
• Fähigkeit zur Verdampfung: Gas wird in der flüssigen Phase gespeichert und transportiert, die bei einer bestimmten Temperatur in einen gasförmigen Zustand übergeht;
• Umweltfreundlichkeit: Bei der Verbrennung werden keine Schwefelverbindungen in die Atmosphäre freigesetzt, es entsteht kein Ruß und keine Asche.
• geringe Toxizität.

IN reiner Form Beide Gase haben keinen ausgeprägten Geruch, daher werden dem Gas zur rechtzeitigen Erkennung des Stoffes in der Luft Geruchsstoffe beigemischt – Ethanthiol, eine Mischung aus natürlichen Mercaptanen usw.

Unterschiede zwischen Flüssiggas LPG und LNG

Da beide Gase eine ähnliche Struktur, Parameter sowie physikalische und chemische Eigenschaften aufweisen, unterscheiden sie sich voneinander, was die Auswahl des optimalen Brennstoffs für die Produktionslinie der Gasversorgungssysteme der Anlage ermöglicht.

Basierend auf den Daten in der obigen Tabelle ist der wichtigste und wichtigste Unterschied die Lagertemperatur. Flüssiggas wird in Gastanks unter Druck bei einer Temperatur nahe … gespeichert Umfeld. Im hohen Norden, wo die Lufttemperatur unter -60 °C liegen kann, ist eine unzureichende Verdunstung der flüssigen Phase zu beobachten. Um den Regasifizierungsprozess in solchen Regionen zu verbessern, werden flüssige oder elektrische Systeme installiert.

Die Lagerbedingungen für LNG sind grundlegend unterschiedlich. Flüssigerdgas darf nur in vollständig versiegelten isothermen Tanks (Kryotanks) gelagert werden, die aus Materialien bestehen, die den Lagertemperaturen des Produkts standhalten. Im Inneren des Behälters muss ständig eine niedrige Temperatur von etwa -163 °C aufrechterhalten werden.

verflüssigte Kohlenwasserstoffgase- LPG Verflüssigte Kohlenwasserstoffmischungen aus Propan, Propylen, Butanen und Butenen mit Beimischungen von Kohlenwasserstoff- und Nichtkohlenwasserstoffkomponenten, gewonnen durch die Verarbeitung von Erdgas und Öl, verwendet als Motorkraftstoff, für kommunale... ...

verflüssigte Kohlenwasserstoffgase- 32 verflüssigte Kohlenwasserstoffgase; LPG: Verflüssigte Kohlenwasserstoffmischungen aus Propan, Propylen, Butanen und Butenen mit Beimischungen von Kohlenwasserstoff- und Nichtkohlenwasserstoffkomponenten, gewonnen durch die Verarbeitung von Erdgas und Öl, verwendet als... ...

Anlage, die Flüssiggase verwendet- (LPG), eine industrielle und kommunale Produktionsanlage, die die Lagerung und (oder) den Verkauf von LPG, den Transport von LPG durch Gasleitungen zum Verbraucher sowie seine Verwendung als Kraftstoff in gefährlichen... ... Offizielle Terminologie

Anlage, die Flüssig- und Kohlenwasserstoffgase (LPG) verwendet- Eine industrielle und kommunale Produktionsanlage, die die Lagerung und (oder) den Verkauf von Flüssiggas, den Transport von Flüssiggas über Gasleitungen zum Verbraucher sowie seine Verwendung als Brennstoff in gefährlichen Produktionen ermöglicht... ... Leitfaden für technische Übersetzer

Kohlenwasserstoffgase, die Öl begleiten und bei seiner Förderung in Gas- und Ölfeldern freigesetzt werden. Diese Gase sind im Öl gelöst und werden durch einen Druckabfall beim Aufstieg des Öls an die Erdoberfläche aus diesem freigesetzt. IN… … Chemische Enzyklopädie

Kohlenwasserstoffgase, die Öl begleiten und bei der Trennung daraus freigesetzt werden. Die Menge an Gasen (in m3) pro 1 Tonne gefördertem Öl (der sogenannte Gasfaktor) hängt von den Entstehungs- und Vorkommensbedingungen von Ölfeldern ab und kann... ... Große sowjetische Enzyklopädie

Erdölgase sind eine Mischung verschiedener gasförmiger Kohlenwasserstoffe, die in Öl gelöst sind; sie werden bei der Extraktion und Destillation freigesetzt (es handelt sich dabei um sogenannte Begleitgase, die überwiegend aus Propan- und Butan-Isomeren bestehen). Ölgase auch... ... Wikipedia

Flüssiggase Flüssigerdgas Eine Liste der Bedeutungen eines Wortes oder einer Phrase mit Links zu relevanten Artikeln. Wenn Sie Priester sind... Wikipedia

Gas- brennbares Erdgas gemäß GOST 5542 oder verflüssigte Kohlenwasserstoffgase (LPG) gemäß GOST 27578 und GOST 20448; Quelle … Wörterbuch-Nachschlagewerk mit Begriffen der normativen und technischen Dokumentation

Lukoil- (Lukoil) Lukoil Company, Geschichte des Unternehmens, Produktion und Vertrieb Lukoil Company, Geschichte des Unternehmens, Produktion und Vertrieb, Aktionäre und Management Inhalt Inhalt Allgemeines über OJSC "" Geschichte der Gründung des Unternehmens OJSC Lukoil Aktionäre und Management. .. ... Investoren-Enzyklopädie

Unter diesem Begriff versteht man das gesamte Spektrum verflüssigte Kohlenwasserstoffgase unterschiedlicher Herkunft (Ethan, Propan, Butane und ihre Derivate – Ethylen, Propylen usw.) und Mischungen davon. Aber meistens unter Flüssiggas Unter einer Mischung aus verflüssigtem Propan und Butanen versteht man, die als Haushaltsbrennstoff verwendet wird. In letzter Zeit werden die Namen und Abkürzungen SPBF häufiger verwendet ( verflüssigte Propan-Butan-Fraktion), SPBT ( verflüssigtes Propan-Butan technisch), Flüssiggas ( verflüssigtes Kohlenstoffgas), GUS ( Flüssiggas).

Die physikalischen Eigenschaften von Flüssiggas werden bestimmt physikalische Eigenschaften seine Hauptbestandteile. Es kann in verflüssigter Form bei relativ niedrigen Drücken bis zu 1,5 MPa in einem weiten Temperaturbereich gelagert werden, was den Transport von Flüssiggas in Tanks oder Flaschen ermöglicht. Je nach Spezifikation kann LPG auch Isobutan und Ethan enthalten. Das Volumen von Flüssiggas beträgt unter Standardbedingungen etwa 1/310 des Gasvolumens.

Die physikalischen Eigenschaften von Propan und n-Butan, die die Art ihres Transports in verflüssigter Form in Tanks bestimmen, sind in der Tabelle aufgeführt.

Flüssiggas benutzt als Haushaltsbrennstoff(Heizen, Kochen) und wird auch als umweltfreundlicher Kraftstoff insbesondere im öffentlichen Nahverkehr in Großstädten eingesetzt. Flüssiggas ist ein Rohstoff für die Herstellung von Olefinen (Ethylen, Propylen), aromatischen Kohlenwasserstoffen (Benzol, Toluol, Xylol, Cyclohexan), Alkylat (ein Additiv, das die Oktanzahl von Benzin erhöht) und synthetischen Kraftstoffen. Im Winter wird dem Benzin Butan zugesetzt, um den RVP (Reid-Dampfdruck) zu erhöhen. In den USA wird LPG nach Verdünnung mit Stickstoff und/oder Luft (um den spezifischen Kaloriengehalt an die Indikatoren des Netzgases anzupassen) als zusätzliche Gasquelle verwendet, um Spitzenlasten in Gasverteilungsnetzen zu glätten.

Als Rohstoffe für die Produktion von Flüssiggas werden Erdgas sowie Erdöl- und Erdölbegleitgase verwendet. Die Technologie zur Herstellung von Flüssiggas hängt von der Branche ab: Öl- und Gasraffination sowie Petrochemie. In der Erdölraffinerieindustrie ist verflüssigtes Kohlendioxid tatsächlich ein zusätzliches Produkt bei der Herstellung von Benzin. Bei der Gasaufbereitung ist Flüssiggas das Hauptprodukt für den Endverkauf oder die Weiterverarbeitung.

Aufgrund der Erschöpfung der Cenoman-Lagerstätten „trockenes Gas“ Ablagerungen der neokomisch-jurazeitlichen Horizonte, gekennzeichnet durch einen erhöhten Gehalt an Kohlenwasserstoffgasen der C 2+-Reihe ( „Nass- und Kondensatgas“). Unter Fettgehalt versteht man in der Petrochemie die durchschnittliche Anzahl der Kohlenstoffatome pro Gasmolekül (bei Methan beträgt der Fettgehalt 1, bei Ethan 2 usw.). Unter dem Gesichtspunkt der Vorbereitung von Gas für den Transport per Pipeline bedeutet der Fettgehalt das übermäßige Vorhandensein von Kohlenwasserstoffen der C 3+ -Reihe im Gas, was zu deren Kondensation in der Gaspipeline während des Transports führt. Der Fettgehalt von Gas erhöht seinen Wert als Rohstoff für Petrochemikalien.

In Russland produziertes Flüssiggas wird hauptsächlich in drei Richtungen verwendet: 1) Flüssiggas als Rohstoff in der Petrochemie; 2) im öffentlichen Versorgungssektor; 3) Exportieren.

Das Senden Ihrer guten Arbeit an die Wissensdatenbank ist ganz einfach. Nutzen Sie das untenstehende Formular

Studierende, Doktoranden und junge Wissenschaftler, die die Wissensbasis in ihrem Studium und ihrer Arbeit nutzen, werden Ihnen sehr dankbar sein.

Gepostet auf http://www.allbest.ru/

Kohlenwasserstoffgase

1. Zusammensetzung verflüssigter Kohlenwasserstoffgase

Unter Flüssiggas werden solche einzelnen Kohlenwasserstoffe oder deren Gemische verstanden, die bei normalen Temperaturen vorliegen. Die Bedingungen liegen in einem gasförmigen Zustand vor, und zwar mit einem relativ geringen Druckanstieg ohne Temperaturänderung oder einem leichten Temperaturabfall mit Luftdruck geht in einen flüssigen Zustand über.

Unter normalen Bedingungen sind die einzigen gesättigten Kohlenwasserstoffe (C n H 2 n +2) Methan, Ethan, Propan und Butan. Bei 0 0 C kondensiert Ethan zu Flüssigkeit, wenn der Druck auf 3 MPa ansteigt. Propan bis 0,47 MPa, N-Butan bis 0,116 MPa, Isobutan bis 0,16 MPa. Überlegen wir, welche Kohlenwasserstoffe bei einem relativ geringen Temperaturabfall und atmosphärischem Druck in einen flüssigen Zustand übergehen 4 geeignet für praktische Anwendung sind Propan und Butan. Neben normalen gesättigten Kohlenwasserstoffen gibt es isomere Verbindungen, die sich in der Art der Anordnung der Kohlenstoffatome sowie in einigen Eigenschaften unterscheiden. Das Isomer von Butan ist Isobutan.

Struktur und Art von N-Butan

CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3

Isobutan:

Zusätzlich zu den limitierenden Substanzen enthält die Zusammensetzung von Flüssiggas auch eine Gruppe ungesättigter Substanzen. Oder ungesättigte Kohlenwasserstoffe, die durch Doppel- oder Dreifachbindungen zwischen Kohlenstoffatomen gekennzeichnet sind. Dies sind Ethylen, Propylen, Butylen (normal und isomer). Die allgemeine Formel ungesättigter Kohlenwasserstoffe mit Doppelbindung lautet C n H 2 n. Ethylen C2H4 CH2=CH2. Fettsäuren werden zur Herstellung verflüssigter Kohlenwasserstoffgase verwendet. Erdgase, d.h. Gase aus Öl- und Kondensatfeldern, die große Mengen schwerer Kohlenwasserstoffe enthalten. In Gasaufbereitungsanlagen werden aus diesen Gasen Propan-Butan-Fraktionen und Gasbenzin (C5H12) freigesetzt. Technisches Propan und Butan sowie deren Gemische sind verflüssigte Gase, die zur Gasversorgung von Verbrauchern eingesetzt werden.

Technische Gase unterscheiden sich von sauberer Inhalt geringe Mengen an Kohlenwasserstoffen und das Vorhandensein von Verunreinigungen. Für technisches Propan beträgt der Gehalt an C3H8 + C3H6 (Propylen) d.b. Nicht<93%. Содержание С2Н6 +С2Н4 (этилен) не >4 %. Der Gehalt an C4H10+C4H8 beträgt nicht >3 %.

Für technisches Butan: C4H10+C4H8 d.b. Nicht<93%. С3Н8 +С3Н6 не>4 %. С5Н12+С5Н10 nicht >3 %.

Für eine Mischung davon Butan- und Propangehalt: C3H8+C3H6, C4H10+C4H8 d.b. Nicht< 93%. С2Н6 +С2Н4 не>4 %. С5Н12+С5Н10 nicht >3 %.

2. Technische Flüssiggase. LPG-Marken

Die Zusammensetzung der in der Gasversorgung verwendeten Flüssiggase wird unter Berücksichtigung ausgewählt Klimabedingungen wo es verwendet wird. Und es wird durch die Anforderungen von GOST 20448 „Flüssige Kohlenwasserstoff-Brenngase für den kommunalen und häuslichen Verbrauch“ bestimmt. Technische Bedingungen" Die Zusammensetzung wird so gewählt, dass bei niedrigen Temperaturen im Winter der Dampfdruck der Mischung ausreicht normale Operation Regulierungsbehörden Und bei hohen Temperaturen im Sommer wurde der maximale Druck, für den Flaschen und Tanks für Flüssiggas ausgelegt sind, nicht überschritten. Laut GOST sollte der Sättigungsdampfdruck der Mischung betragen nicht weniger als 0,16 MPa bei t=+45 0 C. Wenn verflüssigtes Propan bei Temperaturen von -35 bis +45 verwendet werden kann, kann Butan unter Bedingungen mit natürlicher Verdunstung nicht verwendet werden. wird bei Temperaturen unter 0 °C eingesetzt, weist jedoch bei t > 0 einen deutlichen Vorteil gegenüber Propan auf. Daher können durch Auswahl der Zusammensetzung des Flüssiggases die gewünschten Eigenschaften erzielt werden.

GOST für LPG etabliert 3 Marken von Flüssiggas:

1) Eine Mischung aus Propan und Butan technischer Winter SPBTZ

2) Eine Mischung aus technischem Sommer-SPBTL aus Propan und Butan

3) Technisches Butan

Die Aufteilung eines Propan-Butan-Gemisches in Winter- und Sommerqualitäten ist mit äußeren Faktoren verbunden, die unsere Elastizität bestimmen. Dämpfe von verflüssigten Gasen, die sich in Flaschen oder unterirdischen Tanks befinden.

Im Winter als Teil der Mischung d.b. mehr Propan und Propylen, im Sommer kann ihre Menge geringer sein reduziert. Aus dem gleichen Grund ist der maximale Gehalt an Butan und Butylen im Gemisch begrenzt, weil Bei niedrigen Temperaturen haben sie einen niedrigen Dampfdruck.

Unter Berücksichtigung der optimalen Elastizität gesättigter Dämpfe sieht GOST den Gehalt an Propan und Propylen in der Wintersorte nicht vor<75% по массе. А в летней марке и бутане техническим содержанием этих компонентов не нормируется. Сумма бутанов и бутиленов в зимней марке не нормируется, в летней не >60 %, in technischem Butan nicht<60% по массе. Ограничение в составе сжиженных газов содержания лёгких компонентов (этан, этилен) связано с тем, что наличие значительного количества этих углеводородов приводит к резкому увеличению упругости паров. Например, при 35 0 C упругость насыщенных паров этана достигает 4,9 МПа. В то же время наличие незначительного количества легких компонентов в сжиженном газе повышает общее давление насыщенных паров смеси, что обеспечивает в зимнее время нормальное газоснабжение потребителей.

Das Vorhandensein einer erheblichen Menge Pentan ist ebenfalls nicht akzeptabel, weil Dies führt zu einem starken Abfall des Sättigungsdampfdrucks und einem Anstieg des Taupunkts (die Kondensationstemperatur von Pentan beträgt etwa 3 0 C).

3. LPG-Eigentum

Es gibt drei mögliche Zustände von Flüssiggas, in denen es gelagert und verwendet wird:

1) In Form einer Flüssigkeit (flüssige Phase)

2) Dampf (Dampfphase), d.h. gesättigte Dämpfe, die zusammen mit Flüssigkeit in einem Tank oder Zylinder vorhanden sind.

