Cele mai importante fapte despre proprietățile sug. Gaz de carbon lichefiat (GPL) Din ce este produs gazul petrolier lichefiat?

Sistemul de alimentare cu căldură asigură clădirilor și spațiilor rezidențiale, administrative, industriale și apă caldă, gaz, căldură și energie electrică. Un astfel de sistem implică un complex de echipamente care utilizează gaz, a căror funcționare necesită o cantitate suficientă de combustibil.

În prezent, gazele petroliere lichefiate (GPL) și gazele naturale lichefiate (GNL) sunt utilizate pe scară largă ca combustibil stocat pentru sistemele autonome de alimentare cu gaze neconectate la linia principală de alimentare cu gaz. Etichetat în limba engleză LPG (gaz de petrol lichefiat) și, respectiv, LNG (gaz natural lichefiat).

GNL este un amestec de gaze format în straturile adânci ale Pământului în timpul descompunerii anaerobe a compușilor organici. Extracția are loc din rezervoare și din câmpurile petroliere, unde gazul poate fi un produs secundar al petrolului. În unele cazuri, pot fi întâlniți hidrați de gaz, o formă cristalină de gaz natural.

GPL- acesta este tot un amestec de gaze, dar obtinut din gaz petrolier asociat sau din fractiunea condensata a gazelor naturale prin separare cu ajutorul unei unitati de fractie de gaz de absorbtie.

GPL și GNL pot fi utilizate în mod interschimbabil. Gazul petrolier lichefiat poate acționa atât ca tip principal de combustibil, cât și ca combustibil de rezervă într-un sistem de alimentare cu gaze care utilizează gaz natural lichefiat.

Ambele gaze sunt similare între ele în mai multe privințe:

• domeniul de aplicare: alimentare cu căldură și gaz;
• capacitatea de evaporare: gazul este stocat și transportat în fază lichidă, care, supusă unei anumite temperaturi, este transformată în stare gazoasă;
• ecologic: în timpul arderii nu există eliberare de compuși de sulf în atmosferă, nu există funingine și cenușă;
• toxicitate scăzută.

În forma lor pură, ambele gaze nu au un miros pronunțat, prin urmare, pentru detectarea în timp util a substanței în aer, odoranții sunt amestecați în gaz - etanetiol, un amestec de mercaptani naturali etc.

Diferențele dintre gazele lichefiate GPL și GNL

Având o structură, parametri și proprietăți fizice și chimice similare, ambele gaze diferă unele de altele, ceea ce face posibilă selectarea combustibilului optim pentru linia de producție a sistemelor de alimentare cu gaze ale instalației.

Pe baza datelor din tabelul de mai sus, principala și cea mai importantă diferență este temperatura de depozitare. GPL este depozitat în rezervoare de gaz sub presiune la o temperatură apropiată de temperatura mediului ambiant. Evaporarea insuficientă a fazei lichide poate fi observată în nordul îndepărtat, unde temperatura aerului poate fi sub -60°C. Pentru a îmbunătăți procesul de regazificare în astfel de regiuni se instalează tip lichid sau electric.

Condițiile de depozitare a GNL sunt radical diferite. Gazele naturale lichefiate pot fi depozitate numai în rezervoare izoterme complet închise (criotancuri) realizate din materiale rezistente la temperaturile de depozitare a produsului. O temperatură scăzută de aproximativ -163°C trebuie menținută constant în interiorul recipientului.

gaze de hidrocarburi lichefiate- GPL Amestecuri de hidrocarburi lichefiate de propan, propilenă, butani și butene cu amestecuri de componente hidrocarburice și nehidrocarburi, obținute prin prelucrarea gazelor naturale și a petrolului, utilizate ca combustibil pentru motor, pentru... ...

gaze de hidrocarburi lichefiate- 32 gaze hidrocarburi lichefiate; GPL: Amestecuri de hidrocarburi lichefiate de propan, propilenă, butani și butene cu amestecuri de componente hidrocarburi și nehidrocarburi, obținute prin prelucrarea gazelor naturale și a petrolului, utilizate ca... ...

Instalație care utilizează gaze petroliere lichefiate- (GPL), o unitate de producție industrială și municipală care asigură depozitarea și (sau) vânzarea GPL, transportul GPL prin conducte de gaz către consumator, precum și utilizarea acestuia ca combustibil în... ... Terminologie oficială

instalație care utilizează gaze lichefiate și hidrocarburi (GPL)- O unitate de producție industrială și municipală care asigură depozitarea și (sau) vânzarea GPL, transportul GPL prin conducte de gaz către consumator, precum și utilizarea acestuia ca combustibil în producția periculoasă... ... Ghidul tehnic al traducătorului

Gaze de hidrocarburi care însoțesc petrolul și eliberate în timpul producției sale în zăcămintele de gaze și petrol. Aceste gaze sunt dizolvate în ulei și sunt eliberate din acesta datorită scăderii presiunii atunci când uleiul se ridică la suprafața pământului. ÎN… … Enciclopedie chimică

Gaze de hidrocarburi care însoțesc uleiul și sunt eliberate din acesta în timpul separării. Cantitatea de gaze (în m3) la 1 tonă de petrol extras (așa-numitul factor gazos) depinde de condițiile de formare și de apariție a câmpurilor petroliere și poate... ... Marea Enciclopedie Sovietică

Gazele petroliere sunt un amestec de diferite hidrocarburi gazoase dizolvate în petrol; acestea sunt eliberate în timpul extracției și distilării (acestea sunt așa-numitele gaze asociate, constând în principal din izomeri de propan și butan). De asemenea, gazele petroliere... ... Wikipedia

Gaze petroliere lichefiate Gaze naturale lichefiate O listă de semnificații a unui cuvânt sau a unei expresii cu legături către articole relevante. Dacă ești preot... Wikipedia

gaz- gaze naturale inflamabile în conformitate cu GOST 5542 sau gaze de hidrocarburi lichefiate (GPL) în conformitate cu GOST 27578 și GOST 20448; Sursă … Dicționar-carte de referință de termeni ai documentației normative și tehnice

Lukoil- (Lukoil) Compania Lukoil, istoricul companiei, producția și vânzările Compania Lukoil, istoricul companiei, producția și vânzările, acționarii și conducerea Cuprins Cuprins General despre OJSC "" Istoria înființării companiei OJSC Lukoil Acționari și conducere. .. ... Enciclopedia investitorilor

Acest termen se referă la întregul spectru gaze de hidrocarburi lichefiate de diverse origini (etan, propan, butani și derivații acestora - etilenă, propilenă etc.) și amestecuri ale acestora. Dar cel mai adesea sub GPL să înțeleagă un amestec de propan lichefiat și butani folosiți ca combustibil de uz casnic și. Recent, denumirile și abrevierile SPBF au devenit mai frecvent utilizate ( fracțiune propan-butan lichefiat), SPBT ( tehnic propan-butan lichefiat), GPL ( gaz de carbon lichefiat), CSI ( gaz petrolier lichefiat).

Proprietățile fizice ale GPL sunt determinate de proprietățile fizice ale principalelor sale componente. Poate fi depozitat sub formă lichefiată la presiuni relativ scăzute de până la 1,5 MPa într-o gamă largă de temperaturi, ceea ce face posibilă transportul GPL în rezervoare sau butelii. În funcție de specificație, GPL poate conține, de asemenea, izobutan și etan. Volumul de GPL este de aproximativ 1/310 din volumul de gaz în condiții standard.

Proprietățile fizice ale propanului și n-butanului, care determină metoda de transport al acestora sub formă lichefiată în rezervoare, sunt prezentate în tabel.

GPL Este folosit ca combustibil de uz casnic (încălzire, gătit) și este, de asemenea, folosit ca combustibil ecologic pentru motor, în special pentru transportul public în orașele mari. Gaz lichefiat este o materie primă pentru producerea de olefine (etilenă, propilenă), hidrocarburi aromatice (benzen, toluen, xilen, ciclohexan), alchilați (un aditiv care crește numărul octan al benzinei), combustibili sintetici pentru motoare. Iarna, butanul este adăugat la benzină pentru a crește RVP (presiunea de vapori Reid). În SUA, GPL, după ce a fost diluat cu azot și/sau aer (pentru a aduce conținutul caloric specific la indicatorii gazului din rețea), este folosit ca sursă suplimentară de gaz pentru a netezi sarcinile de vârf pe rețelele de distribuție a gazelor.

Gazele naturale și gazele asociate petrolului și petrolului sunt utilizate ca materii prime pentru producția de GPL. Tehnologia de producere a gazului lichefiat depinde de sectorul industrial: rafinarea petrolului și gazelor și petrochimie. În industriile de rafinare a petrolului, dioxidul de carbon lichefiat este de fapt un produs suplimentar în producția de benzină. În prelucrarea gazului, gazul lichefiat este principalul produs pentru vânzarea finală sau prelucrarea ulterioară.

Datorită epuizării zăcămintelor cenomaniene "gaz uscat" depozitele orizontului neocomiano-jurasic, caracterizate printr-un conținut crescut de gaze hidrocarburi din seria C 2+, sunt transferate în dezvoltare ( „gaz umed și condensat”). În petrochimie, conținutul de grăsime este înțeles ca numărul mediu de atomi de carbon pe moleculă de gaz (pentru metan conținutul de grăsime este de 1, pentru etan este de 2 etc.). Din punctul de vedere al pregătirii gazului pentru transportul prin conducte, conținutul de grăsime înseamnă prezența excesivă a hidrocarburilor din seria C 3+ în gaz, ducând la condensarea acestora în conducta de gaze în timpul transportului. Conținutul de grăsime al gazului crește valoarea acestuia ca materie primă pentru petrochimice.

Gazul petrolier lichefiat produs în Rusia este utilizat în principal în trei direcții: 1) GPL ca materie primă în petrochimie; 2) în sectorul de utilități publice; 3) export.

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Utilizați formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

Postat pe http://www.allbest.ru/

Gaze de hidrocarburi

1. Compoziția gazelor de hidrocarburi lichefiate

GPL este înțeles ca astfel de hidrocarburi individuale sau amestecuri ale acestora, care la temperaturi normale. condițiile sunt în stare gazoasă, iar cu o creștere relativ mică a presiunii fără modificarea temperaturii sau o scădere ușoară a temperaturii la presiunea atmosferică se transformă în stare lichidă.

În condiții normale, singurele hidrocarburi saturate (C n H 2 n +2) sunt metanul, etanul, propanul și butanul. La O 0 C, etanul se condensează în lichid când presiunea crește la 3 MPa. Propan până la 0,47 MPa, N-butan până la 0,116 MPa, izobutan până la 0,16 MPa. Să luăm în considerare ce hidrocarburi se transformă în stare lichidă cu o scădere relativ mică a temperaturii și a presiunii atmosferice; propanul și butanul sunt potrivite pentru utilizare practică. Alături de hidrocarburile saturate normale, există compuși izomeri care diferă în natura aranjamentului atomilor de carbon, precum și în unele proprietăți. Izomerul butanului este izobutanul.

Structura și tipul de N-butan

CH3-CH2-CH2-CH3

izobutan:

Pe lângă cele limitative, compoziția GPL conține și o grupă de nesaturate. Sau hidrocarburi nesaturate, caracterizate prin legături duble sau triple între atomi de carbon. Acestea sunt etilena, propilena, butilena (normale și izomerice). Formula generală a hidrocarburilor nesaturate cu dublă legătură este C n H 2 n. Etilenă C2H4 CH2=CH2. Pentru a produce gaze de hidrocarburi lichefiate se folosesc gaze naturale grase, adică. gazele din câmpurile de petrol și condens care conțin cantități mari de hidrocarburi grele. La uzinele de procesare a gazelor, din aceste gaze sunt eliberate fracția propan-butan și benzina (C5H12). Propanul tehnic și butanul, precum și amestecurile acestora, sunt gaze lichefiate utilizate pentru a furniza gaz consumatorilor.

Gazele tehnice diferă de gazele pure prin conținutul în cantități mici de hidrocarburi și prezența impurităților. Pentru propanul tehnic, conținutul de C3H8 + C3H6 (propilenă) d.b. Nu<93%. Содержание С2Н6 +С2Н4 (этилен) не >4%. Conținutul de C4H10+C4H8 nu este >3%.

Pentru butan tehnic: C4H10+C4H8 d.b. Nu<93%. С3Н8 +С3Н6 не>4%. С5Н12+С5Н10 nu >3%.

Pentru un amestec al acestora continut de butan si propan: C3H8+C3H6, C4H10+C4H8 d.b. Nu< 93%. С2Н6 +С2Н4 не>4%. С5Н12+С5Н10 nu >3%.

2. Gaze lichefiate tehnice. mărci GPL

Compoziția gazelor lichefiate utilizate în alimentarea cu gaz este selectată ținând cont de condițiile climatice în care este utilizată. Și este determinat de cerințele GOST 20448 „Gaze combustibile cu hidrocarburi lichefiate pentru consumul municipal și casnic. Condiții tehnice”. Compoziția este selectată astfel încât la temperaturi scăzute iarna presiunea de vapori a amestecului să fie suficientă pentru funcționarea normală a regulatoarelor. Și la temperaturi ridicate vara nu a depășit presiunea maximă pentru care sunt proiectate buteliile și rezervoarele pentru GPL. Potrivit GOST, presiunea de vapori saturați a amestecului ar trebui să fie nu mai puțin de 0,16 MPa la t=+45 0 C. Dacă propanul lichefiat poate fi folosit la temperaturi de la -35 la +45, atunci butanul în condiții cu evaporare naturală nu poate fi utilizat. folosit la temperaturi sub 0, desi la t >0 are un avantaj semnificativ fata de propan. Prin urmare, prin selectarea compoziției gazului lichefiat, se pot obține proprietățile dorite.

GOST pentru GPL stabilește 3 mărci de gaz lichefiat:

1) Un amestec de propan și butan tehnic SPBTZ de iarnă

2) Un amestec de propan și butan tehnic SPBTL de vară

3) Butan tehnic

Împărțirea unui amestec de propan și butan în grade de iarnă și de vară este asociată cu ts externi care determină elasticitatea noastră. vapori de gaze lichefiate situate în butelii sau rezervoare subterane.

