Ugljovodonični gas. Upotreba biljnih ugljikovodičnih plinova
On post-sovjetskog prostora Termin „LPG“ obično izaziva povezanost sa propan-butanom i njegovom upotrebom kao gorivom za autonomne sisteme gasifikacije objekata. Međutim, u stvarnosti tečni naftni gas- radi se o mnogo širem spektru ugljikovodika, koji pored propana i butana uključuje metan, etilen, izobutan i njihove mješavine.
LPG terminologija
U svjetskoj praksi, tečni propan-butan se obično naziva naftni plin (LPG), budući da su ovi ugljikovodici nusproizvodi u procesu prerade nafte. U Rusiji je također uobičajeno uključiti lake ugljikovodične sirovine, kao što su frakcije butilena i propilena, u ZND. Tečni prirodni plin ima posebnu klasifikaciju. Skraćeno je LNG ili tečni metan, jer je osnova prirodnog gasa CH4.
Uprkos ovoj podjeli, u državnoj dokumentaciji i standardizaciji uglavnom se koristi jedan naziv - „tečni ugljikovodični plinovi“, koji uključuje i CIS i LNG. Iako je, uzimajući u obzir razvoj industrije za proizvodnju i marketing tečnog prirodnog gasa, moguće da će se u bliskoj budućnosti razviti zasebni standardi za skladištenje, transport i rad LNG-a.
Sve u svemu, na osnovu analize hemijski sastav, ispravno je uključiti sve proizvode sa ugljovodoničnom osnovom kao LPG, počevši od sintetičkog tečnog goriva, etilena, izobutana pa do popularne mešavine propana i butana. Usput, možete pročitati zašto se ove komponente miješaju.
Svojstva i sposobnosti tečnog propana, butana i metana
Glavna razlika između TNG-a i drugih vrsta goriva je mogućnost brzog mijenjanja stanja iz tekućeg u plinovito i natrag pod određenim vanjskim uvjetima. Ovi uslovi uključuju temperaturu okruženje, unutrašnji pritisak u rezervoaru i zapreminu supstance. Na primjer, butan se ukapljuje pod pritiskom od 1,6 MPa ako je temperatura zraka 20 ºS. Istovremeno, njegova tačka ključanja je samo -1 ºS, tako da će u jakom mrazu ostati tečan, čak i ako se otvori ventil cilindra.
Propan ima veći energetski sadržaj od butana. Njegova tačka ključanja je -42 ºS, pa čak iu oštrim klimatskim uslovima zadržava sposobnost brzog stvaranja gasova.
Metan ima još nižu tačku ključanja. Prelazi u tečno stanje na -160 ºS. Za domaće potrebe LNG se praktično ne koristi, ali za uvoz ili transport na velike udaljenosti od velike je važnosti sposobnost prirodnog plina da se ukapljuje na određenoj temperaturi i pritisku.
transport cisternom
Svaki tečni naftni gas ima visok koeficijent ekspanzije. Dakle, napunjen cilindar od 50 litara sadrži 21 kg tečnog propan-butana. Kada sva "tečnost" ispari, formira se 11 kubnih metara gasovite supstance, što je ekvivalentno 240 Mcal. Stoga se ova vrsta goriva smatra jednim od najefikasnijih i najisplativijih za autonomne sisteme grijanja. Možete pročitati više o tome.
Pri radu ugljikovodičnih plinova potrebno je voditi računa o njihovoj sporoj difuziji u atmosferu, kao io niskim granicama zapaljivosti i eksplozivnosti u kontaktu sa zrakom. Stoga morate biti u stanju pravilno rukovati takvim tvarima, uzimajući u obzir njihova svojstva i posebne sigurnosne zahtjeve.
Tablica svojstava
Tečni naftni gas - zašto je bolji od drugih vrsta goriva
Industrija korištenja TNG-a je prilično široka, što je zbog njegovih termofizičkih karakteristika i operativnih prednosti u odnosu na druge vrste goriva.
- Prijevoz.
Glavni problem isporuke konvencionalnog gasa u naseljena područja je potreba za polaganjem gasovoda čija dužina može doseći nekoliko hiljada kilometara. Za transport ukapljenog propan-butana nije potrebna izgradnja složenih komunikacija. U tu svrhu koriste se obične cilindre ili drugi kontejneri koji se prevoze cestovnim, željezničkim ili pomorskim transportom na bilo koju udaljenost. S obzirom na visoku energetsku efikasnost ovog proizvoda (sa jednim SPB cilindrom možete da kuvate hranu za porodicu mesec dana), prednosti su očigledne.
- Proizvedeni resursi.
Namjena korištenja tečnih ugljovodonika je slična namjeni korištenja magistralnog plina. To uključuje: gasifikaciju privatnih objekata i naselja, proizvodnju električne energije putem gasnih generatora, rad motora Vozilo, proizvodnja proizvoda hemijske industrije.
- Visoka kalorijska vrijednost.
Tečni propan, butan i metan se vrlo brzo pretvaraju u gasovitu supstancu koja, kada se sagore, oslobađa veliki broj toplota. Za butan - 10,8 Mcal/kg, za propan - 10,9 Mcal/kg, za metan - 11,9 Mcal/kg. Efikasnost termičke opreme koja radi na TNG znatno je veća od efikasnosti uređaja koji koriste čvrsta goriva kao sirovinu.
- Lako se podešava.
Snabdijevanje potrošača sirovinama može se regulirati i ručno i automatski. U tu svrhu postoji čitav niz uređaja zaduženih za regulaciju i sigurnost rada tečnog plina.
- Visok oktanski broj.
SPB ima oktanski broj od 120, što ga čini efikasnijom sirovinom za motore sa unutrašnjim sagorevanjem od benzina. Kada se kao motorno gorivo koristi propan-butan, povećava se period remonta motora i smanjuje se potrošnja maziva.
- Smanjenje troškova prilikom gasifikacije naseljenih mesta.
Vrlo često se TNG koristi za uklanjanje vršnog opterećenja na glavnim sistemima za distribuciju gasa. Štaviše, isplativije je instalirati autonomni sistem gasifikacije za udaljeno naselje nego graditi mrežu cjevovoda. U odnosu na polaganje mrežnog gasa, specifična kapitalna ulaganja su smanjena za 2-3 puta. Inače, više informacija možete pronaći ovdje, u dijelu o autonomnoj gasifikaciji privatnih objekata.
Sumirajući članak, možemo zaključiti da ukapljeni ugljikovodici imaju širok raspon korisna svojstva, što ih je učinilo prilično popularnim proizvodom u mnogim industrijama. Za potrebe domaćinstva Propan-butan je nezamjenjiva sirovina, jer vam omogućava kuhanje hrane i grijanje domova čak iu najudaljenijim područjima. Štaviše, naručiti njegovu dostavu nije nimalo teško. Samo slijedite ovaj link i odaberite proizvod koji vam je potreban.
UPOTREBA BILJNIH UGLJOVOKODNIČKIH GASOVA. POTROŠNJA ZA GORIVO I KOMPLEKSNI PROFIL
POGLAVLJE VIII
UPOTREBA I PRERADA BILJNIH UGLJIKOVODONIČNIH GASOVA
KARAKTERISTIKE GASOVA
Svi procesi destruktivne prerade naftnih sirovina praćeni su stvaranjem ugljikovodičnih plinova. Prinos ovih gasova u proseku iznosi 5-20% sirovine. Tokom dubinske prerade, moderna rafinerija nafte kapaciteta 12 miliona tona nafte godišnje proizvodi oko 1 milion tona (tj. preko 8% po težini) gasovitih ugljovodonika. U tom smislu, piroliza zauzima posebno mjesto među destruktivnim procesima, gdje je plin bogat lakim olefinima ciljni proizvod. U ovom slučaju, nakon ekstrakcije frakcije etilena, propilena i butilen-butadiena, ostaje i zasićeni dio plina koji se pri pirolizaciji plinova uglavnom reciklira, a prilikom pirolize benzina i drugih tekućih sirovina izlazi iz plinske frakcije. jedinica.
Prinosi gasa tokom glavnih katalitičkih procesa prerade naftnih sirovina su veoma značajni: katalitičkim reformingom se proizvodi 10-20% (tež.) gasa iz sirovine (uključujući 1 do 2% vodonika); sa katalitičkim krekingom, prinos gasa je 12-15% (tež.). U tabeli 39 daje približan sastav gasova koji nastaju tokom glavnih procesa prerade nafte.
Za procese koji se odvijaju pod pritiskom vodonika (reformisanje, izomerizacija, hidrokreking, hidrotretman), sastav gasova je relativno jednostavan i, kao i prirodni i povezani gasovi, karakteriše ga odsustvo nezasićenih ugljovodonika. Istovremeno, svi termički i neki katalitički procesi proizvode plinove složenijeg sastava, sa većim ili manjim sadržajem nezasićenih ugljovodonika. Koncentracija nezasićenih ugljikovodika u određenoj mjeri ovisi o sastavu sirovine, ali je uglavnom određena ozbiljnošću režima, a za katalitičko kreking, upotrijebljenim katalizatorom. Na primjer, kontinuirano koksovanje katrana u normalnim uslovima (530-
540 °C) proizvodi gas sa „30% (masenih) nezasićenih ugljovodonika, a podizanje temperature na 600 °C povećava količinu nezasićenih ugljovodonika na skoro 50%. Prijelaz jedinica katalitičkog krekinga na katalizatore koji sadrže zeolit uzrokovao je smanjenje ukupnog prinosa plina.
Pored sadržaja nezasićenih ugljovodonika, fabričke gasove karakteriše i koncentracija "masnog" dela - frakcije C 3 -C4. Najvredniji ugljovodonici ove frakcije su izobutan i butileni, koji su sirovine za katalitičku alkilaciju (proizvodnju visokooktanske komponente automobilskih i avionskih benzina). Najmanje je zanimljiv „suvi“ dio gasa - vodonik, metan i frakcija Cr (etan + etilen). Vodik i etilen sadržani u suvom gasu su dragoceni, ali se vodonik ekstrahuje samo iz reforming gasa, jer se tamo formira u značajnim količinama i odvaja se u separatoru gasa visokog pritiska na samom reformeru (ostatak gasa sadrži samo tragovi vodonika). Plinovi preostalih procesa, kada se pomiješaju prije prečišćavanja i frakcioniranja plina, sadrže vodonik u relativno maloj koncentraciji.
Tabela 39. Sastav ugljikovodičnih plinova u glavnim procesima prerade nafte
Sastav gasa, % (tež.)
Komponente | Termičko pucanje pod pritiskom | Usporeni snimak koksiranje |
kontinuirano koksiranje u fluidiziranom sloju |
katalitičko krekovanje vakuum gasnog ulja |
katalitičko reformiranje benzena^ |
hidrokreking teških 1 | destilatnih sirovina e j |
||
tar® |
» ? I R th " 0JG.& § | na amorfnom katalizator | ||||||
Vodonik | ||||||||
Metan | ||||||||
Etilen | ||||||||
Ethane | ||||||||
propilen | ||||||||
Propan | ||||||||
n-butilen | ||||||||
"n-Butan | ||||||||
izobutan | 15, $ | |||||||
izobutilen | ||||||||
Suma neograničena |
a Podaci A. N. Tarasova. ^Podaci A.F. Krasyukova. u Podaci 3. I. Syunyaeva. d Podaci V. N. Erkia. d Generalizovani podaci. e Podaci S.P. Rogova.
centriranje. Prilikom duboke prerade nafte, prinos suhih gasova dostiže 3-4,5% (masenih), a njihov sastav je približno sledeći (% mase, po gasu):
Vodonik.....3,0-3,5 Etan......“30
Metan......26-27 Propan + propilen. . 8.0-8.5
Etilen........27-28 Frakcija C*. . . . „5
Naravno, sastav suvog gasa u različitim postrojenjima varira u zavisnosti od profila postrojenja i odnosa između kapaciteta pojedinih procesa. Složenost tehnologije odvajanja etilena i vodonika tjera nas da za sada odustanemo od toga, a suvi plin se u tvornici obično koristi kao procesno gorivo. Međutim, moguće je da će se obezbijediti preliminarno odvajanje najvrednijih komponenti iz suhog plina. M, Na osnovu relativne koncentracije suhih i masnih delova gasa, gas za termičku krekaciju pod pritiskom H i gas za koksovanje, gde je sadržaj frakcija do uključujući Cr B 35-60% (tež. smatra se „suhim“. Naprotiv, gasovi katalitičkog krekinga sadrže 60-75% C3-C4 ugljovodonika (vidi tabelu 39) - to su „masni“ gasovi.
Resursi rafinerijskih gasova su prirodno povezani sa dubinom prerade nafte u rafineriji; Prilikom dubinske prerade, racionalna upotreba gasa je od posebno velike ekonomske važnosti. Smjer prerade gasnih frakcija određen je profilom postrojenja, posebno uzimajući u obzir činjenicu da je postrojenje obično petrokemijski kompleks u kojem se procesi rafinacije nafte kombinuju sa pripremom monomera za petrohemijsku sintezu ili su praćeni sami petrohemijski procesi (proizvodnja polipropilena, aditiva I
Neke komponente gasa koriste direktno ugljovodonici u postrojenju: „suvi“ gas je obično procesno gorivo, gas za reformisanje koji sadrži vodonik je neophodan za hidrotehničke procese (hidrotretman, hidrokreking). Ako su jedinice za hidrokreking uključene u raspored postrojenja, potreba za vodonikom se ne može zadovoljiti samo reformiranjem, tako da se dio suhog plina (obično metan i etan) podvrgava konverziji B kako bi se proizveo vodonik. I
Za korišćenje rafinerijskih gasova bitan je potpun izbor najvrednijih komponenti iz njihovog potencijalnog sadržaja, odnosno efikasan rad postrojenja za separaciju gasa. Većina modernih rafinerija ima dvije jedinice za odvajanje plina: za zasićene plinove i za nezasićene plinove. Š Zajedničko razdvajanje ovih gasova je neracionalno, jer su nezasićene komponente vrednije i lakše se biraju sa najvećom potpunošću iz koncentrisanijih smeša. Dijagrami plina
Tabela 40. Neke fizičke konstante gasovitih ugljovodonika
Ugljovodonik |
T. kip. na 760 mm Hg. art., °S |
DENSITY |
Gustina tečnog gasa,* kg/m3 |
Kritično temperatura, |
pritisak, |
569,9 (-103,4 °C) | |||||
propilen | 609,5 (-47 °C) | ||||
izobutilen |
626,8 (-6,8 °C) | ||||
a-Butilen |
|||||
zuigas-.r-Butilen |
|||||
cis-|3-Butilen | |||||
izobutan | |||||
Acetilen | 615,4 (-80,3 °C) | ||||
Butadien |
* Temperatura na kojoj se određuje gustina ukapljene tečnosti je navedena u zagradama.
razdvajanje zasićenih i nezasićenih gasova može biti slično ili neznatno različito (u zavisnosti od profila postrojenja, tj. od specifičnog volumena oba gasa).
