Пиролиз прямогонного бензина с добавлением водорода в производстве низших олефинов

Актуальность работы. Процесс пиролиза углеводородного сырья в трубчатых печах пиролиза на сегодняшний день остается единственно промышленно освоенным процессом мировой нефтехимической отрасли.

В настоящее время мощность отдельных этиленовых установок пиролиза достигает 1,0−2,8 млн. т/год против 100−140 тыс. т/год в начале 60-х гг. прошлого века. Выход этилена с современных бензиновых печей пиролиза типа БЯТ-УГ, имеющих нагрузку по сырью 40 т/час, составляет, в среднем 30% масс, на сырье.

Несмотря, на такой стремительный прогресс процесса пиролиза за последние 40 лет, современная сырьевая база и технологическое оснащение данного процесса практически не претерпели изменений.

Так, дефицит углеводородного сырья пиролиза ощущается на многих предприятиях, производящих низшие олефины. Это связано с увеличением спроса на этилен и пропилен, невысокой глубиной переработки нефти, низким выходом прямогонного бензина, использованием прямогонного бензина для получения бензола.

Проблема технологического оснащения этиленовых производств также не позволяет более полно использовать прямогонный бензин. Это связано с тем, что в составе этиленовых установок наряду с современными печами функционируют устаревшие малопроизводительные печи пиролиза типа БЯТ-Г и БЯТ-П, максимальный выход этилена на которых составляет 25 и 26% масс.

В ближайшее десятилетие функционирование данных печей пиролиза для производства низших олефинов будет продолжено, поскольку замена устаревших печей пиролиза этого типа требует больших финансовых вложений и времени для строительства и пуска новой печи пиролиза в эксплуатацию.

Следовательно, проблема увеличения производительности этиленовых установок, имеющих в своем составе устаревшие печи пиролиза, и более эффективного использования прямогонного бензина является весьма актуальной задачей.

Одним из путей решения данной проблемы может явиться внедрение в 4 производство низших олефинов процесса пиролиза прямогонного бензина с добавлением водорода, а также вовлечения в этот процесс побочных негидрированной фракции С5-пиролиза и гидрированной фракции СсГпиролиза в качестве отдельных рецикловых потоков к потоку свежего сырья.

Это позволит увеличить съем низших олефинов с устаревших печей пиролиза типа БИТ-! или БЯТ-ГТ и продолжительность их пробега, а также уменьшить расходные нормы сырья на 1 тонну производимых низших олефинов.

Работа выполнялась в соответствии с планом Программы развития приоритетных направлений науки в РТ на 2001;2005 гг. по направлению «Топливно-энергетические и сырьевые ресурсы, энергосберегающие технологии их освоения» утвержденной постановлением № 63 кабинета министров РТ от 06.02.2001.

Целью работы является установление оптимальных параметров процесса пиролиза прямогонного бензина в смеси с негидрированной фракцией С5-пиролиза и гидрированной фракцией С9-пиролиза с добавлением водорода.

Научная новизна. Показана принципиальная возможность использования негидрированной фракции Сб-пиролиза и гидрированной фракции Сд-пиролиза в качестве сырья пиролиза в смеси с прямогонным бензином и добавлением водорода.

Практическая значимость. Установлено, что оптимальным соотношением смеси прямогонный бензин: негидрированная фракция С5-пиролиза является массовое соотношение 96,0: 4,0%, смеси прямогонный бензин: гидрированная фракция С9-пиролиза — массовое соотношение 95,6: 4,4% при введении водорода в процесс пиролиза вышуказанных смесей в массовом соотношении водород: сырье, равном 0,01: 1%.

Выданы исходные данные для проектирования подачи водорода, негидрированной фракции Сб-пиролиза и гидрированной фракции Сд-пиролиза в смеси с прямогонным бензином на промышленные печи пиролиза типа БЯТ-П этиленовой установки ОАО «НЬСНХ».