Iarna, ca parte a amestecului d.b. mai mult propan și propilenă, vara cantitatea lor poate fi redus. În același scop, conținutul maxim de butan și butilenă din amestec este limitat, deoarece la temperaturi scăzute au presiune de vapori scăzută.

Luând în considerare elasticitatea optimă a vaporilor saturați, GOST asigură conținutul de propan și propilenă în gradul de iarnă, nu<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%, în butan tehnic nu<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.

Prezența unei cantități semnificative de pentan este, de asemenea, inacceptabilă, deoarece aceasta duce la o scădere bruscă a presiunii vaporilor saturați și la o creștere a punctului de rouă (temperatura de condensare a pentanului este de aproximativ 3 0 C).

3. Proprietatea GPL

Există 3 stări posibile ale gazului lichefiat în care sunt depozitate și utilizate:

1) Sub formă de lichid (fază lichidă)

2) Abur (faza de vapori), adică vapori saturați prezenți împreună cu lichidul într-un rezervor sau cilindru.

3) Gaz (când presiunea în faza de vapori este mai mică decât presiunea vaporilor saturați la o temperatură dată).

Proprietățile gazelor lichefiate se schimbă cu ușurință de la o stare la alta, făcându-le o sursă deosebit de valoroasă de alimentare cu gaz, deoarece Ele pot fi transportate și depozitate sub formă lichidă și arse sub formă de gaz. Acea. În timpul transportului și depozitării se folosesc preponderent faze lichide, iar în timpul arderii se folosesc faze gazoase.

Elasticitatea vaporilor de gaz saturat este cel mai important parametru prin care se determina presiunea de functionare in butelii si rezervoare. Presiunea și temperatura gazelor lichefiate corespund strict una cu cealaltă.

Elasticitatea vaporilor saturati de GPL variaza proportional cu temperatura fazei lichide si este o valoare strict definita pentru o anumita temperatura.

Toate ecuațiile care se referă la parametrii fizici ai unei substanțe gazoase sau lichide includ presiunea absolută și temperatura. Și ecuațiile pentru calculele tehnice ale rezistenței pereților cilindrilor și rezervoarelor includ excesul de presiune.

În compoziția sa gazoasă, GPL este de 1,5-2,1 ori mai greu decât aerul. În stare lichidă, sunt de aproape 2 ori mai ușoare decât apa.

Căldura latentă de vaporizare este foarte nesemnificativă (aproximativ 116 kW/kg), deci consumul de căldură pentru evaporarea gazului lichefiat este de 0,7% din energia termică potențial conținută. Vâscozitatea este foarte scăzută, ceea ce asigură transportul GPL prin conducte, dar în același timp favorizează scurgerile. Se caracterizează prin limite scăzute de inflamabilitate a aerului (2,3% pentru propan, 1,7% pentru butan).

Diferența dintre limitele superioare și inferioare este neglijabilă, astfel încât la comprimarea acestora se poate folosi raportul aer-gaz lichefiat. Are temperaturi scăzute de aprindere în comparație cu majoritatea gazelor inflamabile (510 0 C pentru propan și 490 0 C pentru butan). Se poate forma condens atunci când temperatura scade la punctul de rouă sau când presiunea crește. Gazele lichefiate se caracterizează printr-un punct de fierbere scăzut și, prin urmare, atunci când sunt evaporate în timpul unei ieșiri bruște dintr-o conductă sau rezervor în atmosferă, sunt răcite la o temperatură negativă. Faza lichidă care vine în contact cu pielea umană neprotejată poate duce la degerături. Natura efectului seamănă cu o arsură.

Spre deosebire de majoritatea lichidelor, care își schimbă ușor volumul la schimbarea temperaturii, faza lichidă a GPL-ului își crește destul de brusc volumul odată cu creșterea temperaturii (de 16 ori mai mult decât apa).

Compresibilitatea gazelor lichefiate în comparație cu alte lichide este foarte semnificativă. Dacă compresibilitatea apei este luată ca una, atunci compresibilitatea uleiului este de 1,56, iar propanul este de 15. Dacă faza lichidă ocupă întregul volum al rezervorului, atunci când temperatura crește, nu există unde să se extindă și începe să se comprime. Presiunea din rezervor crește. Creșterea presiunii d.b. nu mai mult decât valoarea calculată permisă, în caz contrar este posibil un accident. Prin urmare, la umplerea rezervoarelor și a buteliilor, se plănuiește să se lase o pernă de vapori, de exemplu. nu le umple complet. Cantitatea de pernă de abur pentru rezervoarele subterane este de 10%, pentru subterane și cilindri de 15%.

Gazele lichefiate au o putere calorică volumetrică mai mare decât gazele naturale (de aproximativ 3 ori mai mare).

Gazele lichefiate sunt netoxice, dar limitele lor scăzute de inflamabilitate și difuzia lentă în atmosferă, combinate cu lipsa lor de miros, culoare și gust (atât sub formă lichidă, cât și gazoasă), dictează necesitatea odorizării lor.

4. Avantajele și dezavantajele GPL

Ca combustibil, gazele lichefiate au toate avantajele gazelor naturale. În plus, pentru ei puteți nota în plus:

1. Capacitatea de a crea necesarul de gaz sub formă lichidă pentru consumator.

2. Usor de transportat

3. Eliberarea celei mai mari cantități de căldură în timpul arderii

4. Absența substanțelor corozive în GPL

5. Disponibilitate de utilizare sub orice formă și în orice condiții

Dezavantajele GPL:

1. Variabilitatea compoziției și căldura de ardere în timpul evaporării naturale

2. Valori mici ale limitei inferioare a limitei de aprindere

3. Densitatea propanului și butanului este mai mare decât densitatea aerului, care în caz de scurgeri determină acumularea de GPL în locuri joase și creează situații explozive

4. Punct de aprindere scăzut

5. Posibilitate de degeraturi pentru personalul de service in situatii de urgenta

6. Coeficient mare de dilatare volumetrică

5. Diagrame de stare ale gazelor lichefiate

Pentru a calcula procesele și echipamentele, este necesar să se cunoască relația dintre diverși parametri GPL cu suficientă precizie. Acest lucru se poate face folosind diagrame de stare. Din ele puteți determina:

1. Presiunea vaporilor la o temperatură dată

2. Presiunea vaporilor supraîncălziți în condiții date

3. Volumul specific și densitatea fazelor lichide, vapori și gazoase; entalpia lor

4. Gradul de uscăciune și umiditate al vaporilor

5. Căldura de vaporizare

6. Lucrul de comprimare de către compresor și creșterea temperaturii în timpul compresiei

7. Efectul lichidului de răcire și al gazului atunci când presiunea este redusă (reglată)

8. Debitul de gaz de la duzele dispozitivelor de arzător cu gaz

Diagrama de fază este construită pe o rețea de linii orizontale de presiune absolută constantă și linii verticale de entalpie constantă. Următoarele puncte și linii sunt trasate pe grila diagramei.

1) Punctul „K” al stării critice a unei hidrocarburi date în termeni de presiune critică și temperatură.

2) Curba limită a PLC, care trece prin punctul de stare critică și împarte diagrama în 3 zone:

I. Caracterizează faza lichidă

II. Faza vapor-lichid

III. fază gazoasă

Ramura LC caracterizează starea de saturație a lichidului la diferite presiuni, iar ramura CP caracterizează starea vaporilor saturați la aceste presiuni.

3) Curbe de uscare a aburului care părăsesc punctul critic K - KX, KX"

4) Liniile de temperatură constantă sunt reprezentate printr-o linie întreruptă TEML cu o secțiune orizontală EM (presiune și temperatură constantă în timpul fierberii fazei lichide). Izotermele de temperatură deasupra punctului critic al unei hidrocarburi date sunt reprezentate de curbele T"E"

5) Linii de volume specifice constante (izocore)

OB -- în regiunea fază lichidă

O "B" - în regiunea fazei vapor-lichid

B"B" - în regiunea fazei gazoase

Aceleași linii corespund unei densități constante

Punctul O de pe curba limită LC arată volumul specific al fazei lichide.

Punctul B” la punctul de control - faza de vapori situată în rezervoare sau cilindri în condiții de funcționare

6) Linii de entropie constantă AD, A"D" (adiabats). Ele sunt utilizate pentru a determina parametrii hidrocarburilor atunci când sunt comprimate într-un compresor și când ies din duzele dispozitivelor de arzător cu gaz.

Presiunea fazei lichide și de vapori într-un volum închis la o temperatură dată este determinată de punctul de intersecție al izotermei cu una dintre curbele limită KM sau KP.

Presiunea în punctul de intersecție al lui M și E va fi cea dorită. Dacă izoterma nu intersectează curba de limită, aceasta înseamnă că la o anumită temperatură gazul nu se va transforma în stare lichidă, iar presiunea acestuia poate fi determinată dacă se cunoaște volumul său specific, de exemplu, izobarul în punctul de intersecție. a izotermei T"E" și a izocorului B"B".

Volumul specific al unui lichid saturat sau vapori poate fi determinat de temperatura sau presiunea în punctul de intersecție a unei izobare sau izoterme date cu curbele limită ale lichidului KM sau vaporilor KP. Volumul specific al unui gaz este determinat de presiunea și temperatura în punctul de intersecție a izobarelor și izotermelor corespunzătoare.

Entalpia fazei lichide de vapori și gaze se determină pe axa x la valori date de presiune și temperatură în punctul de intersecție a izobarelor cu curbele limită, linii de uscăciune constantă sau izoterme.

Căldura de vaporizare la o presiune dată este determinată ca diferența de entalpii în punctele E și M ale unei izobare date cu curbe de limită comune

Gradul de uscare a aburului X este determinat de L izobară cu o curbă de uscare constantă a aburului la o entalpie dată.

La calcularea proceselor, pe diagramă sunt trasate linii auxiliare. Deci, la limitarea fazei lichide de la începutul P până la finalul P, se aplică o linie MS verticală (procesul are loc fără alimentare sau îndepărtare de căldură). Temperatura la sfârşitul clasificării se determină în punctul C. Intersecţia curbei de uscare a aburului cu izobara Pcon arată cât de mult abur se formează în timpul clasificării. Compresia gazului este reprezentată pe diagramă prin adiabats. Temperatura gazului la sfârşitul comprimării este determinată de izoterma care trece prin punctul D". Lucrul teoretic de comprimare a 1 kg de gaz este determinat de diferenţa de conţinut de căldură în punctele D" şi A".

Lucrul real de compresie va fi ceva mai mare și este determinat de formulă

Eficiența adiabatică a procesului de compresie (0,85-0,9)

6. Amestecuri de gaze și lichide. Recalcularea compoziției amestecului

alimentare cu gaz petrolier lichefiat

Compoziția gazului lichefiat în fazele lichide și de vapori poate fi exprimată prin masă g i, fracții de volum y i și fracții moleculare pentru gazele r i, pentru lichidele X.

Unde m i -- masa, kg

V i -- volum, m 3

N i este numărul de moli ai i-a componentă din amestec.

Pentru gaz (amestecuri ideale) fracțiile molare și de volum sunt egale, acest lucru rezultă din legea lui Avogadro

Conversia compoziției gazului lichefiat de la un tip la altul se realizează după cum urmează:

1. Pentru amestecuri lichide:

A) cu o compoziție de masă cunoscută a componentelor, compoziția volumetrică și molară este determinată de formule

Unde c i și M i sunt densitatea și respectiv masa molară

B) pentru o compoziție volumetrică dată, masa și compoziția molară se găsesc conform formulelor

C) cu o compoziție molară cunoscută, masa și volumul sunt determinate de formule

D) Pentru amestecurile de gaze, conversia din molar în masă se realizează conform (5), iar din masă în volumetrică și molară conform (1) și (2).

7. Determinarea proprietăților GPL

Cu o compoziție cunoscută de gaz lichefiat, presiunea amestecului poate fi calculată folosind formulele:

Densitatea unui amestec de gaze dintr-o compoziție dată este determinată:

Fracția molară a i-a componentă a amestecului

Densitatea i-a componentă a amestecului, kg/m 3

Se găsește conform tabelului sau se calculează conform legii lui Avogadro:

Unde este greutatea moleculară a i-a componentă, kg/kmol

Volumul molecular al i-a componentă, m 3 /kmol

Densitatea medie a unui amestec lichid cu o compoziție de masă cunoscută este determinată de formula:

Cu o compoziție moleculară cunoscută:

Unde este densitatea i-a componentă inclusă în amestecul lichid în faza lichidă, kg/l

Densitatea amestecului de gaze la presiune ridicată se găsește din ecuația de stare pentru gazele reale.

Unde este presiunea absolută (MPa) și t-pa a amestecului.

Constanta de gaz a amestecului, (J/kg K)

z-coeficient de compresibilitate, luând în considerare abaterea gazelor reale de la valorile gazelor ideale.

Constanta de gaz a amestecului se calculează din constanta universală a gazului și greutatea moleculară a amestecului.

Coeficientul de compresibilitate se determină din grafic în funcție de parametrii dați (presiune și temperatură) ai gazului.

Presiunea și temperatura critică medie pentru un amestec de gaze sunt determinate de compoziția acestuia.

Volumul de gaz obținut în timpul evaporării amestecului GPL, m.b. găsit prin formula:

Masa i-a componentă a amestecului, kg

Masa moleculară a i-a componentă a amestecului, kg/kmol

V Mi - volumul molecular al componentei i-a

Pentru a calcula cea mai scăzută temperatură volumetrică de ardere a unui amestec GPL, se utilizează următoarea relație

Căldura volumetrică de ardere inferioară a componentei i, kJ/m 3

Cea mai scăzută temperatură de ardere a masei

Se determină limitele de inflamabilitate ale amestecurilor de GPL care nu conțin impurități de balast:

L cm - limita inferioară sau superioară de aprindere a unui amestec de gaze.

Limita inferioară sau superioară de inflamabilitate a i-a componentă.

8. Scheme de preaplin GPL. Mișcarea GPL din cauza diferențelor de nivel

Există o serie de metode pentru mutarea gazului lichefiat de la camioanele feroviare sau cisterne în containere staționare. Și invers, umplerea containerelor de transport și a buteliilor din depozitele staționare. Proprietățile GPL, fiind lichide fierbinți, cu densitate scăzută și temperatură de vaporizare, determină specificul metodei circuitelor și echipamentelor de deplasare.

