WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

При проведении ТКП помимо таких параметров, как температура и время реагирования сырья, на результат влияет также и поверхность используемого в процессе контакта. Для сравнения ТКП и гомогенного пиролиза (ГП), были проведены опыты в пустом реакторе в диапазоне температур от 740 до 860 С при времени контакта 0,5 с. На рисунке 5 представлены выходы метана, кокса и суммы олефинов соответственно в зависимости от температуры.

При температуре более 810 С ТКП способствует более высокому выходу суммы олефинов С2-С3 по сравнению с ГП. Максимальный выход суммы олефинов при ГП составил 46,2 % масс. против 51,0 % масс. на кварцевом контакте. ГП способствует более высокому (на 2-8 % масс) выходу кокса, по сравнению с гетерогенным пиролизом на кварце, причем с повышением температуры процесса эта разница увеличивается. Выходы метана при ТКП и ГП находятся на одном уровне. Таким образом, термоконтактный пиролиз является более эффективными по сравнению с гомогенным.

Поскольку в промышленных условиях применение неподвижного контакта приведет к повышению гидродинамического сопротивления потоку сырья и усложнению обслуживания печного блока, то проведен сравнительный анализ ТКП пропановой фракции с применением двух типов проточных реакторов: интегрального с неподвижным контактом и реактора с движущимся контактом.

Опыты в реакторе с движущимся контактом проводили при следующих условиях: температура 800-900 С, время контакта 0,2-0,8 с. В качестве контакта использовался кварц. Некоторые результаты экспериментов представлены в таблице 1.

Таблица 1 Результаты пиролиза пропановой фракции в реакторе с движущимся контактом (I) и в интегральном реакторе (II)

Температура,

Время

контакта, с

Тип реактора

Конверсия

сырья, % масс.

Выходы продуктов, % масс.

Н2

СH4

C2H6

C2H4

C3H6

C4H8

C4H6

олефинов C2-C3

800

0,8

I

73,7

1,3

17,2

2,7

29,5

19,3

1,5

2,2

48,8

II

70,8

1,6

16,1

2,5

26,9

20,0

2,0

1,6

46,9

820

0,8

I

81,7

1,5

21,5

3,0

34,8

16,8

1,5

2,7

51,5

II

73,2

1,7

18,3

3,2

29,5

18,0

1,2

1,3

47,6

840

0,75

I

87,6

1,7

23,8

3,3

41,6

13,3

1,0

3,0

54,8

II

79,1

1,9

21,2

3,4

34,0

15,9

1,0

1,6

49,9

840

0,5

I

83,5

1,7

21,1

2,9

37,2

16,0

1,1

3,5

53,2

II

76,8

1,7

19,1

2,9

31,9

18,3

1,2

1,6

50,2

Видно, что при идентичных условиях ведения процесса в реакторе с движущимся контактом достигается более высокая степень превращения сырья по сравнению с интегральным реактором. К тому же, применение реактора с движущимся контактом позволяет получить более высокие выходы этилена и суммы олефинов, по сравнению с интегральным реактором. Так, максимальный выход суммы олефинов С2-С3 составил в интегральном реакторе около 50 % масс., а в реакторе с движущимся контактом достиг 54,8 % масс., в основном, за счет увеличения выхода этилена. В реакторе с движущимся контактом наблюдаются пониженные выходы пропилена, однако прирост выхода этилена (на 3-6 % масс.) выше снижения выхода пропилена (на 1-3 % масс.). Применение реактора с движущимся контактом также способствует более высокому выходу дивинила. Так, если в проточном интегральном реакторе максимальное значение выхода данного углеводорода составило около 2 % масс., то в реакторе с движущимся контактом выход бутадиена-1,3 превышал 3 % масс.

Очевидно, что проведение процесса пиролиза путем контакта сырья с движущимся теплоносителем является более эффективным, чем с неподвижной насадкой, так как в этом случае достигаются более высокие выходы целевых продуктов.

