Olefingyártás indító lépése

Átírás

1 PIROLÍZIS

2 Olefingyártás indító lépése A legnagyobb mennyiségben gyártott olefinek: az etilén és a propilén. Az etilén éves világtermelése mintegy 120 millió tonna. Hazánkban a TVK-nál folyik olefingyártás. A jelenlegi etilén- ill. propiléngyártó kapacitás 700 ezer tonna/év, ill. 400 ezer tonna/év. A tervek szerint egy új olefingyár megépítésével ez a kapacitás előreláthatólag 2015-re 900 ezer t/év etilénre és 500 ezer t/év propilénre bővül. Az olefingyár lényegében két nagy egységre, a pirolízisüzemre és a gázszétválasztó üzemre bontható.

3 Pirolízisüzem Az olefingyártás telített szénhidrogénelegyek (legjellemzőbben vegyipari benzin és kisebb mértékben gázolaj) nagyhőmérsékletű bontásával ún. pirolízissel történik. Újabban a technológiát gőzkrakkolásnak is nevezik, mert a szénhidrogének mellé vízgőzt is adagolnak. Ez azonban helytelen elnevezés, mert nem a vízgőzt krakkolják, hanem a szénhidrogéneket. Egy széles forrásponthatárú benzin és egy könnyű gázolaj pirolízisekor kapott tipikus termékspektrumot mutat be a pirolízis termékhozamok táblázat.

4

5 A technológia lényege tehát a következő: a szénhidrogénvízgőz elegyet (egy kg benzinhez kb. 0,5-0,6 kg vízgőzt adagolnak) csőkemencében kb o C-os kilépő hőmérsékletre melegítenek. A hőbontás a kemencékben függőlegesen elhelyezett, különleges minőségű, magas Cr/Ni ötvözésű acélcsövekben megy végbe. A csőkígyó hossza 100 m-t is elérhet, a cső belső átmérője általában néhány cm.

6 A csőkígyóban a tartózkodási idő rendkívül rövid, néhány tized másodperc. A szénhidrogén/vízgőz elegy tehát rendkívül nagy, több száz m/sec sebességgel áramlik a csőkígyóban.

7 A csövekben lejátszódó reakciók következtében koksz is képződik, ami helyi túlmelegedéseket, a csövek gyors elhasználódását eredményezheti. A koksz lerakódás ezen hatásának csökkentésére a kokszot gőz levegő elegy átfúvatásával, kiégetéssel el kell távolítani. A kokszkiégetést korszerű típusú kemencéknél napi üzemeltetés után kell elvégezni.

8 A csövek függőleges szerelése szemben a vízszintes elrendezésű kemencékkel azért előnyös, mert a függőleges csőfalon koksz-lerakódás lassú, a képződő koksz nagy részét a gázáram magával ragadja, másrészt a csőfelfüggesztő elemeket a kemencék felső részén a tűztér magas hőmérsékletének szilárdságcsökkentő hatásától védetten lehet elhelyezni.

9 A kokszlerakódás rontja a hőátadást, ezért a kívánt belső oldali gázhőmérséklet eléréséhez egyre nagyobb külső csőfal hőmérsékletet kell alkalmazni. Ez maximum o C lehet. Ennek elérésekor a termelést le kell állítani, a kokszot le kell égetni. A vízgőz adagolás egyik oka is az, hogy ilyen nagy hőmérsékleten a vízgőz reagál a koksszal, amit egyszerűsítve a C + H 2 O = CO + H 2 reakcióval lehet leírni, és így lassítja a kokszréteg kialakulását.

10 A CO egy része továbbreagál a vízgőzzel CO 2 és H 2 keletkezése közben. A vízgőz adagolásának másik célja a szénhidrogének parciális nyomásának csökkentése, a nem kívánatos másodlagos reakciók (etilén és propilén továbbreagálása stb.) visszaszorítása érdekében.

11 A technológia további lényeges eleme a reakció befagyasztása, vagyis a kvencselés. A képződött etilént és propilént meg kívánjuk akadályozni abban, hogy további reakciókba lépjen, ezért a csőkemencéből kilépő o C-os ún. pirogázt rendkívül gyorsan, 0,04-0,05 másodperc alatt le kell hűteni o C-ra. A kvencshűtő lényegében egy nagynyomású kazán ill. hőcserélő, ahol a nagyhőmérsékletű pirogáz a kvencshűtő csőközti terében lévő tápvíz elpárologtatásával bar nyomású gőzt állít elő. Pirolízis kemence rajza a következő ábrán:

12

13 A pirolizáló kemencékből kilépő 850 o C-os pirogáz tehát lényegében véve négy lépcsőben előbb a kvencshűtőben o C-ra, a csővezetékben kvencsolajjal hűtve 200 o C-ra, az olajos mosó kolonnában 115 o C-ra, a vizes mosóban pedig 35 o C-ra hűtik le, miközben a kvencshűtő másik oldalán nagynyomású gőz keletkezik, a két mosó kolonnában pedig előbb a fűtőolaj, majd pedig a pirobenzin (C 5 -C 9 ) és a vízgőz kondenzáltatására is sor kerül. A pirolízis üzemet végeredményben hidrogén, metán, etán, etilén, propán, propilén, C 4 szénhidrogének alkotta gázelegy hagyja el, amely a gondos elválasztás ellenére tartalmaz még kis mennyiségben C 5, C 6, C 7. C 8 stb. szénhidrogéneket is.

14 Gázszétválasztó üzem A gázszétválasztó üzem feladata a pirolízis üzemből érkező, az előbbiekben ismertetett összetételű pirogáz komponensek szerinti szétválasztása. A szétválasztást nyomás alatti rektifikáló kolonnákban hajtják végre.

15

16 Hideg desztilláció Emulzió

17

18 Pirolízis kemence részei

19 Olaj leválasztás, vízhűtés

20