Теоретически необходимое для сгорания газа количество воздуха, кг/кг 14,9
Жаропроизводительность, 0С 2100
Температура воспламенения, 0С 255-370
Пределы воспламеняемости в смеси с воздухом при н.у. (верхний, нижний) 1/6
Характеристика вспомогательных материалов
Азот газообразный предназначен для создания инертной среды при пиролизе УВ. Основные физико-химические свойства азота сведены в табл. 15 [4]
Основные физико-химические свойства азота
Таблица 15
| Азот | Содержание кислорода, не более %. об. | 0,0005 |
| Точка росы, °С | минус 70 | |
| Давление, не менее кгс/см2 | 4,5-6,5 | |
| Содержание механических примесей, мг/м3 | отс. | |
Содержание масла, мг/м3 | отс. | |
| Плотность, при 0°С и давлением 760 мм.рт.ст | 1,25 | |
| Температура кипения, °С | минус 195 | |
| Температура плавления, °С | минус 210 | |
| Критическая температура, °С | минус 147 | |
| Критическое давление, МПа | 3.39 |
Еще одним вспомогательным материалом является топливный газ, подающийся на горелки печи пиролиза, при сгорании и которого выделяется теплота, необходимая для начала реакций пиролиза. Наиболее важные показатели топливного газа сведены в табл. 16 и 17 [9]
Показатели топливного газа
Таблица 16
| Топливный газ на горелки печи пиролиза F112 | Состав | % масс. |
| 4,00 | 57,6 | |
| 93,00 | 1339,2 | |
| 3,00 | 43,2 |
| Физико-химические свойства топливного газа Табл. 17 | ||
| Температура воспламенения, °С | 530 | |
| Верхний и нижний концентрационные пределы, % | 14 - 4 | |
| Теплота сгорания, МДж/м3 | 28-41 | |
| Объемное смешение с воздухом | 20:1 | |
| Тепловыделение, МВт | 5-10 | |
| Потеря тепла от химической неполноты сгорания | 0-1% | |
Для разбавления бензина с водяным паром применяется водяной пар высокого давления
| Пар высокого давления (насыщенный) | Давление ати. | 120-130 |
| Температура °С | 325-330 | |
| рН | 7 |
4. Описание технологического процесса
Основным сырьем процесса пиролиза является бензин, поступающий на пиролиз в печь F112 со склада ЛВЖ (см. приложение 3). Бензин с давлением 13-14 бар поступает через фильтр в межтрубное пространство теплообменников Е 162 А/В, узла первичного фракционирования, где нагревается до температуры 90-120 0С, за счет тепла закалочного масла, далее нагретый бензин поступает в общий коллектор печей пиролиза F112. Пиролиз бензина проводится в восьмипоточной печи F112.
При проведении выжига кокса или ремонта данных печей, имеется возможность подачи этанового сырья, совместно с бензином, на пиролиз в печь F112.
Сырье поступает из коллектора через регулирующие клапаны, установленные на каждом потоке, в подогреватель сырья конвективной зоны печи с давлением 4,0-6,0 бар – бензин.
Пиролиз углеводородного сырья проводится с разбавлением водяным паром для уменьшения коксообразования и достижения максимального содержания в пирогазе целевых продуктов – этилена и пропилена. Разбавление паром для бензина составляет - 50-60 %. Пар разбавления (технологический пар) вырабатывается в парогенераторах Е171 А/В, узла первичного фракционирования, с давлением 8,0-8,5 бар и температурой 180 0С, и поступает в перегреватель технологического пара котла-утилизатора, где нагревается до температуры 220-240 0С и далее в коллектор тех. пара печи F112.Пар разбавления поступает в печь F112 из общего коллектора с давлением 7,0-7,5 бар и температурой 120 0С, через регулирующие клапаны, в подогреватель технологического пара конвективной зоны печи .Так же технологический пар подается в сырьевые змеевики перед входом в конвекцию(в период пуска, останова печи), под клин пирогазовой арматуры, перед и после ППК, в линию продувки сырья и закалочного масла, на отборы давления печи, в линию прожига.
Далее сырье и тех. пар смешиваются и поступают в высокотемпературный подогреватель конвективной зоны печи.