3) Gas (wenn der Druck in der Dampfphase niedriger ist als der Sättigungsdampfdruck bei einer bestimmten Temperatur).

Die Eigenschaften von Flüssiggasen ändern sich leicht von einem Zustand in einen anderen, was sie zu einer besonders wertvollen Gasversorgungsquelle macht, denn Sie können in flüssiger Form transportiert und gelagert und als Gas verbrannt werden. Das. Bei Transport und Lagerung kommen überwiegend flüssige Phasen zum Einsatz, bei der Verbrennung kommen gasförmige Phasen zum Einsatz.

Die Elastizität gesättigter Gasdämpfe ist der wichtigste Parameter, der den Betriebsdruck in Flaschen und Tanks bestimmt. Druck und Temperatur von Flüssiggasen entsprechen einander genau.

Die Elastizität gesättigter LPG-Dämpfe variiert proportional zur Temperatur der flüssigen Phase und ist ein streng definierter Wert für eine bestimmte Temperatur.

Alle Gleichungen, die sich auf die physikalischen Parameter einer gasförmigen oder flüssigen Substanz beziehen, umfassen den absoluten Druck und die Temperatur. Und die Gleichungen für technische Berechnungen der Festigkeit der Wände von Zylindern und Tanks berücksichtigen den Überdruck.

In seiner gasförmigen Zusammensetzung ist Flüssiggas 1,5-2,1-mal schwerer als Luft. Im flüssigen Zustand sind sie fast zweimal leichter als Wasser.

Die latente Verdampfungswärme ist sehr unbedeutend (ca. 116 kW/kg), sodass der Wärmeverbrauch für die Verdampfung von Flüssiggas 0,7 % der potenziell enthaltenen Wärmeenergie beträgt. Die Viskosität ist sehr niedrig, was den Transport von Flüssiggas durch Rohrleitungen sicherstellt, gleichzeitig aber Undichtigkeiten begünstigt. Sie zeichnen sich durch niedrige Luftentflammbarkeitsgrenzen aus (2,3 % für Propan, 1,7 % für Butan).

Der Unterschied zwischen Ober- und Untergrenze ist vernachlässigbar, sodass bei der Komprimierung das Luft-Flüssiggas-Verhältnis verwendet werden kann. Im Vergleich zu den meisten brennbaren Gasen weist es niedrige Zündtemperaturen auf (510 °C für Propan und 490 °C für Butan). Wenn die Temperatur auf den Taupunkt sinkt oder der Druck steigt, kann sich Kondenswasser bilden. Verflüssigte Gase zeichnen sich durch einen niedrigen Siedepunkt aus und werden daher beim Verdampfen bei einem plötzlichen Austritt aus einer Rohrleitung oder einem Tank in die Atmosphäre auf eine negative Temperatur abgekühlt. Der Kontakt der flüssigen Phase mit ungeschützter menschlicher Haut kann zu Erfrierungen führen. Der Effekt ähnelt einer Verbrennung.

Im Gegensatz zu den meisten Flüssigkeiten, deren Volumen sich bei Temperaturänderungen geringfügig ändert, nimmt das Volumen der flüssigen Phase von Flüssiggas mit steigender Temperatur ziemlich stark zu (16-mal mehr als Wasser).

Die Kompressibilität von Flüssiggasen im Vergleich zu anderen Flüssigkeiten ist sehr wichtig. Wenn die Kompressibilität von Wasser als eins angenommen wird, beträgt die Kompressibilität von Öl 1,56 und die von Propan 15. Wenn die flüssige Phase das gesamte Volumen des Tanks einnimmt, kann sie sich bei steigender Temperatur nirgendwo ausdehnen, und es beginnt sich zu komprimieren. Der Druck im Tank steigt. Druckanstieg d.b. nicht mehr als den zulässigen Rechenwert, sonst ist ein Unfall möglich. Daher ist beim Befüllen von Tanks und Flaschen vorgesehen, ein Dampfpolster zu belassen, d.h. Füllen Sie sie nicht vollständig aus. Die Dampfpolstermenge beträgt bei Erdtanks 10 %, bei Erdtanks und Zylindern 15 %.

Verflüssigte Gase haben einen höheren volumetrischen Heizwert als Erdgase (ungefähr dreimal höher).

Verflüssigte Gase sind ungiftig, aber ihre niedrige Brennbarkeitsgrenze und ihre langsame Diffusion in die Atmosphäre sowie ihr Mangel an Geruch, Farbe und Geschmack (sowohl in flüssiger als auch in gasförmiger Form) machen ihre Odorierung erforderlich.

4. Vor- und Nachteile von Flüssiggas

Als Kraftstoff haben Flüssiggase alle Vorteile von Erdgasen. Darüber hinaus können Sie für sie zusätzlich Folgendes beachten:

1. Die Fähigkeit, für den Verbraucher die notwendige Versorgung mit Gas in flüssiger Form bereitzustellen.

2. Leicht zu transportieren

3. Freisetzung der größten Wärmemenge bei der Verbrennung

4. Keine ätzenden Substanzen im Flüssiggas

5. Verfügbarkeit der Nutzung in jeglicher Form und unter jeglichen Bedingungen

Nachteile von Flüssiggas:

1. Variabilität der Zusammensetzung und Verbrennungswärme während der natürlichen Verdunstung

2. Kleine Werte der unteren Grenze der Zündgrenze

3. Die Dichte von Propan und Butan ist größer als die Dichte von Luft, was im Falle von Lecks zur Ansammlung von Flüssiggas an tiefliegenden Stellen führt und zu explosiven Situationen führt

4. Niedriger Flammpunkt

5. Möglichkeit von Erfrierungen für Servicepersonal in Notsituationen

6. Großer Volumenausdehnungskoeffizient

5. Zustandsdiagramme von Flüssiggasen

Zur Berechnung von Prozessen und Anlagen ist es notwendig, den Zusammenhang zwischen verschiedenen LPG-Parametern hinreichend genau zu kennen. Dies kann mithilfe von Zustandsdiagrammen erfolgen. Daraus können Sie Folgendes ermitteln:

1. Dampfdruck bei einer bestimmten Temperatur

2. Druck überhitzter Dämpfe unter bestimmten Bedingungen

3. Spezifisches Volumen und Dichte der Flüssigkeits-, Dampf- und Gasphasen; ihre Enthalpie

4. Trockenheitsgrad und Feuchtigkeit der Dämpfe

5. Verdampfungswärme

6. Die Kompressionsarbeit des Kompressors und der Temperaturanstieg während der Kompression

7. Die Wirkung von Kühlflüssigkeit und Gas bei Druckreduzierung (Drosselung)

8. Gasdurchfluss aus den Düsen von Gasbrennergeräten

Das Phasendiagramm ist auf einem Gitter aus horizontalen Linien mit konstantem Absolutdruck und vertikalen Linien mit konstanter Enthalpie aufgebaut. Die folgenden Punkte und Linien werden im Diagrammgitter eingezeichnet.

1) Punkt „K“ des kritischen Zustands eines bestimmten Kohlenwasserstoffs in Bezug auf kritischen Druck und kritische Temperatur.

2) Grenzkurve der SPS, die durch den Punkt des kritischen Zustands verläuft und das Diagramm in 3 Zonen unterteilt:

I. Charakterisiert die flüssige Phase

II. Dampf-Flüssigkeitsphase

III. Gasphase

Der LC-Zweig charakterisiert den Sättigungszustand einer Flüssigkeit bei verschiedenen Drücken und der CP-Zweig charakterisiert den Zustand von gesättigtem Dampf bei diesen Drücken.

3) Dampftrockenheitskurven, die den kritischen Punkt K - KX, KX verlassen

4) Linien konstanter Temperatur werden durch eine gestrichelte Linie TEML mit einem horizontalen Abschnitt EM (konstanter Druck und konstante Temperatur während des Siedens der flüssigen Phase) dargestellt. Temperaturisothermen über dem kritischen Punkt eines bestimmten Kohlenwasserstoffs werden durch T"E"-Kurven dargestellt

5) Linien konstanter spezifischer Volumina (Isochoren)

OB – im Flüssigphasenbereich

O „B“ – im Bereich der Dampf-Flüssigkeitsphase

B"B" - im Gasphasenbereich

Die gleichen Linien entsprechen einer konstanten Dichte

Punkt O auf der LC-Grenzkurve zeigt das spezifische Volumen der flüssigen Phase.

Punkt B“ am Kontrollpunkt – die Dampfphase, die sich unter Betriebsbedingungen in Tanks oder Zylindern befindet

6) Linien konstanter Entropie AD, A"D" (Adiabate). Sie werden verwendet, um die Parameter von Kohlenwasserstoffen zu bestimmen, wenn diese in einem Kompressor komprimiert werden und wenn sie aus den Düsen von Gasbrennergeräten ausströmen

Der Druck der flüssigen und dampfförmigen Phase in einem geschlossenen Volumen bei einer gegebenen Temperatur wird durch den Schnittpunkt der Isotherme mit einer der Grenzkurven KM oder KP bestimmt.

Der Druck am Schnittpunkt von M und E wird der gewünschte sein. Wenn die Isotherme die Grenzkurve nicht schneidet, bedeutet dies, dass das Gas bei einer bestimmten Temperatur nicht in einen flüssigen Zustand übergeht und sein Druck bestimmt werden kann, wenn sein spezifisches Volumen bekannt ist, beispielsweise die Isobare am Schnittpunkt der T"E"-Isotherme und der B"B"-Isochore.

Das spezifische Volumen einer gesättigten Flüssigkeit oder eines gesättigten Dampfs kann durch die Temperatur oder den Druck am Schnittpunkt einer bestimmten Isobare oder Isotherme mit den Grenzkurven der KM-Flüssigkeit oder des KP-Dampfes bestimmt werden. Das spezifische Volumen eines Gases wird durch den Druck und die Temperatur am Schnittpunkt der entsprechenden Isobaren und Isothermen bestimmt.

Auf der x-Achse wird die Enthalpie der flüssigen Dampf- und Gasphase bei gegebenen Druck- und Temperaturwerten am Schnittpunkt von Isobaren mit Grenzkurven, Linien konstanter Trockenheit oder Isothermen bestimmt.

Die Verdampfungswärme bei einem gegebenen Druck wird als Differenz der Enthalpien an den Punkten E und M einer gegebenen Isobare mit gemeinsamen Randkurven bestimmt

Der Dampftrockenheitsgrad X wird durch die L-Isobare mit einer Kurve konstanter Dampftrockenheit bei einer gegebenen Enthalpie bestimmt.

Bei der Berechnung von Prozessen werden Hilfslinien in das Diagramm eingezeichnet. Bei der Drosselung der flüssigen Phase vom P-Anfang zum P-Ende wird also eine vertikale MS-Linie angelegt (der Prozess erfolgt ohne Wärmezufuhr oder -abfuhr). Die Temperatur am Ende der Drosselung wird am Punkt C bestimmt. Der Schnittpunkt der Dampftrockenheitskurve mit der Pcon-Isobare zeigt, wie viel Dampf während der Drosselung entsteht. Die Gaskompression wird im Diagramm durch Adiabaten dargestellt. Die Temperatur des Gases am Ende der Kompression wird durch die durch den Punkt D" verlaufende Isotherme bestimmt. Die theoretische Kompressionsarbeit von 1 kg Gas wird durch die Differenz im Wärmeinhalt an den Punkten D" und A" bestimmt.

Die tatsächliche Kompressionsarbeit wird etwas größer sein und wird durch die Formel bestimmt

Adiabatischer Wirkungsgrad des Kompressionsprozesses (0,85-0,9)

6. Gemische aus Gasen und Flüssigkeiten. Neuberechnung der Gemischzusammensetzung

Flüssiggasversorgung

Die Zusammensetzung von Flüssiggas in der Flüssig- und Dampfphase kann durch Masse g i, Volumenanteile y i und Molekülanteile für Gase r i und für Flüssigkeiten X ausgedrückt werden.

Wobei m i – Masse, kg

V i – Volumen, m 3

N i ist die Anzahl der Mol der i-ten Komponente in der Mischung.

Für Gase (ideale Gemische) sind die Mol- und Volumenanteile gleich, dies folgt aus dem Avogadro-Gesetz

Die Umrechnung der Zusammensetzung von Flüssiggas von einer Sorte in eine andere erfolgt wie folgt:

1. Für flüssige Mischungen:

A) Bei bekannter Massenzusammensetzung der Komponenten wird die volumetrische und molare Zusammensetzung durch die Formeln bestimmt

Wobei c i und M i die Dichte bzw. die Molmasse sind

B) Für eine gegebene volumetrische Zusammensetzung werden Masse und molare Zusammensetzung gemäß den Formeln ermittelt

C) mit bekannter molarer Zusammensetzung werden Masse und Volumen durch die Formeln bestimmt

D) Bei Gasgemischen erfolgt die Umrechnung von molar in Masse gemäß (5) und von Masse in volumetrisch und molar gemäß (1) und (2).

7. Bestimmung der Eigenschaften von Flüssiggas

Bei bekannter Zusammensetzung des Flüssiggases lässt sich der Druck des Gemisches anhand der Formeln berechnen:

Die Dichte eines Gasgemisches einer bestimmten Zusammensetzung wird bestimmt:

Stoffmengenanteil der i-ten Mischungskomponente

Dichte der i-ten Mischungskomponente, kg/m 3

Sie wird gemäß der Tabelle ermittelt oder nach dem Avogadro-Gesetz berechnet:

Wo ist das Molekulargewicht der i-ten Komponente, kg/kmol?

Molekularvolumen der i-ten Komponente, m 3 /kmol

Die durchschnittliche Dichte einer Flüssigkeitsmischung mit bekannter Massenzusammensetzung wird durch die Formel bestimmt:

Mit bekannter molekularer Zusammensetzung:

Wo ist die Dichte der i-ten Komponente, die in der flüssigen Mischung in der flüssigen Phase enthalten ist, kg/l?

Die Dichte des Gasgemisches bei erhöhtem Druck ergibt sich aus der Zustandsgleichung für reale Gase.

Wo ist der absolute Druck (MPa) und t-pa der Mischung?

Gaskonstante der Mischung, (J/kg K)

Z-Kompressibilitätskoeffizient unter Berücksichtigung der Abweichung realer Gase von den Werten idealer Gase.

Die Gaskonstante der Mischung wird aus der universellen Gaskonstante und dem Molekulargewicht der Mischung berechnet.

Der Kompressibilitätskoeffizient wird aus der Grafik in Abhängigkeit von den gegebenen Parametern (Druck und Temperatur) des Gases ermittelt.

Der durchschnittliche kritische Druck und die durchschnittliche kritische Temperatur eines Gasgemisches werden durch seine Zusammensetzung bestimmt.

Bei der Verdampfung des LPG-Gemisches erhaltenes Gasvolumen, m.b. gefunden durch die Formel:

Masse der i-ten Mischungskomponente, kg

Molekularmasse der i-ten Komponente der Mischung, kg/kmol

V Mi – molekulares Volumen der i-ten Komponente

Zur Berechnung der niedrigsten volumetrischen Verbrennungstemperatur eines LPG-Gemisches wird die folgende Beziehung verwendet

Untere volumetrische Verbrennungswärme der i-ten Komponente, kJ/m 3

Niedrigste Massenverbrennungstemperatur

Die Brennbarkeitsgrenzen eines LPG-Gemisches, das keine Ballastverunreinigungen enthält, werden bestimmt:

L cm - untere oder obere Zündgrenze eines Gasgemisches.

Untere oder obere Entflammbarkeitsgrenze der i-ten Komponente.

8. LPG-Überlaufsysteme. LPG-Bewegung aufgrund von Niveauunterschieden

Es gibt eine Reihe von Methoden, um Flüssiggas von der Eisenbahn oder Tankwagen in stationäre Container zu transportieren. Und umgekehrt das Befüllen von Transportbehältern und Flaschen aus stationären Lagereinrichtungen. Die Eigenschaften von Flüssiggas, da es sich um siedende Flüssigkeiten mit geringer Dichte und Verdampfungstemperatur handelt, bestimmen die Spezifität der Art der Kreisläufe und Ausrüstung für den Transport.

Flüssiggas wird bewegt:

Aufgrund des Niveauunterschieds

Kompression von Gasen

Durch Erhitzen oder Kühlen

Verwendung eines Kompressors

Mit einer Pumpe

Gegenseitige Flüssigkeitsverdrängung

Aufgrund des Niveauunterschieds

Der Einsatz von hydrostatischem Druck wird beim Befüllen von Erdtanks aus Eisenbahn- und Straßentankwagen sowie beim Befüllen von Flüssiggas in Flaschen eingesetzt, wenn das Gelände dies zulässt. Um Tanks in einen Tank zu entleeren, ist es notwendig, deren Dampf- und Flüssigphase zu vereinen.