GPL este mutat:

Datorită diferenței de niveluri

Comprimarea gazelor

Prin încălzire sau răcire

Folosind un compresor

Folosind o pompă

Deplasarea reciprocă a lichidului

Datorită diferenței de niveluri

Utilizarea presiunii hidrostatice este utilizată la umplerea rezervoarelor subterane din cisterne de cale ferată și rutieră, precum și la umplerea GPL în butelii, dacă terenul permite. Pentru a scurge rezervoarele într-un rezervor, este necesar să combinați fazele lor de vapori și lichide.

În vasele comunicante, lichidul este stabilit la același nivel, astfel încât faza lichidă va curge în rezervorul inferior.

Pentru a crea o rată de scurgere suficientă, la aceeași temperatură și presiune, în rezervor și rezervor este necesar ca, din cauza presiunii hidrostatice, să se creeze o diferență de presiune de cel puțin 0,7-0,1.

Înălțimea hidrostatică minimă necesară în aceste condiții va fi de 14-20 de metri de lichid.

Iarna, rezervorul are o temperatură mai scăzută decât rezervorul, adică. P de gaz în rezervor va fi mai mic decât în ​​rezervor.

Prin urmare, pentru a se scurge, diferența de nivel trebuie să compenseze această diferență de presiune

Unde este presiunea gazului în rezervor, Pa

Presiunea gazului în rezervor

Densitatea fazei lichide a GPL, kg/m 3

Vara, în momentul inițial al scurgerii, este posibilă amplasarea rezervoarelor sub rezervor. Dar aici temperatura din rezervor va fi influențată de lichidul mai fierbinte din rezervor, iar căderea de presiune va scădea la aproximativ 0. Drenajul se va opri. Prin urmare, vara, la scurgere, fazele de vapori ale cisternei și rezervorului nu trebuie conectate.

metoda „+”:

1. Simplitatea schemei

2. Lipsa unităților mecanice

3. Funcționarea fiabilă a tuturor componentelor

4. Circuitul este gata de funcționare în orice moment, indiferent de prezența unei surse externe de energie

metoda "-":

1. Imposibilitatea folosirii terenului cu teren montan.

2. Durată lungă a procesului.

3. Pierderi mari de gaz la trimiterea lui înapoi sub formă de vapori în rezervoarele drenate.

9. Statii de benzina

GNS reprezintă baza pentru alimentarea sistemelor cu gaze și pentru alimentarea consumatorilor cu gaze lichefiate provenite de la instalațiile gaz-benzină.

Următoarele sunt efectuate pe GNS. lucrări:

· -recepţia gazelor lichefiate de la furnizor

· -scurgere compresor gaze către instalațiile lor de depozitare

· - depozitarea GPL în rezervoare supraterane, subterane sau izoterme, în butelii sau goluri subterane.

· - evacuarea reziduurilor neevaporate din cilindru si aer comprimat. gaz din butelii cu o serie de defecțiuni

· -deversare de petrol comprimat gaz în butelii, rezervoare mobile și cisterne

· -receptie butelii goale si livrare butelii pline

· - transportul aerului comprimat. gaze prin rețeaua internă de conducte

· -repararea cilindrilor si reexaminarea acestora

Întreținerea și repararea echipamentelor din stație

În unele cazuri, GNS produce:

· -alimentarea vehiculelor care circulă cu gaz lichefiat. gaz de la o pompă de benzină

· -amestecarea vaporilor de gaz cu aer sau cu gaze cu putine calorii

· - livrarea vaporilor comprimati. gaz de gaz-aer și amestecuri de gaze la munte. sisteme de distributie

Pentru a efectua aceste operațiuni, GNS are următoarele. divizii si ateliere:

· -pasaj superior de descărcare a unei linii de cale ferată sau tr-intrare cu dispozitive de deconectare

· - Baza de stocare GPL, formata din rezervoare supraterane sau subterane care functioneaza sub presiune, izoterme. tancuri

· - atelier de pompare și comprimare pentru drenarea GPL din rezervoarele feroviare în depozite și furnizarea acestuia pentru umplere

· -atelier pentru umplerea buteliilor si scurgerea reziduurilor grele neevaporate din acestea

· - depozit pentru aprovizionarea zilnică cu butelii goale și pline

· -coloane pentru umplerea autocisterne

· -comunicari ale fazelor lichide si vaporilor, racordand toate sectiile statiei de pompare a gazelor si asigurand deplasarea acestora.

GNS ar trebui să fie amplasat în afara zonelor populate, pe partea sub vânt a vântului dominant și trebuie respectate distanțele necesare între GNS și alte structuri.

În funcție de volumul instalațiilor de depozitare și de modul de instalare a rezervoarelor, aceste distanțe variază de la 40 la 300 m.

Literatură

1. Abramochkin E.G.: Optica modernă a fasciculelor gaussiene. - M.: FIZMATLIT, 2010

2. Alekseev G.V.: Optimizarea în problemele staționare de transfer de căldură și masă și hidrodinamică magnetică. - M.: Lumea științifică, 2010

3. Amusya M.Ya.: Absorbția fotonilor, împrăștierea electronilor, dezintegrarea locurilor libere. - Sankt Petersburg: Știință, 2010

4. Antonov V.F.: Fizică și biofizică. - M.: GEOTAR-Media, 2010

5. Bankov S.E.: Cristale electromagnetice. - M.: FIZMATLIT, 2010

6. Barabanov A.L.: Simetrii și corelații spin-unghi în reacții și dezintegrari. - M.: FIZMATLIT, 2010

7. Belokon A.V.: Modelarea matematică a proceselor de polarizare ireversibilă. - M.: FIZMATLIT, 2010

8. Boboshina S.B.: Curs de fizică generală. - M.: Dropia, 2010

9. Breuer H.-P: Teoria sistemelor cuantice deschise. - Izhevsk: Institutul de Cercetare în Calculatoare, 2010

10. Vinogradov E.A.: Câmpuri electromagnetice stimulate termic ale corpurilor solide. - M.: FIZMATLIT, 2010

11. Virchenko Yu.P.: Seturi aleatorii cu rafinamente Markov în spațiul de imersie unidimensional. - Belgorod: BelSU, 2010

12. G.P. Berman şi colab.; BANDĂ din engleza E.V. Bondareva; sub stiintifica ed. S.V. Kapelnitsky: Microscopie cu forță de rezonanță magnetică și măsurători cu un singur spin. - Izhevsk: Institutul de Cercetare a Calculatoarelor Izhevsk, 2010

13. Golenishchev-Kutuzov A.V.: Cristale fotonice și fononice. - M.: FIZMATLIT, 2010

14. Dyachkov P.N.: Proprietăți electronice și aplicarea nanotuburilor. - M.: BINOM. Laboratorul de cunoștințe, 2010

Postat pe Allbest.ru

Documente similare

Natura fenomenului, proprietăți, metode de producere și utilizare a gazelor lichefiate. Metoda Linde sigură, metoda Claude eficientă, studiul proprietăților la temperatură zero folosind gaze lichefiate. Aplicarea gazelor în industrie și medicină.

rezumat, adăugat 23.04.2011


Compoziția chimică și formarea compoziției chimice a gazelor din zăcămintele de gaz și petrol. Clasificarea gazelor: după condițiile prezenței lor în natură, după geneza gazelor, după compoziția lor chimică, după valoarea lor. Metode de determinare a compoziției gazelor naturale.

lucrare de curs, adăugată 30.10.2011


Termodinamica este studiul energiei și al științei generale fundamentale a ingineriei. Sistemul termodinamic și parametrii stării sale: energie internă, entalpie. Legea conservării energiei. Amestecuri de gaze ideale. Probleme pe subiect pentru rezolvare independentă.

teză, adăugată 25.01.2009


Fizica temperaturilor scăzute. Probleme de temperatură scăzută și posibilități de lichefiere a gazului. Intensitatea mișcărilor termice. Proprietățile gazelor și lichidelor la temperaturi scăzute. Primirea temperaturilor scăzute. Superfluiditatea și alte proprietăți ale heliului lichid.

lucrare curs, adaugat 16.08.2012


Studiul conductivității termice ca mărime fizică care determină viteza de transfer de căldură de către particulele structurale ale unei substanțe în procesul de mișcare termică. Metode de transfer de căldură: convecție, radiație, radiație. Parametrii conductivității termice a lichidelor și gazelor.

lucrare de curs, adăugată 12.01.2010


Fundamentele teoriei difuziei și arderii cinetice. Analiza evoluțiilor inovatoare în domeniul arderii. Calculul temperaturii de ardere a gazului. Limitele de aprindere și presiune în timpul exploziei gazelor. Probleme ale stabilității arderii gazelor și metode de rezolvare a acestora.

lucrare curs, adaugat 12.08.2014


Trecerea în revistă a metodelor de curățare a gazelor de ardere din centralele termice. Reconstrucția instalației de purificare a gazelor arse a unității de cazan TP-90 a unității de putere de 150 MW la CTC-1 al TPP Pridneprovskaya. Calculul scruberului Venturi pentru curatarea gazelor de ardere a cazanului TP-90.

teză, adăugată 19.02.2015


Caracteristici de determinare a exergiei fluidului de lucru. Prima lege a termodinamicii. Ciclul circular al unui motor termic. Parametrii amestecului de gaze. Transfer de căldură convectiv și radiant. Condiții de temperatură în timpul unui incendiu în cameră. Modificarea condițiilor la limită de al treilea fel.

test, adaugat 19.05.2015


Principiul de funcționare și clasificarea mașinilor pentru comprimarea și deplasarea gazelor. Gradul de compresie, principii și criterii de măsurare a acestuia. Procedura de întocmire a unui grafic indicator. Eficiență volumetrică și productivitate. Compresie în mai multe etape.

prezentare, adaugat 28.09.2013


Rolul analizei unidimensionale în rezolvarea problemelor tehnice. Ecuații Bernoulli pentru fluide ideale și reale. Exprimarea vitezei sunetului prin parametrii termodinamici. Debit izoentropic, debit critic. Duza Laval și principiul său de funcționare.

UTILIZAREA GAZELOR DE HIDROCARBURI DE PLANTE. INSTALAȚII DE PROFIL COMBUSTIBIL ȘI COMPLEX

CAPITOLUL VIII

UTILIZAREA ȘI PRELUCRAREA GAZELOR DE HIDROCARBURI DE PLANTE

CARACTERISTICILE GAZELOR

Toate procesele de prelucrare distructivă a materiilor prime petroliere sunt însoțite de formarea gazelor de hidrocarburi. Randamentul acestor gaze este în medie de 5-20% din materia primă. În timpul procesării profunde, o rafinărie modernă de petrol cu ​​o capacitate de 12 milioane de tone de petrol pe an produce aproximativ 1 milion de tone (adică peste 8% din greutate) de hidrocarburi gazoase. În acest sens, piroliza ocupă un loc special printre procesele distructive, unde gazul bogat în olefine ușoare este produsul țintă. În acest caz, după extragerea fracției de etilenă, propilenă și butilen-butadienă, rămâne și o parte saturată a gazului, care în timpul pirolizei gazelor este în principal reciclată, iar în timpul pirolizei benzinei și a altor materii prime lichide părăsește fracționarea gazelor. unitate.

Randamentele de gaz în timpul principalelor procese catalitice de prelucrare a materiei prime petroliere sunt foarte semnificative: reformarea catalitică produce 10-20% (greutate) gaz din materie primă (inclusiv 1 până la 2% hidrogen); cu cracare catalitică, randamentul în gaz este de 12-15% (greutate). În tabel 39 prezintă compoziția aproximativă a gazelor formate în timpul principalelor procese de rafinare a petrolului.

Pentru procesele care au loc sub presiunea hidrogenului (reformare, izomerizare, hidrocracare, hidrotratare), compoziția gazelor este relativ simplă și, ca și gazele naturale și asociate, se caracterizează prin absența hidrocarburilor nesaturate. În același timp, toate procesele termice și unele catalitice produc gaze cu o compoziție mai complexă, cu un conținut mai mare sau mai mic de hidrocarburi nesaturate. Concentrația de hidrocarburi nesaturate depinde într-o oarecare măsură de compoziția materiei prime, dar este determinată în principal de severitatea regimului, iar pentru cracare catalitică, de catalizatorul utilizat. De exemplu, cocsificarea continuă a gudronului în condiții normale (530-

540 °C) produce gaz cu „30% (masă) de hidrocarburi nesaturate, iar ridicarea temperaturii la 600 °C crește cantitatea de hidrocarburi nesaturate la aproape 50%. Tranziția unităților de cracare catalitică la catalizatori care conțin zeolit ​​a determinat o scădere a randamentului total de gaz.

Pe lângă conținutul de hidrocarburi nesaturate, gazele de fabrică se caracterizează și prin concentrația părții „grase” - fracția C 3 -C4. Cele mai valoroase hidrocarburi ale acestei fracțiuni sunt izobutanul și butilene, care sunt materiile prime pentru alchilarea catalitică (producția componentei cu octan ridicat a benzinelor pentru automobile și aviație). Cel mai puțin interesant este partea „uscata” a gazului - hidrogen, metan și fracția Cr (etan + etilenă). Hidrogenul și etilena conținute în gazul uscat sunt valoroase, dar hidrogenul este extras numai din gazul de reformare, deoarece se formează acolo în cantități semnificative și este separat într-un separator de gaz de înaltă presiune la reformator însuși (restul gazului conține doar urme de hidrogen). Gazele din procesele rămase, atunci când sunt amestecate înainte de purificare și fracționare a gazelor, conțin hidrogen într-o concentrație relativ mică.

