Пиролиз углеводородов жидких углеводородных фракций
Как видно из данных таблицы, при пиролизе этана конверсия за один проход составляет 60%. Суммарный выход этилена с учетом повторного пиролиза непрореагировавшего этана составляет 78% при этом концентрация этилена в пирогазе находится на уровне 35 мол.%.
При пиролизе пропана выход этилена составляет 40%, пропилена 24%, концентрация этилена в газе около 3- мол.%.
н-Бутан является весьма
эффективным сырьем для получения этилена и пропилена. Содержание пропана в продуктах пиролиза н-бутана очень небольшое: в пропан-пропиленовой фракции, выделенной из продуктов пиролиза бутана, пропилена содержится более 90%. Поэтому пиролиз бутана является наиболее простым путем получения концентрированного пропилена.
На рисунке 1 показаны зависимости выходов этилена и метановодородной фракции, а также селективности по этилену (отношение выхода этилена к степени превращения этана) от степени превращения этана для печей одного типа. В промышленности степень превращения этана колеблется от 0,53 до 0,73. С ее увеличением селективность падает, так как выход побочных продуктов растет быстрее, чем выход этилена. Следовательно, требуется больше сырья для получения заданного количества этилена. С уменьшением степени превращения возрастает доля возвращаемого на пиролиз этана, требуется большее число печей, увеличивается нагрузка на компрессор и систему газоразделения.
Зависимость выхода В (1)этилена и метановодородной фракции (2) от степени превращения этана Х%
Рисунок 1
При пиролизе любого сырья непревращенный этан всегда возвращается в процесс. И в этом случае степень его превращения может определяться конкретными условиями. Так, при пиролизе бензина в режиме средней жесткости, когда необходимо обеспечить значительный выход пропилена, а компримирование является «узким местом» целесообразно повысить степень превращения этана, чтобы за счет снижения возврата его на пиролиз увеличить расход бензина.
В табл. 6 даны выходы продуктов пиролиза этана в промышленных печах при различных степенях его превращения. Как следует из таблицы, с увеличением степени превращения выход водорода меняется незначительно. То же относится и к пропилену, в то же время выход метана резко увеличивается. Выход жидких продуктов из этана составляет 2-3%: большая часть из них представляет собой ароматические углеводороды: бензол -1,3%, толуол - 0,2%, углеводороды С8 - С9 -0,6% и тяжелая смола – 0,3%.
Условия процесса и выход продуктов при пиролизе этана в промышленных печах различного типа
Таблица 6
Показатель | Тип змеевика печи | |||
Вертикальный | Горизонтальный | Вертикальный | Миллисеконд | |
Температура в змеевике, °С | ||||
Вход | 680 | 670 | 640 | |
Выход | 835 | 830 | 835 | 900 |
Разбавление паром, % | 40 | 30 | 40 | 40 |
Время реакции, с | 0,85 | 0,07 | ||
Степень превращения этана,% | 60 | 63,2 | 67,4 | 53 |
Выход, % масс. | ||||
Н2 | 3,71 | 4,18 | 4,42 | 3,3 |
СН4 | 3,35 | 5,6 | 7,36 | 2,7 |
С2Н2 | 0,2 | 0,5 | 0,7 | |
С2Н4 | 48,68 | 48,9 | 48,3 | 43,1 |
С2Н6 | 39,27 | 36,4 | 32,2 | 47 |
С3Н6 | 1,09 | 1,47 | 1,48 | 0,7 |
С3Н8 | 0,21 | 0,14 | 0,14 | 0,1 |
С4Н6 | 1,12 | 0,88 | 1,74 | 0,2 |
С4Н8 | 0,21 | 0,14 | 0,6 | 1 |
С4Н10 | 0,3 | 0,2 | 0,18 | 0,7 |
С5+ | 1,6 | 1,96 | 3 | 0,4 |