In kommunizierenden Gefäßen befindet sich die Flüssigkeit auf demselben Niveau, sodass die flüssige Phase in das untere Reservoir fließt.

Um eine ausreichende Entleerungsrate bei gleicher Temperatur und gleichem Druck im Tank und Behälter zu erreichen, ist es notwendig, dass aufgrund des hydrostatischen Drucks eine Druckdifferenz von mindestens 0,7-0,1 entsteht.

Die unter diesen Bedingungen erforderliche Mindestwassersäule beträgt 14–20 Meter Flüssigkeit.

Im Winter hat der Tank eine niedrigere Temperatur als der Speicher, d. h. Der P-Wert des Gases im Tank wird geringer sein als im Vorratsbehälter.

Daher muss zum Entleeren der Niveauunterschied diesen Druckunterschied ausgleichen

Wo ist der Gasdruck im Tank, Pa?

Gasdruck im Tank

Dichte der flüssigen Phase von Flüssiggas, kg/m 3

Im Sommer ist es im ersten Moment der Entwässerung möglich, die Tanks unterhalb des Stausees zu platzieren. Aber hier wird die Temperatur im Tank durch die heißere Flüssigkeit aus dem Tank beeinflusst und der Druckabfall sinkt auf etwa 0. Die Entwässerung stoppt. Daher ist es im Sommer beim Entleeren nicht erforderlich, die Dampfphasen des Tankwagens und des Tanks zu verbinden.

„+“-Methode:

1. Einfachheit des Schemas

2. Mangel an mechanischen Einheiten

3. Zuverlässiger Betrieb aller Komponenten

4. Die Schaltung ist jederzeit betriebsbereit, unabhängig vom Vorhandensein einer externen Energiequelle

"-" Methode:

1. Die Unmöglichkeit, Gelände mit bergigem Gelände zu nutzen.

2. Lange Prozessdauer.

3. Große Gasverluste bei der Rückführung in Form von Dämpfen in entleerten Tanks.

9. Tankstellen

GNS sind die Grundlage für die Versorgung von Systemen mit Gasen und die Versorgung von Verbrauchern mit Flüssiggasen aus Gas-Benzin-Anlagen.

Folgendes wird am GNS durchgeführt. funktioniert:

· -Annahme von Flüssiggasen vom Lieferanten

· -Kompressorablass Gase in ihre Lagereinrichtungen

· - Lagerung von Flüssiggas in oberirdischen, unterirdischen oder isothermen Tanks, in Flaschen oder unterirdischen Hohlräumen.

· - Ablassen nicht verdampfter Rückstände aus der Flasche und der Druckluft. Gas aus Flaschen mit einer Reihe von Störungen

· Verschüttetes komprimiertes Öl Gas in Flaschen, mobile Tanks und Tankwagen

· -Annahme leerer und Lieferung gefüllter Flaschen

· - Transport von Druckluft. Gase durch das interne Rohrleitungsnetz

· -Reparatur von Zylindern und deren erneute Prüfung

Wartung und Reparatur der Ausrüstung am Bahnhof

In einigen Fällen erzeugt das GNS Folgendes:

· -Betankung von Fahrzeugen, die mit Flüssiggas betrieben werden. Benzin aus einer Zapfsäule

· -Mischen von Gasdämpfen mit Luft oder kalorienarmen Gasen

· - Lieferung komprimierter Dämpfe. Gas aus Gas-Luft und Gasgemischen im Gebirge. Vertriebssysteme

Um diese Vorgänge auszuführen, verfügt das GNS über Folgendes. Abteilungen und Werkstätten:

· -Entlastungsüberführung einer Eisenbahnstrecke oder Tr-Einspeisung mit Trennvorrichtungen

· - LPG-Lagerbasis, bestehend aus oberirdischen oder unterirdischen Tanks, die unter Druck arbeiten, isotherm. Panzer

· - Pump- und Kompressionswerkstatt zum Ablassen von Flüssiggas aus Eisenbahntanks in Lagereinrichtungen und zur Bereitstellung zum Abfüllen

· -Werkstatt zum Befüllen von Zylindern und zum Ablassen nicht verdampfter schwerer Rückstände aus ihnen

· - Lager für die tägliche Versorgung mit leeren und gefüllten Flaschen

· -Säulen zum Befüllen von Tankwagen

· -Kommunikation der flüssigen und dampfförmigen Phasen, die alle Abschnitte der Gaspumpstation verbindet und deren Bewegung gewährleistet.

Das GNS sollte außerhalb besiedelter Gebiete auf der Leeseite der vorherrschenden Winde platziert werden und die erforderlichen Abstände zwischen dem GNS und anderen Bauwerken müssen eingehalten werden.

Abhängig vom Volumen der Lagereinrichtungen und der Art der Tankaufstellung betragen diese Entfernungen 40 bis 300 m.

Literatur

1. Abramochkin E.G.: Moderne Optik von Gaußschen Strahlen. - M.: FIZMATLIT, 2010

2. Alekseev G.V.: Optimierung bei stationären Problemen des Wärme- und Stofftransports und der magnetischen Hydrodynamik. - M.: Wissenschaftliche Welt, 2010

3. Amusya M.Ya.: Photonenabsorption, Elektronenstreuung, Leerstellenzerfall. - St. Petersburg: Wissenschaft, 2010

4. Antonov V.F.: Physik und Biophysik. - M.: GEOTAR-Media, 2010

5. Bankov S.E.: Elektromagnetische Kristalle. - M.: FIZMATLIT, 2010

6. Barabanov A.L.: Symmetrien und Spin-Winkel-Korrelationen bei Reaktionen und Zerfällen. - M.: FIZMATLIT, 2010

7. Belokon A.V.: Mathematische Modellierung irreversibler Polarisationsprozesse. - M.: FIZMATLIT, 2010

8. Boboshina S.B.: Kurs der Allgemeinen Physik. - M.: Bustard, 2010

9. Breuer H.-P: Theorie offener Quantensysteme. - Ischewsk: Institut für Computerforschung, 2010

10. Vinogradov E.A.: Thermisch stimulierte elektromagnetische Felder fester Körper. - M.: FIZMATLIT, 2010

11. Virchenko Yu.P.: Zufallsmengen mit Markov-Verfeinerungen im eindimensionalen Immersionsraum. - Belgorod: BelSU, 2010

12. G.P. Berman et al.; Fahrbahn aus dem Englischen E.V. Bondareva; unter wissenschaftlich Hrsg. S.V. Kapelnizki: Magnetresonanzkraftmikroskopie und Single-Spin-Messungen. - Ischewsk: Ischewsker Institut für Computerforschung, 2010

13. Golenishchev-Kutuzov A.V.: Photonische und phononische Kristalle. - M.: FIZMATLIT, 2010

14. Dyachkov P.N.: Elektronische Eigenschaften und Anwendung von Nanoröhren. - M.: BINOM. Wissenslabor, 2010

Gepostet auf Allbest.ru

Ähnliche Dokumente

Die Art des Phänomens, Eigenschaften, Methoden zur Herstellung und Verwendung von Flüssiggasen. Sichere Linde-Methode, effektive Claude-Methode, Untersuchung der Eigenschaften bei Nulltemperatur unter Verwendung von Flüssiggasen. Anwendung von Gasen in Industrie und Medizin.

Zusammenfassung, hinzugefügt am 23.04.2011


Chemische Zusammensetzung und Bildung der chemischen Zusammensetzung von Gasen in Gas- und Ölvorkommen. Einteilung der Gase: nach den Bedingungen ihres Vorkommens in der Natur, nach der Entstehung der Gase, nach ihrer chemischen Zusammensetzung, nach ihrem Wert. Methoden zur Bestimmung der Zusammensetzung von Erdgasen.

Kursarbeit, hinzugefügt am 30.10.2011


Thermodynamik ist das Studium der Energie und grundlegende allgemeine Ingenieurwissenschaften. Thermodynamisches System und Parameter seines Zustands: innere Energie, Enthalpie. Gesetz der Energieeinsparung. Gemische idealer Gase. Probleme zum Thema zur eigenständigen Lösung.

Dissertation, hinzugefügt am 25.01.2009


Physik niedriger Temperaturen. Tieftemperaturprobleme und Möglichkeiten der Gasverflüssigung. Intensität thermischer Bewegungen. Eigenschaften von Gasen und Flüssigkeiten bei niedrigen Temperaturen. Niedrige Temperaturen empfangen. Superfluidität und andere Eigenschaften von flüssigem Helium.

Kursarbeit, hinzugefügt am 16.08.2012


Die Untersuchung der Wärmeleitfähigkeit als physikalische Größe, die die Wärmeübertragungsrate durch Strukturpartikel einer Substanz im Prozess der thermischen Bewegung bestimmt. Methoden der Wärmeübertragung: Konvektion, Strahlung, Strahlung. Parameter der Wärmeleitfähigkeit von Flüssigkeiten und Gasen.

Kursarbeit, hinzugefügt am 01.12.2010


Grundlagen der Theorie der Diffusion und kinetischen Verbrennung. Analyse innovativer Entwicklungen im Bereich Verbrennung. Berechnung der Gasverbrennungstemperatur. Zünd- und Druckgrenzen bei der Explosion von Gasen. Probleme der Gasverbrennungsstabilität und Methoden zu ihrer Lösung.

Kursarbeit, hinzugefügt am 08.12.2014


Überprüfung von Methoden zur Reinigung von Rauchgasen aus Wärmekraftwerken. Rekonstruktion der Rauchgasreinigungsanlage der Kesseleinheit TP-90 des 150-MW-Kraftwerks im CTC-1 des Wärmekraftwerks Pridneprovskaya. Berechnung des Venturiwäschers zur Reinigung der Rauchgase des TP-90-Kessels.

Dissertation, hinzugefügt am 19.02.2015


Merkmale zur Bestimmung der Exergie des Arbeitsmediums. Erster Hauptsatz der Thermodynamik. Kreisprozess einer Wärmekraftmaschine. Gasgemischparameter. Konvektive und Strahlungswärmeübertragung. Temperaturverhältnisse bei einem Brand im Raum. Sich ändernde Randbedingungen der 3. Art.

Test, hinzugefügt am 19.05.2015


Funktionsprinzip und Klassifizierung von Maschinen zum Komprimieren und Bewegen von Gasen. Der Grad der Komprimierung, Prinzipien und Kriterien für seine Messung. Das Verfahren zur Erstellung eines Indikatordiagramms. Volumetrische Effizienz und Produktivität. Mehrstufige Komprimierung.

Präsentation, hinzugefügt am 28.09.2013


Die Rolle der eindimensionalen Analyse bei der Lösung technischer Probleme. Bernoulli-Gleichungen für ideale und reale Flüssigkeiten. Ausdruck der Schallgeschwindigkeit durch thermodynamische Parameter. Isoentropische Strömung, kritische Strömung. Lavaldüse und ihr Funktionsprinzip.

VERWENDUNG VON PFLANZLICHEN KOHLENWASSERSTOFFGASEN. KRAFTSTOFF- UND KOMPLEXPROFILANLAGEN

KAPITEL VIII

VERWENDUNG UND VERARBEITUNG VON PFLANZLICHEN KOHLENWASSERSTOFFGASEN

EIGENSCHAFTEN VON GASEN

Alle Prozesse der zerstörerischen Verarbeitung von Erdölrohstoffen gehen mit der Bildung von Kohlenwasserstoffgasen einher. Die Ausbeute dieser Gase beträgt durchschnittlich 5-20 % des Rohmaterials. Bei der Tiefverarbeitung produziert eine moderne Ölraffinerie mit einer Kapazität von 12 Millionen Tonnen Öl pro Jahr etwa 1 Million Tonnen (d. h. über 8 Gew.-%) gasförmige Kohlenwasserstoffe. In dieser Hinsicht nimmt die Pyrolyse unter den zerstörerischen Prozessen, bei denen an leichten Olefinen reiche Gase das Zielprodukt sind, eine Sonderstellung ein. In diesem Fall verbleibt nach der Extraktion der Ethylen-, Propylen- und Butylen-Butadien-Fraktion auch ein gesättigter Teil des Gases, der bei der Pyrolyse von Gasen hauptsächlich recycelt wird und bei der Pyrolyse von Benzin und anderen flüssigen Rohstoffen die Gasfraktionierung verlässt Einheit.

Die Gasausbeuten während der wichtigsten katalytischen Prozesse der Verarbeitung von Erdölrohstoffen sind sehr bedeutend: Bei der katalytischen Reformierung werden 10–20 % (Gew.) Gas aus dem Rohstoff erzeugt (einschließlich 1 bis 2 % Wasserstoff); Beim katalytischen Cracken beträgt die Gasausbeute 12–15 % (Gew.). In der Tabelle 39 gibt die ungefähre Zusammensetzung der Gase an, die bei den wichtigsten Ölraffinierungsprozessen entstehen.

Bei unter Wasserstoffdruck ablaufenden Prozessen (Reformierung, Isomerisierung, Hydrocracken, Hydrotreating) ist die Zusammensetzung von Gasen relativ einfach und zeichnet sich wie natürliche und Begleitgase durch das Fehlen ungesättigter Kohlenwasserstoffe aus. Gleichzeitig entstehen bei allen thermischen und einigen katalytischen Prozessen Gase komplexerer Zusammensetzung mit einem höheren oder niedrigeren Gehalt an ungesättigten Kohlenwasserstoffen. Die Konzentration ungesättigter Kohlenwasserstoffe hängt in gewissem Maße von der Zusammensetzung des Rohmaterials ab, wird jedoch hauptsächlich von der Strenge des Regimes und beim katalytischen Cracken vom verwendeten Katalysator bestimmt. Zum Beispiel kontinuierliche Verkokung von Teer unter normalen Bedingungen (530-

540 °C) erzeugt Gas mit „30 % (Masse) ungesättigter Kohlenwasserstoffe, und eine Erhöhung der Temperatur auf 600 °C erhöht den Anteil ungesättigter Kohlenwasserstoffe auf fast 50 %.“ Der Übergang von katalytischen Crackanlagen zu zeolithhaltigen Katalysatoren führte zu einem Rückgang der Gesamtgasausbeute.

Neben dem Gehalt an ungesättigten Kohlenwasserstoffen zeichnen sich Fabrikgase auch durch die Konzentration des „fetten“ Teils – der C 3 -C4-Fraktion – aus. Die wertvollsten Kohlenwasserstoffe dieser Fraktion sind Isobutan und Butylene, die die Rohstoffe für die katalytische Alkylierung (Herstellung der hochoktanigen Komponente von Auto- und Flugbenzinen) sind. Am wenigsten interessant ist der „trockene“ Teil des Gases – Wasserstoff, Methan und der Cr-Anteil (Ethan + Ethylen). Der im Trockengas enthaltene Wasserstoff und das Ethylen sind wertvoll, doch Wasserstoff wird nur aus dem Reformiergas gewonnen, da er dort in erheblichen Mengen entsteht und in einem Hochdruck-Gasabscheider am Reformer selbst abgetrennt wird (der Rest des Gases enthält nur …). Spuren von Wasserstoff). Die Gase der übrigen Prozesse enthalten, wenn sie vor der Reinigung und Gasfraktionierung gemischt werden, Wasserstoff in relativ geringer Konzentration.

Tabelle 39. Zusammensetzung von Kohlenwasserstoffgasen während der wichtigsten Ölraffinierungsprozesse

Gaszusammensetzung, % (Gew.)

a Daten von A. N. Tarasov. ^Daten von A.F. Krasyukov. in Daten 3. I. Syunyaeva. d Daten von V. N. Erkia. d Verallgemeinerte Daten. e Daten von S.P. Rogov.

Zentrierung. Bei der Tiefraffinierung von Öl erreicht die Ausbeute an trockenen Gasen 3–4,5 % (Masse) und ihre Zusammensetzung ist ungefähr wie folgt (% Masse pro Gas):

Wasserstoff.....3,0-3,5 Ethan......“30

Methan......26-27 Propan + Propylen. . 8,0-8,5

Ethylen.......27-28 Fraktion C*. . . . „5

Natürlich variiert die Zusammensetzung des Trockengases in verschiedenen Anlagen je nach Profil der Anlage und dem Verhältnis zwischen den Kapazitäten einzelner Prozesse. Die Komplexität der Technologie zur Trennung von Ethylen und Wasserstoff zwingt uns, vorerst darauf zu verzichten, und in der Anlage wird üblicherweise trockenes Gas als Prozessbrennstoff verwendet. Es ist jedoch möglich, dass eine Vorabtrennung der wertvollsten Komponenten aus dem Trockengas vorgesehen wird. M, basierend auf der relativen Konzentration der Trocken- und Fettanteile des Gases, thermisches Spaltgas unter Druck H und Verkokungsgas, wobei der Gehalt an Fraktionen bis einschließlich Cr B 35–60 % (Gew.) beträgt gilt als „trocken“. Im Gegensatz dazu enthalten katalytische Crackgase 60-75 % C3-C4-Kohlenwasserstoffe (siehe Tabelle 39) – es handelt sich um „fette“ Gase.