Tabelul 39. Compoziția gazelor de hidrocarburi în timpul principalelor procese de rafinare a petrolului

Compoziția gazului, % (greutate)

a Date de la A. N. Tarasov. ^Date de A.F. Krasyukov. în Date 3. I. Syunyaeva. d Date de la V. N. Erkia. d Date generalizate. e Date de la S.P.Rogov.

centrare. În timpul rafinării profunde a petrolului, randamentul de gaze uscate ajunge la 3-4,5% (masă), iar compoziția lor este aproximativ următoarea (% masă, per gaz):

Hidrogen.....3,0-3,5 Etan......“30

Metan......26-27 Propan + propilenă. . 8,0-8,5

Etilena........27-28 Fracția C*. . . . „5

Desigur, compoziția gazului uscat la diferite instalații variază în funcție de profilul instalației și de raportul dintre capacitățile proceselor individuale. Complexitatea tehnologiei de separare a etilenei și a hidrogenului ne obligă să renunțăm la acest lucru deocamdată, iar gazul uscat este de obicei folosit în fabrică ca combustibil de proces. Cu toate acestea, este posibil să se asigure separarea preliminară a celor mai valoroase componente de gazul uscat. M, Pe baza concentrației relative a părților uscate și grase ale gazului, gazul de cracare termică sub presiune H și gazul de cocsificare, în care conținutul de fracții până la și inclusiv Cr B este de 35-60% (greutate), poate fi considerat „uscat”. Dimpotrivă, gazele de cracare catalitică conțin 60-75% hidrocarburi C3-C4 (vezi Tabelul 39) - acestea sunt gaze „grase”.

Resursele de gaze de rafinărie sunt în mod natural legate de adâncimea rafinării petrolului la rafinărie; În timpul procesării profunde, utilizarea rațională a gazului are o importanță economică deosebit de mare. Direcția de prelucrare a fracțiilor de gaz este determinată de profilul instalației, mai ales ținând cont de faptul că instalația este de obicei un complex petrochimic în care procesele de rafinare a petrolului sunt combinate cu prepararea monomerilor pentru sinteza petrochimică sau sunt însoțite de procesele petrochimice în sine (producția de polipropilenă, aditivi eu

Unele componente ale gazului sunt utilizate direct de hidrocarburi la uzină: gazul „uscat” este de obicei un combustibil de proces, gazul de reformare care conține hidrogen este necesar pentru procesele hidronice (hidrotratare, hidrocracare). Dacă unitățile de hidrocracare sunt incluse în structura instalației, nevoia de hidrogen nu poate fi satisfăcută doar prin reformare, astfel încât o parte din gazul uscat (de obicei metan și etan) este supusă conversiei B pentru a produce hidrogen. ȘI

Esențială pentru utilizarea gazelor de rafinărie este selecția completă a celor mai valoroase componente din conținutul lor potențial, adică funcționarea eficientă a instalațiilor de separare a gazelor. Majoritatea rafinăriilor moderne au două unități de separare a gazelor: pentru gaze saturate și pentru gaze nesaturate. Ш Separarea în comun a acestor gaze este irațională, deoarece componentele nesaturate sunt mai valoroase și sunt mai ușor de selectat cu cea mai mare completitudine din amestecurile mai concentrate. Diagramele gazelor

Tabelul 40. Câteva constante fizice ale hidrocarburilor gazoase

* Temperatura la care se determină densitatea lichidului lichefiat este indicată în paranteze.

separarea gazelor saturate și nesaturate poate fi similară sau ușor diferită (în funcție de profilul instalației, adică de volumul specific al ambelor gaze).

În tabel 40 prezintă unele constante fizice ale hidrocarburilor gazoase. Cei mai puțin volatili izomeri sunt (5-butilenă și n- butan. Temperaturile critice ale componentelor fracției C4 se situează în intervalul 134-163 °C, ceea ce indică posibilitatea de lichefiere a acestor hidrocarburi la presiuni relativ scăzute și temperaturi peste 30-40 °C, accesibile pentru răcirea cu apă. De exemplu, n-butanul la 40 °C are o presiune de 0,4 MPa și la această temperatură poate fi ușor transformat în lichid (chiar și cu răcirea cu apă în partea de sus a coloanei de butan). Dimpotrivă, etilena are o temperatură critică de numai +9,5 °C, adică răcirea cu apă este nepotrivită pentru condensarea ei chiar și la presiune mult mai mare și trebuie utilizați agenți frigorifici speciali.

PREGĂTIREA GAZELOR PENTRU PRELUCRARE

Principiile generale și schemele tehnologice pentru uscarea gazelor de hidrocarburi și purificarea acestora din hidrogen sulfurat sunt prezentate în partea I a cursului „Tehnologia procesării petrolului și gazelor” în legătură cu gazele naturale și asociate. Mai jos sunt menționate doar acele metode de preparare care sunt tipice pentru gazele de hidrocarburi din plante.

Uscarea gazelor din fabrică nu este întotdeauna necesară. De regulă, este utilizat în cazurile în care gazul este supus redresării ulterioare la temperatură scăzută (de exemplu, la izolarea etilenei pure) sau este trimis direct pentru prelucrare catalitică la o instalație cu un catalizator care este sensibil la umiditate. La temperaturi scăzute de rectificare (până la -100 °C), condensul de apă va precipita chiar și cu umiditate scăzută a gazului. De exemplu, pentru gazul de hidrocarburi situat la 0.MPa" cu un conținut de apă de 2 g/m3, punctul de rouă a fost l ; 14 °C și 1 PRI C0 G apă de reținere 0,17 g/m 3 numai -20 °C, adică la temperaturi sub -20 °C, gazul ar fi trebuit să conțină mai puțin de 0,17 g de umiditate 1ag

1 m3. O creștere a presiunii necesită, de asemenea, o uscare mai profundă, deoarece presiunea crește punctul de rouă; de exemplu, pentru același gaz, cu o creștere a presiunii absolute de la 0,7 la 3,5 MPa, punctul de rouă a crescut de la 14 la 39 °C și 14 °C și 3,5 MPa, conținutul maxim admis de umiditate a fost de numai 0,5 g/m3.

Gradul de uscare a gazului este determinat nu numai de posibilitatea de condensare a apei, ci și de formarea de hidrați. Hidratează! Sunt compuși complecși ai moleculelor de gaz cu apa.Se cunosc hidrați de metan (CH 4 -6H 2 0), etan (C 2 Hb-7H 2 0)) și D p. În aparență, hidrații sunt cristalini voluminosi; formațiuni, în funcție de compoziție, albe sau transparente, ca gheața Hidrații sunt instabili și, la schimbările de temperatură sau temperatură, se descompun ușor în gaz și apă.

Este caracteristic că hidrații se pot forma numai la presiuni și temperaturi ridicate peste zero, iar hidrocarburile mai grele formează hidrați mai ușor decât cele cu greutate moleculară mică. Astfel, metanul este capabil să formeze hidroxid la 12,5 °C și 10 MPa; etanul la aceeași temperatură formează 1 HID p la o presiune de numai 2,5 MPa. Hidrații pot exista numai în prezența excesului de umiditate în gaz, adică atunci când presiunea parțială a vaporilor de apă în faza gazoasă este mai mare decât presiunea de vapori a gazului.Astfel, conținutul de umiditate din gaz trebuie să corespundă rouei. punct în care presiunea vaporilor de apă saturați va fi mai mică decât presiunea vaporilor de hidrat la temperatura ambiantă.

Absorbantele lichide de umezeală nu pot reduce punctul de rouă sub minus 15 °C, iar pentru funcționarea fiabilă a instalației care fracţionează gazele de piroliză, punctul de rouă nu trebuie să depășească minus^ gg_

minus 70 °C. Prin urmare, pentru a usca gazele de piroliză, se folosesc absorbanți solizi - în principal zeoliți sau zeoliți cu gel de aluminiu. Uscarea gazelor care conțin hidrocarburi nesaturate cu adsorbanți este complicată de posibilitatea polimerizării parțiale. a acestor componente. În ceea ce privește gazul de piroliză, separarea preliminară a hidrocarburilor C5 și C4, constând parțial din diene, care se polimerizează cel mai ușor, are o importanță excepțională. Conținutul de 3-5% (greutate) hidrocarburi C5 în gaz duce la o pierdere rapidă a activității adsorbantei.

O componentă necesară a instalațiilor de reformare catalitică este o unitate de uscare a gazului circulant care conține hidrogen. În cap. VI s-a remarcat că pentru a evita dezactivarea catalizatorului (din cauza leșierii halogenului), conținutul de umiditate din gazul circulant este menținut în intervalul (14-1,5) 10 ~ 3% (vol.).

Uscarea preliminară a materiei prime de reformare se realizează în coloana de stabilizare a unității de hidrotratare. Uscarea gazului circulant are loc în unul dintre cele două sau mai multe adsorbante care funcționează alternativ umplute cu zeoliți rezistenți la acizi (împotriva HC1). Timpul de funcționare continuă a adsorbantului este de 24-36 de ore, după care alimentarea cu gaz este comutată la un alt adsorbant, iar stratul de zeolit ​​uzat este tratat cu gaz inert fierbinte (până la 350 °C). Potrivit lui A.D. Sulimov, adsorbantele pentru uscare cu gaze pot fi pornite numai în perioada în care unitatea de reformare este pusă în funcțiune, precum și în timpul regenerării catalizatorului.

De regulă, înainte de a trimite gazele din fabrică pentru separare, acestea sunt purificate. Scopul epurării este cel mai adesea îndepărtarea compușilor de sulf, reprezentați în gazele petroliere în principal prin hidrogen sulfurat. Prezența hidrogenului sulfurat în gaz este inacceptabilă din cauza: 1) proprietăților corozive și toxice ale hidrogenului sulfurat și 2) efectului otrăvitor asupra multor catalizatori. Deoarece la prelucrarea materiilor prime sulfuroase concentrația de hidrogen sulfurat în gaz poate fi foarte semnificativă, este necesar nu numai să o îndepărtați din gaz, ci și să o folosiți pentru a produce sulf sau acid sulfuric. Dacă componentele gazoase grele sunt primite dintr-o fabrică de proces în formă lichidă (sub presiune), acestea sunt uneori supuse doar spălării alcaline pentru a îndepărta sulful și compușii acizi. Pentru purificarea hidrocarburilor în faza gazoasă se folosesc soluții apoase de etanolamine, fenolați și alți reactivi. Cele mai comune metode de curățare sunt etanolaminele:

H2N-C2H4OH HN(C2H4OH)2N(C2H4OH)3

monoetaiolamină dietanolamină trietanolamină

Purificarea gazelor cu etanolamine este un exemplu tipic de proces de sorbție circulară (Fig. 101). În procesele de acest tip, hidrogenul sulfurat este absorbit din gaz printr-o soluție de reactiv dintr-un aparat și eliberat din soluție ca urmare a stripării acesteia într-un alt aparat. Reactivul astfel regenerat este returnat pentru a absorbi hidrogenul sulfurat. Purificarea gazelor are loc prin chemisorbția hidrogenului sulfurat cu o soluție apoasă 15-30% de etanolamină. Uneori se folosește un amestec de etanolamină și etanol sau gazul este tratat secvenţial cu acești solvenți. De exemplu, în instalațiile de reformare catalitică de tip mai vechi (35-5), unde s-a efectuat hidrotratarea materiilor prime folosind ETS la TST, s-a asigurat purificarea gazului circulant cu monoetanolamină, urmată de spălarea cu apă și uscarea DIE. titan.

lenglicol. T^xno^LO giche CepoSodopol purificat Care este schema de curățare din fabrică?

Orez. 101. Schemă tehnologică pentru purificarea gazelor cu o alimentare în două etape de monoetanolamină:

1 - absorbant; 2 - frigidere absorbante; 3 - pompe; 4 - schimbatoare de caldura; 5 - frigider cu hidrogen sulfurat; 6 - desorbitor; 7 - călugăr.

gazele, în principiu, nu este 0 diferită de cea pentru gazele naturale.

Dintre celelalte amine se foloseşte metildietanol^min^N-metilpirolidona ((amină ciclică); se recomandă pos^L0diy pentru ras 30Bj care conţine, pe lângă hidrogen sulfurat, o cantitate semnificativă de dioxid de carbon.

Dispozitivele principale pentru purificarea gazelor cu reactivi lichizi sunt un absorbant de tip placă sau de tip ambalat și o coloană de stripare (desorber). Absorbantul este realizat din oțel carbon; contine 10-20 de placi sau o duza din inele Raschig. Producem si coloane de distilare pentru striparea hidrogenului sulfurat! yut ta. șină sau atașament.

Căldura necesară pentru abur este introdusă printr-un cazan extern, de obicei încălzit cu abur de apă. Un parametru important este temperatura fundului desorberului. Astfel, pentru monoetanolamină, se recomandă o temperatură de abur de cel mult 125 °C, deoarece odată cu creșterea temperaturii rata de aplicare a acestui reactiv crește rapid. Datorită temperaturii ridicate la fundul coloanei de stripare și în cazan, se observă coroziune cu hidrogen sulfurat, astfel că tuburile cazanului sunt din oțel inoxidabil (Art. 18-8); Partea inferioară a coloanei are și o căptușeală corespunzătoare.

SEPARAREA GAZULUI ÎN COMPONENTE

Compoziția gazelor de fabrică prezentată în tabel. 39 (p. 275), este tipic pentru întregul gaz (cantitatea de echilibru) F obținută într-un proces dat, adică înseamnă că ) g etI . Fracția zine nu conține componente gazoase - benzina este stabilă. Separând practic gazul de gaz! NZ ina poate fi realizat în una sau mai multe etape.

De exemplu, în timpul proceselor de reformare catalitică și hidrogenare, gazul care conține hidrogen este separat într-un separator de gaz de înaltă presiune. Concentrația de hidrogen din acesta este determinată de presiunea și temperatura de separare: cu cât presiunea este mai mare și temperatura este mai mică, cu atât este mai mare solubilitatea părții de hidrocarbură a gazului din catalizator și cu atât gazul separat este mai „uscat” (mai ușor). din catalizator.

În separatorul de gaz de înaltă presiune, situat conform schemei instalației de reformare catalitică direct în spatele schimbătoarelor de căldură și condensatoarelor, presiunea este aproape aceeași ca în blocul reactor, de exemplu 3 MPa; aceasta asigură separarea gazului cu 70-80% (vol.) hidrogen, iar majoritatea componentelor de hidrocarbură rămân dizolvate în catalizator. Compozițiile fazelor gazoase și lichide vor fi determinate de relațiile de echilibru inerente unei combinații date de temperatură și presiune. În următorul separator de gaze, din cauza căderii de presiune, o parte din hidrocarbură gazoasă este eliberată din catalizator, dar cea mai grea parte a acestuia rămâne (în principal) în catalizator, care trebuie stabilizat. O imagine similară se observă în instalațiile de hidrogenare.