U tabeli 40 prikazuje neke fizičke konstante gasovitih ugljovodonika. Najmanje isparljivi izomeri su (5-butilen i n- butan. Kritične temperature komponenti C4 frakcije leže u rasponu od 134-163 °C, što ukazuje na mogućnost ukapljivanja ovih ugljovodonika pri relativno niskim pritiscima i temperaturama iznad 30-40 °C, dostupnih za hlađenje vodom. Na primjer, n-butan na 40 °C ima pritisak od 0,4 MPa, i na ovoj temperaturi može se lako pretvoriti u tekućinu (čak i uz hlađenje vodom na vrhu butanske kolone). Naprotiv, etilen ima kritičnu temperaturu od samo +9,5 °C, odnosno vodeno hlađenje nije pogodno za njegovu kondenzaciju čak i pri mnogo većem pritisku i moraju se koristiti posebna rashladna sredstva.
PRIPREMA GASOVA ZA PRERADU
Opšti principi i tehnološke šeme za sušenje ugljovodoničnih gasova i njihovo prečišćavanje od sumporovodika izložene su u I delu predmeta „Tehnologija prerade nafte i gasa“ u vezi sa prirodnim i pratećim gasovima. U nastavku su navedene samo metode pripreme koje su tipične za biljne ugljikovodične plinove.
Sušenje fabričkih gasova nije uvek potrebno. U pravilu se koristi u slučajevima kada se plin podvrgava naknadnoj niskotemperaturnoj rektifikacije (na primjer, pri izolaciji čistog etilena) ili se šalje direktno na katalitičku obradu u instalaciju s katalizatorom koji je osjetljiv na vlagu. Pri niskim temperaturama rektifikacije (do -100 °C), kondenzat vode će se taložiti čak i pri niskoj vlažnosti gasa. 14 °C, a 1 PRI C0 G zadržava vodu 0,17 g/m 3 samo -20 °C, odnosno na temperaturama ispod -20 °C, plin je trebao sadržavati manje od 0,17 g vlage 1ag;
1 m 3. Povećanje pritiska takođe zahteva dublje sušenje, pošto pritisak povećava tačku rose na primer, za isti gas, sa povećanjem apsolutnog pritiska sa 0,7 na 3,5 MPa, tačka rose se povećava sa 14 na 39 °C i 14; °C i 3,5 MPa, maksimalno dozvoljeni sadržaj vlage bio je samo 0,5 g/m3.
Stepen sušenja plina određen je ne samo mogućnošću kondenzacije vode, već i stvaranjem hidrata. Hidrira! Oni su složena jedinjenja molekula gasa sa vodom Poznati su hidrati metana (CH 4 -6H 2 0), etana (C 2 Hb-7H 2 0) i D p. formacije, u zavisnosti od sastava, bijele ili prozirne, poput leda, hidrati su nestabilni i, s promjenama temperature ili temperature, lako se razlažu na plin i vodu.
Karakteristično je da se hidrati mogu formirati samo pri povišenim pritiscima i temperaturama iznad nule, a teži ugljovodonici lakše formiraju hidrate od niskomolekularnih. Dakle, metan je sposoban da formira hidroksid na 12,5 °C i 10 MPa; etan na istoj temperaturi formira 1 HID p na pod pritiskom od samo 2,5 MPa. Hidrati mogu postojati samo u prisustvu viška vlage u gasu, odnosno kada je parcijalni pritisak vodene pare u gasnoj fazi veći od pritiska pare gasa. Dakle, sadržaj vlage u gasu mora odgovarati rosi tačka u kojoj će pritisak zasićene vodene pare biti manji od pritiska hidratne pare na temperaturi okoline.
Apsorberi tekuće vlage ne mogu smanjiti tačku rose ispod minus 15 °C, a za pouzdan rad instalacije koja frakcioniše pirolizne gasove, tačka rose ne bi trebalo da prelazi minus^gg_
minus 70 °C. Stoga se za sušenje piroliznih plinova koriste čvrsti apsorberi - uglavnom zeoliti ili zeoliti s aluminijskim gelom. Sušenje plinova koji sadrže nezasićene ugljovodonike sa adsorbentima je komplicirano mogućnošću djelomične polimerizacije. cije ovih komponenti. Isključivo u odnosu na plin za pirolizu veliki značaj ima preliminarnu separaciju ugljikovodika C5 i C4, koji se dijelom sastoje od diena, koji se najlakše polimeriziraju. Sadržaj 3-5% (tež.) C5 ugljovodonika u gasu dovodi do brzog gubitka adsorbentne aktivnosti.
Neophodna komponenta instalacija katalitičkog reforminga je jedinica za sušenje cirkulacionog gasa koji sadrži vodonik. U pogl. VI je uočeno da se, kako bi se izbjegla deaktivacija katalizatora (zbog ispiranja halogena), sadržaj vlage u cirkulirajućem plinu održava u rasponu od (14-1,5) 10 ~ 3% (vol.).
Prethodno sušenje sirovine za reforming vrši se u stabilizacijskoj koloni jedinice za hidrotretman. Sušenje cirkulirajućeg plina odvija se u jednom od dva ili više adsorbera koji rade naizmjenično napunjenih zeolitima otpornim na kiseline (na HC1). Vrijeme neprekidnog rada adsorbera je 24-36 sati, nakon čega se dovod plina prebacuje na drugi adsorber, a sloj istrošenog zeolita se tretira vrućim inertnim plinom (do 350 °C). Prema A.D. Sulimovu, adsorberi za sušenje gasa mogu se uključiti samo u periodu kada je reforming jedinica puštena u rad, kao i tokom regeneracije katalizatora.
U pravilu, prije slanja fabričkih plinova na separaciju, oni se pročišćavaju. Svrha prečišćavanja je najčešće uklanjanje sumpornih jedinjenja, predstavljenih u naftnim gasovima uglavnom vodonik-sulfidom. Prisustvo sumporovodika u gasu je neprihvatljivo zbog: 1) korozivnih i toksičnih svojstava vodonik sulfida i 2) otrovnog dejstva na mnoge katalizatore. Budući da pri preradi sumpornih sirovina koncentracija sumporovodika u plinu može biti vrlo značajna, potrebno ga je ne samo ukloniti iz plina, već i koristiti za proizvodnju sumpora ili sumporne kiseline. Ako se komponente teške gasa primaju iz procesnog postrojenja u tečnom obliku (pod pritiskom), ponekad se podvrgavaju samo alkalnom ispiranju radi uklanjanja sumpornih i kiselih jedinjenja. Za pročišćavanje ugljovodonika u gasnoj fazi koriste se vodeni rastvori etanolamina, fenolata i drugih reagensa. Najčešće metode čišćenja su etanolamini:
H 2 N-C 2 H 4 OH HN(C 2 H 4 OH) 2 N(C 2 H 4 OH) 3
monoetajolamin dietanolamin trietanolamin
Prečišćavanje plina etanolaminima je tipičan primjer procesa kružne sorpcije (Sl. 101). U procesima ovog tipa, sumporovodik se apsorbuje iz gasa rastvorom reagensa u jednom aparatu i oslobađa se iz rastvora kao rezultat njegovog uklanjanja u drugom aparatu. Tako regenerisani reagens se vraća da apsorbuje sumporovodik. Prečišćavanje gasa se dešava hemisorpcijom vodonik sulfida sa 15-30% vodenim rastvorom etanolamina. Ponekad se koristi mješavina etanolamina i etanola ili se plin tretira uzastopno ovim rastvaračima. Na primjer, u instalacijama za katalitičko reforming starijeg tipa (35-5), gdje je hidrotretman sirovina obavljen korištenjem ETS-a na TST-u, omogućeno je prečišćavanje cirkulirajućeg plina monoetanolaminom, nakon čega slijedi ispiranje vodom i sušenje DIE. titanijum.
lenglikol. T^xno^LO giche Purified CepoSodopol Koja je shema fabričkog čišćenja?
Rice. 101. Tehnološka šema za prečišćavanje gasa sa dvostepenim snabdevanjem monoetanolamina:
1 - apsorber; 2 - upijajući frižideri; 3 - pumpe; 4 - izmjenjivači topline; 5 - frižider na sumporovodiku; 6 - desorber; 7 - monah.
gasova, u principu, nije 0 različit od onog za prirodni gas.
Od ostalih amina koristi se metildietanol^min^N-metilpirolidon ((ciklični amin); pos^L0diy se preporučuje za ras 30Bj koji pored vodonik sulfida sadrži značajnu količinu ugljičnog dioksida.
Glavni uređaji za pročišćavanje plinova tekućim reagensima su apsorber pločastog ili pakiranog tipa i kolona za odstranjivanje (desorber). Apsorber je izrađen od ugljeničnog čelika; sadrži 10-20 ploča ili mlaznicu od Rašigovih prstenova. Izrađujemo i destilacijske kolone za uklanjanje vodonik sulfida! yut ta. šina ili dodatak.
Toplina potrebna za paru uvodi se preko vanjskog bojlera koji se obično zagrijava vodenom parom. Važan parametar je temperatura dna desorbera. Stoga se za monoetanolamin preporučuje temperatura pare koja nije veća od 125 °C, jer s povećanjem temperature brzina primjene ovog reagensa brzo raste. Usled visoke temperature na dnu odvodne kolone iu kotlu uočava se korozija vodonik sulfida, pa su cevi kotla od nerđajućeg čelika (čl. 18-8); Donji dio stupa također ima odgovarajuću oblogu.
RAZDVAJANJE GASA NA KOMPONENTE
Sastav fabričkih gasova prikazan u tabeli. 39 (str. 275), tipičan je za ceo gas (bilansnu količinu) F dobijen u datom procesu, odnosno znači da ) g etI . Frakcija zina ne sadrži gasovite komponente - benzin je stabilan. Praktično odvajanje gasa od gasa! NZ ina se može izvesti u jednoj ili više faza.
Na primjer, tokom procesa katalitičkog reformiranja i hidrogenacije, plin koji sadrži vodonik se odvaja u separatoru plina pod visokim pritiskom. Koncentracija vodika u njemu određena je pritiskom i temperaturom odvajanja: što je veći pritisak i niža temperatura, to je veća rastvorljivost ugljikovodičnog dijela plina u katalizatoru i "suvlji" (lakše) je plin odvojen. od katalizatora.
U separatoru gasa visokog pritiska, koji se nalazi prema dijagramu instalacije katalitičkog reforminga neposredno iza izmenjivača toplote i kondenzatora, pritisak je skoro isti kao u reaktorskom bloku, na primer 3 MPa; ovo osigurava odvajanje gasa sa 70-80% (vol.) vodonika, a većina ugljovodoničnih komponenti ostaje rastvorena u katalizatoru. Sastav gasne i tečne faze biće određen ravnotežnim odnosima svojstvenim datoj kombinaciji temperature i pritiska. U sledećem separatoru gasa, usled pada pritiska, deo gasa ugljovodonika se oslobađa iz katalizatora, ali njegov najteži deo ostaje (uglavnom) u katalizatoru, koji se mora stabilizovati. Slična slika je uočena u postrojenjima za hidrogenaciju.
U procesu katalitičkog krekinga, koji se dešava pri pritisku blizu atmosferskog, nizak pritisak u separatoru gasa primorava upotrebu kompresora koji prima gas. Međutim, u ovom slučaju, iako način separatora plina favorizira odvajanje teških komponenti, potonje će djelomično ostati u benzinu, te će biti potrebna njegova stabilizacija. Istovremeno, gas koji napušta gasni separator hvata lake frakcije benzina, koji se zatim moraju izvući iz njega.
Mnoge moderne sheme kombinuju razdvajanje gasa na komponente i stabilizaciju benzina.
Za jasno odvajanje gasovitih ugljovodonika potrebna je rektifikacija ili kombinacija rektifikacije i apsorpcije. Ovo poslednje je neophodno ako u gasu ima dosta „suvog“ dela, posebno metana. U ovom slučaju, preporučljivo je prvo odvojiti „suhi“ dio apsorpcijom, a zatim odvajanje preostalog plina rektificiranjem. Sa umjerenim sadržajem metana, apsorpciona jedinica se može isključiti iz kruga. Na sl. 102 prikazan je dijagram ovog tipa, namijenjen za odvajanje graničnih plinova: vlažnog plina i nestabilne frakcije glave iz postrojenja za atmosfersku destilaciju, kao i plinova katalitičkog reforminga.
Sve gasovite komponente (reformisani ugljovodonični gas, pravi gas) se komprimuju kompresorom TsK-1) nakon čega slijedi hlađenje u frižideru na vodi XK-1 i frižider sa amonijakom XK-2 do 4 sata C. Na tečni gas u kolekciji S-4 dodaju se nestabilni tečni stabilizacioni destilati iz AT i reforming jedinica i ceo tok se usmerava u kolonu deetanizatora K-1-
Kolona K-1 radi u načinu nepotpune kondenzacije glavnog proizvoda - metan-etanske frakcije. Hlađenje amonijakom
Rice. 102. Tehnološki dijagram jedinice za frakcionisanje gasa (GFU):
TsK-1- gasni kompresor; XK-1- frižider za vodu; HK-2, HK-3- frižideri sa amonijakom; HK-4, HK-5, HK-6 - Hladnjaci zraka; S-1, S-2, S-3, S-4- separatori-kolektori tečnog gasa; K-1 - deetanizer; K" 2 - debutanizator; K-3 - propan kolona; K-4 - izobutan kolona; E-1, E-2, E-3, E-4 - rezervoari za navodnjavanje; N-1, N-2- pumpe.