Die Ressourcen an Raffineriegasen hängen natürlich mit der Tiefe der Ölraffinierung in der Raffinerie zusammen; Bei der Tiefenverarbeitung ist der rationelle Einsatz von Gas von besonders großer wirtschaftlicher Bedeutung. Die Richtung der Verarbeitung von Gasfraktionen wird durch das Profil der Anlage bestimmt, insbesondere unter Berücksichtigung der Tatsache, dass es sich bei der Anlage in der Regel um einen petrochemischen Komplex handelt, in dem Erdölraffinierungsprozesse mit der Herstellung von Monomeren für die petrochemische Synthese kombiniert oder damit einhergehen petrochemische Prozesse selbst (Herstellung von Polypropylen, Additive). ICH

Einige Gaskomponenten werden direkt von Kohlenwasserstoffen in der Anlage genutzt: „trockenes“ Gas ist in der Regel ein Prozessbrennstoff, wasserstoffhaltiges Reformiergas ist für hydronische Prozesse (Hydrotreating, Hydrocracken) erforderlich. Wenn Hydrocracking-Einheiten in das Anlagenlayout einbezogen sind, kann der Bedarf an Wasserstoff nicht allein durch Reformierung gedeckt werden, sodass ein Teil des Trockengases (normalerweise Methan und Ethan) der Umwandlung B zur Herstellung von Wasserstoff unterzogen wird. UND

Wesentlich für den Einsatz von Raffineriegasen ist die vollständige Auswahl der wertvollsten Komponenten aus ihrem potenziellen Gehalt, also der effiziente Betrieb von Gaszerlegungsanlagen. Die meisten modernen Raffinerien verfügen über zwei Gastrennanlagen: für gesättigte Gase und für ungesättigte Gase. Ш Die gemeinsame Trennung dieser Gase ist irrational, da die ungesättigten Komponenten wertvoller sind und aus konzentrierteren Gemischen leichter und vollständiger ausgewählt werden können. Gasdiagramme

Tabelle 40. Einige physikalische Konstanten gasförmiger Kohlenwasserstoffe

* In Klammern ist die Temperatur angegeben, bei der die Dichte der verflüssigten Flüssigkeit bestimmt wird.

Die Trennung von gesättigten und ungesättigten Gasen kann ähnlich oder leicht unterschiedlich sein (abhängig vom Profil der Anlage, d. h. vom spezifischen Volumen beider Gase).

In der Tabelle 40 zeigt einige physikalische Konstanten gasförmiger Kohlenwasserstoffe. Die am wenigsten flüchtigen Isomere sind (5-Butylen und N- Butan. Die kritischen Temperaturen der Komponenten der C4-Fraktion liegen im Bereich von 134–163 °C, was auf die Möglichkeit einer Verflüssigung dieser Kohlenwasserstoffe bei relativ niedrigen Drücken und Temperaturen über 30–40 °C hinweist, die für die Wasserkühlung zugänglich sind. Beispielsweise hat n-Butan bei 40 °C einen Druck von 0,4 MPa und kann bei dieser Temperatur leicht in Flüssigkeit umgewandelt werden (selbst bei Wasserkühlung am Kopf der Butansäule). Im Gegensatz dazu hat Ethylen eine kritische Temperatur von nur +9,5 °C, d. h. eine Wasserkühlung ist für seine Kondensation selbst bei deutlich höherem Druck ungeeignet und es müssen spezielle Kältemittel verwendet werden.

VORBEREITUNG VON GASEN FÜR DIE VERARBEITUNG

Allgemeine Prinzipien und technologische Schemata zur Trocknung von Kohlenwasserstoffgasen und deren Reinigung von Schwefelwasserstoff werden in Teil I des Kurses „Öl- und Gasverarbeitungstechnologie“ in Bezug auf natürliche und assoziierte Gase dargelegt. Im Folgenden werden nur die für pflanzliche Kohlenwasserstoffgase typischen Aufbereitungsmethoden aufgeführt.

Eine Trocknung von Fabrikgasen ist nicht immer erforderlich. In der Regel kommt es dort zum Einsatz, wo das Gas einer anschließenden Tieftemperaturrektifikation unterzogen wird (z. B. bei der Isolierung von reinem Ethylen) oder direkt zur katalytischen Aufbereitung an eine Anlage mit feuchtigkeitsempfindlichem Katalysator geleitet wird. Bei niedrigen Rektifikationstemperaturen (bis zu -100 °C) fällt Wasserkondensat aus, selbst bei niedriger Gasfeuchtigkeit. Beispielsweise lag der Taupunkt für Kohlenwasserstoffgas bei 0,MPa" und einem Wassergehalt von 2 g/m3 14 °C, und 1 PRI C0 G enthält nur 0,17 g/m 3 Wasser, d. h. bei Temperaturen unter -20 °C sollte das Gas weniger als 0,17 g Feuchtigkeit enthalten

1 m 3. Eine Druckerhöhung erfordert auch eine tiefere Trocknung, da der Druck den Taupunkt erhöht. Beispielsweise stieg der Taupunkt für dasselbe Gas von 0,7 auf 3,5 MPa von 14 auf 39 °C und 14 °C °C und 3,5 MPa betrug der maximal zulässige Feuchtigkeitsgehalt nur 0,5 g/m3.

Der Grad der Gastrocknung wird nicht nur durch die Möglichkeit der Wasserkondensation, sondern auch durch die Bildung von Hydraten bestimmt. Spendet Feuchtigkeit! Es handelt sich um komplexe Verbindungen von Gasmolekülen mit Wasser. Hydrate von Methan (CH 4 -6H 2 0), Ethan (C 2 Hb-7H 2 0) und D p sind bekanntermaßen voluminös kristallin; Formationen, je nach Zusammensetzung weiß oder transparent, wie Eis, sind instabil und zerfallen bei Temperatur- oder Temperaturänderungen leicht in Gas und Wasser.

Charakteristisch ist, dass sich Hydrate nur bei erhöhten Drücken und Temperaturen über Null bilden können und schwerere Kohlenwasserstoffe leichter Hydrate bilden als solche mit niedrigem Molekulargewicht. So ist Methan bei 12,5 °C und 10 MPa in der Lage, Hydroxid zu bilden; Ethan bildet bei der gleichen Temperatur 1 HID p bei einem Druck von nur 2,5 MPa. Hydrate können nur bei Vorhandensein von überschüssiger Feuchtigkeit im Gas existieren, d. h. wenn der Partialdruck des Wasserdampfs in der Gasphase größer ist als der Dampfdruck des Gases. Daher muss der Feuchtigkeitsgehalt im Gas dem Tau entsprechen Punkt, an dem der Druck des gesättigten Wasserdampfs geringer ist als der Druck des Hydratdampfs bei Umgebungstemperatur.

Flüssige Feuchtigkeitsabsorber können den Taupunkt nicht unter minus 15 °C senken, und für einen zuverlässigen Betrieb der Anlage zur Fraktionierung von Pyrolysegasen sollte der Taupunkt minus 15 °C nicht überschreiten.

minus 70 °C. Daher werden zur Trocknung von Pyrolysegasen Feststoffabsorber eingesetzt – hauptsächlich Zeolithe oder Zeolithe mit Aluminiumgel. Das Trocknen von Gasen, die ungesättigte Kohlenwasserstoffe enthalten, mit Adsorptionsmitteln wird durch die Möglichkeit einer teilweisen Polymerisation erschwert. funktionen dieser Komponenten. Im Zusammenhang mit Pyrolysegas ist die Vorabtrennung der Kohlenwasserstoffe C5 und C4, die zum Teil aus Dienen bestehen und am leichtesten polymerisieren, von außerordentlicher Bedeutung. Der Gehalt von 3-5 % (Gew.) C5-Kohlenwasserstoffen im Gas führt zu einem schnellen Verlust der Adsorptionsaktivität.

Ein notwendiger Bestandteil katalytischer Reformierungsanlagen ist eine Anlage zur Trocknung von zirkulierendem wasserstoffhaltigem Gas. In Kap. VI wurde festgestellt, dass der Feuchtigkeitsgehalt im zirkulierenden Gas im Bereich von (14-1,5) 10 ~ 3 % (Vol.) gehalten wird, um eine Desaktivierung des Katalysators (aufgrund von Halogenauswaschung) zu vermeiden.

Die Vortrocknung des Reformierungseinsatzmaterials erfolgt in der Stabilisierungskolonne der Hydrotreating-Einheit. Die Trocknung des zirkulierenden Gases erfolgt in einem von zwei oder mehreren abwechselnd arbeitenden Adsorbern, die mit säurebeständigen (gegen HC1) Zeolithen gefüllt sind. Die Zeit des Dauerbetriebs des Adsorbers beträgt 24–36 Stunden. Danach wird die Gaszufuhr auf einen anderen Adsorber umgestellt und die Schicht aus verbrauchtem Zeolith mit heißem Inertgas (bis zu 350 °C) behandelt. Laut A.D. Sulimov dürfen Adsorber zur Gastrocknung nur während der Inbetriebnahme der Reformierungseinheit sowie während der Katalysatorregeneration eingeschaltet werden.

Bevor Fabrikgase zur Trennung geschickt werden, werden sie in der Regel gereinigt. Der Zweck der Reinigung besteht meist in der Entfernung von Schwefelverbindungen, die in Erdölgasen hauptsächlich durch Schwefelwasserstoff repräsentiert werden. Das Vorhandensein von Schwefelwasserstoff im Gas ist aus folgenden Gründen nicht akzeptabel: 1) den korrosiven und toxischen Eigenschaften von Schwefelwasserstoff und 2) der giftigen Wirkung auf viele Katalysatoren. Da bei der Verarbeitung schwefelhaltiger Rohstoffe die Konzentration von Schwefelwasserstoff im Gas sehr hoch sein kann, ist es notwendig, diesen nicht nur aus dem Gas zu entfernen, sondern ihn auch zur Herstellung von Schwefel bzw. Schwefelsäure zu nutzen. Wenn schwere Gaskomponenten in flüssiger Form (unter Druck) aus einer Prozessanlage stammen, werden sie manchmal nur einer alkalischen Wäsche unterzogen, um Schwefel- und Säureverbindungen zu entfernen. Zur Reinigung von Kohlenwasserstoffen in der Gasphase werden wässrige Lösungen von Ethanolaminen, Phenolaten und anderen Reagenzien verwendet. Die gebräuchlichsten Reinigungsmethoden sind Ethanolamine:

H 2 N-C 2 H 4 OH HN(C 2 H 4 OH) 2 N(C 2 H 4 OH) 3

Monoethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin

Ein typisches Beispiel für einen zirkulären Sorptionsprozess ist die Gasreinigung mit Ethanolaminen (Abb. 101). Bei derartigen Verfahren wird Schwefelwasserstoff in einem Apparat durch eine Reagenzlösung aus dem Gas absorbiert und in einem anderen Apparat durch Strippen aus der Lösung freigesetzt. Das so regenerierte Reagenz wird zur Absorption von Schwefelwasserstoff zurückgeführt. Die Gasreinigung erfolgt durch Chemisorption von Schwefelwasserstoff mit einer 15–30 %igen wässrigen Ethanolaminlösung. Manchmal wird eine Mischung aus Ethanolamin und Ethanol verwendet oder das Gas wird nacheinander mit diesen Lösungsmitteln behandelt. Beispielsweise war in katalytischen Reformierungsanlagen eines älteren Typs (35-5), bei denen das Hydrotreating von Rohstoffen mittels ETS bei TST durchgeführt wurde, eine Reinigung des zirkulierenden Gases mit Monoethanolamin, gefolgt von Waschen mit Wasser und Trocknen von DIE vorgesehen Titan.

Lenglykol. T^xno^LO Giche Gereinigtes CepoSodopol Was ist das Fabrikreinigungsprogramm?

Reis. 101. Technologisches Schema zur Gasreinigung mit einer zweistufigen Versorgung mit Monoethanolamin:

1 - Absorber; 2 - absorbierende Kühlschränke; 3 - Pumpen; 4 - Wärmetauscher; 5 - Kühlschrank mit Schwefelwasserstoff; 6 - Desorber; 7 - Mönch.

Gase unterscheidet sich grundsätzlich nicht von dem für Erdgas.

Von den anderen Aminen wird Methyldiethanol^min^N-Methylpyrrolidon ((zyklisches Amin) verwendet; pos^L0diy wird für ras 30Bj empfohlen, das neben Schwefelwasserstoff eine erhebliche Menge Kohlendioxid enthält.

Die Hauptgeräte zur Reinigung von Gasen mit flüssigen Reagenzien sind ein Platten- oder Füllkörperabsorber und eine Strippkolonne (Desorber). Der Absorber besteht aus Kohlenstoffstahl; es enthält 10-20 Platten oder eine Düse aus Raschig-Ringen. Wir fertigen auch Destillationskolonnen zum Strippen von Schwefelwasserstoff! Ja. Schiene oder Befestigung.

Die zum Dämpfen benötigte Wärme wird über einen externen Kessel zugeführt, der meist mit Wasserdampf beheizt wird. Ein wichtiger Parameter ist die Temperatur am Boden des Desorbers. Daher wird für Monoethanolamin eine Dampftemperatur von nicht mehr als 125 °C empfohlen, da mit steigender Temperatur die Aufwandmenge dieses Reagenzes schnell zunimmt. Aufgrund der hohen Temperatur am Boden der Strippkolonne und im Kessel wird Schwefelwasserstoffkorrosion beobachtet, daher bestehen die Rohre des Kessels aus Edelstahl (Art. 18-8); Auch der untere Teil der Säule verfügt über eine entsprechende Auskleidung.

TRENNUNG VON GAS IN KOMPONENTEN

Die Zusammensetzung der Fabrikgase ist in der Tabelle dargestellt. 39 (S. 275) ist typisch für das gesamte Gas (Ausgleichsmenge) F, das in einem bestimmten Prozess anfällt, d. h. es bedeutet, dass ) g etI . Die Zine-Fraktion enthält keine gasförmigen Bestandteile – Benzin ist stabil. Praktisch das Gas vom Gas trennen! NZ ina kann in einer oder mehreren Etappen durchgeführt werden.

Beispielsweise wird bei katalytischen Reformierungs- und Hydrierungsprozessen wasserstoffhaltiges Gas in einem Hochdruck-Gasabscheider abgetrennt. Die darin enthaltene Wasserstoffkonzentration wird durch den Druck und die Trenntemperatur bestimmt: Je höher der Druck und je niedriger die Temperatur, desto größer ist die Löslichkeit des Kohlenwasserstoffanteils des Gases im Katalysator und desto „trockener“ (leichter) wird das abgetrennte Gas vom Katalysator.

Im Hochdruck-Gasabscheider, der sich laut Anlagenschema der katalytischen Reformierung direkt hinter den Wärmetauschern und Kondensatoren befindet, herrscht nahezu der gleiche Druck wie im Reaktorblock, beispielsweise 3 MPa; Dadurch wird eine Trennung des Gases mit 70-80 % (Vol.) Wasserstoff gewährleistet und die meisten Kohlenwasserstoffkomponenten bleiben im Katalysator gelöst. Die Zusammensetzungen der Gas- und Flüssigphasen werden durch die Gleichgewichtsbeziehungen bestimmt, die einer bestimmten Kombination von Temperatur und Druck innewohnen. Im nächsten Gasabscheider wird aufgrund des Druckabfalls ein Teil des Kohlenwasserstoffgases aus dem Katalysator freigesetzt, der schwerste Teil davon verbleibt jedoch (hauptsächlich) im Katalysator, der stabilisiert werden muss. Ein ähnliches Bild ist bei Hydrieranlagen zu beobachten.

Beim katalytischen Crackprozess, der bei einem Druck nahe dem Atmosphärendruck abläuft, erfordert der niedrige Druck im Gasabscheider den Einsatz eines Kompressors, der das Gas aufnimmt. Obwohl in diesem Fall der Gasabscheidermodus die Trennung schwerer Komponenten begünstigt, verbleiben diese jedoch teilweise im Benzin und müssen stabilisiert werden. Gleichzeitig fängt das den Gasabscheider verlassende Gas die leichten Benzinanteile ein, die dann daraus extrahiert werden müssen.

