Способ снижения коксообразования в реакторе высокотемпературного пиролиза углеводородов | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 13 марта, печатный экземпляр отправим 17 марта.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Химия

Опубликовано в Молодой учёный №8 (246) февраль 2019 г.

Дата публикации: 25.02.2019

Статья просмотрена: 324 раза

Библиографическое описание:

Самигулина, К. Р. Способ снижения коксообразования в реакторе высокотемпературного пиролиза углеводородов / К. Р. Самигулина, Т. К. Корчагина. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2019. — № 8 (246). — С. 8-10. — URL: https://moluch.ru/archive/246/56760/ (дата обращения: 02.03.2021).



В данной статье рассматривается процесс высокотемпературного пиролиза углеводородов с целью получения ценных компонентов химической промышленности — этилена и ацетилена. Главной проблемой в технологии пиролиза является сильное отложение кокса в зоне впрыска основного технологического аппарата — реактора пиролиза. Российская Федерация входит в десятку ключевых стран — крупнейших производителей этилена и ацетилена, поэтому совершенствование технологии пиролиза является важной государственной задачей. В статье рассмотрен способ снижения коксообразования на стенках реактора за счет нанесения ингибирующего покрытия, состоящего из гидроксида оксалата сурьмы совместно с добавкой диметилсульфоксида.

Ключевые слова: пиролиз, этилен, ацетилен, ингибитор коксообразования, отложение кокса.

Одной из основных проблем в производстве пирогаза является отложения кокса на стенках реактора в зоне впрыска углеводородов. При температурах 1300–1600 °С может формироваться кокс трех типов: волокнистый нитевидный ленточный или игольчатый, слоистый анизотропный, а также аморфный, изотропный, образующий непрочную пленку черного цвета. Природа кокса зависит от скорости коксоотложения. При малой скорости образуется графитоподобный кокс, при большой — нитевидная структура. Из-за высоких температур в зоне впрыска оседают частицы кокса, образуют гидравлическое сопротивление и препятствуют движению потока газов пиролиза. Кроме того, нарастание кокса увеличивает перепад давления и уменьшает эффективный объем реакционной зоны [1].

Для того, чтобы компенсировать это, температуру на входе в реактор нужно постепенно увеличивать. Через несколько недель работы давление или температура достигает максимально допустимого уровня и печь останавливают, чтобы произвести очистку.

На производстве проблему декоксования устраняют за счет подачи водяного пара в зону впрыска. Во время процесса очистки поток углеводородного сырья перекрывают, в реактор подают пар, который реагирует с отложившимся коксом с образованием оксидов углерода. Температуру при этом повышают. Позже к пару добавляют воздух, увеличивают скорость его подачи по мере удаления кокса. Кислород и водяной пар вступают в реакцию с коксом с образованием оксидов углерода [2].

Данное технологическое решение имеет ряд недостатков. Как правило, процесс декоксования проводится раз в 30–50 дней и частая остановка реактора приводит к снижению производительности технологической линии, увеличению расходов и уменьшению срока службы реактора.

Устранить указанные недостатки предлагается нанесением ингибирующего покрытия в зоне впрыска углеводородов, состоящего из гидроксида оксалата сурьмы совместно с добавкой диметилсульфоксида. Диметилсульфоксид по сравнению с другими серосодержащими соединениями имеет ряд преимуществ:

– имеет наибольшее процентное содержание серы (68 %). По этой причине количество ингибирующего реагента расходуется в меньшей степени;

– более удобный в обращении, чем другие серосодержащие добавки. Эта жидкость менее летучая, токсичная и взрывоопасная;

– хороший растворитель соединений сурьмы.

При попадании в зону реакции серосодержащих добавок происходит их разложение с выделением сернистых соединений и сероводорода. У данных продуктов двойное действие. Они образуют на поверхности металла труб сульфидную пленку, препятствуя каталитическому коксообразованию, а также участвуют в гомогенных радикальных реакциях в газовой фазе, что также уменьшает коксообразование.

На рисунке 1 показано, что при отсутствии ингибитора гидроксида оксалата сурьмы с ДМСО, имеется высокая плотность структуры кокса, он имеет вид спиральных нитей. В присутствии ингибитора, структура кокса принимает форму слипшихся шариков. В некоторых местах наблюдаются выросты иглообразных волокон. Сравнение структуры осажденного кокса в присутствии ингибитора и без него показывает, что процент пористости кокса в присутствии ингибитора больше, слой кокса становится тоньше.

C:\Users\ывыв\Desktop\рис к статье.png

Рис. 1. Морфология коксовых отложений без применения ингибитора (а), с применением ингибитора (б)

Экспериментально доказано, что при добавлении в реактор пиролиза гидроксида оксалата сурьмы в дозировке 80 ppm и 100 ppm ДМСО, коксообразование при этом снижается более, чем на 90 % по сравнению с экспериментами без использования ингибитора. Значительно уменьшается коксообразование в первые 24 часа работы, в то время, когда происходит самое интенсивное отложение кокса.

Благодаря своей эффективности ингибиторы на основе гидроксида оксалата сурьмы с добавкой ДМСО имеют большой потенциал для развития и совершенствования технологического процесса пиролиза.

Литература:

  1. Стариков В. Г. Пути интенсификации процесса пиролиза углеводородного сырья. Дис. конд. техн. наук. М.: МИНХ и ГП им. И.М Губкина. — 1997. — 141с.
  2. Калиненко Р. А., Лавровский К. П., Шевелькова Л. В.// Нефтехимия.1969.№ 9.с.542.
Основные термины (генерируются автоматически): присутствие ингибитора, водяной пар, гидроксид оксалата сурьмы, зона, образование оксидов углерода, отложение кокса, стенка реактора, температура.