Nick XK-3 hladi traku za glavu na 0°C; Istovremeno, kondenzat (teži dio suhog plina - etan) cirkulira u obliku navodnjavanja, a bilansna količina suhog plina napušta vrh spremnika E-1. Deetanizirani ostatak kolone K-1 ulazi u kolonu za dalje odvajanje K-2. Kolona K-2 služi za odvajanje propan-butan frakcije od ugljikovodika Cs i više. Remen za glavu stuba K-2 nakon kondenzacije i hlađenja, djelomično služi kao refluks za ovu kolonu; ostatak kondenzata ulazi u kolonu propana K-3, gdje se propan frakcija odvaja. U koloni K-4 dolazi do podele n- i izo: butan.
Ispod su glavni radni parametri kolona opisanog HFC-a i broj tacni u kolonama:
Instalacije za frakcionisanje gasa rektifikovanjem karakterišu neke karakteristike. Potreba za potpunom ili djelomičnom kondenzacijom gornjeg toka tjera da se destilacija izvodi pod pritiskom, koji je veći, što je gornja struja lakša. Međutim, povećani pritisak otežava odvajanje. Na primjer, za binarnu smjesu propan + izobutan, relativna isparljivost a na 100 °C i 2 MPa jednaka je 1,7, a na istoj temperaturi, ali na 1 MPa već je a = 1,9, tj. odvajanje je lakše .
Naknadna upotreba plinskih komponenti zahtijeva njihovo prilično jasno odvajanje i visoku selekciju od potencijala, zbog čega HFC stupovi sadrže veliki broj tacni. Poznato je da je dozvoljena brzina pare u stupovima funkcija razlike u gustoći vrućeg refluksa koji teče iz ploče i para koje se dižu u istom dijelu. Pošto povećanje pritiska na 1-2 MPa povećava gustinu pare za 10-20 puta u skladu sa tim (u odnosu na uslove separacije pri atmosferskom pritisku), dozvoljene brzine pare u HFC stubovima ne prelaze 0,20-0,25 m/s.
Opisana HFC shema je od male koristi ako je plin bogat metanom, što je tipično, na primjer, za plinove termičkog krekiranja i koksiranja. U ovom slučaju, u refluks rezervoaru prve kolone (deetanizator), zbog visokog parcijalnog pritiska metana, nije moguće postići ni delimičnu kondenzaciju gasa. Kolona radi samo kao isparivač, a shema frakcioniranja plina mora uključivati jedinicu za preliminarnu apsorpcionu separaciju metan-etanske frakcije, odnosno odvajanje plina pomoću apsorpciono-destilacijske sheme (AGFU).
Upotreba konvencionalne apsorpcije nije dovoljno efikasna, budući da se samo apsorpcijom ne može postići jasno razdvajanje, a ako se odabere suhi gas sa 100% svog potencijalnog sadržaja u gasnoj mešavini, on će sa sobom neminovno poneti određenu količinu težih komponenti. Ako se uvjerimo da frakcija C3 potpuno izostane iz suhog plina, dio suhog plina će otići zajedno sa zasićenim apsorbentom i, kada se potonji skine, završit će u frakcijama C3-C4.
Najrasprostranjeniji uređaj trenutno se zove frakcionirajući apsorber i kombinuje procese apsorpcije C3 frakcije i desorpcije suvog gasa (zbog toga se frakcionacioni apsorber ponekad naziva apsorber-desorber). Frakcionirajući apsorber je kombinovana kolona; gornji dio prima hladno upijanje, a donji dio prima toplinu. Vlažni gas se dovodi u srednji deo aparata (Sl. 103). Tipično, aparat ima 40-50 ploča, približno jednako raspoređenih između apsorpcionih i desorpcionih sekcija. Kao rezultat toga, mnogi
stepenasti kontakt gasne i tečne faze u gornjem h deo aparata apsorbuje se najteži deo gasa; Tečeći prema dolje, zasićeni apsorbent se susreće sa sve toplijim parama desorbiranim iz tekućine koja teče u donji dio kolone. Kao rezultat, vrh frakcionirajućeg apsorbera odlazi
suho gas koji sadrži ugljovodonike Ci-C 2 i ugljovodonike C 3 -3-C 4 uklanjaju se odozdo zajedno sa siromašnim a&apsorbentom.
Rice. 103. Frakcionirajući apsorber (deetanizator):
I - kolona; 2, 4 - upijajući frižideri; 3 - pumpe; 5 - ključanje
Pritisak u frakcionom apsorberu se obično održava na 1,2 do 2,0 MPa, iako u nekim slučajevima dostiže 3 MPa. Povećanjem pritiska raste i apsorpcija gasnih komponenti, ali treba imati na umu da povećanje pritiska u opsegu od 1,2-2 MPa malo doprinosi apsorpciji propana, a istovremeno i nedodatni apsorpcija etana (konstante ravnoteže ugljovodonika) značajno raste Cu-Cr opada sa povećanjem pritiska u većoj meri nego za C3-C ugljovodonike 4).
Ispod je dijagram jedinice za zajedničko odvajanje gasa i katalitičko krekiranje benzina, koja radi u jednom od postrojenja (Sl. 104). Glavni uređaji su apsorber gasne frakcije 3, stabilizacijski stub 8, propan kolona 11 w butan kolona 14.
Vlažni gas iz separatora gasa kroz vrh separatora kapi / ulazi u jedinicu za čišćenje A monueta-nolamin, a zatim se dovode kompresorima u apsorber za frakcionisanje gasa 3; Tu se pumpa nestabilan benzin kao navodnjavanje sa dna rezervoara 2, kao i (nešto iznad ulaza plina) kondenzata koji nastaje kao rezultat kompresije vlažnog plina, te tekućine iz separatora kapljica /.
Glavni apsorbent se dovodi na vrh apsorbera 3, služi nestabilni benzin iz kontejnera 2\ Pored toga, isporučuje se stabilan benzin (nekoliko ploča više) da apsorbuje prenošenje nestabilnog benzina. Apsorber ima sistem
tri cirkulacijska navodnjavanja za uklanjanje apsorpcione topline; cirkulirajući tokovi se hlade u rashladnim uređajima za vodu 4 i vratite se na gornju ploču. Suvi gas prolazi kroz gasni separator 5, gdje se odvaja određena količina kondenzata” i odlazi u plinsku mrežu postrojenja.
Suvi gas
1 - eliminator kapljica; 2, 10 - kontejneri; 3 - apsorber gasne frakcije; 4 - cirkulacioni hladnjaci za navodnjavanje; 5 - separator gasa; 6 - cevna peć (reboiler); 7 - izmjenjivači topline; 8 - stabilizator; 9 - hladnjaci-kondenzatori; 11 - propan kolona; /2-. hladnjaci; 13 - reboilers; 14 - butan stub; A - jedinica za prečišćavanje monoetanola sa aminom; B - kompresor; IN - jedinica za čišćenje i sušenje stabilizacijske destilacije; G- jedinica za alkalizaciju stabilnog benzina.
Deetanizovani benzin sa apsorbovanim frakcijama C 3 -C4 se zagreva u izmenjivaču toplote 7 i dovodi u stabilizacijsku kolonu 8, čija je svrha debutanizacija benzina. Peći 6 (dvodelni) je reboiler za stubove 3 do 8. Stabilni benzin prolazi kroz izmjenjivač toplote 7, odaje toplotu nestabilnom benzinu i sirovini propanske kolone i hladi se u frižideru. 12 i odlazi u blok G alkalizacija. Stabilizacijski destilat (glava) kondenzira se u hladnjaku-kondenzatoru 9 i iz kontejnera 10 djelomično ispumpana za navodnjavanje kolone 8\ bilansna količina destilata se uzastopno šalje na prečišćavanje sa monoetanolaminom i rastvorom alkalija i na sušenje dietilen glikolom. Zatim se destilat, koji se sastoji uglavnom od frakcija C3-C4, šalje u kolonu I za odvajanje propan-propilenske frakcije, koja se nakon kondenzacije i hlađenja uklanja iz instalacije sa vrha ove kolone.
Ostatak iz kolone 11 teče u kolonu 14, gdje dolazi do sličnog odvajanja butan-butilenske frakcije od težeg ostatka (uglavnom frakcije C5), koji se kroz hladnjak 12 pridružuje se struji stabilnog benzina. U pogledu na
Tabela 41. Karakteristike uređaja i tehnološki način postrojenja za frakcionisanje gasa
Absorber3 Kolona8 KolonaJ1 Kolona14
Indikatori
Prečnik, mm
Udaljenost između ploča, mm Pritisak, MPa Temperatura, °C
odjeljak za napajanje
Učestalost navodnjavanja
Bilješka. Svaka kolona ima 60 duplih ventila.
da je temperatura dna stubova I i 14 relativno male (tabela 41), zagrijavaju se parnim kotlovima 13.
Opisana instalacija ima projektni kapacitet od 417 hiljada tona godišnje, uključujući 257 hiljada tona nestabilnog benzina i 160 hiljada tona vlažnog gasa. Tokom rada, produktivnost instalacije premašila je projektovanu. Čistoća frakcije propan-propilen je 96%, butan-butilen 97%; izbor od potencijalnih 82 i 95%, respektivno; suvi gas je sadržavao samo 0,3% frakcije C4, a skoro 90% se sastojalo od frakcija do C2 (uključivo).
Obično se u rektifikacionoj jedinici za nezasićene gasove praktikuje odvajanje frakcija C 3 i C 4 bez njihovog naknadnog razdvajanja na zasićeni i nezasićeni deo. Ako rafinerija predviđa polimerizaciju propilena ili njegovu upotrebu kao komponente sirovine za alkilaciju, propan koji prati propilen nema štetan učinak na ove procese. Budući da propilen u potpunosti reagira, propan se tada lako odvaja od proizvoda. Isto se može reći i za n- Butan. Ako postrojenje ima jedinicu katalitičkog krekinga, obično je praćeno jedinicom za alkilaciju za izobutan sa olefinima; Balastna frakcija u ovom procesu je n-butan, koji se zatim odvaja od katalizata.
UPOTREBA GASNIH KOMPONENTI
Frakcije suvog gasa, propan-propilena i butan-butilena napuštaju AGFU jedinice jedinice za odvajanje nezasićenih gasova. Tipični biljni plinovi iz nezasićenih ugljikovodika sadrže samo olefine: etilen, propilen, butilene. Ugljikovodici veće nezasićenosti - acetilen, butadien - sadržani su samo u plinovima pirolize, a pojavljuju se u plinovima termičkog krekiranja samo uz značajno pooštravanje režima.
Polimerizacijom gasovitih olefina može se dobiti širok spektar proizvoda - od lakih benzinskih frakcija do polimera visoke molekularne težine, čija molekulska masa dostiže dva do tri miliona.
1930-ih, proces selektivne katalitičke polimerizacije butilena je bio naširoko korišćen za naknadnu hidrogenaciju dimera (iso-CgHie) i na taj način dobijanje tehničkog izooktana, komponente avionskog benzina. Ovaj proces je kasnije izgubio na važnosti, jer je zamijenjen katalitičkom alkilacijom izobutana, sadržanog u velikim količinama u plinovima katalitičkog krekinga, s butilenima. Kasnije je uveden proces proizvodnje polimernog benzina na bazi propilena, koji je bio manje oskudan. Kao katalizator koristi se fosforna kiselina na bazi kvarca. Polimerizacija se vrši na 220-230 °C, 6,5-7,0 MPa i zapreminskom protoku sirovina od 1,7 do 2,9 h -1. Također se koristi kopolimerizacija propilena i butilena ili butilena i amilena.
Zasićeni ugljovodonici sadržani u polimerizacionoj sirovini prirodno ne reaguju, ali blagotvorno utiču na termičku ravnotežu reaktora, sprečavajući da se reakcija odvija preduboko, praćena stvaranjem težih polimera. Toplota polimerizacije je „1550 kJ (370 kcal) po 1 kg propilena. Polimer dobijen iz butilenske frakcije (dimer) ima maksimalni oktanski broj - oko 90; benzin - proizvod polimerizacije propilena - ima oktanski broj približno
10 ispod (80-82 motornom metodom). U pogledu hemijskog sastava, polimer-benzin se, prirodno, gotovo u potpunosti sastoji od olefina, što određuje njegovu nisku hemijsku stabilnost tokom skladištenja i nisku prihvatljivost za etil tečnost; uz dodatak 3 ml TES-a, oktanski broj polimer-benzina se povećava za samo 3-4 jedinice.
Velika potražnja petrohemijske industrije za propilenom primorala ju je da odustane od upotrebe ovog olefina za proizvodnju polimernog benzina.
KATALITIČKA ALKILACIJA IZOBUTANA OLEFINIMA
Suština procesa. Proces alkilacije uključuje dodavanje olefina parafinu kako bi se formirao odgovarajući ugljikovodik veće molekularne težine. zamijenjena alkilnom grupom, međutim, glavna reakcija je praćena brojnim sporednim reakcijama, što rezultira stvaranjem manje ili više složene smjese ugljikovodika.
U industriji prerade nafte primijenjene su različite modifikacije procesa alkilacije. Najčešća postrojenja su za alkilaciju izobutana sa olefinima (uglavnom butilenima) za proizvodnju široke benzinske frakcije - alkilata. Alkilat, koji se gotovo u potpunosti sastoji od izoparafina, ima visok oktanski broj (90-95 prema motornoj metodi) i koristi se kao komponenta automobilskog i zrakoplovnog benzina. Neko vrijeme, proizvod alkilacije benzena propilenom, izopropil benzol (kumen), također se široko koristio kao visokooktanska komponenta avionskog benzina. Zbog kontinuiranog smanjenja proizvodnje avionskog goriva za karburatorske motore, kumen je izgubio značaj kao komponenta goriva, ali se koristi kao međuprodukt u proizvodnji fenola i acetona. U godinama
Tokom Drugog svetskog rata, još jedna visokooktanska komponenta, neoheksan (2,2-dimetilbutan), proizvedena je (u ograničenim količinama) termičkom alkilacijom izobutana etilenom.
Godine 1932. V.N. Ipatiev je pokazao mogućnost interakcije izobutana, koji se ranije smatrao "inertnim" ugljovodonikom, sa olefinima. AlCl je korišten kao katalizator. Ova reakcija, zatim razvijena uz pomoć drugih katalizatora - sumporne kiseline i kasnije fluorovodonika - brzo je uvedena u industriju. Prve industrijske jedinice za alkilaciju sumpornom kiselinom puštene su u rad kasnih 30-ih, a jedinice za fluorovodočnu alkilaciju 1942. Ciljni proizvod u početku je bio isključivo komponenta visokooktanskog avionskog benzina, a tek u poslijeratnim godinama počinje alkilacija da se koristi za poboljšanje motornih kvaliteta komercijalnog motornog benzina.