Viele der modernen Systeme kombinieren die Gastrennung in Komponenten und die Benzinstabilisierung.

Zur sauberen Trennung gasförmiger Kohlenwasserstoffe ist eine Rektifikation oder eine Kombination aus Rektifikation und Absorption erforderlich. Letzteres ist notwendig, wenn das Gas viele „trockene“ Anteile enthält, insbesondere Methan. In diesem Fall empfiehlt es sich, zunächst den „trockenen“ Teil durch Absorption abzutrennen und anschließend das restliche Gas durch Rektifikation abzutrennen. Bei mäßigem Methangehalt kann die Absorptionseinheit vom Kreislauf ausgeschlossen werden. In Abb. In Abb. 102 zeigt ein Diagramm dieses Typs, das für die Trennung von Grenzgasen bestimmt ist: Nassgas und instabile Kopffraktion aus atmosphärischen Destillationsanlagen sowie katalytische Reformierungsgase.

Alle gasförmigen Bestandteile (reformiertes Kohlenwasserstoffgas, reines Gas) werden von einem Kompressor komprimiert TsK-1) Anschließend erfolgt die Abkühlung in einem Wasserkühlschrank XK-1 und Ammoniak-Kühlschrank XK-2 bis zu 4 Stunden C. Um Flüssiggas in die Sammlung zu bringen S-4 Instabile flüssige Destillate aus der Stabilisierung von AT- und Reformierungseinheiten werden hinzugefügt und der gesamte Strom wird zur Deethanisierungskolonne geleitet K-1-

Spalte K-1 arbeitet im Modus der unvollständigen Kondensation des Hauptprodukts – der Methan-Ethan-Fraktion. Ammoniakkühlung

Reis. 102. Technologisches Diagramm einer Gasfraktionierungsanlage (GFU):

TsK-1- Gaskompressor; XK-1- Wasserkühlschrank; ХК-2, ХК-3- Ammoniak-Kühlschränke; ХК-4, ХК-5, ХК-6 - Luftkühler; S-1, S-2, S-3, S-4- Separatoren-Sammler für Flüssiggas; K-1 - Deethanisierungsmittel; K" 2 - Debütant; K-3 - Propansäule; K-4 - Isobutansäule; E-1, E-2, E-3, E-4 - Bewässerungstanks; N-1, N-2- Pumpen.

Nick XK-3 kühlt das Kopfband auf 0°C; Gleichzeitig zirkuliert Kondensat (der schwerere Teil des Trockengases – Ethan) in Form einer Bewässerung, und die Restmenge an Trockengas verlässt den oberen Teil des Tanks E-1. De-ethanisierter Säulenrückstand K-1 gelangt zur weiteren Trennung in die Säule K-2. Spalte K-2 dient zur Trennung der Propan-Butan-Fraktion von Kohlenwasserstoffen Cs und höher. Säulenkopfband K-2 nach Kondensation und Abkühlung dient es teilweise als Rückfluss für diese Kolonne; Der Rest des Kondensats gelangt in die Propansäule K-3, wo die Propanfraktion abgetrennt wird. In der Spalte K-4 es kommt zur Teilung N- und Iso: Butan.

Nachfolgend sind die wichtigsten Betriebsparameter der Kolonnen des beschriebenen HFC und die Anzahl der Böden in den Kolonnen aufgeführt:

Anlagen zur Gasfraktionierung durch Rektifikation zeichnen sich durch einige Merkmale aus. Die Notwendigkeit einer vollständigen oder teilweisen Kondensation des Kopfstroms erfordert die Durchführung der Destillation unter Druck, der umso höher ist, je leichter der Kopfstrom ist. Allerdings erschwert ein erhöhter Druck die Trennung. Beispielsweise beträgt für ein binäres Gemisch aus Propan + Isobutan die relative Flüchtigkeit a bei 100 °C und 2 MPa 1,7 und bei der gleichen Temperatur, aber bei 1 MPa, beträgt sie bereits a = 1,9, d. h. die Trennung ist einfacher .

Die spätere Verwendung von Gaskomponenten erfordert deren relativ klare Trennung und hohe Potenzialtrennung, weshalb HFC-Kolonnen eine große Anzahl von Böden enthalten. Es ist bekannt, dass die zulässige Dampfgeschwindigkeit in den Kolonnen eine Funktion des Dichteunterschieds zwischen dem heißen Rückfluss, der von der Platte strömt, und den im gleichen Abschnitt aufsteigenden Dämpfen abhängt. Da eine Druckerhöhung auf 1–2 MPa die Dampfdichte entsprechend um das 10–20-fache erhöht (gegenüber Trennbedingungen bei Atmosphärendruck), überschreiten die zulässigen Dampfgeschwindigkeiten in HFC-Säulen 0,20–0,25 m/s nicht.

Das beschriebene HFC-Schema nützt wenig, wenn das Gas reich an Methan ist, was beispielsweise für thermische Crack- und Verkokungsgase typisch ist. In diesem Fall ist es im Rückflussbehälter der ersten Kolonne (De-Ethanizer) aufgrund des hohen Methanpartialdrucks nicht möglich, auch nur eine Teilkondensation des Gases zu erreichen. Die Kolonne fungiert nur als Verdampfer, und das Gasfraktionierungsschema muss eine Einheit zur vorläufigen Absorptionstrennung der Methan-Ethan-Fraktion enthalten, d. h. zur Trennung des Gases mithilfe eines Absorptions-Destillationsschemas (AGFU).

Der Einsatz der konventionellen Absorption ist nicht effektiv genug, da durch Absorption allein keine klare Trennung erreicht werden kann und wenn ein trockenes Gas mit 100 % seines potenziellen Gehalts im Gasgemisch ausgewählt wird, wird es zwangsläufig eine gewisse Menge schwererer Komponenten mitnehmen. Wenn wir sicherstellen, dass der C3-Anteil im Trockengas vollständig fehlt, verlässt ein Teil des Trockengases zusammen mit dem gesättigten Absorptionsmittel und landet bei dessen Strippung in den C3-C4-Fraktionen.

Das derzeit am weitesten verbreitete Gerät wird als fraktionierender Absorber bezeichnet und kombiniert die Prozesse der Absorption der C3-Fraktion und der Desorption von Trockengas (daher wird der fraktionierende Absorber manchmal als Absorber-Desorber bezeichnet). Der fraktionierende Absorber ist eine Kombinationskolonne; Der obere Teil nimmt Kälte und der untere Teil Wärme auf. Dem mittleren Teil der Apparatur wird Nassgas zugeführt (Abb. 103). Typischerweise verfügt die Vorrichtung über 40–50 Platten, die ungefähr gleichmäßig auf den Absorptions- und Desorptionsabschnitt verteilt sind. Infolgedessen viele

Stufenweiser Kontakt von Gas- und Flüssigphase im oberen Bereich H Teil der Apparatur, der schwerste Teil des Gases wird absorbiert; Beim Abwärtsströmen trifft das gesättigte Absorptionsmittel auf zunehmend heiße Dämpfe, die aus der in den unteren Teil der Kolonne strömenden Flüssigkeit desorbiert werden. Dadurch verlässt die Oberseite den fraktionierenden Absorber

trocken Gas, das Ci-C2-Kohlenwasserstoffe und C3-3-C4-Kohlenwasserstoffe enthält, wird zusammen mit dem mageren Absorptionsmittel von unten entfernt.

Reis. 103. Fraktionierender Absorber (Deethanizer):

I - Spalte; 2, 4 - absorbierende Kühlschränke; 3 - Pumps; 5 - kochend

Der Druck im Fraktionierungsabsorber wird normalerweise bei 1,2 bis 2,0 MPa gehalten, in einigen Fällen erreicht er jedoch 3 MPa. Mit zunehmendem Druck nimmt die Absorption von Gasbestandteilen zu, es ist jedoch zu bedenken, dass ein Druckanstieg im Bereich von 1,2 bis 2 MPa wenig zur Absorption von Propan beiträgt und gleichzeitig nicht zusätzlich Die Absorption von Ethan (Kohlenwasserstoffgleichgewichtskonstanten) nimmt deutlich zu. Cu-Cr nimmt mit steigendem Druck stärker ab als bei C3-C-Kohlenwasserstoffen 4).

Unten sehen Sie ein Diagramm einer Anlage zur gemeinsamen Gastrennung und katalytischen Crackung von Benzin, die in einer der Anlagen betrieben wird (Abb. 104). Die Hauptgeräte sind ein Gasfraktionierungsabsorber 3, Stabilisierungssäule 8, Propansäule 11 w Butansäule 14.

Nassgas aus dem Gasabscheider gelangt durch die Oberseite des Tropfenabscheiders in die Reinigungseinheit A Monueta-Nolamin und dann durch Kompressoren einem Gasfraktionierungsabsorber zugeführt 3; Dorthin wird instabiles Benzin zur Bewässerung vom Boden des Tanks gepumpt 2, sowie (etwas oberhalb des Gaseingangs) Kondensat, das durch die Kompression des Nassgases entsteht, und Flüssigkeit aus dem Tropfenabscheider /.

Das Hauptabsorptionsmittel wird an der Oberseite des Absorbers zugeführt 3, liefert instabiles Benzin aus einem Behälter 2\ Zusätzlich wird stabiles Benzin zugeführt (mehrere Stufen höher), um die Verschleppung von instabilem Benzin zu absorbieren. Der Absorber hat ein System

drei Zirkulationsspülungen zur Abfuhr der Absorptionswärme; zirkulierende Ströme werden in Wasserkühlern gekühlt 4 und kehren Sie zur Platte oben zurück. Trockenes Gas strömt durch einen Gasabscheider 5, Dabei wird eine bestimmte Menge Kondensat abgeschieden“ und in das Gasnetz der Anlage eingespeist.

Trockenes Gas

1 - Tropfenabscheider; 2, 10 - Behälter; 3 - Gasfraktionierungsabsorber; 4 - Kühlschränke mit zirkulierender Bewässerung; 5 - Gasabscheider; 6 - Rohrofen (Reboiler); 7 - Wärmetauscher; 8 - Stabilisator; 9 - Kühlschrank-Kondensatoren; 11 - Propansäule; /2-. Kühlschränke; 13 - Reboiler; 14 - Butansäule; A - Monoethanol-Gasreinigungseinheit mit Amin; B - Kompressor; IN - Einheit zur Reinigung und Trocknung der Stabilisierungsdestillation; G- Einheit zur Alkalisierung von stabilem Benzin.

Deethanisiertes Benzin mit absorbierten Fraktionen C 3 -C4 wird im Wärmetauscher 7 erhitzt und in die Stabilisierungskolonne eingespeist 8, Der Zweck davon ist die Debutanisierung von Benzin. Backen 6 (zweiteilig) ist ein Reboiler für Kolonnen 3 bis 8. Stabiles Benzin strömt durch den Wärmetauscher 7, gibt Wärme an instabiles Benzin und das Ausgangsmaterial der Propansäule ab und wird im Kühlschrank gekühlt 12 und geht zum Block G Alkalisierung. Das Stabilisierungsdestillat (Kopf) wird im Kühlschrank-Kondensator kondensiert 9 und aus dem Behälter 10 teilweise abgepumpt, um die Kolonne zu bewässern 8\ Die Restmenge des Destillats wird nacheinander zur Reinigung mit Monoethanolamin und Alkalilösung und zur Trocknung mit Diethylenglykol geschickt. Anschließend wird das Destillat, das hauptsächlich aus den Fraktionen C3-C4 besteht, der Kolonne zugeführt UND zur Abtrennung der Propan-Propylen-Fraktion, die nach Kondensation und Abkühlung aus der Anlage am Kopf dieser Kolonne entnommen wird.

Rest aus der Kolumne 11 fließt in die Säule 14, Dabei erfolgt eine ähnliche Trennung der Butan-Butylen-Fraktion vom schwereren Rückstand (hauptsächlich der C5-Fraktion), der durch den Kühlschrank gelangt 12 schließt sich dem Strom stabilen Benzins an. Im Hinblick auf

Tabelle 41. Eigenschaften der Geräte und technologischer Modus der Gasfraktionierungsanlage

Absorber3 Spalte8 SpalteJ1 Spalte14

Indikatoren

Durchmesser, mm

Abstand zwischen den Platten, mm Druck, MPa Temperatur, °C

Stromversorgungsteil

Bewässerungshäufigkeit

Notiz. Jede Kolonne verfügt über 60 Double-Flow-Ventilböden.

dass die Temperatur am Boden der Säulen Und und 14 relativ klein (Tabelle 41), werden sie durch Dampfaufkocher erhitzt 13.

Die beschriebene Anlage hat eine Auslegungskapazität von 417.000 Tonnen pro Jahr, darunter 257.000 Tonnen instabiles Benzin und 160.000 Tonnen Nassgas. Während des Betriebs übertraf die Produktivität der Anlage die Auslegungsleistung. Die Reinheit der Propan-Propylen-Fraktion beträgt 96 %, die der Butan-Butylen-Fraktion 97 %; Auswahl aus potenziellen 82 bzw. 95 %; Trockengas enthielt nur 0,3 % der C4-Fraktion und fast 90 % bestand aus Fraktionen bis C2 (einschließlich).

Typischerweise wird in einer Rektifikationsanlage für ungesättigte Gase die Trennung der Fraktionen C 3 und C 4 ohne deren anschließende Trennung in den gesättigten und ungesättigten Teil durchgeführt. Wenn die Raffinerie die Polymerisation von Propylen oder dessen Verwendung als Bestandteil von Alkylierungsrohstoffen vorsieht, hat das Propan, das Propylen begleitet, keine schädliche Wirkung auf diese Prozesse. Da Propylen vollständig reagiert, kann Propan anschließend leicht von den Produkten abgetrennt werden. Das Gleiche lässt sich auch darüber sagen N- Bhutan. Wenn die Anlage über eine katalytische Crackanlage verfügt, ist diese in der Regel mit einer Alkylierungsanlage für Isobutan mit Olefinen ausgestattet; Der Ballastanteil in diesem Verfahren ist n-Butan, das anschließend vom Katalysator abgetrennt wird.

VERWENDUNG VON GASKOMPONENTEN

Trockengas, Propan-Propylen- und Butan-Butylen-Fraktionen verlassen die AGFU-Einheiten der Einheit zur Trennung ungesättigter Gase. Typische Pflanzengase aus ungesättigten Kohlenwasserstoffen enthalten nur Olefine: Ethylen, Propylen, Butylene. Kohlenwasserstoffe mit höherer Ungesättigtheit – Acetylen, Butadien – kommen nur in Pyrolysegasen vor und treten in thermischen Spaltgasen nur bei deutlicher Verschärfung des Regimes auf.

Durch die Polymerisation gasförmiger Olefine können verschiedenste Produkte gewonnen werden – von leichten Benzinfraktionen bis hin zu hochmolekularen Polymeren, deren Molekulargewicht zwei bis drei Millionen erreicht.

In den 1930er Jahren wurde das Verfahren der selektiven katalytischen Polymerisation von Butylenen häufig zur anschließenden Hydrierung des Dimers (iso-CgHie) und damit zur Gewinnung von technischem Isooctan, einem Bestandteil von Flugbenzin, eingesetzt. Dieses Verfahren verlor später an Bedeutung, da es durch die katalytische Alkylierung von Isobutan, das in großen Mengen in katalytischen Crackgasen enthalten ist, mit Butylenen ersetzt wurde. Später wurde ein Verfahren zur Herstellung von Polymerbenzin auf Basis des weniger knappen Propylens eingeführt. Als Katalysator wird auf Quarz geträgerte Phosphorsäure verwendet. Die Polymerisation wird bei 220–230 °C, 6,5–7,0 MPa und einer volumetrischen Zufuhrrate der Rohstoffe von 1,7 bis 2,9 h –1 durchgeführt. Auch die Copolymerisation von Propylenen und Butylenen oder Butylenen und Amylenen kommt zum Einsatz.

Gesättigte Kohlenwasserstoffe, die im Polymerisationseinsatzmaterial enthalten sind, reagieren natürlicherweise nicht, wirken sich jedoch positiv auf das Wärmegleichgewicht des Reaktors aus und verhindern, dass die Reaktion zu tief abläuft, was mit der Bildung schwererer Polymere einhergeht. Die Polymerisationswärme beträgt „1550 kJ (370 kcal) pro 1 kg Propylen. Das aus der Butylenfraktion (Dimer) gewonnene Polymer hat die maximale Oktanzahl – etwa 90; Benzin – ein Produkt der Propylenpolymerisation – hat eine Oktanzahl von ca

10 unten (80-82 nach motorischer Methode). Was die chemische Zusammensetzung betrifft, besteht Polymerbenzin naturgemäß fast ausschließlich aus Olefinen, was zu seiner geringen chemischen Stabilität während der Lagerung und seiner geringen Akzeptanz gegenüber Ethylflüssigkeit führt. Bei Zugabe von 3 ml TES erhöht sich die Oktanzahl von Polymerbenzin nur um 3-4 Einheiten.

