Пиролиз углеводородов жидких углеводородных фракций (стр. 6 из 19)
Имеются и другие схемы образования кокса.
Тем не менее, считается что кокс, отлагающийся в реакторе пиролиза, может образовываться двумя путями:
гетерогенным разложением молекул углеводородов на стенке реактора или на частицах металла, извлеченных из металлической поверхности и остающихся на поверхности растущего слоя кокса;
при реакциях присоединения в объеме реактора, которым особенно благоприятствуют полициклические ароматические углеводороды, содержащиеся в сырье (например, газойлевой фракции).
В пользу представления о двух различных путях образования кокса при пиролизе углеводородов свидетельствует, в частности, разнообразие типов и структур кокса, формирующегося при термическом разложении жидких и газообразных углеводородов.
При температурах промышленного пиролиза – от 650 до 900ºС – может формироваться кокс трех типов, нитевидный ленточный (дендрит) или игольчатый, слоистый анизотропный, образующий прочную пленку, и аморфный (“пушистый”), изотропный, образующий относительно непрочную пленку черного цвета.
Количественное соотношение двух путей образования кокса зависит от условий ведения процесса (структура и парциальное давление паров исходных углеводородов, температура реакции, состояние стенок реактора и др.).
Кокс, образованный каталитическими реакциями (нитевидный), очевидно, преобладает при относительно низких температурах и на ранних стадиях процесса.
При более высоких температурах и значительных степенях превращения исходного сырья, повидимому, возрастает значение конденсационного механизма (получается слоистый анизотропный и аморфный изотропный кокс), причем тип кокса зависит от парциального давления углеводородов, от свойств поверхности, на которой кокс отлагается, строения исходных углеводородов, температуры и ряда других факторов.
С увеличением парциального давления углеводородов повышается доля образующегося аморфного кокса [9,13]
3. Характеристика производимой продукции и используемого сырья
Товарными продуктами производства при пиролизе бензина являются этилен и пропилен. Этилен должен соответствовать ГОСТ 25070-87, показатели которого сведены в табл. 11. [17]
Характеристика этилена
Таблица 11
| Наименование показателей | Показатель |
| Содержание этилена, не менее, % объемных | 99,9 |
| Содержание пропилена, не более, ррм объемных | 50 |
| Количество этана с метаном, не более, ррм объемных | 1000 |
| Количество фракции С4, не более, ррм объемных | 10 |
| Содержание ацетилена, не более, ррм объемных | 10 |
| Содержание окиси углерода, не более, ррм объемных | 1 |
| Содержание двуокиси углерода, не более, ррм объемных | 5 |
| Содержание кислорода, не более, ррм объемных | 1 |
| Количество воды, не более, ррм объемных | 1 |
| Количество аммиака, не более, ррм объемных | 1 |
| Количество метанола, не более, ррм объемных | 1 |
| Количество серы, не более, мг/м | 1 |
Наиболее важными физико-химическими показателями этилена, производимого в процесса пиролиза являются [4,27]:
Молекулярная масса 28,05
Плотность при н.у., кг/м3 1,261
Температура кипения, 0С -103,7
Температура отвердевания, 0С -169,1
Критическая температура, 0С 9,9
Абсолютное критическое давление, кгс/см2 50,9
Теплоемкость, кДж/кг∙град 1,4606
Показатель адиабаты при н.у. 1,258
Низшая массовая теплота сгорания, кДж/кг 46878
Скрытая теплота испарения при 760 мм.рт.ст, Дж/кг 482
Теоретически необходимое для сгорания газа количество воздуха, м3/ м3 14,28
Жаропроизводительность, 0С 2343
Температура воспламенения, 0С 475-550
Вязкость газа кинематическая при н.у., 10-6 кгс∙сек/м2 7,50
Пределы воспламеняемости в смеси с воздухом при н.у. (верхний, нижний) 3,1/28,6
Пропилен должен соответствовать ГОСТ 25043-87, данные которого сведены в табл.12 [16]
Характеристика пропилена
Таблица 12
| Наименование показателей | Показатель |
| Объемная доля пропилена, не менее, % | 99,8 |
| Объемная доля этилена, не более, % | 0,005 |
| Объемная доля ацетилена и метилацетилена, % | 0,001 |
| Объемная доля углеводов С4 , не более, % | 0,002 |
| Объемная доля диеновых углеводов, не более, % | 0,001 |
| Объемная доля этана с пропаном, не более, % | 0,2 |
| количество сера, не более, мг/м3 | 1 ,0 |
Готовой продукцией процесса пиролиза бензина прямогонного является пирогаз, который соответствует следующему составу. Характеристику пирогаза сведем в табл.13 [20]:
Характеристика пирогаза
Таблица 13
| Состав | % мас. |
| Н2 | 0,71 |
| СО | 0,05 |
| СО2 | 0,01 |
| Н2S | 0,01 |
| CH4 | 11,49 |
| C2H2 | 0,47 |
| C2H4 | 21,26 |
| C2H6 | 2,09 |
| C3H4 | 0,71 |
| C3H6 | 8,56 |
| C3H8 | 0,23 |
| C4H4 | 0,13 |
| C4H6 | 2,93 |
| бензол | 5,39 |
| толуол | 3,00 |
| Ксилол | 1,06 |
| С5 | 2,06 |
| С6 | 0,46 |
| С7 | 0,07 |
| С8 | 0,01 |
| С9 | 0,64 |
| С10 | 0,29 |
| Масло | 3,77 |
| Вода | 32,32 |
| Итого: | 100,00 |
Характеристика сырья
Сырьем для пиролиза является бензин прямогонной, соответствующий ТУ 38.402-62-120-90 Технические требования к данному виду сырья сведем в табл.14.
Характеристика бензина прямогонного
Таблица 14
| Наименование показателей качества | Показатели |
| 1. Плотность, не более, г/см3 | 0,725 |
| 2. Фракционный состав: -температура начала кипения, 0С, не более | 35 |
| 50% перегоняется при температуре, 0С, не более | 110 |
| конец кипения, 0С, не более | 175 |
| 3. Углеводородный состав: содержание парафиновых углеводородов, %, не менее | 60 |
| содержание нафтеновых углеводородов, %, не более | 30 |
| содержание ароматических углеводородов, %, не более | 10 |
| содержание серы, % не более | 0.1 |
| Йодное число, г йода на 100г продукта, не более (проба на присутствие непредельных соединений) | 1,0 |
| Испытание на медной пластинке ( проба на присутствие активных сернистых соединений серы и сероводорода, вызывающих коррозию металла) | выдерживает |
| Содержание свинца в топливе, не более, мг/кг | 0,05 |
| Содержание воды и механических примесей | отсутствие |
Наиболее важными показателями бензина прямогонного, применяемого для процесса пиролиза являются [15]:
Молекулярная масса 114,2
Критическая температура, 0С 400-440
Теплоемкость, кДж/кг 46000
Показатель адиабаты при н.у. 1,39
Низшая массовая теплота сгорания, кДж/кг 44000
Скрытая теплота испарения при 760 мм.рт.ст, ккал/кг 70-75