U procesu industrijske alkilacije lakše je i jeftinije dobiti visokooktansku komponentu benzina nego u prethodno korištenom postupku katalitičke polimerizacije butilena nakon čega slijedi hidrogenacija dimera u izooktan. Zamjena selektivne polimerizacije butilena katalitičkom alkilacijom izobutana butilenima dala je sljedeće prednosti:
1) proizvodnju benzina bogatog izooktanom u jednoj fazi umesto dvostepenog procesa polimerizacije - hidrogenacije;
2) polovina potrošnje vrednih olefina za dobijanje iste količine visokooktanske komponente;
3) nema potrošnje vodonika za hidrogenizaciju;
4) potpunije učešće olefina sadržanih u biljnim gasovima; u alkilaciji olefini potpuno reagiraju, dok u polimerizaciji manje aktivni olefin (na primjer, n-butilen u polimerizaciji mješavine butilena) ostaje djelomično neizreagiran.
Međutim, katalitička alkilacija izobutana počela se brzo razvijati samo kao rezultat širokog uvođenja jedinica za katalitičko kreking. Gas katalitičkog krekinga, bogat izobutanom, obezbijedio je jedinice za alkilaciju jednom od komponenti sirovine, a plinovi iz termičkih procesa morali su se koristiti za proizvodnju olefina.
Glavni faktori procesa. Kao industrijski katalizatori alkilacije koriste se samo sumporna kiselina i tekući vodonik fluorid. Izbor ovih supstanci je zbog njihove dobre selektivnosti, lakoće rukovanja tekućim katalizatorom, relativne jeftinosti i dugih ciklusa rada postrojenja zbog mogućnosti regeneracije ili kontinuiranog obnavljanja aktivnosti katalizatora.
Samo izostrukturni parafini koji sadrže aktivni tercijarni atom ugljikovodika mogu se podvrgnuti katalitičkoj alkilaciji u prisustvu sumporne kiseline ili fluorovodonika. U ovom slučaju, alkilacija izobutana etilenom je otežana, očigledno zbog stabilnosti nastalih intermedijarnih jedinjenja - etera. Alkilacija s propilenom i posebno butilenima teče prilično duboko. Koncentracija kiseline je odlučujuća. Tako se za alkilaciju izobutana butilenima može koristiti 96-98% sumporne kiseline, dok se za alkilaciju sa propilenom koristi samo 98-100% kiseline.
Karakteristično je da kao rezultat glavne reakcije dodavanja izobutana olefinu dolazi do simultane strukturne izomerizacije, što ukazuje na najveću vjerovatnoću lančanog mehanizma karbonijevog jona. Uz glavnu reakciju alkilacije, u kojoj 1 mol izobutana troši 1 mol olefina, javljaju se i nuspojave.
1. Transfer vodonika, ili samoalkilacija. Dakle, interakcija izobutana s propilenom se djelomično odvija u sljedećem smjeru:
2iso-C 4 H 10 -j- C 3 H e -> iso-C 8 H 18 -j- C 3 H 8
Ova reakcija je nepoželjna, jer uzrokuje povećanu potrošnju izoparafina i stvaranje niskovrijednog propana.
2. Destruktivna alkilacija. Primarni proizvodi alkilacije se cijepaju, a rezultirajući olefin (različit od originala) ponovo reagira s originalnim parafinom, na primjer:
2"zo-C 4 H 10 + SdN, -> izo- C 5 H 12 + izo- S do H 14
3. Polimerizacija. Kiseli katalizatori izazivaju polimerizaciju olefina, stoga nepovoljan režim za alkilaciju - niska koncentracija izoparafina, nedovoljna aktivnost katalizatora i povišena temperatura - uzrokuje pojavu polimera u sastavu proizvoda alkilacije.
Tokom procesa alkilacije dolazi do postepenog deaktiviranja katalizatora – pada koncentracije kiseline i njenog zatamnjenja, uzrokovanog interakcijom kiseline sa nezasićenim ugljovodonicima i vlagom. Vlaga može biti sadržana u sirovini, a nastaje i kao rezultat sporednih reakcija olefina sa. kiselina:
SlN 2P + H a S0 4< - ¦ ? - С Л Н 2Л _2 + 2Н 2 0 -t- so 2
Kako koncentracija kiseline opada, ciljna reakcija alkilacije je oslabljena i udio polimeriziranih olefina se povećava. Potrebna koncentracija kiseline u reakcionoj zoni održava se djelomičnom ili potpunom zamjenom istrošene kiseline svježom kiselinom.
Reakcija alkilacije se odvija uz pozitivan termalni efekat („960 kJ, ili 230 kcal na 1 kg alkilata). Za održavanje izotermnog režima, stvorena toplina mora se kontinuirano uklanjati iz reakcione zone.
Termodinamički, alkilacija je reakcija na niskoj temperaturi. Temperaturne granice za industrijsku alkidaciju sumpornom kiselinom su od 0 do 10 °C; alkilacija u prisustvu fluorovodonika se provodi na nešto višoj temperaturi - otprilike 25-30 ° C. Ova razlika se objašnjava činjenicom da na temperaturama iznad 10-15°C, sumporna kiselina počinje intenzivno oksidirati ugljikovodike.
Snižavanje temperature, iako usporava alkilaciju, povećava njenu selektivnost prema stvaranju primarnog proizvoda alkilacije, a samim tim i kvalitet nastalog alkilata se poboljšava. Smanjenje temperature za 10-11 °C uzrokuje povećanje oktanskog broja alkilata za približno 1. Prekomjerno smanjenje temperature ograničeno je temperaturom očvršćavanja kiselog katalizatora, kao i povećanjem viskoziteta katalizator i, prema tome, poteškoće njegovog dispergovanja u reakcijskoj smjesi. Sposobnost izvođenja reakcije na višoj temperaturi jedna je od prednosti fluorovodonika, jer pojednostavljuje sistem za odvođenje toplote iz reakcione smjese.
Pritisak u reaktoru se bira tako da je sva ili većina ugljovodonične sirovine u tečnoj fazi. Pritisak u industrijskim reaktorima je u prosjeku 0,3-1,2 MPa.
Upotrijebljeni katalizatori uzrokuju polimerizaciju olefina, pa je potrebno da koncentracija olefina u reakcijskoj smjesi bude znatno niža od one koju zahtijeva stehiometrijska jednačina reakcije. U tu svrhu se praktikuje
Tabela 42. Pokazatelji i prinos proizvoda u proizvodnji alkilata - komponente motornog benzina
Podaci O. Iversona i L. Shmerlinga
* Prinos depentanizovanog ukupnog alkilata.
dodavanjem sirovina sa strujom izobutana koja neprekidno cirkuliše u sistemu. Molarni odnos izobutan:olefin u smeši ugljovodonika koja se isporučuje za alkilaciju je obično (4-=-10) : 1; najčešće korišteno razrjeđivanje je šest ili sedam puta. Sa viškom izobutana, kvaliteta alkilata se povećava i ne samo polimerizacija, već i sporedne reakcije dealkilacije su potisnute. Budući da se selektivnost procesa povećava s velikim omjerom izobutana, smanjuje se potrošnja olefina po jedinici količine izobutana. Povećanje omjera izobutan:olefin iznad 10:1 je neefikasno. Treba uzeti u obzir da se sa povećanim omjerom izobutana povećavaju operativni troškovi njegove cirkulacije i hlađenja, a potrebno je i povećanje veličine glavnog aparata.
Intenzitet miješanja ugljovodonične faze i katalizatora je od velike važnosti zbog činjenice da je njihova međusobna rastvorljivost veoma mala. Očigledno, reakcija se odvija u fazi katalizatora i na granici faza između izobutana otopljenog u katalizatoru i olefinske komponente sirovine. U nedostatku ili manjku izobutana, kontakt olefina sa kiselinom uzrokuje polimerizaciju olefina. Intenzivno miješanje također pospješuje odvajanje formiranog alkilata od katalizatora. Želja za povećanjem koncentracije izobutana na mjestu ubrizgavanja smjese dovela je do razvoja posebnih uređaja za miješanje i cirkulaciju koji omogućavaju povećanje koncentracije.
omjer izobutana i olefina u ulaznoj smjesi je do 100:lH ili više. Iz podataka u tabeli. 42 može se vidjeti da bi odnos između I30 -H butana i olefina u početnoj smjesi za napajanje trebao biti blizu teoretskom. Najveći oktanski broj alki-I lat uočen je kod butilenskih sirovina. I
Koncept trajanja reakcije je uslovljen za ovaj proces, jer se, u skladu sa gore navedenim, reakcija možda neće desiti u celom volumenu katalizatora. Indikator šoka prostorne brzine koji se obično uzima kao osnova i njegova recipročna vrednost su takođe relativni. ConditionalTrajanje reakcije. IN
Volumen katalizatora treba uzeti kao volumen kiseline B dispergirane u reaktoru, budući da ostatak, koji pada u zonu taloženja ili ne stvara emulziju i3 (zbog nedovoljno intenzivnog miješanja, zapravo neće katalizirati alkilaciju. Međutim, nemoguće je uzeti u obzir ovu zapreminu, a u ovom slučaju uslovna prostorna brzina je izražena zapreminskom količinom dostavljenih olefina po satu po jedinici zapremine katalizatora. Prostorna brzina u velikoj meri zavisi od intenziteta mešanja reakciona masa, posebno na mestima gde se unose olefini. Nedovoljna razmena mase izaziva lokalno pregrevanje reakcione smeše i smanjenje kvaliteta alkilata. .
Kompletnost reakcije je osigurana dugim boravkom ugljovodonične faze u reaktoru od 5-10 minuta za fluorovodonik alkilaciju i 20-30 minuta za alkilaciju sumpornom kiselinom. U ovom slučaju, volumni omjer katalitičkog pretvarača i ugljovodonika uzima se jednakim 1: 1 (ovo se utvrđuje na osnovu prisustva u reaktoru homogene emulzije ugljovodonika u kiselini). Povećanje relativnog volumena kiseline ne šteti procesu! su, ali povećava viskoznost smjese i, shodno tome, potrošnju energije! Gies za miješanje; smanjenje udjela kiseline dovodi do povećanja ! formiranje njegove emulzije u ugljikovodiku, što dovodi do pogoršanja kvalitete prvog alkilata i povećanja potrošnje katalizatora. Ratio kiselina: ugljovodonik neznatno varira u zavisnosti od kon- ? koncentracija kiseline, njena gustina, kvalitet sirovine, tip reaktora \ itd. Gore navedeni odnos 1:1 je prosečan. I Industrijske instalacije za alkilaciju sumporne kiseline Najčešći proces je alkilacija sumporne kiseline gore navedeno da se reakcija alkilacije odvija sa značajnim pozitivnim toplotnim efektom. Nastala toplota se uklanja na dva načina: 1) hlađenjem reakcione smeše kroz površinu razmene toplote; 2) hlađenje smeše delimičnim isparavanjem. Shodno tome, postoje dvije vrste reaktora.
Na sl. 105 i 106 prikazane su skice prvog tipa reaktora, tzv.
Na sl. 105 prikazuje vertikalni kontaktor (ukupne visine „11,7 m, unutrašnji prečnik „2 m“) starijeg tipa, projektovan za malu propusnost. Reakciona smjesa se hladi amonijakom ili propanom koji cirkulira kroz dvostruke cijevi.
Hmdoagent1
Cool agent
Proizvodi
reakcije
Kiselina
Sirovine
Rice. 105. Vertikalni kontaktor:
I- okvir; 2 - cilindrično kućište; 3 - snop cijevi; 4-propelerska pumpa.
Izlazeći kroz otvorene krajeve unutrašnjih cijevi, tečni plin prelazi u vanjski prstenasti otvor i, isparavajući, izlazi iz sistema. Uklanjanje toplote se kontroliše promenom pritiska u sistemu za hlađenje. Reakciona smjesa se miješa propelerskom pumpom; Pogon je elektromotor ili parna turbina. Radni volumen reaktora podijeljen je cilindričnom pregradom; mješavina ugljovodonika i kiseline, koju pokreće propelerska pumpa, neprekidno kruži u aparatu, diže se duž prstenastog dijela i spušta se kroz unutrašnji cilindar, gdje se toplina odvodi iz njega kroz površinu rashladnih cijevi. Za regulaciju toka prema gore, vertikalna rebra su zavarena na cilindričnu pregradu.
U horizontalnom kontaktoru (Sl. 106), unos sirovina i katalizatora se obavlja uspešnije, oni odmah ulaze u zonu najintenzivnijeg mešanja. Zatim se smjesa pumpa kroz prstenasti prostor i, na suprotnom kraju aparata, pretvara se u unutrašnji cilindar. Horizontalni položaj uređaja je uređen
Eliminiše potrebu za prijenosom zupčanika na pogon i olakšava održavanje kontaktora. U aparatu se javlja izuzetno intenzivna cirkulacija; njegova višestrukost dostiže 200 m 3 u minuti u velikim instalacijama. Sa takvom brzinom cirkulacije, ulazna smjesa se gotovo trenutno miješa sa emulzijom koja puni reaktor. Odnos izobutan:olefin na mestu ulaska u struju sirovine dostiže 500:1 ili više. Horizont-
Rice. 106. Horizontalni kontaktor:
1 - snop cijevi; 2, 5 - cijev za cirkulaciju; 3 - okvir; 4 - propeler mikser:
6 - vodilice; 7 - turbina.
Čelični kontaktori su konstrukcijski jednostavniji. Također se razlikuju po tome što se struja produkta reakcije koristi kao rashladno sredstvo. Njihov kapacitet je veći nego kod vertikalnih uređaja, ali se može povećati samo do određenih granica, jer upotreba vrlo velikih kontaktora pogoršava kvalitetu miješanja; Stoga radije instaliraju najmanje tri ili četiri kontaktora.
Sistem napajanja uređaja je od velike važnosti. Iskustvo u radu postrojenja za alkilaciju sumporne kiseline pokazalo je da je preporučljivo serijski ubacivati cirkulirajući izobutan i katalizator u kontaktor, a početnu smjesu ugljikovodika (izobutan i olefine) je bolje dopunjavati paralelno, raspoređujući je u tokove prema broj kontaktora. U tom slučaju se smanjuje relativni udio olefina u reakcijskoj smjesi, što omogućava povećanje selektivnosti procesa, smanjenje potrošnje sumporne kiseline i poboljšanje kvalitete alkilata.