Der große Bedarf der petrochemischen Industrie an Propylen zwang sie, auf die Verwendung dieses Olefins zur Herstellung von Polymerbenzin zu verzichten.

KATALYTISCHE ALKYLIERUNG VON ISOBUTAN MIT OLEFINEN

Die Essenz des Prozesses. Der Alkylierungsprozess beinhaltet die Addition eines Olefins an Paraffin, um den entsprechenden Kohlenwasserstoff mit höherem Molekulargewicht zu bilden. Aus der Sicht der Molekülstruktur kann das resultierende Alkylparaffin als das ursprüngliche Paraffin betrachtet werden, in dem sich ein Wasserstoffatom befindet Allerdings wird die Hauptreaktion von einer Reihe von Nebenreaktionen begleitet, die zur Bildung eines mehr oder weniger komplexen Kohlenwasserstoffgemisches führen.

In der Erdölraffinerieindustrie wurden verschiedene Modifikationen des Alkylierungsprozesses umgesetzt. Die gebräuchlichsten Anlagen dienen der Alkylierung von Isobutan mit Olefinen (hauptsächlich Butylenen), um eine breite Benzinfraktion – Alkylat – herzustellen. Alkylat, das fast ausschließlich aus Isoparaffinen besteht, hat eine hohe Oktanzahl (90-95 nach der Motorenmethode) und wird als Bestandteil von Auto- und Flugbenzin verwendet. Das Produkt der Benzol-Alkylierung mit Propylen, Isopropylbenzol (Cumol), wurde einige Zeit lang auch häufig als hochoktaniger Bestandteil von Flugbenzin verwendet. Aufgrund der kontinuierlichen Reduzierung der Produktion von Flugkraftstoff für Vergasermotoren hat Cumol als Kraftstoffkomponente an Bedeutung verloren, wird aber als Zwischenprodukt bei der Herstellung von Phenol und Aceton verwendet. In den Jahren

Während des Zweiten Weltkriegs wurde eine weitere Komponente mit hoher Oktanzahl, Neohexan (2,2-Dimethylbutan), (in begrenzten Mengen) durch thermische Alkylierung von Isobutan mit Ethylen hergestellt.

Im Jahr 1932 zeigte V. N. Ipatiev die Möglichkeit der Wechselwirkung von Isobutan, das früher als „inerter“ Kohlenwasserstoff galt, mit Olefinen. Als Katalysator wurde AlCl verwendet. Diese Reaktion, die dann unter Verwendung anderer Katalysatoren – Schwefelsäure und später Fluorwasserstoff – entwickelt wurde, wurde schnell in die Industrie eingeführt. Ende der 30er Jahre wurden die ersten industriellen Schwefelsäure-Alkylierungsanlagen in Betrieb genommen, 1942 die Flusssäure-Alkylierungsanlagen. Das Zielprodukt war zunächst ausschließlich Bestandteil hochoktaniger Flugbenzine, erst in den Nachkriegsjahren begann man mit der Alkylierung zur Verbesserung der Motoreigenschaften von kommerziellem Motorbenzin.

Im industriellen Alkylierungsverfahren ist es einfacher und kostengünstiger, eine Benzinkomponente mit hoher Oktanzahl zu erhalten, als im bisher verwendeten Verfahren der katalytischen Polymerisation von Butylenen und der anschließenden Hydrierung des Dimers zu Isooctan. Der Ersatz der selektiven Polymerisation von Butylenen durch die katalytische Alkylierung von Isobutan mit Butylenen brachte folgende Vorteile:

1) Herstellung von isooktanreichem Benzin in einer Stufe anstelle des zweistufigen Prozesses der Polymerisation – Hydrierung;

2) Halbierung des Verbrauchs an wertvollen Olefinen, um die gleiche Menge an hochoktaniger Komponente zu erhalten;

3) kein Wasserstoffverbrauch für die Hydrierung;

4) vollständigere Beteiligung der in Pflanzengasen enthaltenen Olefine; Bei der Alkylierung reagieren die Olefine vollständig, während bei der Polymerisation das weniger aktive Olefin (z. B. n-Butylen bei der Polymerisation einer Butylenmischung) teilweise unreagiert bleibt.

Allerdings begann sich die katalytische Alkylierung von Isobutan erst durch die weit verbreitete Einführung katalytischer Crackanlagen rasch zu entwickeln. Katalytisches Crackgas, reich an Isobutan, versorgte Alkylierungseinheiten mit einer der Rohstoffkomponenten, und zur Herstellung von Olefinen mussten Gase aus thermischen Prozessen verwendet werden.

Hauptfaktoren des Prozesses. Als industrielle Alkylierungskatalysatoren werden ausschließlich Schwefelsäure und flüssiger Fluorwasserstoff verwendet. Die Wahl dieser Substanzen beruht auf ihrer guten Selektivität, der einfachen Handhabung des flüssigen Katalysators, ihrer relativen Billigkeit und den langen Betriebszyklen der Anlagen aufgrund der Möglichkeit der Regeneration oder kontinuierlichen Auffrischung der Katalysatoraktivität.

Nur Paraffine mit Isostruktur, die ein aktives tertiäres Kohlenwasserstoffatom enthalten, können einer katalytischen Alkylierung in Gegenwart von Schwefelsäure oder Fluorwasserstoff unterzogen werden. In diesem Fall ist die Alkylierung von Isobutan mit Ethylen schwierig, offenbar aufgrund der Stabilität der resultierenden Zwischenverbindungen – Ether. Die Alkylierung mit Propylen und insbesondere Butylen verläuft recht tiefgreifend. Entscheidend ist die Säurekonzentration. So kann für die Alkylierung von Isobutan mit Butylenen 96–98 %ige Schwefelsäure verwendet werden, für die Alkylierung mit Propylen wird jedoch nur 98–100 %ige Säure verwendet.

Charakteristisch ist, dass als Ergebnis der Hauptreaktion der Addition von Isobutan an das Olefin gleichzeitig eine strukturelle Isomerisierung auftritt, was auf die höchste Wahrscheinlichkeit eines Carboniumionen-Kettenmechanismus hinweist. Neben der Hauptalkylierungsreaktion, bei der 1 Mol Isobutan durch 1 Mol Olefin verbraucht wird, treten Nebenreaktionen auf.

1. Wasserstoffübertragung oder Selbstalkylierung. Somit verläuft die Wechselwirkung von Isobutan mit Propylen teilweise in die folgende Richtung:

2iso-C 4 H 10 -j- C 3 H e -> iso-C 8 H 18 -j- C 3 H 8

Diese Reaktion ist unerwünscht, da sie zu einem erhöhten Isoparaffinverbrauch und zur Bildung von minderwertigem Propan führt.

2. Zerstörerische Alkylierung. Die primären Alkylierungsprodukte werden abgespalten und das resultierende Olefin (anders als das Original) reagiert erneut mit dem ursprünglichen Paraffin, zum Beispiel:

2"zo-C 4 H 10 + SdN, -> iso- C 5 H 12 + iso- S bis H 14

3. Polymerisation. Saure Katalysatoren verursachen die Polymerisation von Olefinen, daher ist das ungünstige Regime für die Alkylierung eine niedrige Konzentration an Isoparaffin, eine unzureichende Katalysatoraktivität usw erhöhte Temperatur- das Auftreten von Polymeren in der Zusammensetzung von Alkylierungsprodukten verursachen.

Während des Alkylierungsprozesses kommt es zu einer allmählichen Desaktivierung des Katalysators – einem Abfall der Säurekonzentration und ihrer Verdunkelung, verursacht durch die Wechselwirkung der Säure mit ungesättigten Kohlenwasserstoffen und Feuchtigkeit. Feuchtigkeit kann im Rohmaterial enthalten sein und entsteht auch durch Nebenreaktionen von Olefinen mit. Säure:

SlN 2P + H a S0 4< - ¦ ? - С Л Н 2Л _2 + 2Н 2 0 -t- so 2

Mit abnehmender Säurekonzentration wird die angestrebte Alkylierungsreaktion abgeschwächt und der Anteil an polymerisierten Olefinen steigt. Die erforderliche Säurekonzentration in der Reaktionszone wird aufrechterhalten, indem die verbrauchte Säure teilweise oder vollständig durch frische Säure ersetzt wird.

Die Alkylierungsreaktion verläuft mit einem positiven thermischen Effekt („960 kJ oder 230 kcal pro 1 kg Alkylat). Um das isotherme Regime aufrechtzuerhalten, muss die erzeugte Wärme kontinuierlich aus der Reaktionszone abgeführt werden.

Thermodynamisch ist die Alkylierung eine Niedertemperaturreaktion. Die Temperaturgrenzen für die industrielle Schwefelsäurealkydierung liegen zwischen 0 und 10 °C; Die Alkylierung in Gegenwart von Fluorwasserstoff erfolgt bei einer etwas höheren Temperatur – etwa 25–30 °C. Dieser Unterschied erklärt sich dadurch, dass Schwefelsäure bei Temperaturen über 10-15°C beginnt, Kohlenwasserstoffe intensiv zu oxidieren.

Eine Senkung der Temperatur verlangsamt zwar die Alkylierung, erhöht jedoch ihre Selektivität für die Bildung des primären Alkylierungsprodukts und verbessert daher die Qualität des resultierenden Alkylats. Eine Temperaturabsenkung um 10–11 °C führt zu einem Anstieg der Oktanzahl des Alkylats um etwa 1. Eine übermäßige Temperaturabsenkung wird durch die Erstarrungstemperatur des Säurekatalysators sowie durch einen Anstieg der Viskosität begrenzt des Katalysators und daher die Schwierigkeit, ihn in der Reaktionsmischung zu dispergieren. Die Möglichkeit, die Reaktion bei einer höheren Temperatur durchzuführen, ist einer der Vorteile von Fluorwasserstoff, da es das System zur Wärmeabfuhr aus der Reaktionsmischung vereinfacht.

Der Druck im Reaktor wird so gewählt, dass sich der gesamte oder der größte Teil des Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterials in der flüssigen Phase befindet. Der Druck in Industriereaktoren beträgt durchschnittlich 0,3–1,2 MPa.

Die verwendeten Katalysatoren bewirken die Polymerisation von Olefinen, daher ist es notwendig, dass die Konzentration der Olefine im Reaktionsgemisch deutlich niedriger ist, als es die stöchiometrische Reaktionsgleichung erfordert. Zu diesem Zweck wird es geübt

Tabelle 42. Indikatoren und Produktausbeute bei der Herstellung von Alkylat – einem Bestandteil von Motorenbenzin

Daten von O. Iverson und L. Shmerling

* Ausbeute an depentanisiertem Gesamtalkylat.

Zugabe von Rohstoffen mit einem kontinuierlich im System zirkulierenden Isobutanstrom. Das Molverhältnis von Isobutan:Olefin im zur Alkylierung zugeführten Kohlenwasserstoffgemisch beträgt üblicherweise (4-=-10) : 1; Die am häufigsten verwendete Verdünnung ist das Sechs- oder Siebenfache. Mit einem Überschuss an Isobutan steigt die Qualität des Alkylats und nicht nur die Polymerisation, sondern auch Nebenreaktionen der Dealkylierung werden unterdrückt. Da die Selektivität des Prozesses mit einem großen Isobutan-Anteil steigt, sinkt der Verbrauch an Olefinen pro Isobutan-Einheit. Eine Erhöhung des Isobutan:Olefin-Verhältnisses über 10:1 ist wirkungslos. Es ist zu berücksichtigen, dass mit einem erhöhten Isobutan-Anteil die Betriebskosten für dessen Zirkulation und Kühlung steigen und es auch notwendig ist, die Größe des Hauptapparats zu vergrößern.

Die Intensität der Vermischung der Kohlenwasserstoffphase und des Katalysators ist von großer Bedeutung, da ihre gegenseitige Löslichkeit sehr gering ist. Offensichtlich findet die Reaktion in der Katalysatorphase und an der Phasengrenze zwischen im Katalysator gelöstem Isobutan und der Olefinkomponente des Einsatzmaterials statt. In Abwesenheit oder Mangel an Isobutan führt der Kontakt des Olefins mit der Säure zur Polymerisation der Olefine. Durch intensives Rühren wird zudem die Abtrennung des gebildeten Alkylats vom Katalysator gefördert. Der Wunsch, die Konzentration von Isobutan an der Injektionsstelle der Mischung zu erhöhen, führte zur Entwicklung spezieller Misch- und Zirkulationsvorrichtungen, die eine Erhöhung der Konzentration ermöglichen

das Verhältnis von Isobutan und Olefin in der einströmenden Mischung beträgt bis zu 100:1H oder mehr. Aus den Daten in der Tabelle. Aus 42 ist ersichtlich, dass das Verhältnis zwischen I30-H-Butan und Olefin in der anfänglichen Zufuhrmischung nahe an der Theorie liegen sollte. Die höchste Oktanzahl von Alkyllat wird bei Butylen-Rohstoffen beobachtet. ICH

Das Konzept der Reaktionsdauer ist für diesen Prozess bedingt, da die Reaktion gemäß dem oben Gesagten möglicherweise nicht im gesamten Volumen des Katalysators abläuft. Auch der üblicherweise zugrunde gelegte Rauund sein Kehrwert sind relativ. BedingtDie Dauer der Reaktion. IN

Als Volumen des Katalysators ist das Volumen der im Reaktor dispergierten Säure B anzusehen, da der Rest, der in die Absetzzone fällt oder keine Emulsion bildet und3 (aufgrund nicht ausreichend intensiver Durchmischung) die Alkylierung tatsächlich nicht katalysiert. Es ist jedoch unmöglich, dieses Volumen zu berücksichtigen, und in diesem Fall wird die bedingte Raumgeschwindigkeit durch die volumetrische Menge an Olefinen ausgedrückt, die pro Stunde pro Volumeneinheit des Katalysators zugeführt werden. Die Raumgeschwindigkeit hängt weitgehend von der Intensität der Durchmischung ab Reaktionsmasse, insbesondere an den Stellen, an denen Olefine eingeführt werden, führt zu einer lokalen Überhitzung der Reaktionsmischung und einer Verschlechterung der Qualität des Alkylats. Der durchschnittliche Volumenstrom von Olefinen für die Schwefelsäure-Alkylierung beträgt 0,1–0,6 h –1 .

Die Vollständigkeit der Reaktion wird durch einen langen Aufenthalt der Kohlenwasserstoffphase im Reaktor von 5–10 Minuten bei der Fluorwasserstoff-Alkylierung und 20–30 Minuten bei der Schwefelsäure-Alkylierung sichergestellt. In diesem Fall wird das Volumenverhältnis von Katalysator und Kohlenwasserstoff mit 1:1 angenommen (dies wurde auf der Grundlage des Vorhandenseins einer homogenen Emulsion von Kohlenwasserstoffen in Säure im Reaktor ermittelt). Eine Erhöhung des relativen Säurevolumens schadet dem Prozess nicht! su, erhöht aber die Viskosität der Mischung und damit den Energieverbrauch! Gies zum Rühren; Eine Verringerung des Säureanteils führt zu einer Erhöhung ! die Bildung seiner Emulsion in einem Kohlenwasserstoff führt zu einer Verschlechterung der Qualität des ersten Alkylats und einem Anstieg des Katalysatorverbrauchs. Verhältnis Säure: Kohlenwasserstoff schwankt etwas je nach Kon- ? Säurekonzentration, ihre Dichte, Rohstoffqualität, Reaktortyp \ usw. Das obige Verhältnis von 1:1 ist durchschnittlich. I Industrieanlagen zur Schwefelsäure-Alkylierung In der Ölraffinerieindustrie sind je nach Auslegung des Reaktors und des Abfalltrennsystems mehrere Optionen möglich Wie oben erwähnt, verläuft die Alkylierungsreaktion mit einem deutlich positiven thermischen Effekt. Die erzeugte Wärme wird auf zwei Arten abgeführt: 1) Kühlung der Reaktionsmischung durch die Wärmeaustauschoberfläche; 2) Abkühlen der Mischung durch teilweises Verdampfen. Dementsprechend gibt es zwei Arten von Reaktoren.

In Abb. 105 und 106 zeigen Skizzen des ersten Reaktortyps, der sogenannten Schütze.