În procesul de cracare catalitică, care are loc la o presiune apropiată de cea atmosferică, presiunea scăzută din separatorul de gaz forțează utilizarea unui compresor, care primește gaz. Totuși, în acest caz, deși modul separator de gaz favorizează separarea componentelor grele, acestea din urmă vor rămâne parțial în benzină, iar stabilizarea acesteia va fi necesară. În același timp, gazul care iese din separatorul de gaze captează fracțiunile ușoare de benzină, care trebuie apoi extrase din aceasta.

Multe dintre schemele moderne combină separarea gazelor în componente și stabilizarea benzinei.

Pentru separarea clară a hidrocarburilor gazoase, este necesară rectificarea sau o combinație de rectificare și absorbție. Acesta din urmă este necesar dacă există multă parte „uscata” în gaz, în special metan. În acest caz, este recomandabil să se separe mai întâi partea „uscata” prin absorbție, urmată de separarea gazului rămas prin rectificare. Cu un conținut moderat de metan, unitatea de absorbție poate fi exclusă din circuit. În fig. 102 prezintă o diagramă de acest tip, destinată separării gazelor limitatoare: gaz umed și fracțiune de cap instabilă din instalațiile de distilare atmosferică, precum și gazele de reformare catalitică.

Toate componentele gazoase (gazul de hidrocarburi reformate, gazul drept) sunt comprimate de un compresor TsK-1) urmată de răcire într-un frigider cu apă XK-1 si frigider cu amoniac XK-2 pana la 4 ore C. La gazul lichefiat din colectie S-4 se adaugă distilate instabile de stabilizare lichidă de la AT și unități de reformare și întregul flux este direcționat către coloana deetanizatorului K-1-

Coloană K-1 operează în modul de condensare incompletă a produsului principal - fracția metan-etan. Refrigerare cu amoniac

Orez. 102. Schema tehnologică a unei unități de fracționare a gazelor (GFU):

TsK-1- compresor de gaz; XK-1- frigider cu apa; ХК-2, ХК-3- frigidere cu amoniac; ХК-4, ХК-5, ХК-6 - răcitoare de aer; S-1, S-2, S-3, S-4- separatoare-colectore de gaz lichid; K-1 - deetanizator; K" 2 - debutanizator; K-3 - coloană de propan; K-4 - coloană cu izobutan; E-1, E-2, E-3, E-4 - rezervoare de irigare; N-1, N-2- pompe.

Nick XK-3 răcește cureaua pentru cap la 0°C; În același timp, condensul (partea mai grea a gazului uscat - etan) circulă sub formă de irigare, iar cantitatea de gaz uscat părăsește partea de sus a rezervorului. E-1. Rezidu de coloană deetanizat K-1 intră în coloană pentru separare ulterioară K-2. Coloană K-2 servește la separarea fracției propan-butan de hidrocarburile Cs și mai mari. Curea pentru cap coloană K-2 după condensare și răcire, servește parțial ca reflux pentru această coloană; restul condensului intră în coloana de propan K-3, unde se separă fracția de propan. În coloană K-4 apare diviziunea n-și izo: butan.

Mai jos sunt principalii parametri de funcționare ai coloanelor HFC descrise și numărul de tăvi din coloane:

Instalaţiile pentru fracţionarea gazelor prin rectificare se caracterizează prin unele caracteristici. Nevoia de condensare completă sau parțială a fluxului de deasupra forțează ca distilarea să se efectueze sub presiune, care este mai mare, cu cât fluxul de deasupra este mai ușor. Cu toate acestea, presiunea crescută face separarea dificilă. De exemplu, pentru un amestec binar de propan + izobutan, volatilitatea relativă a la 100 °C și 2 MPa este egală cu 1,7 și la aceeași temperatură, dar la 1 MPa este deja a = 1,9, adică separarea este mai ușoară .

Utilizarea ulterioară a componentelor gazoase necesită separarea lor destul de clară și selecția ridicată din potențial, motiv pentru care coloanele HFC conțin un număr mare de tăvi. Se știe că viteza admisibilă a vaporilor în coloane este o funcție de diferența dintre densitățile refluxului fierbinte care curge din placă și vaporii care se ridică în aceeași secțiune. Deoarece creșterea presiunii la 1-2 MPa crește densitatea vaporilor de 10-20 de ori (împotrivă condițiilor de separare la presiunea atmosferică), vitezele admisibile ale vaporilor în coloanele HFC nu depășesc 0,20-0,25 m/s.

Schema HFC descrisă este de mică utilitate dacă gazul este bogat în metan, ceea ce este tipic, de exemplu, pentru cracarea termică și gazele de cocsificare. În acest caz, în rezervorul de reflux al primei coloane (dezetanizator), din cauza presiunii parțiale ridicate a metanului, nu se poate realiza nici măcar condensarea parțială a gazului. Coloana funcționează doar ca un evaporator, iar schema de fracționare a gazelor trebuie să includă o unitate pentru separarea preliminară prin absorbție a fracției metan-etan, adică separarea gazului folosind o schemă de absorbție-distilare (AGFU).

Utilizarea absorbției convenționale nu este suficient de eficientă, deoarece absorbția singură nu poate realiza o separare clară, iar dacă un gaz uscat este selectat la 100% din conținutul său potențial în amestecul de gaze, va lua inevitabil cu el o anumită cantitate de componente mai grele. Dacă ne asigurăm că fracția C3 este complet absentă din gazul uscat, o parte din gazul uscat va pleca împreună cu absorbantul saturat și, atunci când acesta din urmă este îndepărtat, va ajunge în fracțiile C3-C4.

Dispozitivul cel mai utilizat în prezent se numește absorbant de fracționare și combină procesele de absorbție a fracției C3 și de desorbție a gazului uscat (prin urmare, absorbantul de fracționare este uneori numit absorbant-desorbitor). Absorbantul de fracționare este o coloană combinată; partea superioară primește absorbant de rece, iar partea inferioară primește căldură. Gazul umed este furnizat în partea de mijloc a aparatului (Fig. 103). De obicei, aparatul are 40-50 de plăci, distribuite aproximativ egal între secțiunile de absorbție și desorbție. Drept urmare, mulți

contactul treptat al fazelor gazoase și lichide în partea superioară h parte a aparatului, cea mai grea parte a gazului este absorbită; Curgând în jos, absorbantul saturat întâlnește vapori din ce în ce mai fierbinți desorbiți din lichidul care curge în partea inferioară a coloanei. Ca rezultat, partea superioară a absorbantului de fracționare pleacă

uscat gazul care conţine hidrocarburi Ci-C2 şi hidrocarburile C3-3-C4 sunt îndepărtate de jos împreună cu absorbantul sărac.

Orez. 103. Absorbant de fracționare (dezetanizator):

I - coloană; 2, 4 - frigidere absorbante; 3 - pompe; 5 - fierbere

Presiunea din absorbantul de fracționare este de obicei menținută la 1,2 până la 2,0 MPa, deși în unele cazuri ajunge la 3 MPa. Pe măsură ce presiunea crește, absorbția componentelor gazoase crește, dar trebuie avut în vedere că o creștere a presiunii în intervalul de 1,2-2 MPa contribuie puțin la absorbția propanului și, în același timp, neadăugarea absorbţia etanului (constantele de echilibru a hidrocarburilor) creşte semnificativ Cu-Cr scade odată cu creşterea presiunii într-o măsură mai mare decât pentru hidrocarburile C3-C 4).

Mai jos este o diagramă a unei unități pentru separarea gazelor în comun și cracarea catalitică a benzinei, operată la una dintre fabrici (Fig. 104). Dispozitivele principale sunt un absorbant de fracționare a gazului 3, coloana de stabilizare 8, coloană de propan 11 w coloana de butan 14.

Gazul umed din separatorul de gaz prin partea superioară a separatorului de picături / intră în unitatea de curățare A monueta-nolamină și apoi furnizată de compresoare unui absorbant de fracționare a gazului 3; Benzina instabilă este pompată acolo ca irigare din partea de jos a rezervorului 2, precum și (puțin peste intrarea de gaz) condens format ca urmare a comprimării gazului umed și lichid din separatorul de picături /.

Absorbantul principal furnizat în partea superioară a absorbantului 3, servește benzină instabilă dintr-un recipient 2\ În plus, este furnizată benzină stabilă (cu câteva plăci mai sus) pentru a absorbi transportul de benzină instabilă. Absorbantul are un sistem

trei irigații cu circulație pentru a elimina căldura de absorbție; fluxurile circulante sunt racite in racitoare de apa 4 și reveniți la farfuria de mai sus. Gazul uscat trece printr-un separator de gaz 5, unde se separă o anumită cantitate de condens” și intră în rețeaua de gaze a centralei.

Gaz uscat

1 - eliminator de picături; 2, 10 - containere; 3 - absorbant de fracționare a gazelor; 4 - frigidere cu irigare cu circulatie; 5 - separator de gaze; 6 - cuptor tubular (refierbe); 7 - schimbatoare de caldura; 8 - stabilizator; 9 - frigidere-condensatoare; 11 - coloană de propan; /2-. frigidere; 13 - refierbătoare; 14 - coloană de butan; A - unitate de purificare a gazului monoetanol cu ​​amină; B - compresor; IN - unitate pentru curățarea și uscarea distilației de stabilizare; G- unitate pentru alcalinizarea benzinei stabile.

Benzina deetanizată cu fracțiile absorbite C3-C4 este încălzită în schimbătorul de căldură 7 și introdusă în coloana de stabilizare 8, al cărui scop este debutanizarea benzinei. Coace 6 (cu două secțiuni) este un refierbător pentru coloane 3 la 8. Benzina stabilă trece prin schimbătorul de căldură 7, degajă căldură benzinei instabile și materiei prime a coloanei de propan și este răcită în frigider 12 si merge la bloc G alcalinizare. Distilatul de stabilizare (capul) este condensat în frigider-condensator 9 iar din recipient 10 parțial pompat pentru a iriga coloana 8\ cantitatea rămasă de distilat este trimisă secvenţial pentru purificare cu monoetanolamină şi soluţie alcalină şi pentru uscare cu dietilen glicol. Apoi distilatul, constând în principal din fracții C3-C4, este trimis în coloană ȘI pentru a separa fracția propan-propilenă, care este îndepărtată din instalație din vârful acestei coloane după condensare și răcire.

Rămânând din coloană 11 curge în coloană 14, unde are loc o separare similară a fracției butan-butilenă de reziduul mai greu (în principal fracțiunea C5), care prin frigider 12 se alătură curentului de benzină stabilă. În vederea

Tabelul 41. Caracteristicile dispozitivelor și modul tehnologic al instalației de fracționare a gazelor

Absorbant3 Coloană8 ColoanăJ1 Coloană14

Indicatori

Diametru, mm

Distanța dintre plăci, mm Presiune, MPa Temperatura, °C

sectiunea de alimentare

Frecvența de irigare

Notă. Fiecare coloană are 60 de tăvi pentru supape cu flux dublu.

că temperatura fundului coloanelor Și și 14 relativ mici (Tabelul 41), ele sunt încălzite de refierbătoare cu abur 13.

Instalația descrisă are o capacitate de proiectare de 417 mii tone pe an, inclusiv 257 mii tone benzină instabilă și 160 mii tone gaz umed. În timpul funcționării, productivitatea instalației a depășit-o pe cea de proiectare. Puritatea fracției propan-propilenă este de 96%, butan-butilenă 97%; selecție din potențial 82, respectiv 95%; gazul uscat conținea doar 0,3% din fracția C4 și aproape 90% consta din fracțiuni până la C2 (inclusiv).

De obicei, într-o unitate de rectificare pentru gaze nesaturate, separarea fracțiilor C3 și C4 se practică fără separarea ulterioară a acestora în partea saturată și nesaturată. Dacă rafinăria asigură polimerizarea propilenei sau utilizarea acesteia ca componentă a materiei prime de alchilare, propanul însoțitor de propilenă nu are un efect dăunător asupra acestor procese. Deoarece propilena reacționează complet, propanul este apoi ușor separat de produse. Același lucru se poate spune despre n- Bhutan. Dacă instalația are o unitate de cracare catalitică, aceasta este de obicei însoțită de o unitate de alchilare pentru izobutan cu olefine; Fracția de balast în acest proces este n-butan, care este apoi separat de catalizat.

UTILIZAREA COMPONENTELOR DE GAZ

Fracțiunile de gaz uscat, propan-propilenă și butan-butilenă părăsesc unitățile AGFU ale unității de separare a gazelor nesaturate. Gazele tipice de plante din hidrocarburi nesaturate conțin doar olefine: etilenă, propilenă, butilene. Hidrocarburile cu nesaturație superioară - acetilena, butadiena - sunt conținute numai în gazele de piroliză, și apar în gazele de cracare termică doar cu o înăsprire semnificativă a regimului.

Prin polimerizarea olefinelor gazoase se poate obține o mare varietate de produse - de la fracțiuni ușoare de benzină la polimeri cu greutate moleculară mare, a căror greutate moleculară ajunge la două până la trei milioane.

În anii 1930, procesul de polimerizare catalitică selectivă a butilenei a fost utilizat pe scară largă pentru hidrogenarea ulterioară a dimerului (izo-CgHie) și astfel obținerea izooctanului tehnic, o componentă a benzinei de aviație. Acest proces și-a pierdut ulterior importanța, întrucât a fost înlocuit cu alchilarea catalitică a izobutanului, conținut în cantități mari în gazele de cracare catalitică, cu butilene. Mai târziu, a fost introdus un procedeu de producere a benzinei polimerice pe bază de propilenă, care era mai puțin rară. Acidul fosforic susținut pe cuarț este utilizat ca catalizator. Polimerizarea se efectuează la 220-230 °C, 6,5-7,0 MPa și o viteză de alimentare volumetrică a materiilor prime de la 1,7 la 2,9 h -1. Se folosește și copolimerizarea propilenelor și butilenelor sau a butilenelor și amilenelor.

