CC BY
9
ТЕКУЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ТЕХНОЛОГИЯМ ВТОРИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ГАЗА, ПРОИЗВОДЯЩЕГОСЯ В ПРОЦЕССЕ ПИРОЛИЗА
Сафаров Бахри Жумаевич
доцент кафедры Технологии нефтепереработки, Бухарский инженерно-технологический институт, Республика Узбекистан, г. Бухара
Мамбетшерипова Ажаргул Абдиганиева
(PhD), доцент, зав. кафедрой "Промышленная технология" Каракалпакского Государственного университета им. Бердаха,
Республика Узбекистан, г. Нукус E-mail: membetsheripova. abjargul67@mail. ru
Наубеев Темирбек Хасетуллаевич
канд. хим. наук, доцент, заведующий кафедрой «Технология нефти и газа», Каракалпакский государственный университет, Республика Узбекистан, г. Нукус E-mail: timan 05@mail. ru
Куатбаев Абай Абубекович
магистрант
Каракалпакского Государственного Университета, Республика Узбекистан, г. Нукус
CURRENT REQUIREMENTS FOR TECHNOLOGIES FOR THE RECYCLING OF ADDITIONAL GAS PRODUCED IN THE PYROLYSIS PROCESS
Baxri Safarov
Associate Professor of the Department of Oil Refining Technologies, Bukhara Engineering Technological Institute Usbekistan, Bukhara
Ajargul Mambetsheripova
(PhD),
Associate Professor, Head. Department of "Industrial Technology"
Karakalpak State University, Usbekistan, Nukus
Temirbek Naubeev
Cand. Chem. Sciences, Associate Professor, Head of the Department "Technology of oil and gas", Karakalpak State University, Uzbekistan, Nukus
Abai Kuatbaev
Undergraduate Karakalpak State University, Uzbekistan, Nukus
АННОТАЦИЯ
В этой статье рассматриваются сырые газы, используемые в процессе распространения, а также реакции и технологии, которые в них происходят. Технологические принципы производства готового сырья из дополнительных газов, образующихся в процессе пролиферации, освещены и вы можете с ними ознакомиться.
Библиографическое описание: ТЕКУЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ТЕХНОЛОГИЯМ ВТОРИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ГАЗА, ПРОИЗВОДЯЩЕГОСЯ В ПРОЦЕССЕ ПИРОЛИЗА // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Сафаров Б.Ж. [и др.]. 2022. 5(98). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/13686
ABSTRACT
This article discusses the raw gases used in the diffusion process, as well as the reactions and technologies that take place in them. The technological principles for the production of finished raw materials from additional gases formed during the proliferation process are covered and you can familiarize yourself with them.
Ключевые слова: пролиз, синтез-газ, каучук, термическое разложение, крекинг, алкан, алкен, алкин, радиационная часть.
Keywords: prolysis, synthesis gas, rubber, thermal decomposition, cracking, alkane, alkene, alkyne, radiation part.
Введение
Сегодняшняя быстрорастущая нефтегазовая отрасль важнее, чем когда-либо. Потому что сегодня потребительский спрос на нефтепродукты высок как никогда. Например, спрос на продукцию из полиэтилена и полипропилена очень высок.
При переработке газов алканового ряда от метана до бутана можно получать различные полимерные и жидкие продукты.
Поэтому в последние годы основным способом извлечения ацетилена в промышленности стал пиролиз углеводородов. Пиролизные методы отличаются друг от друга способами передачи тепла газовой смеси. Высокие температуры, необходимые для разложения углеводородов, достигаются тремя способами:
1. прямой или регенеративный нагрев (термический крекинг)
2. путем сжигания части сырья (термоокислительный пиролиз)
Наиболее распространенным из них является термоокислительный пиролиз [1]. В этом случае природный газ воспламеняется путем смешивания с кислородом или обогащенным кислородом (до 40% О2) воздухом, которого недостаточно для полного окисления, а при сгорании метана образуются СО2 и Н2О.