Slična promjena u sistemu napajanja reaktora na jednoj od alkilacionih jedinica u tvornici Grozni smanjila je* potrošnju kiseline za 35%. Ponekad se s takvom shemom za rad kontaktora prakticira dodatno paralelno napajanje kiselinom. Na primjer, u sistemu od četiri kontaktora, cirkulirajući izobutan prolazi serijski, originalni ugljovodonik
tok se dijeli na četiri paralelna, a kiselina se, prošavši kroz prvi i drugi reaktor, odvaja od ugljovodonične faze u taložnici i vraća u prvi reaktor. Isto tako, treći reaktor prima kiselinu iz taložnika koji opslužuje treći i četvrti reaktor.
U reaktorima alkiliranim- By Intenzitet miješanja reakcione smjese je od velike važnosti. Smanjenje E 91 temperatura raste octa-~
13 p i Sh P id Temperatura°?
Rice. 107. Utjecaj temperature na oktanski broj alkilata.
novi alkilatni broj<§ 30
(Sl. 107). Međutim, pokazalo se da za dati broj J 89 o/min (320-380 u minuti), temperatura ne bi trebala biti niža od 10-11°C, jer s daljnjim smanjenjem temperature viskoznost reakcione emulzije raste toliko da je potreban veći broj okretaja miješalice. Dakle, temperatura reakcije i brzina miješanja moraju biti u optimalnoj kombinaciji – posebno za vertikalne kontaktore se preporučuje 8°C – i 500-520 o/min sa vremenom kontakta od 8-10 min*.
Moderne elektrane velike snage su najprikladnije za kaskadni reaktor (Sl. 108). Ovo je reaktor drugog tipa, gdje se smjesa hladi zbog njenog djelomičnog isparavanja. Kaskadni reaktor je horizontalni cilindrični aparat s nekoliko pomjernih sekcija opremljenih miješalicama i dvodijelnom zonom taloženja. Cirkulirajući izobutan i sumporna kiselina ulaze u prvi dio za miješanje; sirovina - mješavina izobutana i olefina - ravnomjerno je raspoređena po svim sekcijama, zbog čega se u svakoj zoni obezbjeđuje značajan višak izobutana. Dijagram sekcije za miješanje prikazan je na Sl. 109. Iznad miksera nalaze se namotaji za uvođenje sirovina i vertikalne perforirane cijevi za cirkulaciju emulzije. Smjer strujanja emulzije može se vidjeti na sl. 109.
Prihvaćeni režim pritiska u reaktoru je sledeći: u prvoj sekciji mešanja 0,15-0,20 MPa, pad pritiska u svakoj sekciji 0,01-0,02 MPa; Prosječna brzina protoka olefina je približno 0,3 h-1. U posljednja dva dijela, kiselina se odvaja od ugljovodoničnog sloja. Temperatura i pritisak u reaktoru obezbeđuju delimično isparavanje ugljovodonične faze, uglavnom najlakše komponente - izobutana. Nakon što je ispario
Nastali plin se usisava kompresorom i nakon hlađenja i kondenzacije vraća se u reakcionu zonu. Oslobođena toplota reakcije uklanja se zbog toplote isparavanja izobutana. Temperatura u reaktoru se automatski održava na datom nivou.
Kaskadni reaktor može imati od tri do šest sekcija za miješanje. Postoje instalacije sa reaktorom u kojima se nalazi šest sekcija za mešanje (po tri sa svake strane) i jedna zona taloženja koja se nalazi u srednjem delu aparata. U jednom od najvećih postrojenja za alkilaciju sumporne kiseline kapaciteta do 950 m 3 alkilata dnevno, dva
Rice. 108. Horizontalni kaskadni reaktori: A- petodelni; b- duplo;
1 , 2, 3, 4, 5 - sekcije; b - zona taloženja kiseline; 7 - zona povlačenja alkilata; 8 - kapacitet Nzobutana.
5-stepeni reaktor prečnika 3,5 m i dužine 22 m.
Prisustvo kaskadnih reaktora koji rade na principu „auto-hlađenja” pojednostavljuje i smanjuje troškove postrojenja za alkilaciju, jer omogućava eliminaciju potrebe za rashladnim sredstvom (amonijak, propan). Poređenje specifične potrošnje sumporne kiseline u reaktorima opisane izvedbe ukazuje na prednosti kaskadnog reaktora; za vertikalni kontaktor ovaj protok se postiže
Rice. 109. Sekcija za miješanje kaskadnog reaktora:
1, 2 - reaktorske sekcije; 3 - mešalica; 4 - cirkulacijske cijevi.
200-250 kg po 1 toni alkilata, u kaskadi 60-100 kg/t. Oktanski broj ciljnog proizvoda (lakog alkilata) u prvom slučaju je 90-91 (motornom metodom), u drugom je 92-95. Međutim, kaskadni reaktori imaju neke nedostatke: sekcije su međusobno povezane, a kršenje režima u jednom od njih može dovesti do kvara u radu aparata u cjelini; Kako se emulzija kreće, koncentracija izobutana opada.
Šematski dijagram toka postrojenja za alkilaciju sumporne kiseline prikazan je na Sl. 110. Ovu šemu karakterizira složena jedinica za odvajanje koja se sastoji od četiri destilacijske kolone: propan, izobutan,
kolone za destilaciju butana i sekundarnog alkilata. Početna smjesa ugljovodonika se hladi isparavanjem butana u hladnjaku i ulazi u pet paralelnih tokova u sekcije za miješanje reaktora. Sumporna kiselina napušta zonu taloženja reaktora (za cirkulaciju ili pražnjenje) To mješavina ugljovodonika koja se neutralizira alkalijom i ispere vodom.
Dio ugljovodonika koji se ispari u reaktoru dovodi se u kompresor preko razbijača kapljica. 2, koji ga kroz frižider dovodi u posudu i propan kolonu 3. Ova kolona služi za odvajanje i uklanjanje propana iz sistema kako bi se spriječilo njegovo postepeno nakupljanje u sistemu. Ostatak kolone propana - izobutan - djelomično cirkuliše kroz hladnjak napajanja i dovod kompresora 2, i djelimično se pridružuje opštem toku cirkulišućeg izobutana. Glavni tok ugljovodonika iz taložnika 5 poslat u kolonu izobutana 6 for odvajanje recirkulirajućeg izobutana. Glava ove kolone - izobutan - vraća se u prvu smjesu -
Original
carbonsZorods
"4 p Yu
Itd.-^Teška
alkilat
Alkali+baud
Rice. 110. Tehnološka šema za alkilaciju nazobutana sumpornom kiselinom sa olefinima:
1 - reaktor; 2 - kompresor; 3 - propan kolona; 4 - rezervoari za navodnjavanje; 5 - taložnik; 6 - izobutan kolona; 7 - butan stub; 8 - kolona za sekundarnu destilaciju; 9 - aparati za spajanje; 10 - separator.
trupni dio reaktora. Ako postoji višak svježeg izobutana u sirovini, osigurava se njegovo uklanjanje. Ostatak izo-butanske kolone ide za dalje odvajanje u butansku kolonu 7, a ostatak kolone butana ide u kolonu 8 za destilaciju alkilata. Sa vrha ove kolone izlaze pare ciljne frakcije (laki alkilat), a odozdo - teški alkilat, koji ključa iznad 150-170 ° C i obično se koristi kao komponenta kerozina.
U tabeli 43 prikazani su podaci o destilacionim kolonama velikog postrojenja za alkilaciju i njihovom načinu rada. Za jasno razdvajanje proizvoda, kolone su opremljene parnim reboilerima i, kao što se vidi iz tabele, imaju značajan broj ploča. Umjesto cirkulirajuće struje izobutana, destilat iz izobutanske kolone može se depropanizirati. Prednost ovakvog sistema je nešto veća koncentracija propana u sirovini propan kolone, što olakšava oslobađanje propana.
U mnogim modernim postrojenjima za alkilaciju sumporne kiseline, tok ugljikovodika koji izlazi iz reaktora pročišćava se boksitom i tek tada se neutralizira alkalijom i ispere vodom. Ovo pročišćavanje je neophodno da bi se odvojili esteri nastali pod dejstvom katalizatora. Kada se tretira alkalijom, neutrališe se samo dio kiselih produkata, a najuporniji esteri se ili raspadaju pri zagrijavanju i uzrokuju postepeno stvaranje mulja u destilacionom sistemu i koroziju, ili završavaju u komercijalnom alkilatu i smanjuju njegovu antidetonaciju. svojstva.
Da bi se uklonile ove štetne nečistoće, struja ugljikovodika nakon reaktora usmjerava se uzastopno u koalescentni aparat ispunjen staklenom vunom i u jednu ili dvije kolone ispunjene boksitom. Svrha koalescentnog aparata je uklanjanje najmanjih kapljica kiseline sadržanih u struji ugljikovodika. Boksitni stupovi rade naizmjenično: od 500 do 1500 m alkilata može se provući kroz 1 kg boksita (u zavisnosti od stepena njegove kontaminacije eterima), nakon čega se struja ugljovodonika prebacuje na drugu kolonu. Uklanjanje tragova sumporne kiseline i estera boksitom se zasniva na selektivnoj adsorpciji ovih polarnih jedinjenja. Atricija boksita se procjenjuje po početku desorpcije - oslobađanju neutralnih estera koji sadrže sumpor zajedno sa alkilatom. Kontaminirani boksit se duva vodenom parom i ispere
Tabela 43. Dimenzije i tehnološki parametri destilacionih kolona u postrojenju za alkilaciju sumporne kiseline
Podaci V. P. Sukhanova
vode i suši propuštanjem ugljikovodika kroz njega. Struja ugljovodonika pročišćena boksitom se podvrgava alkalnom i vodenom pranju. Zbog uvođenja prečišćavanja boksita u šemu alkilacije, kontinuirani rad postrojenja se povećava i prelazi 8 mjeseci.
Intenzitet miješanja emulzije u reaktoru ima odlučujući utjecaj na formiranje estera; pri visokom intenzitetu miješanja, estri se raspadaju. Analiza rada industrijskih postrojenja pokazala je da je minimalni sadržaj estera u ukupnom alkilatu uočen pri koncentraciji sumporne kiseline od 89-92% (tež.) (Sl. 111). Prisustvo minimuma objašnjava se činjenicom da se pri višoj koncentraciji kiseline povećava njena interakcija s olefinima, odnosno aktivira se i stvaranje estera. Pri pretjerano niskim koncentracijama kiseline, smanjuje se njena selektivnost kao katalizatora alkilacije, a estri odlaze s produktima alkilacije.
96 94 92 90 88 8$
Koncentracija H2S0 4,% (tež.)
Rice. 111. Ovisnost sadržaja estera u ukupnom alkilatu od koncentracije sumporne kiseline:
1 - alkilacija izobutana butilenom; 2 - alkilovani izobutan sa propilenom.
Čistoća i odsustvo vlage u sirovini za alkilaciju su od velike važnosti. Pokazalo se da je smanjenjem sadržaja vlage u sirovini sa 0,03 na 0,001% (tež.) moguće smanjiti potrošnju sumporne kiseline za 16 kg (po 1 toni alkilata). Kombinacija taložnika postavljenih na protok ohlađenih sirovina ispred reaktora sa adsorpcionim uklanjanjem vlage trebalo bi da obezbedi značajan ekonomski efekat.
Kao rezultat sporednih reakcija, alkilat, u pravilu, sadrži više ili manje teške frakcije - ključanje iznad 170 ° C, odnosno iznad krajnje točke ključanja komercijalnog benzina. U tom smislu, potrebna je sekundarna destilacija alkilata. Prinos teškog alkilata u normalnim uslovima ne prelazi 5%. Koncentracija izobutana u reakcionoj zoni je od odlučujućeg značaja. Budući da je ishod reakcije određen sastavom efluenta reaktora, važno je da se u ovom efluentu održava visoka koncentracija izobutana.
Prisustvo inertnih razblaživača (n-butan i propan) pogoršava kvalitet alkilata, a čistoća izobutana koji se koristi za cirkulaciju igra veoma važnu ulogu. Dakle, uz jednake sve ostale radne parametre, povećanje koncentracije izobutana u
struja ugljovodonika iz reaktora od 40 do 70% (vol.) izazvala je povećanje oktanskog broja ukupnog alkilata sa 90 na 92,8; Štaviše, u prvom slučaju je razlika između oktanskog broja ukupnog i lakog alkilata bila 0,9, au drugom samo 0,3, što ukazuje da se prinos lakog alkilata približava 100%.
Nedostatak alkilacije sumpornom kiselinom je prilično značajna potrošnja sumporne kiseline zbog njenog razrjeđivanja nusproduktima reakcije. Najmanja potrošnja kiseline je uočena ako se čisti butileni koriste kao sirovina za olefin; Kada se koristi propilen, potrošnja kiseline se povećava otprilike tri puta. Kao što je gore prikazano, potrošnja kiseline je takođe povezana sa intenzitetom mešanja reakcione smeše i temperaturom, čije povećanje povećava stepen razblaženja kiseline. Potrošnja kiseline se također povećava ako sirovina sadrži nečistoće kao što su spojevi sumpora i vlaga. Troškovi katalizatora mogu se smanjiti korištenjem istrošene kiseline u druge svrhe (na primjer, za pročišćavanje ulja i drugih naftnih derivata), kao i njenom regeneracijom.
Industrijske instalacije fluorovodične alkilacije. U stranim postrojenjima prilično su rasprostranjene jedinice za alkilaciju s fluorovodikom kao katalizatorom. Tečni vodonik fluorid je aktivniji od sumporne kiseline i zbog svoje isparljivosti (tačka ključanja 20 °C), lakše se regeneriše. Još jedna prednost ovog katalizatora je njegova niža gustina (? 1,0 naspram 1,84 za sumpornu kiselinu). Ovo olakšava formiranje emulzije katalizatora sa ugljovodoničnom fazom u reaktoru i čak eliminiše potrebu za mehaničkim mešanjem. Koncentracija korištenog katalizatora je 90%, a ima relativno mali utjecaj na prinos i kvalitet alkilata. Međutim, sistem regeneracije katalizatora je prilično složen.