Также в главе исследована возможность применения железооксидного огарка в качестве контакта процесса пиролиза пропановой и бутановой фракции. Опыты проводили в реакторе с движущимся контактом без водяного пара. Результаты сравнивали с данными, полученными на кварце. Для обработки полученных опытных данных использовался вероятностностатистический метод. В таблице 2 представлены параметры уравнения Аррениуса при пиролизе пропановой и бутановой фракции.

Использование огарка позволяет снизить кажущуюся энергию активации по сравнению с кварцем. Более тяжелое сырьё (бутан) требует меньшей энергии активации процесса.

Таблица 2 Параметры уравнения Аррениуса


Контакт-Сырьё

ln(ko)

Е, кДж/моль

Кварц-Пропан

43,82

350,6

Огарок-Пропан

33,19

265,5

Огарок-Бутан

29,89

239,1

На рисунке 6 представлена зависимость выхода этилена (а), пропилена (б), суммы олефинов С2-С4 (в) и степени превращения сырья (г) от температуры при времени контакта с огарком, равном 0,3 с.

Видно, что использование огарка при пиролизе пропана способствует повышенному выходу этилена (на 2-7 % масс.) по сравнению с кварцевым контактом, однако при этом снижается выход пропилена. По всей видимости, это является следствием проявления огарком незначительного каталитического эффекта в процессе пиролиза. При пиролизе бутановой фракции наблюдаются довольно высокие выходы этилена и пропилена.

а

б

в

г

Рисунок 6 Зависимость выходов этилена (а), пропилена (б), суммы олефинов С24 (в) и степени превращения сырья (б) от температуры при времени контакта 0,3 с

Применение огарка позволяет снизить температуру процесса на 10-30 °С по сравнению с кварцем с сохранением одинаковой степени превращения пропана (рисунок 6, г). Степень превращения бутана уже при температуре 820 °С составляет 65 % масс., а при температуре 900 °С наблюдается практически полное его превращение. Использование огарка в качестве контакта при пиролизе пропановой фракции способствует более высокому выходу суммы олефинов С2-С4 до температуры 845 °С. При пиролизе бутановой фракции наблюдаются более высокие выходы олефинов, чем при пиролизе пропана.

Огарок способствует повышенному выходу кокса. Так, его выход при пиролизе пропана составил 5,3-6,0 % масс.; при пиролизе бутана – 3,5-3,8 % масс.

Необходимо отметить, что кокс в процессах термоконтактного пиролиза является источником тепла для процесса, которое образуется в результате регенерации закоксованного контакта кислородом воздуха. Поэтому невысокие выходы кокса могут привести к недостатку тепла в реакторных системах.

В ходе экспериментов также отмечено образование водяного пара (в количестве 10-25 % масс. на сырье в зависимости от условий процесса) и диоксида углерода (до 28 % масс.). Их образование объясняется следующими реакциями оксида железа огарка с исходным сырьём и продуктами и реакции:

, (7)

(8)

Диоксид углерода также образуется при реакции кокса с водяным паром.

Использование в качестве разбавителя водяного пара при пиролизе пропановой фракции на огарке способствует повышенному выходу водорода (свыше 3 % масс., без водяного пара – менее 2 % масс.). Снижается максимальный выход пропилена, а суммарный выход олефинов С2-С3 не превышает значения, полученные пиролизом без водяного пара, и составляет 50-51 % масс.

Помимо возможности получить относительно высокие выходы олефиновых углеводородов, необходимо отметить следующие достоинства огарка:

- возможность проводить процесс без разбавления сырья водяным паром;

- относительная дешевизна и доступность огарка (большие его количества накоплены на ОАО «Мелеузовские минеральные удобрения»);

- высокая термическая стабильность контакта.

На применение огарка в качестве контакта процесса ТКП углеводородного сырья получено положительное решение по заявке на патент.

Поскольку процесс регенерации закоксованных катализаторов в промышленности производят, как правило, в регенераторах в псевдоожиженном слое контакта, то проведены исследования по гидродинамике слоя огарка. Результаты исследований приведены на рисунке 7.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»