Hidrocarburile saturate conținute în materia primă de polimerizare nu reacționează în mod natural, dar au un efect benefic asupra echilibrului termic al reactorului, împiedicând reacția să decurgă prea profund, însoțită de formarea polimerilor mai grei. Căldura de polimerizare este „1550 kJ (370 kcal) la 1 kg de propilenă. Polimerul obținut din fracția de butilenă (dimer) are numărul octanic maxim - aproximativ 90; benzina - un produs al polimerizării propilenei - are un număr octanic de aproximativ

10 mai jos (80-82 prin metoda motorie). Din punct de vedere al compoziției chimice, polimerul-benzina, în mod natural, constă aproape în întregime din olefine, ceea ce determină stabilitatea sa chimică scăzută în timpul depozitării și acceptabilitatea scăzută la lichidul etilic; cu adăugarea a 3 ml de TES, numărul octanic al polimerului-benzină crește cu doar 3-4 unități.

Cererea mare de propilenă a industriei petrochimice a forțat-o să renunțe la utilizarea acestei olefine pentru producerea de benzină polimerică.

ALCHILAREA CALITICĂ A ISOBUTANULUI CU OLEFINE

Esența procesului. Procesul de alchilare presupune adăugarea unei olefine la parafină pentru a forma hidrocarbura corespunzătoare cu o greutate moleculară mai mare.Din punct de vedere al structurii moleculare, parafina alchil rezultată poate fi considerată parafina originală, în care este un atom de hidrogen. înlocuit cu o grupare alchil.Totuși, reacția principală este însoțită de o serie de reacții secundare, având ca rezultat formarea unui amestec de hidrocarburi mai mult sau mai puțin complex.

Diverse modificări ale procesului de alchilare au fost implementate în industria de rafinare a petrolului. Cele mai comune instalații sunt pentru alchilarea izobutanului cu olefine (în principal butilene) pentru a produce o fracție largă de benzină - alchilat. Alchilatul, constând aproape în întregime din izoparafine, are un număr octanic ridicat (90-95 după metoda motorului) și este utilizat ca componentă a benzinei pentru automobile și aviație. De ceva timp, produsul alchilării benzenului cu propilenă, izopropilbenzenul (cumen), a fost, de asemenea, utilizat pe scară largă ca o componentă cu octan mare a benzinei de aviație. Datorită reducerii continue a producției de combustibil de aviație pentru motoarele cu carburator, cumenul și-a pierdut importanța ca componentă a combustibilului, dar este folosit ca intermediar în producția de fenol și acetonă. În ani

În timpul celui de-al Doilea Război Mondial, prin alchilarea termică a izobutanului cu etilenă a fost produsă (în cantități limitate) o altă componentă cu octan ridicat, neohexanul (2,2-dimetilbutan).

În 1932, V.N. Ipatiev a arătat posibilitatea interacțiunii izobutanului, considerat anterior o hidrocarbură „inertă”, cu olefinele. A fost utilizat ca catalizator. Această reacție, dezvoltată apoi folosind alți catalizatori - acid sulfuric și mai târziu fluorură de hidrogen - a fost introdusă rapid în industrie. Primele unități industriale de alchilare a acidului sulfuric au fost puse în funcțiune la sfârșitul anilor 30, iar unitățile de alchilare fluorhidric în 1942. Produsul țintă la început a fost exclusiv o componentă a benzinei de aviație cu octan mare și abia în anii postbelici a început alchilarea pentru a fi utilizat pentru a îmbunătăți calitățile motrice ale benzinei de motor comerciale.

În procesul de alchilare industrială, este mai ușor și mai ieftin să se obțină o componentă cu octan mare a benzinei decât în ​​procesul utilizat anterior de polimerizare catalitică a butilenei urmat de hidrogenarea dimerului în izooctan. Înlocuirea polimerizării selective a butilenei cu alchilarea catalitică a izobutanului cu butilene a oferit următoarele avantaje:

1) producerea benzinei bogate în izooctan într-o singură etapă în locul procesului în două etape de polimerizare - hidrogenare;

2) jumătate din consumul de olefine valoroase pentru a obține aceeași cantitate de componentă cu octan ridicat;

3) lipsa consumului de hidrogen pentru hidrogenare;

4) implicarea mai completă a olefinelor conținute în gazele vegetale; în alchilare, olefinele reacţionează complet, în timp ce în polimerizare, olefina mai puţin activă (de exemplu, n-butilena în polimerizarea unui amestec de butilene) rămâne parţial nereacţionată.

Cu toate acestea, alchilarea catalitică a izobutanului a început să se dezvolte rapid numai ca urmare a introducerii pe scară largă a unităților de cracare catalitică. Gazul de cracare catalitică, bogat în izobutan, a furnizat unităților de alchilare cu una dintre componentele materiei prime, iar pentru producerea olefinelor trebuiau folosite gaze provenite din procesele termice.

Principalii factori ai procesului. Numai acidul sulfuric și acidul fluorhidric lichid sunt utilizați ca catalizatori industriali de alchilare. Alegerea acestor substanțe se datorează selectivității lor bune, ușurinței de manipulare a catalizatorului lichid, relativ ieftinității și ciclurilor lungi de funcționare ale instalațiilor datorită posibilității de regenerare sau reîncărcare continuă a activității catalizatorului.

Numai parafinele cu izostructură care conțin un atom de hidrocarbură terțiar activ pot fi supuse alchilării catalitice în prezența acidului sulfuric sau a acidului fluorhidric. În acest caz, alchilarea izobutanului cu etilenă este dificilă, aparent datorită stabilității compușilor intermediari rezultați - eteri. Alchilarea cu propilenă și în special cu butilene are loc destul de profund. Concentrația acidului este decisivă. Astfel, pentru alchilarea izobutanului cu butilene se poate folosi acid sulfuric 96-98%, dar pentru alchilarea cu propilenă se folosește doar acid 98-100%.

Este caracteristic că, ca urmare a reacției principale de adăugare a izobutanului la olefină, are loc izomerizarea structurală simultană, ceea ce indică cea mai mare probabilitate a unui mecanism de lanț de ioni de carboniu. Odată cu reacția principală de alchilare, în care 1 mol de izobutan este consumat de 1 mol de olefină, apar reacții secundare.

1. Transfer de hidrogen sau auto-alchilare. Astfel, interacțiunea izobutanului cu propilena are loc parțial în următoarea direcție:

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

Această reacție este nedorită, deoarece provoacă un consum crescut de izoparafină și formarea de propan cu valoare scăzută.

2. Alchilare distructivă. Produșii primari de alchilare sunt scindați, iar olefina rezultată (diferită de cea originală) reacționează din nou cu parafina originală, de exemplu:

2"zo-C4H10 + SdN, -> izo- C5H12+ izo- S la H 14

3. Polimerizare. Catalizatorii acizi determină polimerizarea olefinelor, prin urmare, un regim nefavorabil pentru alchilare - concentrație scăzută de izoparafină, activitate insuficientă a catalizatorului și temperatură ridicată - determină apariția polimerilor în compoziția produselor de alchilare.

În timpul procesului de alchilare, are loc dezactivarea treptată a catalizatorului - o scădere a concentrației de acid și întunecarea acestuia, cauzată de interacțiunea acidului cu hidrocarburile nesaturate și umiditatea. Umiditatea poate fi conținută în materia primă și se formează, de asemenea, ca rezultat al reacțiilor secundare ale olefinelor cu. acid:

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

Pe măsură ce concentrația de acid scade, reacția de alchilare țintă este slăbită și proporția de olefine polimerizate crește. Concentrația necesară de acid în zona de reacție este menținută prin înlocuirea parțială sau completă a acidului uzat cu acid proaspăt.

Reacția de alchilare are loc cu un efect termic pozitiv („960 kJ, sau 230 kcal per 1 kg de alchilat). Pentru a menține regimul izoterm, căldura generată trebuie îndepărtată continuu din zona de reacție.

Din punct de vedere termodinamic, alchilarea este o reacție la temperatură scăzută. Limitele de temperatură pentru alchidarea industrială a acidului sulfuric sunt de la 0 la 10 °C; alchilarea în prezența fluorurii de hidrogen se efectuează la o temperatură puțin mai mare - aproximativ 25-30 ° C. Această diferență se explică prin faptul că la temperaturi peste 10-15°C, acidul sulfuric începe să oxideze intens hidrocarburile.

Scăderea temperaturii, deși încetinește alchilarea, crește selectivitatea acesteia față de formarea produsului de alchilare primară și, prin urmare, calitatea alchilatului rezultat se îmbunătățește. O scădere a temperaturii cu 10-11 °C determină o creștere a numărului octanic al alchilatului cu aproximativ 1. O scădere excesivă a temperaturii este limitată de temperatura de solidificare a catalizatorului acid, precum și de o creștere a vâscozității catalizatorul și, prin urmare, dificultatea de a-l dispersa în amestecul de reacție. Capacitatea de a efectua reacția la o temperatură mai mare este unul dintre avantajele fluorurii de hidrogen, deoarece simplifică sistemul de îndepărtare a căldurii din amestecul de reacție.

Presiunea din reactor este aleasă astfel încât toată sau cea mai mare parte din materia primă de hidrocarburi să fie în fază lichidă. Presiunea în reactoarele industriale este în medie de 0,3-1,2 MPa.

Catalizatorii utilizați determină polimerizarea olefinelor, deci este necesar ca concentrația de olefine în amestecul de reacție să fie semnificativ mai mică decât cea cerută de ecuația reacției stoichiometrice. În acest scop, se practică

Tabelul 42. Indicatori și randamentul produsului în producția de alchilat - o componentă a benzinei de motor

Date de la O. Iverson și L. Shmerling

* Randament de alchilat total depentanizat.

adăugarea de materii prime cu un flux de izobutan care circulă continuu în sistem. Raportul molar izobutan: olefină în amestecul de hidrocarburi furnizat pentru alchilare este de obicei (4-=-10): 1; cea mai frecvent utilizată diluție este de șase sau șapte ori. Cu un exces de izobutan, calitatea alchilatului crește și nu numai polimerizarea, ci și reacțiile secundare de dealchilare sunt suprimate. Deoarece selectivitatea procesului crește cu un raport mare de izobutan, consumul de olefine pe unitate de cantitate de izobutan este redus. Creșterea raportului izobutan:olefină peste 10:1 este ineficientă. Trebuie luat în considerare faptul că, cu un raport crescut de izobutan, costurile de operare pentru circulația și răcirea acestuia cresc și este, de asemenea, necesară creșterea dimensiunii aparatului principal.

Intensitatea amestecării fazei de hidrocarbură și a catalizatorului este de mare importanță, datorită faptului că solubilitatea lor reciprocă este foarte scăzută. Evident, reacția are loc în faza de catalizator și la limita de fază dintre izobutanul dizolvat în catalizator și componenta olefină a materiei prime. În absența sau deficiența izobutanului, contactul olefinei cu acidul determină polimerizarea olefinelor. Agitarea intensivă promovează, de asemenea, separarea alchilatului format de catalizator. Dorința de a crește concentrația de izobutan în punctul de injectare a amestecului a condus la dezvoltarea unor dispozitive speciale de amestecare și circulație care fac posibilă creșterea concentrației.

raportul dintre izobutan și olefină din amestecul de intrare este de până la 100: lH sau mai mult. Din datele din tabel. 42 se poate observa că raportul dintre I30-H butan și olefină în amestecul de alimentare inițial ar trebui să fie apropiat de cel teoretic. Cel mai mare număr octanic de alchi-I lat se observă la materii prime butilenă. eu

Conceptul de durată a reacției este condiționat pentru acest proces, deoarece, în conformitate cu cele de mai sus, reacția poate să nu aibă loc în întregul volum al catalizatorului.Indicatorul de șoc al vitezei spațiale luate de obicei ca bază și valoarea sa reciprocă sunt de asemenea relative. CondiționalDurata reacției. ÎN

Volumul catalizatorului trebuie luat ca volum de acid B dispersat în reactor, deoarece restul acestuia, căzând în zona de decantare sau neformând o emulsie și3 (din cauza amestecării insuficient de intense, nu va cataliza de fapt alchilarea. Cu toate acestea, este imposibil să se țină cont de acest volum și, în acest caz, viteza spațiului condiționat este exprimată prin cantitatea volumetrică de olefine furnizată pe oră per unitate de volum de catalizator. Viteza spațială depinde în mare măsură de intensitatea amestecării reacției. masa, în special în punctele în care se introduc olefine.Schimbul de masă insuficient determină supraîncălzirea locală a amestecului de reacție și scăderea calității alchilatului.Debitul volumetric mediu al olefinelor pentru alchilarea acidului sulfuric este de 0,1-0,6 h -1.

Completitudinea reacției este asigurată de o ședere îndelungată a fazei de hidrocarbură în reactor de 5-10 minute pentru alchilarea fluorohidrogenului și 20-30 minute pentru alchilarea acidului sulfuric. În acest caz, raportul de volum dintre convertor catalitic și hidrocarbură este considerat egal cu 1: 1 (acest lucru a fost stabilit pe baza prezenței în reactor a unei emulsii omogene de hidrocarburi în acid). O creștere a volumului relativ de acid nu dăunează procesului! su, dar crește vâscozitatea amestecului și, în consecință, consumul de energie! ghies pentru amestecare; o scădere a proporţiei de acid duce la creşterea ! formarea emulsiei sale într-o hidrocarbură, ducând la o deteriorare a Calității primului alchilat și la o creștere a consumului de catalizator. Raport acid: hidrocarbură variază oarecum în funcție de con- ? concentrația acidului, densitatea acestuia, calitatea materiei prime, tipul de reactor \ etc. Raportul de mai sus 1:1 este mediu. I Instalatii industriale de alchilare a acidului sulfuric.In industria de rafinare a petrolului, cel mai frecvent proces este alchilarea acidului sulfuric.In functie de proiectarea reactorului si a sistemului de separare a deseurilor sunt posibile mai multe optiuni pentru schema tehnologica a instalatiei.A fost s-a remarcat mai sus că reacția de alchilare are loc cu efect termic pozitiv semnificativ. Căldura generată este îndepărtată în două moduri: 1) răcirea amestecului de reacție prin suprafața de schimb de căldură; 2) răcirea amestecului prin evaporare parțială. În consecință, există două tipuri de reactoare.