Na sl. 112 prikazuje shematski dijagram toka postrojenja za alkilaciju fluorida. Sirovina se podvrgava sušenju boksita u kolonama 1 i ulazi u reaktore 2. Koriste se cijevni reaktori s vodenim hlađenjem, budući da se reakcija odvija na 20-40 °C, reaktori su strukturno kombinovani sa taložnim rezervoarima taloženjem iz glavne zapremine HF, alkilat ulazi u kolonu regeneratora 4, gdje se cirkulirajući izobutan odvaja kao bočna struja. Kolona regeneratora 4 zagrijana odozdo kruženjem ostatka kroz pećnicu 3. U ovom slučaju, izobutan, propan i katalizator se uklanjaju iz alkilata. At. zagrijavanje ostatka na 200-205 °C također uništava organske fluoride koji nastaju
kao nusproizvode reakcije. Od vrha kolone regeneratora 4 propan, fluorovodonik i nešto izobutana ostavljaju u gasnoj fazi. Nakon kondenzacije, dio ove smjese se vraća u reaktore, dio se dovodi u refluks kolone 4, a ostatak se šalje u propan kolonu 6, sa vrha
Rice. 112. Šema postrojenja za alkilaciju izobutana sa olefinima u prisustvu fluorovodonika:
1 - drenažni stubovi; 2 - reaktori; 3 - peći; 4 - kolona regeneratora; 5 - taložnik; 6 - propan kolona; 7 - parni grijač. .
koji ostavlja lišeni fluorovodonik, a sa dna - propan
sa tragovima izobutana.
Za potpuniji oporavak katalizatora predviđena je i regeneracija (u posebnom bloku) dijela kiselinskog sloja iz taložnika. Alkilat sa dna kolone 4 nakon hlađenja, prolazi kroz boksitne kolone, gdje se oslobađa ostatka fluoridnih spojeva. Kao rezultat dobre regeneracije, potrošnja katalizatora ne prelazi 1 kg po 1 toni alkilata.
Zbog svoje toksičnosti i značajne hlapljivosti, upotreba katalizatora sa fluorovodikom zahtijeva stroge mjere opreza. Kontinuirano automatsko praćenje se vrši nad tačkama mogućeg istjecanja fluorovodonika: u tokovima vode rashladnim reaktorima i kondenzatorima, u rashladnim uređajima za kiseline itd. Područje u kojem se nalaze pumpe za kiselinu i uređaji koji sadrže kiselinu smatra se opasnim i može se ući samo u posebne kostime i maske otporne na kiseline. Velika pažnja se poklanja odabiru materijala i dizajnu opreme, opreme i cjevovoda. Koriste se specijalni materijali za zaptivanje napravljeni od supstanci otpornih na HF - organofluorne plastike. U područjima najveće korozije koristi se monel metal, a glavna oprema je od ugljičnog čelika.
U američkim rafinerijama nafte preovlađuje alkilacija sumpornom kiselinom, ali je početkom 1977. godine udio fluorovodične alkilacije već dostigao 40% ukupne (prema sirovinama) naspram 30,6% 1970. godine. Relativno brži rast kapaciteta alkilacije jedinice sa fluorovodikom objašnjava se poboljšanjem dizajna procesa. Na primjer, u nekim postrojenjima gdje se samo butileni koriste kao olefini, kolone za uklanjanje HF i propana su isključene iz sheme, a uklanjanje kolone izobutana se direktno vraća u proces. Opisane su instalacije u kojima se miješanje sirovina s kiselinom vrši u usponu (vertikalne cijevi velikog promjera koje povezuju izlazne spojnice kiselinskih hladnjaka sa ulaznim fitingom reaktora). U isto vrijeme, sami reaktori su lišeni uređaja za miješanje, što eliminira uništavanje aparata od korozivnog djelovanja fluorovodonika.
Povećanje resursa sirovine za alkilaciju. Resursi sirovine za alkilaciju su ograničeni. Izobutan se nalazi u značajnoj koncentraciji samo u plinovima katalitičkog krekinga i hidrokrekinga; takođe se može izolovati od povezanog gasa. Butileni se nalaze u gasovima katalitičkog, termičkog krekinga i koksovanja i odsutni su u gasovima dobijenim tokom procesa hidrogenacije.
Resursi izobutana mogu se povećati izomerizacijom n- butan na katalizatorima koji se odnose na katalizatore za izomerizaciju C5-Sb ugljovodonika. Jedinica za izomerizaciju n- butan se može kombinovati sa jedinicom za alkilaciju - sa ukupno%r izobutan kolona.
Da bi se proširili resursi olefina, frakcija propilena je uključena u proces alkilacije ili podvrgnuta dehidrogenaciji n- butan. Međutim, s jedne strane, alkilat na bazi propilena ili njegove mješavine s butilenima ima niži oktanski broj: kada se koristi samo propilen - za oko 5 jedinica. S druge strane, propilen je vrijedna petrokemijska sirovina, a dehidrogenacija m-butana se često provodi kako bi se dobio butadien, sirovina za proizvodnju sintetičkog kaučuka. Moguće je da će se resursi C 3 -C 4 olefina povećati zbog sve veće sklonosti ka težim sirovinama za pirolizu i pooštravanja režima jedinica katalitičkog krekinga.
UPOTREBA VODIONIK-SUMFIDA SADRŽANOG U BILJNIM UGLJOVOKODNIČKIM GASOVIMA
Ugljikovodični plinovi iz postrojenja koja prerađuju kiselu sirovu naftu sadrže vodonik sulfid. Dio ovog vodonik sulfida nastaje tokom termičke ili termokatalitičke destrukcije najstabilnijih sumpornih jedinjenja sadržanih u naftnoj sirovini, prilikom njenog termičkog i katalitičkog krekinga i koksovanja. U ovom slučaju, sumpor sadržan u sirovini se distribuira među produktima procesa. Tokom procesa hidrogenacije dolazi do dubljeg razaranja sumpornih spojeva: većina ih se pretvara u sumporovodik i koncentrira u plinu.
U tabeli 44 prikazan je približni prinos suvog gasa i sadržaj vodonik sulfida u njemu tokom glavnih destruktivnih procesa prerade naftnih sirovina. Vidi se da postoji samo jedna instalacija za hidrokreking za lož ulje sa visokim sadržajem sumpora kapaciteta 1 milion tona godišnje. daće od 2200 do 7700 tona vodonik sulfida godišnje.
Sumporovodik proizveden iz procesnih postrojenja obično se koristi u rafinerijama za proizvodnju sumpora, a ponekad i za proizvodnju sumporne kiseline. Najčešća industrijska metoda za proizvodnju sumpora na bazi fabričkih i prirodnih gasova je Clausov proces koji se izvodi u dve faze: 2H 2 S -f 30 2 h-^ 2S0 2 + 2H a O 2H 2 S + S0 2 h = * 2/xS x+ 2H a O
Prva reakcija se odvija bez katalizatora - sumporovodik se spaljuje uz nedostatak zraka (da bi se izbjegla daljnja oksidacija S0 2 u S0 3). Zapremina vazduha koja ulazi u zonu sagorevanja mora biti strogo dozirana dbiTb kako bi se obezbedio potreban odnos S0 2 i H 2 S za drugu fazu procesa, u zavisnosti od koncentracije H 2 S i ugljovodonika u gasu, je 1100-1300 °C. Peć je obično cilindrični horizontalni aparat. Dakle, u instalaciji dizajniranoj za proizvodnju l; 145 tona sumpora dnevno, peć-reaktor je imao prečnik od 3,66 m i dužinu od 10,7 m. Po dužini peći ili na jednom od krajeva postavljeni su plinski gorionici. Uzduž ose peći postavljen je horizontalni rešetkasti prijenosni zid radi boljeg miješanja plina.
Formiranje sumpora počinje već u prvom reaktoru. Druga faza reakcije se odvija preko katalizatora - aluminijum oksida. Instalacioni dijagram je prikazan na sl. 113. Vrući gasovi iz reaktorske peći 1 prolaze kroz kotao na otpadnu toplotu 3, Gdje oni hlade-
Tabela 44. Izlaz plina i sadržaj vodonik sulfida V tokom glavnih destruktivnih procesa prerade sumpora i ulja sa visokim sadržajem sumpora
Data Ya. G. Sorkina
Prinos gasa za sirovine, % (tež.) | ||
Termičko pucanje 40% ostatka sumpora | ||
Katalitičko krekiranje vakuumskog gasnog ulja na visokoj temperaturi | ||
kiselo ulje |
||
Odloženo koksovanje 28% krekovanog ostatka |
||
mješavine orijentalnih ulja | ||
Hidroobrada dizel goriva od sumpora | ||
Hidrokreking loživog ulja.ulje sa visokim sadržajem sumpora | ||
Termičko kontaktno pucanje katrana sa visokim sadržajem sumpora | ||
Arlanovo ulje |
Bilješka. Prinos gasa i sadržaj HaS se nazivaju „suvi gas*, tj. isključujući stabilizacijsko uklanjanje. "
do približno 450 °C, tako da sumpor ostaje u gasnoj fazi (temperatura kondenzacije pare sumpora je „300 °C). Dalje, plin je dodatno
Rice. 113. Šema za proizvodnju sumpora (Claus proces):
I- reaktorska peć; 2 - puhalo; 3 - kotao na otpadnu toplotu; 4 - grijač na kiseli plin; $, 8 - reaktori sa katalizatorom; 6 - ekonomajzer; 7, 0 - čistači; /0 - sakupljanje sumpora; to- komercijalni kapacitet sumpora.
dobro ohlađen u izmenjivaču toplote 4 (ne niže od 340 °C), a mješavina plina ulazi u reaktor 5, koji sadrže katalizator.
Interakcija Hg5 i S0 2 pogoduje niskim temperaturama, stoga je reakcija egzotermna. Stoga je katalitički dio procesa, pak, podijeljen u dvije faze (reaktori 5 i 8 ). Temperatura na ulazu u reaktor 5 oko 340 °C, u reaktoru 8 oko 265 °C; porast temperature u svakom reaktoru je približno 40 °C; zapreminski protok dovoda gasa u katalizator je 850 h -1.
Vrući gasovi nakon reaktora 5 prolaze vodeni ekonomajzer 6 i skruber 7 sa mlaznicom, gde dolazi do daljeg hlađenja gasova i njihovog odvajanja od kondenzovanog sumpora, koji u obliku taline teče sa dna prečistača u zbirku. 10. Gasovi iz skrubera 7 se ponovo zagrijavaju u grijaču 4 a reaktor 8 i skruber prolaze na sličan način 9, odakle se tečni sumpor takođe sipa u sabirni rezervoar 10. Oba uređaja za čišćenje su prskana rastopljenim sumporom.
Dobijeni sumpor ima visok stepen čistoće. Većina se koristi za proizvodnju sumporne kiseline. Ako u tu svrhu koristite ne sumpor kao sirovinu, već direktno sumporovodik, to će biti skuplje. Osim toga, sumpor se lako transportuje do lokacija za proizvodnju sumporne kiseline, koje se možda ne podudaraju s lokacijama rafinerija. Sumpor se takođe koristi u industriji gume, medicini, za proizvodnju ugljičnog disulfida i u drugim sektorima nacionalne privrede.
Ugljovodonični gasovi
. Sastav tečnih ugljikovodičnih plinova
Pod LPG se podrazumijevaju takvi pojedinačni ugljovodonici ili njihove mješavine, koji na normalnim temperaturama. uslovi su u gasovitom stanju, i sa relativno malim porastom pritiska bez promene temperature ili blagog smanjenja temperature pri atmosferskom pritisku prelazi u tečno stanje.
U normalnim uslovima, jedini zasićeni ugljovodonici (C n H 2 n +2) su metan, etan, propan i butan. Na O 0 C, etan se kondenzuje u tečnost kada se pritisak poveća na 3 MPa. Propan do 0,47 MPa, N-butan do 0,116 MPa, izobutan do 0,16 MPa. Razmotrimo koji ugljikovodici prelaze u tekuće stanje s relativno malim smanjenjem temperature i atmosferskog tlaka su pogodni za praktičnu upotrebu. Uz normalne zasićene ugljikovodike, postoje izomerni spojevi koji se razlikuju po prirodi rasporeda atoma ugljika, kao i po nekim svojstvima. Izomer butana je izobutan.
Struktura i vrsta N-butana
CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3
izobutan:
Pored ograničavajućih, sastav TNG-a sadrži i grupu nezasićenih. Ili nezasićeni ugljikovodici, koje karakteriziraju dvostruke ili trostruke veze između atoma ugljika. To su etilen, propilen, butilen (normalni i izomerni). Opšta formula nezasićenih ugljovodonika sa dvostrukom vezom je C n H 2 n. Etilen C2H4 CH2=CH2. Za proizvodnju tečnih ugljikovodičnih plinova koriste se masni prirodni plinovi, tj. gasovi iz naftnih i kondenzatnih polja koji sadrže velike količine teških ugljovodonika. U postrojenjima za preradu gasa iz ovih gasova se oslobađa propan-butan frakcija i gasni benzin (C5H12). Tehnički propan i butan, kao i njihove mješavine, su tečni plin koji se koristi za snabdijevanje potrošača plinom.
Tehnički plinovi se razlikuju od čistih plinova po tome što sadrže male količine ugljovodonika i prisustvo nečistoća. Za tehnički propan, sadržaj C3H8 + C3H6 (propilen) d.b. Ne<93%. Содержание С2Н6 +С2Н4 (этилен) не >4%. Sadržaj C4H10+C4H8 nije >3%.
Za tehnički butan: C4H10+C4H8 d.b. Ne<93%. С3Н8 +С3Н6 не>4%. S5N12+S5N10 ne >3%.
Za mešavinu ovih Sadržaj butana i propana: C3H8+C3H6, C4H10+C4H8 d.b. Ne< 93%. С2Н6 +С2Н4 не>4%. S5N12+S5N10 ne >3%.