Пирогаз выходит из печи F112 двумя потоками с температурой 845-855 0С и давлением 0,4-0,9 бар. Так как на данном этапе первичные реакции разложения углеводородов являются обратимыми, то для того, чтобы сохранить максимальный процент содержания в пирогазе целевых продуктов – этилена и пропилена, схемой предусмотрено резкое охлаждение пирогаза в закалочно-испарительных аппаратах (ЗИА) Е112 А/В печеи F112 до температуры 370-470 0С с получением насыщенного пара высокого давления.
Пирогаз проходящий по трубкам ЗИА, нагревает питательную воду, поступающую из барабана печи в межтрубное пространство нижней части ЗИА. На печь F112 питательная вода поступает с нагнетания насосов Р831 А-С с давлением 155-165 бар и температурой 130 0С, так как данные печи имеют собственный подогреватель питательной воды, после которого подогретая до 220-230 0С вода поступает в барабаны этих печей D12. Для удаления растворенных в питательной воде солей, предусмотрена постоянная продувка (шламование) из барабанов печей F112. В процессе удаления шлама, происходит отвод питательной воды из верхнего слоя уровня барабана печи, где, при получении пара, образуется наибольшая концентрация солей. Количество отводимой воды регулируется специальным вентилем (реактоматом), затем собирается в общий коллектор печей F112, и далее поступает в емкость D829 узла утилизации тепла дымовых газов.
Из барабана D12 печи F112 насыщенный пар поступает в пароперегреватель этих печей, после чего с давлением 110-115 бар и температурой 510-515 0С поступает в общий коллектор перегретого пара после котла F8001. Дальнейшая дозакалка пирогаза происходит за счет впрыска закалочного масла, поступающего после теплообменников Е164 А/В, узла первичного фракционирования, с температурой 120 0С, в линию пирогаза после ЗИА. Охлажденный до 200 0С пирогаз, собирается в общий коллектор печи F112 и поступает в колонну Т141 узла первичного фракционирования.
Для обогрева, печи пиролиза F112 снабжены настенными газовыми горелками. Печь F112 – 72 горелки. Горелки расположенные по фронтальным стенам радиантной зоны печи нагревают, за счет беспламенного горения, внутреннюю поверхность печи, от которой тепло излучением передается к змеевику.
Печь F112 снабжена собственным дымососом и общей дымовой трубой. Дымовые газы печи F112 проходя конвективную зону и подогревая сырье, тех. пар, питательную воду, пар высокого давления, отводятся через дымовую трубу в атмосферу с температурой 150-220 0С. Для контроля за содержанием О2 в дымовых газах печи F112 имеются анализаторы кислорода AI 1361.Включение и выключение анализаторов кислорода производится блокировками TIS 1261-1361.
Основным топливом для работы горелок печей является природный газ, метан и водород, поступающие в топливную сеть производства из процесса газоразделения. Для выжига кокса из пирозмеевиков и закалочно-испарительных аппаратов печи F112 предусмотрена установка поворотного колена, соединяющего линию подачи воздуха с линией подачи сырья в печь F 112. При проведении выжига кокса, в сырьевой коллектор подается паровоздушная смесь. Газы раскоксования печи F112 направляются в общий коллектор, затем в коксоуловитель Д112 и далее в дымовую трубу Д 801. На печи F112 имеется возможность сброса газов раскоксования в свою дымовую трубу. [19]
5. Материальный баланс
Основой расчетов химико-технологических процессов являются материальные и тепловые балансы. К расчетам материального баланса следует отнести определение выхода основного и побочных продуктов, расходных коэффициентов по сырью, производственных потерь. Только определив материальные потоки, можно произвести конструктивные расчеты производственного оборудования и коммуникаций, оценить экономическую эффективность и целесообразность процесса. Материальный баланс может быть представлен уравнением, левую часть которого составляет масса всех видов сырья и материалов поступающих на переработку S Gисход, а правую - масса получаемых продуктов S Gкон плюс производственные потери Gпот
S Gисход = S Gкон + Gпот
Годовой фонд времени при 365 календарных днях составляет 8760 часов. Принимаем, что установка работает 8 462 часа в году. 298 часов - на остановочный ремонт. При мощности установки 110 тыс. т/год, часовая производительность установки составит 110 000 : 8 462 = 13 т/час.
Расчет
Расчет ведем по печи пиролиза производительностью 13 000 кг/час (приложение 1), сырьем для которой является прямогонный бензин.
Для уменьшения парциального давления и коксообразования бензин смешивают с водяным паром в соотношении 60% : 40%, соответственно.