Усовершенствование процесса получения крекинг-газа пиролизом нафты

Корчагина Татьяна Константиновна,

кандидат химических наук, доцент,

Оноприенко Дарья Андреевна,

студент-магистрант 6-го курса.

Волгоградский государственный технический университет.

В индустриально развитых странах нефтехимическая промышленность, как правило, является ключевой отраслью, причем темпы ее развития превышают показатели роста экономики в целом. Мировой объем выпускаемых органических продуктов в мире растет и превышает 300 млн. т. Все области человеческой деятельности в той или иной степени связаны с нефтехимией и в настоящий момент именно она оказывает наибольшее влияние на повседневную жизнь современного человека [5].

Промышленная органическая химии прошла длинный и сложный путь развития, в ходе которого ее сырьевая база изменилась кардинальным образом. Начав с переработки растительного и животного сырья, она затем трансформировалась в угле- или коксохимию (утилизирующую отходы коксования угля), чтобы в конечном итоге превратиться в современную нефтехимию, которая уже давно не довольствуется только отходами нефтепереработки. Для успешного и независимого функционирования ее основной отрасли – тяжелого, то есть крупномасштабного, органического синтеза был разработан процесс пиролиза, вокруг которого и базируются современные олефиновые нефтехимические комплексы [5]. В основном они получают, а затем и перерабатывают низшие олефины и диолефины.

Таким образом, термином «пиролиз» в нефтехимии обозначают деструктивное превращение исходного сырья под влиянием высоких температур без доступа воздуха. Сырьевая база пиролиза теоретически может быть достаточно широкой: попутные газы, нафта, газойль и даже сырая нефть. Однако на практике суммарная доля газового сырья (этана, пропана, бутана) и нафты — превышает 90 % [6]. Если из попутных газов получают в основном этилен, то пиролиз более тяжелого сырья, начиная с нафты, позволяет дополнительно получать ценнейший набор углеводородов — пропилен, бензол, бутадиен, изопрен, изобутилен, бутены, изоамилены, ацетилен.

Производство крекинг-газа на ОАО «КАУСТИК» введено в эксплуатацию в 1972 году. Процесс осуществляется непрерывным методом высокотемпературного пиролиза углеводородного сырья [4].

Для увеличения выхода основных продуктов (этилена и ацетилена) в нефтехимии наблюдаются тенденции ужесточения условий процесса пиролиза. Однако пиролиз протекает при критических значениях температуры, поэтому ужесточение процесса ведет к увеличению скорости коксоотложения в основных и дополнительных аппаратах пиролиза [4]. Скорость коксоотложения определяет такие важные технико-экономические характеристики, как частота остановки агрегатов на выжиг кокса, конструкция и надежность эксплуатации закалочного испарительного аппарата и т.д. [1].

Для снижения коксоотложений на производстве, пиролиз углеводородов проводят в присутствии водяного пара, он берется в количестве, равном примерно половине количества сырья [4]. Тем не менее такая мера оказывается недостаточно эффективной, и помимо водяного пара в сырье вводят добавки – ингибиторы коксообразования. В качестве ингибиторов используют азот-, фосфор-, серосодержащие органические соединения, а также полисилоксаны и неорганические соли. Однако такие ингибиторы обладают рядом недостатков. Например, серо- и азотсодержащие соединения приводят к появлению сероводорода и аммиака в продуктах пиролиза, что осложняет дальнейшее разделение целевых продуктов [2]. 

Так же для снижения скорости коксоотложений на стенках аппаратов используют различные катализаторы такие как, например, катализаторы, сформированные в виде пленочного покрытия трубчатого реактора получаемые в результате высокотемпературного разложения нитрата железа. Однако одним из недостатков таких катализаторов так же является выделение побочных продуктов (аммиак), которые впоследствии затрудняют дальнейшую переработку [3].

Одним из более современных способов снижения коксоотложений является использование изобутилового масла. Изобутиловое масло является отходом в производстве метанола и содержит в основном метанол, воду, бутанол и изобутанол [6]. Изобутиловое масло, являясь дистиллатной фракцией, полностью переходит в пар при испарении воды и при пиролизе в чистом виде практически не дает кокса. Применение чистого изобутилового масла приводит к снижению на 2-3% выхода этилена и ацетилена, но дает более высокий выход ароматических углеводородов, что может быть выгодным при сопутствующей коньюнктуре рынка [6].

Поэтому для уменьшения коксоотложений в процессе получения крекинг-газа предлагается использовать изобутиловое масло с высокой концентрацией метанола в составе (50%), в качестве добавки к водяному пару, что не изменит выход целевых продуктов, но уменьшит количество побочных продуктов (кокса) на 1,8%.

Литература

1.                  Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического синтеза. – М: КолосС, 2013 г.

2.                  Литвинцев И.Ю. Пиролиз – ключевой процесс нефтехимии / Соросовскийй образовательный журнал №12. – 1999 г.

3.                  Мухина Т.Н., Баранов Н.Л., Бабаш С.Е. и др. Пиролиз углеводородного сырья.1987 г.-240 стр.

4.                  Основной технологический регламент цеха № 102 ОАО «Каустик». Волгоград, 2008.

5.                  Паушкин Я.М. / Нефтехимический синтез в промышленности / / Я. М. Паушкин – М.: Наука, 1996г. – 536 с.

6.                  Патент № 2103318. Российская федерация / А. Д. Абдуллаев; С. В. Хлопов; В. Ю. Колотов; А. Ф. Бабиков; Н. А. Корчевин; заявитель и патентообладатель Акционерное общество открытого типа «Ангарская нефтехимическая компания». Дата публикации 27.01.1998.

Поступила в редакцию 18.10.2016 г.