2. Tehnički tečni gasovi. LPG brendovi
Sastav tečnih plinova koji se koriste u opskrbi plinom bira se uzimajući u obzir klimatske uvjete u kojima se koristi. I to je određeno zahtjevima GOST 20448 „Tečni ugljovodonični gorivi gasovi za komunalnu i domaću potrošnju. Tehnički uslovi". Sastav je odabran tako da pri niskim temperaturama zimi tlak pare smjese bude dovoljan za normalan rad regulatora. I kada visoke temperature ljeti nije prelazio maksimalni pritisak za koji su cilindri i rezervoari za TNG projektovani. Prema GOST-u, tlak zasićene pare mješavine bi trebao biti ne manje od 0,16 MPa pri t=+45 0 C. Ako se tečni propan može koristiti na temperaturama od -35 do +45, onda se butan u uslovima sa prirodnim isparavanjem ne može koristiti. koristi se na temperaturama ispod 0, iako pri t >0 ima značajnu prednost u odnosu na propan. Stoga se odabirom sastava ukapljenog plina mogu dobiti željena svojstva.
GOST za LPG uspostavlja 3 marke ukapljenog plina:
1) Mješavina propana i butana tehnički zimski SPBTZ
2) Mješavina propana i butana tehnički ljetni SPBTL
) Tehnički butan
Podjela mješavine propana i butana na zimske i ljetne vrste povezana je s vanjskim ts koji određuju našu elastičnost. isparenja tečnih gasova koji se nalaze u bocama ili podzemnim rezervoarima.
Zimi, kao dio mješavine d.b. više propana i propilena, ljeti njihova količina može biti smanjena. U istu svrhu ograničen je maksimalni sadržaj butana i butilena u smjesi, jer na niskim temperaturama imaju nizak pritisak pare.
Uzimajući u obzir optimalnu elastičnost zasićenih para, GOST predviđa sadržaj propana i propilena u zimskom razredu ne<75% по массе. А в летней марке и бутане техническим содержанием этих компонентов не нормируется. Сумма бутанов и бутиленов в зимней марке не нормируется, в летней не >60%, u tehničkom butanu ne<60% по массе. Ограничение в составе сжиженных газов содержания лёгких компонентов (этан, этилен) связано с тем, что наличие значительного количества этих углеводородов приводит к резкому увеличению упругости паров. Например, при 35 0 C упругость насыщенных паров этана достигает 4,9 МПа. В то же время наличие незначительного количества легких компонентов в сжиженном газе повышает общее давление насыщенных паров смеси, что обеспечивает в зимнее время нормальное газоснабжение потребителей.
Prisustvo značajne količine pentana je takođe neprihvatljivo, jer ovo dovodi do naglog pada pritiska zasićene pare i povećanja tačke rose (temperatura kondenzacije pentana je oko 3 0 C).
3. Svojstvo TNG-a
Postoje 3 moguća stanja ukapljenog gasa u kojem se skladište i koriste:
1) U obliku tečnosti (tečna faza)
2) Para (parna faza), tj. zasićene pare prisutne zajedno sa tečnošću u rezervoaru ili cilindru.
) Gas (kada je pritisak u parnoj fazi niži od pritiska zasićene pare na datoj temperaturi).
Svojstva tečnih gasova lako se menjaju iz jednog stanja u drugo, što ih čini posebno vrednim izvorom snabdevanja gasom, jer Mogu se transportovati i skladištiti u tečnom obliku i spaljivati kao gas. To. Prilikom transporta i skladištenja koriste se pretežno tečne faze, a pri sagorevanju gasovite faze.
Elastičnost zasićenih gasnih para je najvažniji parametar kojim se određuje radni pritisak u bocama i rezervoarima. Tlak i temperatura tečnih plinova striktno odgovaraju jedni drugima.
Elastičnost zasićenih TNG para varira proporcionalno temperaturi tečne faze i strogo je definisana vrednost za datu temperaturu.
Sve jednadžbe koje se odnose na fizičke parametre plinovite ili tekuće tvari uključuju apsolutni tlak i temperaturu. A jednadžbe za tehničke proračune čvrstoće zidova cilindara i rezervoara uključuju višak tlaka.
U svom gasovitom sastavu, TNG je 1,5-2,1 puta teži od vazduha. U tečnom stanju su skoro 2 puta lakši od vode.
Latentna toplota isparavanja je vrlo neznatna (oko 116 kW/kg), pa je potrošnja toplote za isparavanje tečnog gasa 0,7% potencijalno sadržane toplotne energije. Viskoznost je vrlo niska, što osigurava transport TNG-a kroz cjevovode, ali u isto vrijeme pogoduje curenju. Karakteriziraju ih niske granice zapaljivosti zraka (2,3% za propan, 1,7% za butan).
Razlika između gornje i donje granice je zanemarljiva, pa se pri njihovom sabijanju može koristiti omjer ukapljenog plina. Ima niske temperature paljenja u poređenju sa većinom zapaljivih gasova (510 0 C za propan i 490 0 C za butan). Kondenzacija se može formirati kada temperatura padne do tačke rose ili kada se pritisak poveća. Tečni plinovi se odlikuju niskom tačkom ključanja i stoga se, kada se ispare prilikom naglog izlaska iz cjevovoda ili rezervoara u atmosferu, hlade na negativnu temperaturu. Tekuća faza koja dolazi u kontakt sa nezaštićenom ljudskom kožom može dovesti do promrzlina. Priroda efekta podsjeća na opekotinu.
Za razliku od većine tečnosti koje neznatno menjaju zapreminu kada se temperatura promeni, tečna faza TNG-a prilično naglo povećava svoj volumen sa porastom temperature (16 puta više od vode).
Kompresibilnost tečnih gasova u poređenju sa drugim tečnostima je veoma značajna. Ako se kompresibilnost vode uzme kao jedna, onda je kompresibilnost ulja 1,56, a propana 15. Ako tečna faza zauzima cijeli volumen rezervoara, onda kada se temperatura poveća, nema gdje da se širi, a počinje da se kompresuje. Pritisak u rezervoaru raste. Povećanje pritiska d.b. ne više od dozvoljene izračunate vrijednosti, inače je moguća nesreća. Stoga se pri punjenju rezervoara i cilindara planira ostaviti parni jastuk, tj. nemojte ih puniti do kraja. Količina parnog jastuka za podzemne rezervoare je 10%, za podzemne i cilindre 15%.
Tečni plinovi imaju veću zapreminsku kalorijsku vrijednost od prirodnih plinova (otprilike 3 puta veću).
Tečni plinovi su netoksični, ali njihove niske granice zapaljivosti i spora difuzija u atmosferu, u kombinaciji s nedostatkom mirisa, boje i okusa (u tekućem i plinovitom obliku), diktiraju potrebu za njihovom odorizacijom.
4. Prednosti i nedostaci TNG-a
Kao gorivo, tečni gasovi imaju sve prednosti prirodnih gasova. Osim toga, za njih možete dodatno napomenuti:
Sposobnost stvaranja potrebne zalihe plina u tečnom obliku za potrošača.
2. Jednostavan za transport
Oslobađanje najveće količine toplote tokom sagorevanja
LPG ne sadrži korozivne supstance
Dostupnost upotrebe u bilo kom obliku i pod bilo kojim uslovima
Nedostaci TNG-a:
Varijabilnost sastava i toplote sagorevanja tokom prirodnog isparavanja
2. Male vrijednosti donje granice granice paljenja
Gustoća propana i butana je veća od gustine vazduha, što u slučaju curenja izaziva nakupljanje TNG-a na niskim mestima i stvara eksplozivne situacije
Niska tačka paljenja
Mogućnost promrzlina za servisno osoblje u vanrednim situacijama
Visok koeficijent volumetrijskog širenja
5. Dijagrami stanja tečnih plinova
Za proračun procesa i opreme potrebno je sa dovoljnom preciznošću poznavati odnos između različitih LPG parametara. To se može učiniti pomoću dijagrama stanja. Od njih možete odrediti:
Pritisak pare na datoj temperaturi
2. Pritisak pregrijanih para pod datim uslovima
Specifična zapremina i gustina tečnih, parnih i gasovitih faza; njihova entalpija
Stepen suhoće i vlažnosti para
Toplota isparavanja
Rad kompresije kompresora i povećanje temperature tokom kompresije
Efekat rashladne tečnosti i gasa kada je pritisak smanjen (prigušen)
Brzina protoka plina iz mlaznica plinskih gorionika
Fazni dijagram je konstruisan na mreži horizontalnih linija konstantnog apsolutnog pritiska i vertikalnih linija konstantne entalpije. Sljedeće tačke i linije su iscrtane na mreži dijagrama.
) Tačka “K” kritičnog stanja datog ugljovodonika u smislu kritičnog pritiska i temperature.
2) Granična kriva PLC-a, koja prolazi kroz tačku kritičnog stanja i dijeli dijagram na 3 zone:
I. Karakterizira tečnu fazu
II. Parno-tečna faza. Gasna faza
Grana LC karakteriše stanje zasićenosti tečnosti pri različitim pritiscima, a CP grana karakteriše stanje zasićene pare pri ovim pritiscima.
4) Linije konstantne temperature su prikazane isprekidanom linijom TEML sa horizontalnim presekom EM (konstantni pritisak i temperatura tokom ključanja tečne faze). Temperaturne izoterme iznad kritične tačke datog ugljikovodika su prikazane T’E’ krivuljama
) Linije konstantnih specifičnih zapremina (izohore)
OB - u regionu tečne faze
O'B' - u području parno-tečne faze
B’B'' - u regionu gasne faze
Iste linije odgovaraju konstantnoj gustini
Tačka O na graničnoj krivulji LC pokazuje specifičnu zapreminu tečne faze.
Tačka B’ na kontrolnoj tački - parna faza koja se nalazi u rezervoarima ili cilindrima u radnim uslovima
) Linije konstantne entropije AD, A’D’ (adijabate). Koriste se za određivanje parametara ugljikovodika kada se komprimiraju u kompresoru i kada istječu iz mlaznica uređaja za plinske gorionike
Pritisak tečne i parne faze u zatvorenoj zapremini pri datoj temperaturi određen je tačkom preseka izoterme sa jednom od graničnih krivulja KM ili KP.
Pritisak u tački preseka M i E će biti željeni. Ako izoterma ne siječe graničnu krivulju, to znači da na datoj temperaturi plin neće prijeći u tekuće stanje, a njegov tlak se može odrediti ako je poznata njegova specifična zapremina, na primjer, izobara na mjestu presjeka T'E' izoterme i B'B izohore.”
Specifična zapremina zasićene tečnosti ili pare može se odrediti temperaturom ili pritiskom u tački preseka date izobare ili izoterme sa graničnim krivuljama KM tečnosti ili KP pare. Specifična zapremina gasa određena je pritiskom i temperaturom u tački preseka odgovarajućih izobara i izotermi.
Entalpija tekuće parne i plinovite faze određuje se na x-osi pri datim vrijednostima tlaka i temperature u tački sjecišta izobara sa graničnim krivuljama, linijama konstantne suhoće ili izotermama.
Toplina isparavanja pri datom pritisku određena je kao razlika entalpija u tačkama E i M date izobare sa opštim graničnim krivuljama
Stepen suhoće pare X određen je L izobarom sa krivom konstantne suhoće pare pri datoj entalpiji.
Prilikom proračuna procesa na dijagramu se crtaju pomoćne linije. Dakle, pri gušenju tečne faze od P početka do P kraja, primenjuje se vertikalna MS linija (proces se odvija bez dovoda ili odvođenja toplote). Temperatura na kraju prigušivanja određuje se u tački C. Presek krivulje suvoće pare sa Pcon izobarom pokazuje koliko se pare formira tokom prigušivanja. Kompresija plina je na dijagramu predstavljena adijabatima. Temperatura plina na kraju kompresije određena je izotermom koja prolazi kroz tačku D’. Teoretski rad kompresije 1 kg plina određen je razlikom sadržaja topline u tačkama D’ i A’.
Stvarni rad kompresije bit će nešto veći i određen je formulom
Adijabatska efikasnost procesa kompresije (0,85-0,9)
6. Smjese plinova i tekućina. Ponovno izračunavanje sastava smjese
snabdijevanje tečnim naftnim gasom
Sastav ukapljenog gasa u tečnoj i parnoj fazi može se izraziti masom g i, zapreminskim udelom y i i molekulskim udelom za gasove r i, za tečnosti X.
Gdje je m i masa, kg
Vi - zapremina, m 3
N i je broj molova i-te komponente u smjesi.
Za plin (idealne smjese) molni i volumni udjeli su jednaki, to slijedi iz Avogadrova zakona
Pretvaranje sastava ukapljenog gasa iz jedne vrste u drugu vrši se na sledeći način:
Za tečne mješavine:
A) sa poznatim masenim sastavom komponenata, volumetrijski i molarni sastav određuju se formulama
Gdje su ρ i i M i gustina i molarna masa, respektivno
B) za dati volumetrijski sastav, masa i molarni sastav se nalaze prema formulama
C) sa poznatim molarnim sastavom, masa i zapremina se određuju formulama
D) Za gasne mešavine, konverzija iz molarne u masu se vrši prema (5), a iz mase u zapreminsku i molarnu prema (1) i (2).
7. Određivanje svojstava TNG-a
Sa poznatim sastavom ukapljenog gasa, pritisak smeše se može izračunati pomoću formula:
Gustoća plinske mješavine datog sastava određuje se:
Molni udio i-te komponente smjese
Gustina i-te komponente mješavine, kg/m 3
Nalazi se prema tabeli ili izračunava prema Avogadrovom zakonu:
Gdje je molekulska težina i-te komponente, kg/kmol
Molekularna zapremina i-te komponente, m 3 /kmol
Prosječna gustina tečne mješavine sa poznatim sastavom mase određena je formulom:
Sa poznatim molekularnim sastavom:
,
Gdje je gustina i-te komponente uključene u tečnu smjesu u tečnoj fazi, kg/l
Gustoća mješavine plinova pri povišenom tlaku nalazi se iz jednačine stanja za stvarne plinove.
,
Gdje je apsolutni tlak (MPa) i t-pa smjese.
Gasna konstanta smjese, (J/kg K)
z-koeficijent kompresibilnosti, uzimajući u obzir odstupanje stvarnih plinova od vrijednosti idealnih plinova.
Gasna konstanta smjese izračunava se iz univerzalne plinske konstante i molekulske težine smjese.
Koeficijent kompresije se određuje iz grafikona u zavisnosti od zadatih parametara (pritisak i temperatura) gasa.
Prosječni kritični tlak i temperatura za mješavinu plinova određuju se njenim sastavom.