СН4+2О2^СО2+2Н2О
Они объединяются с избытком метана, образуя СО и Н2.
СН4+Н2О~СО+3Н2 СН4+СО2~2ТО+2Н2
Эти реакции можно обобщить следующим образом:
2 СН4+5 02^2 СО+4Н2О
При проведении этого процесса без катализатора и при 15000С, при такой высокой температуре происходит превращение метана в СО и Н2, а также пиролиз его и его гомологов:
2СН4^3Н2+СН^СН-376 кЖ
С2Н6^2Н2+СН^СН-330 кЖ
Рассматриваемая технология имеет следующие преимущества перед традиционной технологией получения водорода из природного газа:
• Удельная стоимость водорода, образующегося в результате пиролиза природного газа, в 4-5 раз больше [2].
• ниже цены водорода, полученного электролизом воды, и ниже цены водорода, полученного пароводяной конверсией природного газа;
• В технологии не используются и не производятся экологически безопасные твердые, жидкие и газообразные продукты. Применение технологии снижает негативное воздействие на окружающую среду при производстве углерода и водорода [3].
Процесс получения полимера из этанового сырья
Полимеры - полиэтилен и полипропилен высокого давления производятся на крупнейших нефтехимических комплексах Узбекистана. Сырьем для полимеров являются мономеры этилена и пропилена.
Объемы производства этилена и пропилена определяют развитие нефтехимической промышленности страны. Эти мономеры в основном получают в присутствии разбавленного пара на установках термического пиролиза. В настоящее время пиролиз углеводородов является основным источником получения не только олефинов - этилена и пропилена. Например, сырье для производства бутилена, бутадиена, бензола, ксилола, циклопентена, циклопента-диена, изопрена, нефтяных смол, углерода и растворителей.
Развитие нефтехимической промышленности ориентировано на производство четырех важнейших углеводородов: этилена, пропилена, бутадиена и бензола.
С2 H6 ^ 2 •
CH,
CH3 + C2H6 CH4 + *C2H5
> C2H5 ^^ C2H4 + *H
> H + C2H6 ^ *C2H5 + H2
2 • C2H5 C2Hл + C2HA
2 • C2H 5 ^ C4H10
C2H 6 = C2H A + H 2
2C2 H 6 = 2CH 4 + C2 H 4
3C2 H 6 = 2CH 4 + C4 H10
Рисунок 1. Технологическая схема производства полиэтилена высокого давления 1- компрессор, 2- маслоотделитель, 3- реактор, 4- сепаратор, 5- сепаратор, 6- кожуходержатель
Очищенный от кислых компонентов абсорбированный газ С2Н6 поступает из 1-го компрессора в реактор 3-й ступени через маслоотделитель 2- при давлении 150-200 МПа, сам реактор разделен на 3 ступени, т [4]. е. зона нагрева 1 нагревается до 200 С. Зона 2 разделен на зоны полимеризации до 250°С и 3 зоны на зоны охлаждения 110-120°С. Поступает в сепаратор 4, где происходит разделение газа и полимера на части, затем проходит в кожуходержатель 6, полимер, не отделившийся в сепараторе 5, полностью отделяется, а оставшаяся часть газа возвращается в 1-й компрессор из верхней части 6-оболочечный держатель. Таким образом, за одну стадию в полиэтилен превращается 15-16 % этилена, а после 3-4 повторений этого процесса 96-100 % полиэтилена [5].
Основными видами сырья для пиролиза являются этан, пропан, бутан, содержащие связанные нефтяные газы, газообразный бензин и бензин прямого сжигания. Производство олефинов основано на термическом разложении углеводородного сырья и последующем разделении образующихся продуктов при низких температурах. В качестве основного аппарата в производстве олефинов используются печи пиролиза, реакционной зоной является радиационная часть змеевиков. В ходе первичных реакций образуются олефины, низшие алканы и водород. Происходит последующее разложение олефинов, полученных в ходе вторичных реакций; ацетилен и его производные, парафины, диенообразование, гидрирование и дегидрирование олефинов; образование ароматических углеводородов и конденсация циклодиенов отдельных молекул [6].