In Abb. 105 zeigt einen Vertikalschützen (Gesamthöhe „11,7 m, Innendurchmesser „2 m“) älteren Typs, ausgelegt für geringe Durchsätze. Das Reaktionsgemisch wird mit Ammoniak oder Propan gekühlt, das durch Doppelrohre zirkuliert.

Hmdoagent1

Cool Agent

Produkte

Reaktionen

Säure

Rohes Material

Reis. 105. Vertikalschütz:

ICH- rahmen; 2 - zylindrisches Gehäuse; 3 - Rohrbündel; 4-Propeller-Pumpe.

Nach dem Austritt durch die offenen Enden der Innenrohre gelangt das verflüssigte Gas in den äußeren Ringspalt und verdampft aus dem System. Die Wärmeabfuhr wird durch Änderung des Drucks im Kühlsystem gesteuert. Die Reaktionsmischung wird mit einer Propellerpumpe gerührt; Der Antrieb erfolgt über einen Elektromotor oder eine Dampfturbine. Das Arbeitsvolumen des Reaktors ist durch eine zylindrische Trennwand unterteilt; Ein von einer Propellerpumpe angetriebenes Gemisch aus Kohlenwasserstoffen und Säure zirkuliert kontinuierlich in der Vorrichtung, steigt entlang des ringförmigen Abschnitts und sinkt durch den Innenzylinder ab, wo ihm über die Oberfläche der Kühlrohre Wärme entzogen wird. Zur Regulierung der Aufwärtsströmung sind an der zylindrischen Trennwand vertikale Rippen angeschweißt.

Im horizontalen Kontaktor (Abb. 106) erfolgt der Eintrag von Rohstoffen und Katalysator erfolgreicher; sie gelangen sofort in die Zone der intensivsten Vermischung. Anschließend wird die Mischung durch den Ringraum gepumpt und gelangt am gegenüberliegenden Ende der Vorrichtung in den Innenzylinder. Die horizontale Position des Geräts ist angeordnet

Macht eine Getriebeübertragung zum Antrieb überflüssig und erleichtert die Wartung des Schützes. Im Apparat kommt es zu einer äußerst intensiven Zirkulation; seine Multiplizität erreicht in großen Anlagen 200 m 3 pro Minute. Bei einer solchen Zirkulationsrate vermischt sich die einströmende Mischung nahezu augenblicklich mit der den Reaktor füllenden Emulsion. Das Verhältnis von Isobutan zu Olefin am Eintrittspunkt des Zufuhrstroms erreicht 500:1 oder mehr. Horizont-

Reis. 106. Horizontaler Schütz:

1 - Rohrbündel; 2, 5 - Zirkulationsrohr; 3 - rahmen; 4 - Propellermischer:

6 - Führungsklingen; 7 - Turbine.

Stahlschütze sind konstruktiv einfacher. Sie unterscheiden sich auch dadurch, dass der Reaktionsproduktstrom als Kühlmittel verwendet wird. Ihre Kapazität ist größer als die von vertikalen Geräten, kann aber nur bis zu bestimmten Grenzen gesteigert werden, da der Einsatz sehr großer Schütze die Mischqualität verschlechtert; Daher bevorzugen sie die Installation von mindestens drei oder vier Schützen.

Das Stromversorgungssystem der Geräte ist von großer Bedeutung. Erfahrungen beim Betrieb von Schwefelsäure-Alkylierungsanlagen haben gezeigt, dass es ratsam ist, zirkulierendes Isobutan und Katalysator in Reihe in den Kontaktor einzuspeisen, und dass es besser ist, das anfängliche Kohlenwasserstoffgemisch (Isobutan und Olefine) parallel einzuspeisen und es entsprechend in Ströme zu verteilen Anzahl der Schütze. In diesem Fall sinkt der relative Anteil der Olefine im Reaktionsgemisch, wodurch die Selektivität des Prozesses erhöht, der Schwefelsäureverbrauch gesenkt und die Qualität des Alkylats verbessert werden kann.

Eine ähnliche Änderung im Stromversorgungssystem des Reaktors in einer der Alkylierungsanlagen im Werk Grosny reduzierte* den Säureverbrauch um 35 %. Manchmal wird bei einem solchen Schema zum Betreiben von Schützen eine zusätzliche parallele Säureversorgung praktiziert. Beispielsweise strömt in einem System aus vier Kontaktoren zirkulierendes Isobutan in Reihe, der ursprüngliche Kohlenwasserstoff

Der Strom wird in vier parallele Strömungen aufgeteilt, und die Säure wird nach dem Durchgang durch den ersten und zweiten Reaktor im Absetzbehälter von der Kohlenwasserstoffphase getrennt und in den ersten Reaktor zurückgeführt. Ebenso erhält der dritte Reaktor Säure aus dem Absetzbehälter, der den dritten und vierten Reaktor versorgt.

In Reaktoren alkylierte- Von Die Intensität des Rührens der Reaktionsmischung ist von großer Bedeutung. E verringern 91 Die Temperatur steigt um acht Prozent

13 p i Sh P id Temperatur°?

Reis. 107. Der Einfluss der Temperatur auf die Oktanzahl eines Alkylats.

neue Alkylatzahl<§ 30

(Abb. 107). Es wurde jedoch gezeigt, dass für eine gegebene Zahl J 89 U/min (320-380 pro Minute) sollte die Temperatur nicht unter 10-11°C liegen, da bei weiterer Temperaturabsenkung die Viskosität der Reaktionsemulsion so stark ansteigt, dass eine höhere Rührerumdrehungszahl erforderlich ist. Daher müssen die Reaktionstemperatur und die Rührergeschwindigkeit in einer optimalen Kombination sein – insbesondere für vertikale Kontaktoren werden 8 °C empfohlen – und 500–520 U/min bei einer Kontaktzeit von 8–10 min*.

Moderne Hochleistungsanlagen eignen sich am besten für einen Kaskadenreaktor (Abb. 108). Dabei handelt es sich um einen Reaktor zweiten Typs, bei dem das Gemisch aufgrund seiner teilweisen Verdampfung gekühlt wird. Ein Kaskadenreaktor ist ein horizontaler zylindrischer Apparat mit mehreren mit Rührern ausgestatteten Verdrängungsabschnitten und einer zweiteiligen Absetzzone. Zirkulierendes Isobutan und Schwefelsäure gelangen in den ersten Mischabschnitt; Das Ausgangsmaterial – eine Mischung aus Isobutan und Olefinen – ist gleichmäßig über alle Abschnitte verteilt, wodurch in jeder Zone ein erheblicher Überschuss an Isobutan vorhanden ist. Das Diagramm des Mischabschnitts ist in Abb. dargestellt. 109. Über den Mischern befinden sich Rohrschlangen zum Einbringen der Rohstoffe und vertikale perforierte Rohre zur Zirkulation der Emulsion. Die Richtung des Emulsionsflusses ist in Abb. zu sehen. 109.

Das akzeptierte Druckregime im Reaktor ist wie folgt: im ersten Mischabschnitt 0,15–0,20 MPa, Druckabfall über jeden Abschnitt 0,01–0,02 MPa; Die durchschnittliche Olefinflussrate beträgt etwa 0,3 h-1. In den letzten beiden Abschnitten wird die Säure von der Kohlenwasserstoffschicht getrennt. Die Temperatur und der Druck im Reaktor sorgen für eine teilweise Verdampfung der Kohlenwasserstoffphase, hauptsächlich der leichtesten Komponente – Isobutan. Verdunstet

Das entstehende Gas wird durch einen Kompressor abgesaugt und nach Abkühlung und Kondensation in die Reaktionszone zurückgeführt. Die freiwerdende Reaktionswärme wird durch die Verdampfungswärme des Isobutans abgeführt. Die Temperatur im Reaktor wird automatisch auf einem vorgegebenen Niveau gehalten.

Ein Kaskadenreaktor kann drei bis sechs Mischabschnitte haben. Es gibt Anlagen mit einem Reaktor, in dem sich sechs Mischabschnitte (drei auf jeder Seite) und eine Absetzzone im mittleren Teil des Apparats befinden. In einer der größten Schwefelsäure-Alkylierungsanlagen mit einer Kapazität von bis zu 950 m 3 Alkylat pro Tag zwei

Reis. 108. Horizontale Kaskadenreaktoren: A- fünfteilig; B- doppelt;

1 , 2, 3, 4, 5 - Abschnitte; b – Säure-Absetzzone; 7 – Alkylat-Entnahmezone; 8 - Kapazität von Nzobutan.

5-stufiger Reaktor mit einem Durchmesser von 3,5 m und einer Länge von 22 m.

Das Vorhandensein von Kaskadenreaktoren, die nach dem „Auto-Cooling“-Prinzip arbeiten, vereinfacht und senkt die Kosten von Alkylierungsanlagen, da auf Kältemittel (Ammoniak, Propan) verzichtet werden kann. Ein Vergleich des spezifischen Schwefelsäureverbrauchs in Reaktoren der beschriebenen Bauart zeigt die Vorteile eines Kaskadenreaktors; Bei einem vertikalen Schütz wird dieser Durchfluss erreicht

Reis. 109. Mischabschnitt des Kaskadenreaktors:

1, 2 - Reaktorabschnitte; 3 - Rührer; 4 - Zirkulationsrohre.

200–250 kg pro 1 Tonne Alkylat, in der Kaskade 60–100 kg/t. Die Oktanzahl des Zielprodukts (leichtes Alkylat) beträgt im ersten Fall 90-91 (nach der Motormethode), im zweiten Fall 92-95. Kaskadenreaktoren haben jedoch einige Nachteile: Die Abschnitte sind miteinander verbunden, und ein Verstoß gegen das Regime in einem von ihnen kann zu einem Ausfall des gesamten Apparats führen; Während sich die Emulsion bewegt, nimmt die Konzentration an Isobutan ab.

Das schematische Flussdiagramm der Schwefelsäure-Alkylierungsanlage ist in Abb. dargestellt. 110. Dieses Schema zeichnet sich durch eine komplexe Trenneinheit aus, die aus vier Destillationskolonnen besteht: Propan, Isobutan,

Butan- und sekundäre Alkylat-Destillationskolonnen. Das anfängliche Kohlenwasserstoffgemisch wird durch Verdampfen von Butan in einem Kühlschrank abgekühlt und gelangt in fünf parallelen Strömen in die Mischabschnitte des Reaktors. Dem ersten Abschnitt werden auch zirkulierendes Isobutan und Schwefelsäure zugeführt. Schwefelsäure verlässt die Absetzzone des Reaktors (zur Zirkulation oder Ausleitung) Zu ein Kohlenwasserstoffgemisch, das mit Alkali neutralisiert und mit Wasser gewaschen wird.

Ein Teil der im Reaktor verdampften Kohlenwasserstoffe wird über den Tropfenbrecher dem Kompressor zugeführt. 2, der es durch den Kühlschrank in einen Behälter und eine Propansäule leitet 3. Diese Säule dient der Abtrennung und Entfernung von Propan aus dem System, um dessen allmähliche Anreicherung im System zu verhindern. Der Rest der Propansäule – Isobutan – wird teilweise durch den Zulaufkühler und den Kompressoreinlass zirkuliert 2, und schließt sich teilweise dem allgemeinen Strom des zirkulierenden Isobutans an. Hauptkohlenwasserstoffstrom aus dem Absetzbecken 5 zur Isobutansäule geleitet 6 für Abtrennung von rezirkulierendem Isobutan. Der Kopf dieser Kolonne – Isobutan – wird in die erste Mischung zurückgeführt –

Original

KohlenstoffeZorods

"4 p Yu

Usw.-^Schwer

Alkylat

Alkali+Baud

Reis. 110. Technologisches Schema zur Schwefelsäure-Alkylierung von Nzobutan mit Olefinen:

1 - Reaktor; 2 - Kompressor; 3 - Propansäule; 4 - Bewässerungstanks; 5 - Absetzbecken; 6 - Isobutansäule; 7 - Butansäule; 8 - sekundäre Destillationskolonne; 9 - Koalesziergeräte; 10 - Trennzeichen.

Körperteil des Reaktors. Wenn im Einsatzmaterial ein gewisser Überschuss an frischem Isobutan vorhanden ist, ist dessen Entfernung vorgesehen. Der Rest der Isobutansäule gelangt zur weiteren Trennung in die Butansäule 7, und der Rest der Butansäule gelangt in die Säule 8 zur Alkylatdestillation. Am Kopf dieser Kolonne verlassen Dämpfe der Zielfraktion (leichtes Alkylat) und am Boden schweres Alkylat, das über 150–170 ° C siedet und normalerweise als Bestandteil von Kerosin verwendet wird.

In der Tabelle In Abb. 43 präsentiert Daten zu den Destillationskolonnen einer großen Alkylierungsanlage und deren Betriebsweise. Zur klaren Trennung der Produkte sind die Kolonnen mit Dampfaufkochern ausgestattet und verfügen, wie aus der Tabelle hervorgeht, über eine erhebliche Anzahl von Böden. Anstelle eines zirkulierenden Isobutanstroms kann der Isobutan-Säulenstreifen depropanisiert werden. Der Vorteil eines solchen Systems ist eine etwas höhere Propankonzentration im Einsatzmaterial der Propansäule, was die Freisetzung von Propan erleichtert.

In vielen modernen Schwefelsäure-Alkylierungsanlagen wird der den Reaktor verlassende Kohlenwasserstoffstrom mit Bauxit gereinigt und erst anschließend mit Alkali neutralisiert und mit Wasser gewaschen. Diese Reinigung ist notwendig, um die unter der Wirkung des Katalysators gebildeten Ester abzutrennen. Bei der Behandlung mit Alkali wird nur ein Teil der sauren Produkte neutralisiert, und die hartnäckigsten Ester zersetzen sich entweder beim Erhitzen und verursachen allmähliche Schlammbildung im Destillationssystem und Korrosion, oder sie gelangen in das kommerzielle Alkylat und verringern dessen Klopffestigkeit Eigenschaften.

Um diese schädlichen Verunreinigungen zu entfernen, wird der Kohlenwasserstoffstrom nach dem Reaktor nacheinander in eine mit Glaswolle gefüllte Koaleszenzvorrichtung und in eine oder zwei mit Bauxit gefüllte Säulen geleitet. Der Zweck der Koaleszenzvorrichtung besteht darin, die kleinsten im Kohlenwasserstoffstrom enthaltenen Säuretröpfchen zu entfernen. Bauxitkolonnen arbeiten im Wechsel: Durch 1 kg Bauxit können 500 bis 1500 m Alkylat geleitet werden (abhängig vom Grad der Verunreinigung mit Ethern), danach wird der Kohlenwasserstoffstrom auf die zweite Kolonne umgeschaltet. Die Entfernung von Spuren von Schwefelsäure und Estern durch Bauxit basiert auf der selektiven Adsorption dieser polaren Verbindungen. Der Abrieb von Bauxit wird anhand des Beginns der Desorption beurteilt – der Freisetzung von schwefelhaltigen Neutralestern zusammen mit dem Alkylat. Verunreinigtes Bauxit wird mit Wasserdampf angeblasen und gewaschen

Tabelle 43. Abmessungen und technologische Parameter von Destillationskolonnen in einer Schwefelsäure-Alkylierungsanlage

Daten von V. P. Sukhanov

Wasser und durch Durchleiten von Kohlenwasserstoffgas getrocknet. Der durch Bauxit gereinigte Kohlenwasserstoffstrom wird einer Alkali- und Wasserwäsche unterzogen. Durch die Einführung der Bauxitreinigung in das Alkylierungssystem erhöht sich der Dauerbetrieb der Anlage und übersteigt 8 Monate.

Die Intensität der Durchmischung der Emulsion im Reaktor hat entscheidenden Einfluss auf die Esterbildung; Bei hoher Rührintensität zersetzen sich die Ester. Die Analyse des Betriebs von Industrieanlagen ergab, dass der Mindestgehalt an Estern im Gesamtalkylat bei einer Schwefelsäurekonzentration von 89-92 % (Gew.) beobachtet wurde (Abb. 111). Das Vorhandensein eines Minimums erklärt sich dadurch, dass bei höherer Säurekonzentration die Wechselwirkung mit Olefinen zunimmt, d. h. auch die Esterbildung aktiviert wird. Bei zu niedrigen Säurekonzentrationen nimmt seine Selektivität als Alkylierungskatalysator ab und Ester verbleiben mit den Alkylierungsprodukten.

96 94 92 90 88 8$

Konzentration H2S0 4,% (Gew.)

Reis. 111. Abhängigkeit des Estergehalts im Gesamtalkylat von der Schwefelsäurekonzentration:

1 – Alkylierung von Isobutan mit Butylen; 2 - alkyliertes Isobutan mit Propylen.