Ключевые слова

пиролиз, этилен, ацетилен, ингибитор коксообразования, отложение кокса

Похожие статьи

Каталитическое обезвреживание монооксида углерода на...

В проточном реакторе при атмосферном давлении и температурах 295–423 К изучена реакция гидрирования оксида углерода (II) на полупроводниковом катализаторе ZnTe. Установлено, что основным продуктом реакции является газообразный формальдегид.

Химизм процесса образования оксидов азота в цилиндре дизеля...

Образование оксидов азота NOх происходит через сложные превращения продуктов реакций метанольных радикалов с азотом воздушной среды в предпламенной и послепламенной зонах. Скорость этих процессов зависит от концентрации азота в объеме цилиндра дизеля, скорости...

Изменение структуры и состава нитридного слоя при...

Образование ε'-фазы происходит только при азотировании стали и сплавов при наличии углерода в их матрице и имеет карбонитридный характер. Поэтому заметное образование такого типа нитрида характерно только при азотировании углеродистой стали и сплавов.

Механизм образования и негативное влияние выбросов...

Диоксид серы. Оксид углерода. Образование топливных оксидов азота в процессе горения...

Количество образующихся в цилиндре дизеля оксидов азота зависит в первую очередь от температуры в КС дизеля и ее конструктивного исполнения, характеристик топлива...

Оценка активности исходной ржавчины по фазовому составу при...

Основным продуктом окисления железа при атмосферной коррозии углеродистых сталей является гидроксид FeOOH, который кристаллизуется в нескольких модификациях. Фазовый состав ржавчины представлен α- FeOOH (гетит) и β- FeOOH (лепидокрокит).

Переработка диоксида углерода с использованием...

Методика фотокаталитического восстановления диоксида углерода.

При комнатной температуре и атмосферном давлении данная реакция не протекает, так как

Рис. 2. Схема восстановления диоксида углерода в парах воды. Поглощая квант света, в объеме частицы...

Процессы горения при обжиге пористых заполнителей на основе...

взаимодействие адсорбированного окислителя с атомами углерода и образование продуктов реакции, также адсорбированных на графите

Абдрахимов, В. З. Вопросы экологии и утилизации техногенных отложений в производстве керамических композиционных материалов.

Использование микроволнового излучения в нефтехимии

Водяной пар перед подачей на смешение с углеводородами обрабатывали MW с мощностью в диапазоне от 1,0 до 1,6 кВт.

Чигодавеа Д.В., Шиянин В.П. Цыбенова Н.А. Плазмохимическая установка для конверсии природного газа в углерод и водород / Вестник науки Сибири.

Установка экстракции углей диоксидом углерода. На примере...

Использование диоксида углерода для извлечения из углей жидких битуминозных веществ

Через вентиль В1 установку соединяем с баллоном (1) со сжиженным диоксидом углерода.

Благодаря высокой температуре и быстрому охлаждению не происходит образования...

Похожие статьи

Каталитическое обезвреживание монооксида углерода на...

В проточном реакторе при атмосферном давлении и температурах 295–423 К изучена реакция гидрирования оксида углерода (II) на полупроводниковом катализаторе ZnTe. Установлено, что основным продуктом реакции является газообразный формальдегид.

Химизм процесса образования оксидов азота в цилиндре дизеля...

Образование оксидов азота NOх происходит через сложные превращения продуктов реакций метанольных радикалов с азотом воздушной среды в предпламенной и послепламенной зонах. Скорость этих процессов зависит от концентрации азота в объеме цилиндра дизеля, скорости...

Изменение структуры и состава нитридного слоя при...

Образование ε'-фазы происходит только при азотировании стали и сплавов при наличии углерода в их матрице и имеет карбонитридный характер. Поэтому заметное образование такого типа нитрида характерно только при азотировании углеродистой стали и сплавов.

Механизм образования и негативное влияние выбросов...

Диоксид серы. Оксид углерода. Образование топливных оксидов азота в процессе горения...

Количество образующихся в цилиндре дизеля оксидов азота зависит в первую очередь от температуры в КС дизеля и ее конструктивного исполнения, характеристик топлива...

Оценка активности исходной ржавчины по фазовому составу при...

Основным продуктом окисления железа при атмосферной коррозии углеродистых сталей является гидроксид FeOOH, который кристаллизуется в нескольких модификациях. Фазовый состав ржавчины представлен α- FeOOH (гетит) и β- FeOOH (лепидокрокит).

Переработка диоксида углерода с использованием...

Методика фотокаталитического восстановления диоксида углерода.

При комнатной температуре и атмосферном давлении данная реакция не протекает, так как

Рис. 2. Схема восстановления диоксида углерода в парах воды. Поглощая квант света, в объеме частицы...

Процессы горения при обжиге пористых заполнителей на основе...

взаимодействие адсорбированного окислителя с атомами углерода и образование продуктов реакции, также адсорбированных на графите

Абдрахимов, В. З. Вопросы экологии и утилизации техногенных отложений в производстве керамических композиционных материалов.

Использование микроволнового излучения в нефтехимии

Водяной пар перед подачей на смешение с углеводородами обрабатывали MW с мощностью в диапазоне от 1,0 до 1,6 кВт.

Чигодавеа Д.В., Шиянин В.П. Цыбенова Н.А. Плазмохимическая установка для конверсии природного газа в углерод и водород / Вестник науки Сибири.

Установка экстракции углей диоксидом углерода. На примере...

Использование диоксида углерода для извлечения из углей жидких битуминозных веществ

Через вентиль В1 установку соединяем с баллоном (1) со сжиженным диоксидом углерода.

Благодаря высокой температуре и быстрому охлаждению не происходит образования...

Задать вопрос