Первичные и вторичные реакции протекают одновременно, поэтому необходимо создавать специальные технологические условия, при которых нежелательное направление реакций сводится к минимуму. Важнейшим условием вторичных реакций является быстрое охлаждение пирогаза в отвержда-ющем и выпарном аппарате.
Целью данной работы является повышение селективности процесса за счет оптимизации двухступенчатой пирогазной системы за счет одновременной генерации насыщенного пара сверхвысокого давления.
Такая система не только увеличивает выход целевых олефинов, но и позволяет пирогазу утилизировать максимальное количество тепла.
Для первой ступени системы отверждения полимера был выбран ультраселективный трубчатый теплообменник. Этот тип представляет собой новейшее развитие этиленовой технологии, особенно надежность и эффективность использования [7]. Минимальный перепад давления, рассчитанный на них, и максимальная производительность теплообмена в течение всего рабочего цикла имеют дополнительное преимущество, заключающееся в том, что входной конус или входной патрубок с высокотемпературным покрытием не засоряются и не подвергаются коррозии. То есть по отношению к пиро-газу такие теплообменники имеют преимущества перед теплообменниками того же типа, поскольку исключают эффекты эрозии или загрязнения.
Таким образом, предложенная в статье оптимизация технологии процесса пиролиза позволяет:
• увеличить выход целевого продукта пиролиза этилена и пропилена;
• максимальная рекуперация тепла отходящих газов пиролиза;
• Повышение селективности процесса, что приводит к снижению коксообразования в системе зака-лочно-выпарных аппаратов, увеличению ассортимента топочного блока, повышению надежности работы оборудования и снижению затрат на ремонт.
При переработке этана и пропана также образуются побочные продукты. Например, бутадиен можно использовать для производства высококачественного каучука, настроив дополнительную систему переработки. С помощью этой схемы проиллюстрируем схему переработки дополнительных газов, образующихся в процессе распространения [8].
Рисунок 2. Схема производства олефинов и пропилена
бутадиен -1,3 ^2=^—^=^2 ненасыщенные углеводороды — простейшие представители диеновых углеводородов.
Синтетические каучуки в основном используются в производстве каучуков для автомобильных и авиационных шин.
C4 отделение бутадиена от поступающей фракции углеводородов проводят методом экстрактивной перегонки с простым перегонным составом [9].
В качестве экстрагента используется водный раствор ацетонитрила. Исходную бутан-бутилен-бутадиеновую фракцию, полученную в результате одностадийного дегидрирования бутана в вакууме, отделяют от углеводородов ряда С5 и выше методом простой ректификации.
Таблица 1.
Побочные продукты опыления
Условия и результаты пиролиза Сырье
этан пропан бутан фракции нефти
Бензины газойли
атмосферные вакуумные
Содержание основного в-ва, % по массе 95 98 97 - - -
Пределы выкипания, °С - - - 40-180 180-330 300-540
Содержание аром. углеводородов, % по массе - - - 5-12 20-30 25-40
Подача водяного пара, % по массе от сырья 20-40 20-40 25-50 25-60 50-80 60-100
Выход, % по массе:
водород 4 1,3 1 1 0,8 0,6
метан 7 23 26 15 10 9
этан - 6 5 4 3 3
ацетилен 0,5 0,5 0,4 0,4 0,4 0,3
этилен 50 33 31 25-32 22-28 18-22
пропилен 1 20 16 13-17 окт.14 окт.13
бутены 0,5 2 3 5 5 5
бензол - - - 5-6 5-6 3-4
фракция С5 (т. кип. 204°С) 2 5 9 17-22 18-20 17-20
фракция с т. кип. >204°С 0,2 0,4 1 7 19 22-35
Кол-во сырья для произ-ва 300 тыс. т. этилена, млн. т** 0,39 0,71 0,89 1,11 1,17 1,5
Ацетонитрил CH3CN используется в качестве экстрагента для получения бутадиеновых и ацетиленовых углеводородов из сырого бутадиена [10].