Die Reinheit und Feuchtigkeitsfreiheit des Alkylierungsrohstoffs sind von großer Bedeutung. Es zeigte sich, dass durch die Reduzierung des Feuchtigkeitsgehalts des Rohmaterials von 0,03 auf 0,001 % (Gew.) der Verbrauch an Schwefelsäure um 16 kg (pro 1 Tonne Alkylat) gesenkt werden kann. Die Kombination von Absetzbehältern, die im Strom der gekühlten Rohstoffe vor den Reaktoren angeordnet sind, mit der Adsorptionsentfernung von Feuchtigkeit dürfte einen erheblichen wirtschaftlichen Effekt erzielen.

Durch Nebenreaktionen enthält das Alkylat in der Regel mehr oder weniger schwere Anteile – sieden über 170 °C, also über dem Endsiedepunkt von handelsüblichem Benzin. In diesem Zusammenhang ist eine sekundäre Alkylat-Destillationskolonne erforderlich. Die Ausbeute an schwerem Alkylat übersteigt unter normalen Bedingungen nicht 5 %. Von entscheidender Bedeutung ist die Konzentration des Isobutans in der Reaktionszone. Da das Ergebnis der Reaktion durch die Zusammensetzung des Reaktorausflusses bestimmt wird, ist es wichtig, dass in diesem Ausfluss eine hohe Isobutankonzentration aufrechterhalten wird.

Die Anwesenheit inerter Verdünnungsmittel (n-Butan und Propan) verschlechtert die Qualität des Alkylats und die Reinheit des für den Kreislauf verwendeten Isobutans spielt eine sehr wichtige Rolle. Somit kommt es bei sonst gleichen Betriebsparametern zu einem Anstieg der Isobutan-Konzentration

der aus dem Reaktor kommende Kohlenwasserstoffstrom von 40 auf 70 % (Vol.) verursachte einen Anstieg der Oktanzahl des gesamten Alkylats von 90 auf 92,8; Darüber hinaus betrug im ersten Fall der Unterschied zwischen den Oktanzahlen des gesamten und des leichten Alkylats 0,9 und im zweiten Fall nur 0,3, was darauf hinweist, dass die Ausbeute des leichten Alkylats nahezu 100 % betrug.

Der Nachteil der Schwefelsäure-Alkylierung ist der recht erhebliche Verbrauch an Schwefelsäure aufgrund ihrer Verdünnung durch Reaktionsnebenprodukte. Der geringste Säureverbrauch wird beobachtet, wenn reine Butylene als Olefin-Einsatzmaterial verwendet werden; Bei Verwendung von Propylen erhöht sich der Säureverbrauch etwa um das Dreifache. Wie oben gezeigt, hängt der Säureverbrauch auch mit der Intensität des Rührens der Reaktionsmischung und der Temperatur zusammen, wobei eine Erhöhung den Grad der Verdünnung der Säure erhöht. Auch der Säureverbrauch steigt, wenn der Rohstoff Verunreinigungen wie Schwefelverbindungen und Feuchtigkeit enthält. Die Kosten für Katalysatoren können gesenkt werden, indem verbrauchte Säure für andere Zwecke verwendet wird (z. B. zur Reinigung von Ölen und anderen Erdölprodukten) und regeneriert wird.

Industrieanlagen zur Fluorwasserstoff-Alkylierung. In ausländischen Anlagen sind Alkylierungsanlagen mit Fluorwasserstoff als Katalysator weit verbreitet. Flüssiger Fluorwasserstoff ist aktiver als Schwefelsäure und lässt sich aufgrund seiner Flüchtigkeit (Siedepunkt 20 °C) leichter regenerieren. Ein weiterer Vorteil dieses Katalysators ist seine geringere Dichte (? 1,0 gegenüber 1,84 für Schwefelsäure). Dies erleichtert die Bildung einer Emulsion des Katalysators mit der Kohlenwasserstoffphase im Reaktor und macht sogar ein mechanisches Rühren überflüssig. Die Konzentration des verwendeten Katalysators beträgt 90 % und hat einen relativ geringen Einfluss auf die Ausbeute und Qualität des Alkylats. Allerdings ist das Katalysatorregenerationssystem recht komplex.

In Abb. 112 zeigt ein schematisches Flussdiagramm einer Hydrofluorid-Alkylierungsanlage. Der Rohstoff wird einer Bauxittrocknung in Säulen unterzogen 1 und gelangt in die Reaktoren 2. Es werden Rohrreaktoren mit Wasserkühlung verwendet, da die Reaktion bei 20–40 °C abläuft. In einigen Anlagen sind die Reaktoren strukturell mit Absetzbehältern kombiniert Das Alkylat setzt sich vom Hauptvolumen an HF ab und gelangt in die Regeneratorkolonne 4, wobei das zirkulierende Isobutan als Seitenstrom abgetrennt wird. Regeneratorsäule 4 unten erhitzt, indem der Rückstand durch den Ofen zirkuliert wird 3. Dabei werden Isobutan, Propan und der Katalysator aus dem Alkylat gestrippt. Bei. Durch Erhitzen des Rückstands auf 200–205 °C werden auch gebildete organische Fluoride zerstört

als Nebenprodukte der Reaktion. Von der Spitze der Regeneratorkolonne 4 Propan, Fluorwasserstoff und etwas Isobutan gehen in die Gasphase über. Nach der Kondensation wird ein Teil dieser Mischung in die Reaktoren zurückgeführt, ein Teil wird dem Kolonnenrückfluss zugeführt 4, und der Rest wird zur Propansäule geleitet 6, von oben

Reis. 112. Schema einer Anlage zur Alkylierung von Isobutan mit Olefinen in Gegenwart von Fluorwasserstoff:

1 - Entwässerungssäulen; 2 - Reaktoren; 3 - backen; 4 - Regeneratorsäule; 5 - Absetzbecken; 6 - Propansäule; 7 - Dampfheizung. .

hinterlässt abgestreiften Fluorwasserstoff und unten Propan

mit Spuren von Isobutan.

Für eine vollständigere Rückgewinnung des Katalysators ist auch eine Regeneration (in einem separaten Block) eines Teils der Säureschicht aus dem Absetzbehälter vorgesehen. Alkylat vom Boden der Kolonne 4 Nach dem Abkühlen durchläuft es Bauxitsäulen und wird dort von restlichen Fluoridverbindungen befreit. Aufgrund einer guten Regeneration überschreitet der Katalysatorverbrauch 1 kg pro 1 Tonne Alkylat nicht.

Aufgrund seiner Toxizität und erheblichen Flüchtigkeit erfordert die Verwendung eines Fluorwasserstoffkatalysators strenge Vorsichtsmaßnahmen. Es erfolgt eine kontinuierliche automatische Überwachung der Stellen, an denen möglicherweise Fluorwasserstoff austritt: in Wasserströmen, die Reaktoren und Kondensatoren kühlen, in Säurekühlschränken usw. Der Bereich, in dem sich Säurepumpen und Säure enthaltende Geräte befinden, gilt als gefährlich und darf nur betreten werden spezielle säurebeständige Kostüme und Masken. Besonderes Augenmerk wird auf die Auswahl der Materialien und Konstruktionen von Geräten, Geräten und Rohrleitungen gelegt. Zum Einsatz kommen spezielle Dichtungsmaterialien aus HF-beständigen Stoffen – Organofluorkunststoffen. In Bereichen mit der größten Korrosion wird Monel-Metall verwendet und die Hauptausrüstung besteht aus Kohlenstoffstahl.

In US-Ölraffinerien überwiegt die Alkylierung von Schwefelsäure, aber Anfang 1977 hatte der Anteil der Fluorwasserstoff-Alkylierung bereits 40 % der Gesamtmenge (nach Rohstoffen) erreicht, gegenüber 30,6 % im Jahr 1970. Das relativ schnellere Wachstum der Alkylierungskapazität Anlagen mit Fluorwasserstoff werden durch die Verbesserung des Prozessdesigns erklärt. In einigen Anlagen, in denen beispielsweise nur Butylene als Olefine verwendet werden, sind HF- und Propan-Strippkolonnen von der Regelung ausgenommen und das Strippen der Isobutankolonne wird direkt in den Prozess zurückgeführt. Es werden Anlagen beschrieben, bei denen das Mischen von Rohstoffen mit Säure in einem Steigrohr (vertikale Rohre mit großem Durchmesser, die die Auslassanschlüsse von Säurekühlern mit dem Einlassanschluss des Reaktors verbinden) erfolgt. Gleichzeitig sind die Reaktoren selbst frei von Mischvorrichtungen, was eine Zerstörung der Apparatur durch die korrosive Wirkung von Fluorwasserstoff verhindert.

Erhöhung der Rohstoffressourcen für die Alkylierung. Die Rohstoffressourcen für die Alkylierung sind begrenzt. Isobutan ist nur in Gasen des katalytischen Crackens und Hydrocrackens in nennenswerter Konzentration enthalten; es kann auch vom Begleitgas isoliert werden. Butylene sind in Gasen des katalytischen, thermischen Crackens und Verkokens enthalten und fehlen in Gasen, die bei Hydrierungsprozessen anfallen.

Durch Isomerisierung können die Isobutanressourcen erhöht werden N- Butan auf Katalysatoren im Zusammenhang mit Katalysatoren für die Isomerisierung von C5-Sb-Kohlenwasserstoffen. Isomerisierungseinheit N- Butan kann mit einer Alkylierungseinheit kombiniert werden – mit insgesamt%r Isobutan-Säule.

Um die Olefinressourcen zu erweitern, wird die Propylenfraktion in den Alkylierungsprozess einbezogen oder einer Dehydrierung unterzogen N- Butan. Allerdings weist ein Alkylat auf Basis von Propylen oder einer Mischung davon mit Butylenen einerseits eine niedrigere Oktanzahl auf: bei alleiniger Verwendung von Propylen – um etwa 5 Einheiten. Andererseits ist Propylen ein wertvoller petrochemischer Rohstoff, und die Dehydrierung von m-Butan wird häufig durchgeführt, um Butadien zu gewinnen, einen Rohstoff für die Herstellung von Synthesekautschuk. Es ist möglich, dass die Ressourcen an C 3 -C 4 -Olefinen aufgrund der zunehmenden Tendenz zu schwereren Pyrolyserohstoffen und einer Verschärfung des Regimes der katalytischen Crackanlagen zunehmen werden.

VERWENDUNG VON SCHWEFELWASSERSTOFF, DER IN PFLANZLICHEN KOHLENWASSERSTOFFGASEN ENTHALTEN IST

Kohlenwasserstoffgase aus Anlagen zur Verarbeitung saurer Rohöle enthalten Schwefelwasserstoff. Ein Teil dieses Schwefelwasserstoffs entsteht bei der thermischen oder thermokatalytischen Zerstörung der stabilsten Schwefelverbindungen, die in Erdölrohstoffen enthalten sind, beim thermischen und katalytischen Cracken und Verkoken. Dabei wird der im Rohstoff enthaltene Schwefel auf die Prozessprodukte verteilt. Bei Hydrierungsprozessen kommt es zu einer tieferen Zerstörung von Schwefelverbindungen: Die meisten von ihnen werden in Schwefelwasserstoff umgewandelt und im Gas konzentriert.

In der Tabelle Abbildung 44 zeigt die ungefähre Ausbeute an trockenem Gas und den darin enthaltenen Schwefelwasserstoffgehalt während der wichtigsten zerstörerischen Prozesse bei der Verarbeitung von Erdölrohstoffen. Es ist ersichtlich, dass es nur eine Hydrocracking-Anlage für schwefelreiches Heizöl mit einer Kapazität von 1 Million Tonnen pro Jahr gibt. wird 2200 bis 7700 Tonnen Schwefelwasserstoff pro Jahr liefern.

In Prozessanlagen erzeugter Schwefelwasserstoff wird typischerweise in Raffinerien zur Herstellung von Schwefel und manchmal auch zur Herstellung von Schwefelsäure verwendet. Die gebräuchlichste industrielle Methode zur Herstellung von Schwefel auf Basis von Fabrik- und Erdgasen ist das Claus-Verfahren, das in zwei Stufen durchgeführt wird: 2H 2 S -f 30 2 h-^ 2S0 2 + 2H a O 2H 2 S + S0 2 h = * 2/xS x+ 2H ein O

Die erste Reaktion findet ohne Katalysator statt – Schwefelwasserstoff wird unter Luftmangel verbrannt (um eine weitere Oxidation von S0 2 zu S0 3 zu vermeiden). Die in die Verbrennungszone eintretende Luftmenge muss streng dosiert werden, um das erforderliche Verhältnis von S0 2 und H 2 S für die zweite Stufe des Prozesses sicherzustellen. Die Temperatur im Ofen zum Verbrennen von H 2 S hängt von der Konzentration ab von H 2 S und Kohlenwasserstoffen im Gas beträgt 1100–1300 °C. Der Ofen ist normalerweise ein zylindrischer horizontaler Apparat. In einer Anlage zur Erzeugung von l; Der Ofenreaktor hatte einen Durchmesser von 3,66 m und eine Länge von 10,7 m. Entlang der Ofenlänge oder an einem der Enden waren Gasbrenner angebracht. Zur besseren Gasmischung ist entlang der Ofenachse eine horizontale Gitterübergangswand angebracht.

Die Bildung von Schwefel beginnt bereits im ersten Reaktor. Die Reaktion der zweiten Stufe findet über einem Katalysator statt – Aluminiumoxid. Das Installationsdiagramm ist in Abb. dargestellt. 113. Heiße Gase aus Reaktorofen 1 strömen durch den Abhitzekessel 3, Wo sie kühlen-

Tabelle 44. Gasausstoß und Schwefelwasserstoffgehalt V während der wichtigsten zerstörerischen Prozesse der Verarbeitung von Schwefel und schwefelreichen Ölen

Daten Ya. G. Sorkina

Notiz. Gasausbeute und HaS-Gehalt werden auf „trockenes Gas*“ bezogen, d. h. „ohne Stabilisierungsdestillation“. "

bis etwa 450 °C, so dass der Schwefel in der Gasphase verbleibt (die Kondensationstemperatur von Schwefeldampf beträgt „300 °C“). Als nächstes ist das Gas zusätzlich

Reis. 113. Schema zur Schwefelgewinnung (Claus-Verfahren):

ICH- Reaktorofen; 2 - Gebläse; 3 - Abhitzekessel; 4 - Sauergaserhitzer; $, 8 - Reaktoren mit Katalysator; 6 - Economizer; 7, 0 - Wäscher; /0 – Schwefelsammlung; Es- kommerzielle Schwefelkapazität.

in einem Wärmetauscher gründlich abgekühlt 4 (nicht niedriger als 340 °C) und das Gasgemisch gelangt in den Reaktor 5, einen Katalysator enthaltend.

Die Wechselwirkung von Hg5 und S0 2 wird durch niedrige Temperaturen begünstigt, daher ist die Reaktion exotherm. Daher ist der katalytische Teil des Prozesses wiederum in zwei Stufen (Reaktoren) unterteilt 5 und 8 ). Reaktoreinlasstemperatur 5 ca. 340 °C, im Reaktor 8 ca. 265 °C; der Temperaturanstieg in jedem Reaktor beträgt etwa 40 °C; Der Volumenstrom der Gaszufuhr zum Katalysator beträgt 850 h -1.

Heiße Gase nach dem Reaktor 5 ein Wassersparer 6 und ein Wäscher 7 mit Düse passieren, wo eine weitere Abkühlung der Gase und deren Abtrennung vom kondensierten Schwefel erfolgt, der in Form einer Schmelze vom Boden des Wäschers in die Sammlung fließt 10. Gase aus Wäscher 7 werden im Erhitzer erneut erhitzt 4 und Reaktor 8 und Wäscher passieren auf ähnliche Weise 9, Von hier aus wird auch flüssiger Schwefel in einen Sammeltank geschüttet 10. Beide Wäscher werden mit geschmolzenem Schwefel besprüht.

Der entstehende Schwefel weist einen hohen Reinheitsgrad auf. Der größte Teil davon wird zur Herstellung von Schwefelsäure verwendet. Wenn Sie zu diesem Zweck nicht Schwefel als Rohstoff, sondern direkt Schwefelwasserstoff verwenden, wird es teurer. Darüber hinaus kann Schwefel leicht zu Schwefelsäureproduktionsstandorten transportiert werden, die möglicherweise nicht mit Raffineriestandorten übereinstimmen. Schwefel wird auch in der Gummiindustrie, der Medizin, zur Herstellung von Schwefelkohlenstoff und in anderen Bereichen der Volkswirtschaft verwendet.