Zapremina gasa dobijenog tokom isparavanja mešavine TNG-a, m.b. nađeno po formuli:
Masa i-te komponente mješavine, kg
Molekulska masa i-te komponente smjese, kg/kmol
V Mi - molekularni volumen i-te komponente
Za izračunavanje najniže volumetrijske temperature sagorijevanja mješavine TNG-a koristi se sljedeći odnos
Donja zapreminska toplota sagorevanja i-te komponente, kJ/m 3
Najniža temperatura sagorevanja mase
Granice zapaljivosti LPG mješavine koja ne sadrži balastne nečistoće određuju se:
L cm - donja ili gornja granica paljenja gasne mešavine.
Donja ili gornja granica zapaljivosti i-te komponente.
. Šeme prelivanja LPG-a. TNG kretanje zbog razlike u nivou
Postoji niz metoda za premještanje ukapljenog plina iz željezničkih ili cisterni u stacionarne kontejnere. I obrnuto, punjenje transportnih kontejnera i cilindara iz stacionarnih skladišta. Svojstva LPG-a, kao tečnosti koja ključa, niske gustine i temperature isparavanja, određuju specifičnost metode za pokretna kola i opremu.
TNG se premešta:
zbog razlike u nivoima
kompresije gasova
grijanjem ili hlađenjem
pomoću kompresora
korišćenjem pumpe
međusobno pomeranje tečnosti
Zbog razlike u nivoima
Korištenje hidrostatskog tlaka koristi se pri punjenju podzemnih rezervoara iz željezničkih i cestovnih cisterni, kao i pri punjenju TNG-a u boce, ako teren dozvoljava. Za ispuštanje rezervoara u rezervoar potrebno je kombinovati njihove parne i tečne faze.
U komunikacionim sudovima tečnost se uspostavlja na istom nivou, pa će tečna faza teći u donji rezervoar.
Za stvaranje dovoljne brzine drenaže, pri istoj temperaturi i pritisku, u rezervoaru i rezervoaru potrebno je da se zbog hidrostatskog pritiska stvori razlika pritiska od najmanje 0,7-0,1.
Minimalna potrebna hidrostatička visina u ovim uslovima biće 14-20 metara tečnosti.
Zimi rezervoar ima nižu temperaturu od rezervoara, tj. P gasa u rezervoaru će biti manji nego u rezervoaru.
Stoga, da bi se ispraznio, razlika u nivou mora kompenzirati ovu razliku pritiska
,
Gdje je tlak plina u rezervoaru, Pa
Pritisak gasa u rezervoaru
Gustina tečne faze TNG-a, kg/m 3
Ljeti, u početnom trenutku drenaže, moguće je locirati rezervoare ispod rezervoara. Ali ovdje će na temperaturu u spremniku utjecati toplija tekućina iz spremnika, a pad tlaka će pasti na približno 0. Odvodnjavanje će prestati. Zbog toga, ljeti, pri pražnjenju, parne faze cisterne i cisterne ne moraju biti povezane.
"+" metoda:
Jednostavnost kola
2. Nedostatak mehaničkih jedinica
Pouzdan rad svih komponenti
Kolo je spremno za rad u bilo koje vrijeme, bez obzira na prisutnost vanjskog izvora energije
"-" metoda:
Nemogućnost korištenja terena sa planinskim terenom.
2. Dugo trajanje procesa.
Veliki gubici gasa pri njegovom vraćanju u obliku para u ispuštenim rezervoarima.
9. Benzinske pumpe
GNS su osnova za snabdevanje sistema gasovima i snabdevanje potrošača tečnim gasovima koji dolaze iz gasno-benzinskih postrojenja.
Na GNS-u se izvode sljedeće. radi:
· -prijem tečnih gasova od dobavljača
· -odvod kompresora gasova do njihovih skladišta
· - skladištenje TNG-a u nadzemnim, podzemnim ili izotermnim rezervoarima, u bocama ili podzemnim šupljinama.
· - odvod neisparenih ostataka iz cilindra i komprimovanog vazduha. plin iz cilindara s brojnim kvarovima
· -izlivanje komprimovanog ulja gas u boce, mobilne cisterne i kamione cisterne
· -prijem praznih i isporuka napunjenih boca
· - transport komprimovanog vazduha. gasova kroz unutrašnju cevovodnu mrežu
· -popravka cilindara i njihov ponovni pregled
Održavanje i popravka opreme na stanici
U nekim slučajevima, GNS proizvodi:
· -prebacivanje goriva u vozila na tečni gas. plin iz benzinske pumpe
· -miješanje gasnih para sa vazduhom ili niskokaloričnih gasova
· - isporuka komprimiranih para. gas gas-vazduh i gasne mešavine u planinama. distributivni sistemi
Za obavljanje ovih operacija, GNS ima sljedeće. odjeljenja i radionice:
· -odvodni nadvožnjak željezničke pruge ili tr-ulaz sa rasklopnim uređajima
· - Baza za skladištenje TNG-a, koja se sastoji od nadzemnih ili podzemnih rezervoara koji rade pod pritiskom, izotermni. tenkovi
· - pumpna i kompresijska radnja za ispuštanje TNG-a iz željezničkih cisterni u skladišta i opskrbu njime za punjenje
· -radionica za punjenje cilindara i ispuštanje neisparenih teških ostataka iz njih
· - skladište za dnevnu nabavku praznih i napunjenih boca
· -kolone za punjenje autocisterni
· -komunikacije tečnih i parnih faza, povezujući sve sekcije gasne pumpne stanice i obezbeđujući njihovo kretanje.
U zavisnosti od zapremine skladišta i načina ugradnje rezervoara, ove udaljenosti se kreću od 40 do 300 m.
Književnost
1. Abramočkin E.G.: Moderna optika Gausovih zraka. - M.: FIZMATLIT, 2010
2. Aleksejev G.V.: Optimizacija u stacionarnim problemima prenosa toplote i mase i magnetne hidrodinamike. - M.: Naučni svet, 2010
Amusya M.Ya.: Apsorpcija fotona, raspršivanje elektrona, raspad praznine. - Sankt Peterburg: Nauka, 2010
Antonov V.F.: Fizika i biofizika. - M.: GEOTAR-Media, 2010
Bankov S.E.: Elektromagnetski kristali. - M.: FIZMATLIT, 2010
Barabanov A.L.: Simetrije i korelacije spin-ugla u reakcijama i raspadima. - M.: FIZMATLIT, 2010
Belokon A.V.: Matematičko modeliranje ireverzibilnih procesa polarizacije. - M.: FIZMATLIT, 2010
Boboshina S.B.: Kurs opšte fizike. - M.: Drfa, 2010
Breuer H.-P: Teorija otvorenih kvantnih sistema. - Iževsk: Institut za kompjuterska istraživanja, 2010
Vinogradov E.A.: Termički stimulirana elektromagnetna polja čvrstih tijela. - M.: FIZMATLIT, 2010
Virchenko Yu.P.: Slučajni skupovi sa Markovljevim preciziranjem u jednodimenzionalnom prostoru imerzije. - Belgorod: BelSU, 2010
G.P. Berman et al.; lane sa engleskog E.V. Bondareva; pod naučnim ed. S.V. Kapelnitsky: Mikroskopija sile magnetne rezonance i mjerenja sa jednim spinom. - Iževsk: Institut za kompjuterska istraživanja Iževsk, 2010
Golenishchev-Kutuzov A.V.: Fotonski i fononski kristali. - M.: FIZMATLIT, 2010
Dyachkov P.N.: Elektronska svojstva i primjena nanocijevi. - M.: BINOM. Laboratorija znanja, 2010
Značajke upotrebe ukapljenog naftnog plina (LPG) u obliku mješavine propana s butanom i njegovom komponentom metanom u tečnom prirodnom plinu (LNG) u automobilskoj plinskoj opremi.
Postoje dva sastava gasa koji se široko koriste za automobile: propan i metan. Koji je bolji, jeftiniji, tehnološki napredniji i pouzdaniji? Hajde da to shvatimo tako da nakon čitanja nema sumnje.
Oprema za metan se koristi u samo 25% automobila, preostalih 75% automobila je opremljeno propanom. U isto vrijeme, metan se često ugrađuje na komercijalna vozila, gdje izbor ne donosi vozač, već organizacija koja posjeduje vozilo. Pogledajmo razloge za ovaj omjer na tržištu LPG-a.
Autobloger ispituje karakteristike propana i metana u petnaestominutnom videu: što je bolje za automobil, glavna razlika
Karakteristike propan-butana (CIS)
Propan je ugljični plin, nusproizvod proizvodnje nafte. Bez mirisa je, providan i bezopasan za ljude. Dodaju mu se i mirisi kako bi se u slučaju curenja osjetio miris. Hemijska formula - C 3 H 8.
Na benzinskim pumpama vidimo natpis “propan-butan”. Butan je također ugljični plin koji se oslobađa pod sličnim uvjetima. Meša se sa propanom kako bi se postigao željeni oktanski broj. Štaviše, u različito doba godine sastav se mijenja: zimi ima više propana, a ljeti butana.
Čuva se u cilindrima u automobilu u tečnom obliku. Odnosno, tečan je, a ne gasovit - "propada" u cilindru. Velika prednost je i radni pritisak koji iznosi samo 14 atmosfera. Za to su potrebne posude od lakšeg metala, a zidovi cilindra su mnogo tanji. Danas su najrasprostranjeniji toroidni cilindri u obliku krofne, koji se postavljaju na mjesto rezervne gume. U ovom slučaju, cilindar ne zauzima prostor u prtljažniku, ali morate žrtvovati rezervni točak.
Sa prosečnom opremom, sa punim gorivom, možete putovati 650...850 kilometara, što je četiri puta više od protivnika.
Potrošnja propana je 11...13 litara na 100 km na prosječnom automobilu sa 1,6 litarskim motorom na 4. generaciji TNG-a.
Oprema košta duplo više. Prema našem iskustvu, devet od deset kompanija za gasne instalacije specijalizovano je za propan.
Mnogo benzinskih pumpi. Još jedan veliki plus je što postoji na desetine puta više benzinskih pumpi koje koriste propan.
Gubitak snage motora je manji, oko 5...10%.
Prednosti propana:
- Jeftina oprema.
- Postoji mnogo kompanija koje se bave servisiranjem i ugradnjom.
- Nizak pritisak.
- Čuva se u tečnom obliku.
- Lagana i kompaktna oprema, može se ugraditi u otvor za rezervnu gumu.
- Više kilometraže.
- Manji gubitak snage od oko 5...10%.
Nedostaci propana:
- Propan je oko 3 rublje po litru skuplji od metana. Propap košta 17 rubalja naspram 14 po litru metana.
- Eksplozivniji od metana. Ako je cilindar oštećen, ne isparava tako brzo u atmosferu.
Propan, iako košta malo više, ima dosta prednosti i rasprostranjenost punjenja.
Kompatibilnost LPG-a i LNG-a s najnovijim generacijama plinske opreme
I na kraju, o još jednom nedostatku metana - nekompatibilnosti s petom i šestom generacijom plinske opreme. Propan može raditi sa ovim generacijama, ali metan ne može i najvjerovatnije ne može.
U 5. i 6. generaciji, gas se tečno dovodi u sistem za ubrizgavanje goriva i sličan je benzinu. Propan se skladišti u bocama u tečnom, a metan u gasovitom obliku. Stoga je ugradnja metana moguća samo do 4. generacije opreme. Najnovije generacije pružaju potrošnju približno jednaku potrošnji benzina. U ovom slučaju praktički nema gubitka snage. Motor se može odmah pokrenuti na gas čak i na temperaturama ispod nule.
- - [A.S. Goldberg. Englesko-ruski energetski rječnik. 2006] Teme: energija općenito EN ugljikovodični plinovi ...
Objekat koji koristi tečne naftne gasove- (TNG), industrijski i komunalni proizvodni objekat koji obezbeđuje skladištenje i (ili) prodaju TNG-a, transport TNG-a gasovodima do potrošača, kao i njegovo korišćenje kao goriva u opasnim... ... Zvanična terminologija
postrojenje koje koristi tečne i ugljikovodične plinove (LPG)- Industrijski i komunalni proizvodni objekat koji obezbeđuje skladištenje i (ili) prodaju TNG-a, transport TNG-a gasovodima do potrošača, kao i njegovo korišćenje kao goriva u opasnoj proizvodnji... Vodič za tehnički prevodilac
tečni ugljikovodični plinovi- LPG Tečne ugljovodonične mešavine propana, propilena, butana i butena sa primesama ugljovodoničnih i neugljovodoničnih komponenti, dobijene preradom prirodnog gasa i nafte, koje se koriste kao motorno gorivo, za komunalne... ... Vodič za tehnički prevodilac
tečni ugljikovodični plinovi- 32 tečna ugljovodonična gasa; LPG: Tečne ugljovodonične mešavine propana, propilena, butana i butena sa primesama ugljovodoničnih i neugljovodoničnih komponenti, dobijene preradom prirodnog gasa i nafte, koriste se kao... ... Rječnik-priručnik pojmova normativne i tehničke dokumentacije
Tečni naftni gasovi- Zahtjev “LPG” se preusmjerava ovdje; vidi i druga značenja. Domaćinstvo 45 kg LPG boce na Novom Zelandu Tečni naftni gasovi (LPG) (engleski ... Wikipedia
ponovo ispariti tečne ugljikovodične plinove- - Teme Industrija nafte i gasa EN regasifikacija ... Vodič za tehnički prevodilac
Prirodni gasovi- (klasifikacija) se javljaju i manifestuju na različite načine. geol. i geohemijske uslovi, veoma raznoliki u hemijskom smislu comp. i fizički svojstva. Poznate su klasifikacije G. str.: Vernadsky (1912, 1934), Sokolov (1930), Klopin i Cherepennikov (1935), Belousov... ... Geološka enciklopedija
Povezani naftni gasovi- ugljovodonični gasovi koji prate naftu i oslobađaju se iz nje tokom separacije. Količina gasova (u m3) po 1 toni izvađene nafte (tzv. gasni faktor) zavisi od uslova nastanka i pojave naftnih polja i može... ... Velika sovjetska enciklopedija
PRAĆENI NAFTNI PLINOVI- ugljovodonični gasovi koji prate naftu i oslobađaju se tokom njene proizvodnje u gasnim i naftnim poljima. Ovi plinovi se rastvaraju u nafti i oslobađaju se iz nje uslijed smanjenja tlaka kada se nafta diže na površinu zemlje. U… … Hemijska enciklopedija