În fig. 105 și 106 prezintă schițe ale primului tip de reactoare, așa-numiții contactori.

În fig. 105 prezintă un contactor vertical (înălțime totală „11,7 m, diametru interior „2 m”) de tip mai vechi, proiectat pentru un debit redus. Amestecul de reacție este răcit cu amoniac sau propan care circulă prin tuburi duble.

Hmdoagent1

Misto agent

Produse

reactii

Acid

Materii prime

Orez. 105. Contactor vertical:

eu- cadru; 2 - carcasa cilindrica; 3 - fascicul de tuburi; Pompa cu 4 elice.

După ce a ieșit prin capetele deschise ale tuburilor interne, gazul lichefiat trece în golul inelar exterior și, evaporându-se, iese din sistem. Eliminarea căldurii este controlată prin schimbarea presiunii din sistemul de răcire. Amestecul de reacție este agitat cu o pompă cu elice; Acționarea este un motor electric sau o turbină cu abur. Volumul de lucru al reactorului este împărțit printr-o partiție cilindrică; un amestec de hidrocarburi și acid, antrenat de o pompă cu elice, circulă continuu în aparat, urcând de-a lungul secțiunii inelare și coborând prin cilindrul interior, unde căldura este îndepărtată din acesta prin suprafața tuburilor de răcire. Pentru a regla fluxul ascendent, nervurile verticale sunt sudate pe peretele cilindric.

În contactorul orizontal (Fig. 106), introducerea de materii prime și catalizator se realizează cu mai mult succes, acestea intră imediat în zona celei mai intense amestecări. Apoi, amestecul este pompat prin spațiul inelar și, la capătul opus al aparatului, se transformă în cilindrul interior. Poziția orizontală a dispozitivului este dispusă

Elimină necesitatea transmiterii angrenajului către unitate și facilitează întreținerea contactorului. În aparat are loc o circulație extrem de intensă; multiplicitatea sa ajunge la 200 m 3 pe minut în instalaţii mari. Cu o astfel de viteză de circulație, amestecul primit este aproape instantaneu amestecat cu emulsia care umple reactorul. Raportul izobutan: olefină în punctul de intrare al fluxului de alimentare ajunge la 500:1 sau mai mult. orizont-

Orez. 106. Contactor orizontal:

1 - fascicul de tuburi; 2, 5 - conducta de circulatie; 3 - cadru; 4 - mixer cu elice:

6 - lame de ghidare; 7 - turbină.

Contactoarele din oțel sunt structural mai simple. Ele diferă, de asemenea, prin faptul că fluxul de produs de reacție este utilizat ca agent de răcire. Capacitatea lor este mai mare decât cea a dispozitivelor verticale, dar poate fi mărită doar până la anumite limite, deoarece utilizarea contactoarelor foarte mari înrăutățește calitatea amestecării; Prin urmare, ei preferă să instaleze cel puțin trei sau patru contactoare.

Sistemul de alimentare cu energie al dispozitivelor este de mare importanță. Experiența în operarea instalațiilor de alchilare a acidului sulfuric a arătat că este recomandabil să se alimenteze în serie izobutanul și catalizatorul circulant în contactor și este mai bine să se alimenteze amestecul inițial de hidrocarburi (izobutan și olefine) în paralel, distribuându-l în fluxuri conform numărul de contactori. În acest caz, proporția relativă de olefine în amestecul de reacție scade, ceea ce face posibilă creșterea selectivității procesului, reducerea consumului de acid sulfuric și îmbunătățirea calității alchilatului.

O schimbare similară a sistemului de alimentare cu energie a reactorului la una dintre unitățile de alchilare de la uzina Grozny a redus* consumul de acid cu 35%. Uneori, cu o astfel de schemă de operare a contactoarelor, se practică alimentarea paralelă suplimentară cu acid. De exemplu, într-un sistem de patru contactoare, izobutanul circulant trece în serie, hidrocarbura originală

fluxul este împărțit în patru paralele, iar acidul, după ce a trecut prin primul și al doilea reactor, este separat de faza de hidrocarbură în rezervorul de decantare și returnat în primul reactor. De asemenea, cel de-al treilea reactor primește acid din rezervorul de decantare care deservește al treilea și al patrulea reactor.

În reactoare alchilate- De Intensitatea agitării amestecului de reacție este de mare importanță. Scade E 91 temperatura creste octa-~

13 p i Sh P id Temperatura°?

Orez. 107. Efectul temperaturii asupra cifrei octanice al unui alchilat.

nou număr de alchilat<§ 30

(Fig. 107). Cu toate acestea, s-a demonstrat că pentru un număr dat J 89 rpm (320-380 pe minut), temperatura nu trebuie să fie mai mică de 10-11°C, deoarece odată cu o scădere suplimentară a temperaturii, vâscozitatea emulsiei de reacție crește atât de mult încât este necesar un număr mai mare de rotații ale agitatorului. Astfel, temperatura de reacție și viteza agitatorului trebuie să fie într-o combinație optimă - în special, pentru contactoarele verticale, se recomandă 8 ° C - și 500-520 rpm cu un timp de contact de 8-10 min*.

Centralele moderne de mare putere sunt cele mai potrivite pentru un reactor în cascadă (Fig. 108). Acesta este un reactor de al doilea tip, în care amestecul este răcit datorită evaporării sale parțiale. Un reactor în cascadă este un aparat cilindric orizontal cu mai multe secțiuni de deplasare echipate cu agitatoare și o zonă de decantare cu două secțiuni. Izobutanul circulant și acidul sulfuric intră în prima secțiune de amestecare; materia primă - un amestec de izobutan și olefine - este distribuită uniform în toate secțiunile, datorită căruia este asigurat un exces semnificativ de izobutan în fiecare zonă. Diagrama secțiunii de amestecare este prezentată în Fig. 109. Deasupra malaxoarelor se afla serpentine pentru introducerea materiilor prime si tevi perforate verticale pentru circulatia emulsiei. Direcția curgerii emulsiei poate fi văzută în Fig. 109.

Regimul de presiune acceptat în reactor este următorul: în prima secțiune de amestecare 0,15-0,20 MPa, căderea de presiune în fiecare secțiune 0,01-0,02 MPa; Debitul mediu de olefine este de aproximativ 0,3 h-1. În ultimele două secțiuni, acidul este separat de stratul de hidrocarburi. Temperatura și presiunea din reactor asigură evaporarea parțială a fazei de hidrocarburi, în principal cea mai ușoară componentă - izobutanul. După ce s-a evaporat

Gazul rezultat este aspirat de un compresor și, după răcire și condensare, este returnat în zona de reacție. Căldura de reacție eliberată este îndepărtată datorită căldurii de evaporare a izobutanului. Temperatura din reactor este menținută automat la un anumit nivel.

Un reactor în cascadă poate avea de la trei până la șase secțiuni de amestecare. Există instalații cu un reactor în care există șase secțiuni de amestecare (trei pe fiecare parte) și o zonă de decantare situată în partea de mijloc a aparatului. La una dintre cele mai mari instalații de alchilare a acidului sulfuric cu o capacitate de până la 950 m 3 de alchilat pe zi, două

Orez. 108. Reactoare de tip cascadă orizontală: A- cinci secțiuni; b- dublu;

1 , 2, 3, 4, 5 - secțiuni; b - zona de decantare a acidului; 7 - zona de retragere alchilatului; 8 - capacitatea de Nzobutan.

Reactor cu 5 trepte cu diametrul de 3,5 m și lungimea de 22 m.

Prezența reactoarelor în cascadă care funcționează pe principiul „răcirii automate” simplifică și reduce costul instalațiilor de alchilare, deoarece permite eliminarea nevoii de agent frigorific (amoniac, propan). O comparație a consumului specific de acid sulfuric în reactoarele din modelele descrise indică avantajele unui reactor în cascadă; pentru un contactor vertical acest debit este realizat

Orez. 109. Secțiunea de amestecare a reactorului în cascadă:

1, 2 - secţiuni de reactor; 3 - agitator; 4 - conducte de circulatie.

200-250 kg la 1 tonă de alchilat, în cascadă 60-100 kg/t. Cifra octanică a produsului țintă (alchilat ușor) în primul caz este 90-91 (prin metoda motorului), în al doilea este 92-95. Cu toate acestea, reactoarele în cascadă au unele dezavantaje: secțiunile sunt interconectate, iar o încălcare a regimului într-una dintre ele poate duce la o defecțiune a funcționării aparatului în ansamblu; Pe măsură ce emulsia se mișcă, concentrația de izobutan scade.

Schema de flux schematică a instalației de alchilare a acidului sulfuric este prezentată în Fig. 110. Această schemă se caracterizează printr-o unitate complexă de separare formată din patru coloane de distilare: propan, izobutan,

coloane de distilare cu butan și alchilat secundar. Amestecul inițial de hidrocarburi este răcit prin evaporarea butanului într-un frigider și intră în cinci fluxuri paralele în secțiunile de amestecare ale reactorului; izobutanul circulant și acidul sulfuric sunt, de asemenea, furnizate în prima secțiune. Acidul sulfuric părăsește zona de decantare a reactorului (pentru circulație sau descărcare) La un amestec de hidrocarburi care se neutralizează cu alcali și se spală cu apă.

O parte din hidrocarburile evaporate în reactor este furnizată compresorului prin întrerupătorul de picături. 2, care îl alimentează prin frigider într-un recipient și o coloană de propan 3. Această coloană servește la separarea și îndepărtarea propanului din sistem pentru a preveni acumularea lui treptată în sistem. Restul coloanei de propan - izobutan - este circulat parțial prin răcitorul de alimentare și prin admisia compresorului 2, și se alătură parțial fluxului general de izobutan circulant. Fluxul principal de hidrocarburi din rezervorul de decantare 5 trimis la coloana de izobutan 6 pentru separarea izobutanului în recirculare. Capul acestei coloane - izobutan - este returnat la primul amestec -

Original

carboniZorods

„4 p Yu

etc.-^Greu

alchilat

Alcali+baud

Orez. 110. Schema tehnologică pentru alchilarea acidului sulfuric a nzobutanului cu olefine:

1 - reactor; 2 - compresor; 3 - coloana de propan; 4 - rezervoare de irigare; 5 - rezervor de decantare; 6 - coloana de izobutan; 7 - coloana de butan; 8 - coloana de distilare secundara; 9 - aparat de coalescere; 10 - separator.

secțiunea corpului reactorului. Dacă există un oarecare exces de izobutan proaspăt în materie primă, se asigură îndepărtarea acestuia. Restul coloanei de izo-butan merge pentru separare suplimentară în coloana de butan 7, iar restul coloanei de butan merge în coloană 8 pentru distilarea alchilatului. Din partea de sus a acestei coloane pleacă vapori ai fracției țintă (alchilat ușor), iar din partea inferioară - alchilat greu, fierbinte peste 150-170 ° C și utilizat de obicei ca componentă a kerosenului.

În tabel 43 prezintă date despre coloanele de distilare ale unei mari instalații de alchilare și modul lor de funcționare. Pentru separarea clară a produselor, coloanele sunt echipate cu refierbătoare cu abur și, după cum se poate observa din tabel, au un număr semnificativ de plăci. În loc de un curent de izobutan circulant, banda de coloană de izobutan poate fi depropanizată. Avantajul unui astfel de sistem este o concentrație puțin mai mare de propan în materia primă a coloanei de propan, ceea ce facilitează eliberarea propanului.

În multe instalații moderne de alchilare a acidului sulfuric, fluxul de hidrocarburi care iese din reactor este purificat cu bauxită și abia apoi neutralizat cu alcali și spălat cu apă. Această purificare este necesară pentru a separa esterii formați sub acțiunea catalizatorului. Când sunt tratați cu alcali, doar o parte din produsele acide este neutralizată, iar cei mai persistenti esteri fie se descompun atunci când sunt încălziți și provoacă formarea treptată a nămolului în sistemul de distilare și coroziune, fie ajung în alchilatul comercial și îi reduc antidetonarea. proprietăți.

Pentru a îndepărta aceste impurități dăunătoare, fluxul de hidrocarburi după reactor este direcționat secvenţial într-un aparat de coalescere umplut cu vată de sticlă și într-una sau două coloane umplute cu bauxită. Scopul aparatului de coalescere este de a îndepărta cele mai mici picături de acid conținute în fluxul de hidrocarburi. Coloanele de bauxită funcționează alternativ: de la 500 la 1500 m de alchilat pot fi trecute prin 1 kg de bauxită (în funcție de gradul de contaminare a acesteia cu eteri), după care fluxul de hidrocarburi este comutat pe a doua coloană. Îndepărtarea urmelor de acid sulfuric și esteri de către bauxită se bazează pe adsorbția selectivă a acestor compuși polari. Uzura bauxitei se apreciază după începutul desorbției - eliberarea de esteri neutri care conțin sulf împreună cu alchilatul. Bauxita contaminată este suflată cu vapori de apă și spălată

Tabel 43. Dimensiunile și parametrii tehnologici ai coloanelor de distilare într-o instalație de alchilare a acidului sulfuric

Date de la V. P. Sukhanov

apă și uscat prin trecerea gazului de hidrocarburi prin ea. Fluxul de hidrocarburi purificat cu bauxită este supus spălării alcaline și cu apă. Datorită introducerii epurării bauxitei în schema de alchilare, funcționarea continuă a instalației crește și depășește 8 luni.

Intensitatea amestecării emulsiei în reactor are o influență decisivă asupra formării esterilor; La intensitate mare de agitare, esterii se descompun. Analiza funcționării instalațiilor industriale a arătat că conținutul minim de esteri în alchilatul total a fost observat la o concentrație de acid sulfuric de 89-92% (greutate) (Fig. 111). Prezența unui minim se explică prin faptul că la o concentrație mai mare de acid, interacțiunea sa cu olefinele crește, adică se activează și formarea de esteri. La concentrații excesiv de scăzute de acid, selectivitatea sa ca catalizator de alchilare scade, iar esterii pleacă cu produșii de alchilare.