Разработана и внедрена принципиально новая пилотная установка, позволяющая интенсифицировать процесс пиролиза газообразного и/или жидкого углеводородного сырья в присутствии водяного пара и/или водорода.

Разработана и внедрена компьютерная программа для расчета состава продуктов пиролиза углеводородного сырья в присутствии водяного пара и/или водорода на основании показателей технологического режима процесса пиролиза и углеводородного состава пиролизного газа и пироконденсата, как в лабораторных, так и промышленных условиях, позволяющая в 3 раза сократить время расчета состава продуктов пиролиза.

Апробация работы. Отдельные главы диссертации были представлены на VI и VII международных конференциях по интенсификации нефтехимических процессов «Нефтехимия-2002» и «Нефтехимия-2005» (Нижнекамск, 2002, 2005), международной научно-практической конференции «Нефтепереработка и нефтехимия-2003» (Уфа, 2003), IV международной конференции «Современные проблемы истории естествознания в области химии, химической технологии и нефтяного дела» (Уфа, 2003), молодежной научно-практической конференции ОАО «НКНХ» «Молодые силыпроизводству» (Нижнекамск, 2004), молодежном научно-практическом семинаре ОАО «Татнефть» «Подготовка и переработка нефти» (Нижнекамск,.

2004), международной научно-практической конференции «Современное состояние процессов переработки нефти» (Уфа, 2004), международной научно-практической конференции «Нефтегазопереработка и нефтехимия-2005» (Уфа,.

2005).

Публикации работы. По теме диссертации опубликовано 4 статьи, 5 тезисов докладов, получены 1 патент РФ на изобретение, 1 патент РФ на полезную модель.

выводы.

1. Определены оптимальные технологические параметры процесса пиролиза, как прямогонного бензина, так и его оптимальных смесей с негидрированной фракцией С5-пиролиза и с гидрированной фракции Су-пиролиза с добавлением водорода.

2. Установлены оптимальные параметры процесса пиролиза прямогонного бензина с добавлением водорода: температура пиролиза 825ч-835 °С, время контакта 0,45 с, массовые отношения водяной пар: сырье 0,5: 1%, водород: сырье (0,005-^0,01): 1%. При этом, по сравнению с обычным пиролизом прямогонного бензина, наблюдается снижение температуры пиролиза на 10 °C, увеличение выхода этилена на сырье на 2,1% масс., уменьшение смолои коксообразования на 0,63% масс, и 0,10% масс., соответственно. Средняя продолжительность пробега печи пиролиза типа 8111−11 увеличится на 1000 ч/год. ф, 3. Показана принципиальная возможность вовлечения побочных негидрированной фракции Сб-пиролиза и с гидрированной фракции Су-пиролиза в качестве отдельных рецикловых потоков к свежему сырью пиролиза — прямогонному бензину — с добавлением водорода при массовых соотношениях 96,0: 4,0% и 95,6: 4,4%, соответственно.

4. Установлено, что проведение пиролиза каждой из оптимальных смесей.

• при вышеуказанных условиях, по сравнению с обычным пиролизом прямогонного бензина, приводит к увеличению выхода этилена на сырье, в среднем, на 1,4% масс., ароматических углеводородов Сб-С$ - на 2,2% масс., уменьшению коксообразования — на 0,07% масс. Смолообразование остается на уровне обычного пиролиза прямогонного бензина. Экономия прямогонного бензина при вовлечении негидрированной фракции С5-пиролиза составит 4679 т/год, гидрированной фракции Су-пиролиза — 5091 т/год. Средняя продолжительность пробега печи пиролиза типа БЯТ-Ц увеличится на 500 ч/год.

Выданы исходные данные для проектирования подачи водорода, негидрированной фракции Сб-пиролиза и гидрированной фракции Су-пиролиза в смеси с прямогонным бензином на промышленные печи пиролиза типа БЯТ-Н этиленовой установки ОАО «НКНХ». Получены патенты РФ на изобретение и полезную модель. Экономический эффект от внедрения данных разработок может составить выше 100 млн руб. I 2 3 4 5 6 7 8 9.