В первой экстрактивной ректификационной колонне ацетонитрил смешивается с бутан-бутилен-бутадиеновой фракцией для более полного усвоения непредельных углеводородов, а бутан-бутиленовая фракция возвращается в цех гидрирования бутана на переработку. Затем бутадиен-1,3 выпаривают со всеми ацетиленовыми углеводородами, и смесь поступает во вторую экстрактивную дистилляцион-ную колонну. Из-за малого количества абсорбента, подаваемого во вторую колонку, ацетиленовые углеводороды поглощаются небольшими количествами бутадиена 1,3. Смесь поступает в колонну, где ацетиленовые углеводороды испаряются из аце-тонитрила и отделяются от середины колонны, а 1,3-бутадиен снова возвращается в колонну экстрактивной ректификации. Ацетиленовые углеводороды, проходящие через насадочную колонну, отмываются водой от остатков ацетонитрила и бросаются в
огонь. Целевой продукт поступает в колонну очистки от низкокипящих компонентов. Пропин отделяется от бутадиена и поступает в толстую кишку. Бутадиен с концентрацией не менее 99,3% попадает на хранение.
Вывод
В данной статье мы рассмотрели возможность получения дополнительных продуктов из образующихся в процессе распространения промышленных газов. Путем дальнейшего совершенствования этих схем сохранение природы за счет производства продуктов из горючих газов и предотвращение ущерба окружающей среде является сегодня основной целью производства каждой инновационной технологии. Благодаря моему магистерскому исследованию мы будем стремиться улучшить экономику нашей страны в будущем, перерабатывая газы, образующиеся на заводах по вторичной переработке газа.
Список литературы:
1. Жагфаров Ф.Г., Геяси П.А.Ф. Современное состояние производства этилена // Мат. II Межд. науч.-практ. конф. «Булатовские чтения»: Сб. статей, 2018. Т. 5. С. 88-90.
2. S. Lewandowski., Ethylene-Global. IHS Markit., Asia Chemical Conference., 2016. URL: https://cdn.ihs.com/www/pdf/Steve-Lewandowski-Big-Changes-Ahead-for-Ethylene-Implications-for-Asia.pdf (дата обращения 16.03.2020).
3. Нефтехимическая отрасль России: стоит ли ждать перемен? URL: https:// vygon.consulting/products/issue-1142/ (дата обращения 16.03.2020).
4. Рустамов М.И. Современный справочник по нефтяным топливам и технологиям их производства [Текст] / М.И. Рустамов, А.С. Гайсин, Д.Н. Мамедов; под ред. Т.Н. Шахтантинского. - Баку: Фонд «Химик», 2005. - 640 с.
5. Аяпбергенов Е.О. Особенности технологии получения серы на установках Клауса из сероводорода кислых газов / Е.О. Аяпбергенов // Современные научные исследования и инновации. - 2012. - № 10. - С. 40-43.
6. Хужжиев М.Я., & Салимова З.С. (2021). Очистка природного газа от меркап и серных растворов. Universum: технические науки, (3-3 (84)), 83-86.
7. Хужжиев М.Я., & Ризокулов М.Н.У. (2016). Очистка и осушка газов растворами гликолей. Наука и образование сегодня, (3 (4)), 33-34.
8. Хужжиев М.Я. (2018). Изучение методов конверсии метана в синтез-газ. Научный аспект, 7(4), 852-854.
9. Ризаев Д.Б., & Хужжиев М.Я. (2017). Очистка газовых выбросов. Вопросы науки и образования, (5 (6)), 52-53.
10. Давронов Ф.Ф.У., & Хужжиев М.Я. (2018). Изучение процесса очистки газов физической абсорбцией. Вопросы науки и образования, (3 (15)), 53-54.