96 94 92 90 88 8$

Concentraţie H2S0 4,% (greutate)

Orez. 111. Dependența conținutului de esteri din alchilatul total de concentrația de acid sulfuric:

1 - alchilarea izobutanului cu butilenă; 2 - izobutan alchilat cu propilenă.

Puritatea și absența umidității în materia primă de alchilare sunt de mare importanță. S-a demonstrat că prin reducerea conținutului de umiditate al materiei prime de la 0,03 la 0,001% (greutate), este posibilă reducerea consumului de acid sulfuric cu 16 kg (pe 1 tonă de alchilat). Combinația rezervoarelor de decantare plasate pe fluxul de materii prime răcite în fața reactoarelor cu eliminarea prin adsorbție a umidității ar trebui să ofere un efect economic semnificativ.

Ca rezultat al reacțiilor secundare, alchilatul, de regulă, conține fracții mai mult sau mai puțin grele - fierbere peste 170 ° C, adică peste punctul de fierbere final al benzinei comerciale. În acest sens, este necesară o coloană secundară de distilare alchilat. Randamentul de alchilat greu în condiții normale nu depășește 5%. Concentrația de izobutan în zona de reacție este de o importanță decisivă. Deoarece rezultatul reacției este determinat de compoziția efluentului reactorului, este important să se mențină o concentrație mare de izobutan în acest efluent.

Prezența diluanților inerți (n-butan și propan) deteriorează calitatea alchilatului, iar puritatea izobutanului utilizat pentru circulație joacă un rol foarte important. Astfel, cu toți ceilalți parametri de funcționare egali, o creștere a concentrației de izobutan în

curentul de hidrocarburi provenit din reactor de la 40 la 70% (vol.) a determinat o creștere a numărului octan al alchilatului total de la 90 la 92,8; Mai mult, în primul caz, diferența dintre cifrele octanice ale alchilatului total și ușor a fost de 0,9, iar în al doilea a fost de numai 0,3, ceea ce indică faptul că randamentul alchilatului ușor se apropia de 100%.

Dezavantajul alchilării acidului sulfuric este consumul destul de semnificativ de acid sulfuric datorită diluării acestuia prin produșii secundari de reacție. Cel mai mic consum de acid se observă dacă butilene pure sunt utilizate ca materie primă de olefină; Când se utilizează propilenă, consumul de acid crește de aproximativ trei ori. După cum s-a arătat mai sus, consumul de acid este legat și de intensitatea agitării amestecului de reacție și de temperatură, creștere în care crește gradul de diluție a acidului. Consumul de acid crește, de asemenea, dacă materia primă conține impurități precum compuși de sulf și umiditate. Costurile cu catalizatorul pot fi reduse prin utilizarea acidului uzat în alte scopuri (de exemplu, pentru purificarea uleiurilor și a altor produse petroliere), precum și prin regenerarea acestuia.

Instalatii industriale de alchilare fluorhidrica. La plantele străine, unitățile de alchilare cu fluorură de hidrogen ca catalizator sunt destul de răspândite. Acidul fluorhidric lichid este mai activ decât acidul sulfuric și, datorită volatilității sale (punct de fierbere 20 °C), este mai ușor de regenerat. Un alt avantaj al acestui catalizator este densitatea sa mai mică (? 1,0 față de 1,84 pentru acidul sulfuric). Acest lucru facilitează formarea unei emulsii a catalizatorului cu faza de hidrocarbură în reactor și chiar elimină nevoia de agitare mecanică. Concentrația catalizatorului utilizat este de 90% și are un efect relativ mic asupra randamentului și calității alchilatului. Cu toate acestea, sistemul de regenerare a catalizatorului este destul de complex.

În fig. 112 prezintă o diagramă de flux schematică a unei instalaţii de alchilare a fluorhidrului. Materia primă este supusă uscării bauxitei în coloane 1 și intră în reactoare 2. Se folosesc reactoare de tip tubular cu răcire cu apă, deoarece reacția se desfășoară la 20-40 ° C. În unele instalații, reactoarele sunt combinate structural cu rezervoare de decantare.O caracteristică specială a instalațiilor de alchilare a hidrofluorurii este prezența unui sistem de regenerare a catalizatorului. decantarea din volumul principal de HF, alchilatul intră în coloana regeneratorului 4, unde izobutanul circulant este separat ca flux lateral. Coloana de regenerare 4 încălzit dedesubt prin circularea reziduului prin cuptor 3. În acest caz, izobutanul, propanul și catalizatorul sunt îndepărtate din alchilat. La. încălzirea reziduului la 200-205 °C distruge și fluorurile organice formate

ca produse secundare ale reacţiei. Din partea de sus a coloanei de regenerare 4 Propanul, hidrogenul fluorhidric și puțin izobutan pleacă în fază gazoasă. După condensare, o parte din acest amestec este returnată în reactoare, o parte este alimentată în coloana de reflux 4, iar restul este trimis la coloana de propan 6, de sus

Orez. 112. Schema unei instalații pentru alchilarea izobutanului cu olefine în prezența fluorurii de hidrogen:

1 - coloane de drenaj; 2 - reactoare; 3 - coace; 4 - coloana regeneratoare; 5 - rezervor de decantare; 6 - coloana de propan; 7 - încălzitor cu abur. .

care lasă fluorură de hidrogen stripată, iar de jos - propan

cu urme de izobutan.

Pentru o recuperare mai completă a catalizatorului, se asigură și regenerarea (într-un bloc separat) a unei părți a stratului de acid din rezervorul de decantare. Alchilat din partea inferioară a coloanei 4 după răcire, trece prin coloane de bauxită, unde este eliberat de restul compușilor cu fluor. Ca urmare a unei regenerări bune, consumul de catalizator nu depășește 1 kg la 1 tonă de alchilat.

Datorită toxicității și volatilității sale semnificative, utilizarea unui catalizator cu fluorură de hidrogen necesită precauții stricte. Monitorizarea automată continuă se efectuează asupra punctelor de posibile scurgeri de acid fluorhidric: în fluxurile de apă reactoarele și condensatoarele de răcire, în frigiderele cu acid, etc. Zona în care se află pompele de acid și dispozitivele care conțin acid este considerată periculoasă și poate fi accesată doar în costume și măști speciale rezistente la acid. Se acordă multă atenție selecției materialelor și designului echipamentelor, echipamentelor și conductelor. Se folosesc materiale speciale pentru garnituri din substanțe rezistente la HF - materiale plastice organofluorizate. În zonele cu cea mai mare coroziune, se folosește metalul Monel, iar echipamentul principal este din oțel carbon.

La rafinăriile de petrol din SUA predomină alchilarea acidului sulfuric, dar până la începutul anului 1977, ponderea alchilării fluorhidrice ajunsese deja la 40% din total (pe materii prime) față de 30,6% în 1970. Creșterea relativ mai rapidă a capacității de alchilare unități cu hidrogen fluor se explică prin îmbunătățirea designului procesului. De exemplu, în unele instalații în care sunt folosite doar butilene ca olefine, coloanele de stripare cu HF și propan sunt excluse din schemă, iar striparea coloanei cu izobutan este reîntoarsă direct în proces. Sunt descrise instalațiile în care amestecarea materiilor prime cu acid se realizează într-un colț (conducte verticale de diametru mare care conectează fitingurile de evacuare ale răcitorilor de acid cu fitingul de intrare al reactorului). În același timp, reactoarele în sine sunt lipsite de dispozitive de amestecare, ceea ce elimină distrugerea aparatului din efectul coroziv al fluorurii de hidrogen.

Creșterea resurselor de materie primă de alchilare. Resursele de materie primă de alchilare sunt limitate. Izobutanul se găsește în concentrație semnificativă doar în gazele de cracare catalitică și hidrocracare; poate fi izolat și de gazul asociat. Butilenele sunt conținute în gazele de cracare catalitică, termică și cocsificare și sunt absente în gazele obținute în timpul proceselor de hidrogenare.

Resursele de izobutan pot fi crescute prin izomerizare n- butan pe catalizatori legați de catalizatori pentru izomerizarea hidrocarburilor C5-Sb. Unitate de izomerizare n- butanul poate fi combinat cu o unitate de alchilare - cu total%r coloană cu izobutan.

Pentru a extinde resursele de olefine, fracția de propilenă este implicată în procesul de alchilare sau supusă dehidrogenării n- butan. Cu toate acestea, pe de o parte, un alchilat pe bază de propilenă sau un amestec al acestuia cu butilene are un număr octanic mai mic: atunci când se utilizează numai propilenă - cu aproximativ 5 unități. Pe de altă parte, propilena este o materie primă petrochimică valoroasă, iar dehidrogenarea m-butanului este adesea efectuată pentru a obține butadienă, o materie primă pentru producția de cauciuc sintetic. Este posibil ca resursele de olefine C3-C4 să crească din cauza tendinței crescânde către materii prime de piroliză mai grele și a unei înăspriri a regimului unităților de cracare catalitică.

UTILIZAREA SULFURILOR DE HIDROGEN CONȚINUT ÎN GAZE DE HIDROCARBURI DE PLANTE

Gazele de hidrocarburi de la instalațiile de procesare a țițeiului acid conțin hidrogen sulfurat. O parte din această hidrogen sulfurat se formează în timpul distrugerii termice sau termocatalitice a celor mai stabili compuși ai sulfului conținuti în materia primă de petrol, în timpul cracarei termice și catalitice și a cocsării. În acest caz, sulful conținut în materia primă este distribuit între produsele procesului. În timpul proceselor de hidrogenare, are loc o distrugere mai profundă a compușilor cu sulf: majoritatea sunt transformați în hidrogen sulfurat și concentrați în gaz.

În tabel Figura 44 prezintă randamentul aproximativ de gaz uscat și conținutul de hidrogen sulfurat din acesta în timpul principalelor procese distructive de prelucrare a materiei prime petroliere. Se poate observa că există o singură unitate de hidrocracare pentru păcură cu conținut ridicat de sulf, cu o capacitate de 1 milion de tone pe an. va da de la 2200 la 7700 de tone de hidrogen sulfurat pe an.

Hidrogenul sulfurat produs din fabricile de proces este utilizat în mod obișnuit în rafinării pentru a produce sulf și uneori pentru a produce acid sulfuric. Cea mai comună metodă industrială de producere a sulfului pe bază de fabrică și gaze naturale este procesul Claus, realizat în două etape: 2H 2 S -f 30 2 h-^ 2S0 2 + 2H a O 2H 2 S + S0 2 h = * 2/xS x+ 2H a O

Prima reacție are loc fără catalizator - hidrogenul sulfurat este ars cu lipsă de aer (pentru a evita oxidarea ulterioară a S0 2 la S0 3). Volumul de aer care intră în zona de ardere trebuie dbiTb să fie strict dozat pentru a asigura raportul necesar de S0 2 și H 2 S pentru a doua etapă a procesului.Temperatura în cuptor pentru arderea H 2 S, în funcție de concentrație. de H 2 S și hidrocarburi în gaz, este de 1100- 1300 °C. Cuptorul este de obicei un aparat cilindric orizontal. Deci, într-o instalație concepută pentru a produce l; 145 tone de sulf pe zi, cuptorul-reactor avea un diametru de 3,66 m și o lungime de 10,7 m. Pe lungimea cuptorului sau la unul dintre capete erau montate arzătoare pe gaz. Un perete de transfer orizontal este plasat de-a lungul axei cuptorului pentru o mai bună amestecare a gazelor.

Formarea sulfului începe deja în primul reactor. A doua etapă de reacție are loc pe un catalizator - oxid de aluminiu. Schema de instalare este prezentată în Fig. 113. Gazele fierbinți din cuptorul reactorului 1 trec prin cazanul de căldură reziduală 3, Unde se racesc-

Tabel 44. Ieșirea de gaz și conținutul de hidrogen sulfurat Vîn timpul principalelor procese distructive de prelucrare a uleiurilor sulfuroase și cu conținut ridicat de sulf

Date Da. G. Sorkina

Notă. Randamentul de gaz și conținutul de HaS sunt denumite „gaz uscat*, adică „excluzând distilarea de stabilizare”. "

până la aproximativ 450 °C, astfel încât sulful să rămână în fază gazoasă (temperatura de condensare a vaporilor de sulf este „300 °C). Apoi, gazul este suplimentar

Orez. 113. Schema de producere a sulfului (procesul Claus):

eu- cuptor-reactor; 2 - suflantă; 3 - cazan de caldura reziduala; 4 - incalzitor pe gaz acid; $, 8 - reactoare cu catalizator; 6 - economizor; 7, 0 - scrubere; /0 - colectarea sulfului; aceasta- capacitate comercială de sulf.

răcit bine într-un schimbător de căldură 4 (nu mai mică de 340 °C), iar amestecul gazos intră în reactor 5, conţinând un catalizator.

Interacțiunea Hg5 și S0 2 este favorizată de temperaturile scăzute, prin urmare, reacția este exotermă. Prin urmare, partea catalitică a procesului, la rândul său, este împărțită în două etape (reactoare 5 și 8 ). Temperatura de intrare în reactor 5 aproximativ 340 °C, în reactorul 8 aproximativ 265 °C; creșterea temperaturii în fiecare reactor este de aproximativ 40 °C; debitul volumetric de alimentare cu gaz la catalizator este de 850 h -1.

Gaze fierbinți după reactor 5 un economizor de apă 6 și un scruber 7 cu o duză trec prin, unde are loc răcirea ulterioară a gazelor și separarea lor de sulful condensat, care curge sub formă de topitură de la fundul scruberului în colecție. 10. Gazele de la scruberul 7 sunt reîncălzite în încălzitor 4 iar reactorul 8 și scruberul trec într-un mod similar 9, de unde se toarnă și sulf lichid într-un rezervor de colectare 10. Ambele scrubere sunt pulverizate cu sulf topit.

Sulful rezultat are un grad ridicat de puritate. Cea mai mare parte este folosită pentru a produce acid sulfuric. Dacă în acest scop nu folosiți sulf ca materie primă, ci direct hidrogen sulfurat, va fi mai scump. În plus, sulful este ușor transportat la locurile de producție a acidului sulfuric, care ar putea să nu coincidă cu locațiile rafinăriilor. Sulful este folosit si in industria cauciucului, medicina, pentru producerea disulfurei de carbon si in alte sectoare ale economiei nationale.