Процесс пиролиза - реакции, распад, факторы влияния, проблемы

Информация о торгах полимерными материалами

Марка
Пос. цена
Изм.
% Изм.

Смотреть все марки >
Марка 1РУБ.
1 месяц3 месяца6 месяцев1 годвсё время
    Россия

    Процесс пиролиза

    Основными реакциями процесса пиролиза являются реакции разложения алканов и нафтеновых углеводородов на меньшие молекулы-осколки, которые, в свою очередь, вступают в разнообразные реакции между собой.

    Предельные углеводороды

    С12Н26--->

    С6Н14

    + С6Н12

    додекан

    гексан

    Гексен

    С уменьшением молекулярного веса и ростом температуры распад молекулы происходит ближе к ее краю, при этом образуется легкий углеводород и тяжелый остаток молекулы, который быстро разлагается.

    С6Н14 --->

    С2Н4

    + С4Н10

    гексан

    этилен

    Бутан

     

    С4Н10 --->

    С2Н4

    + С2Н6

    бутан

    этилен

    этан

     

    Распад изобутана при пиролизе протекает в основном в двух направлениях:

     

    СН3 - СН - СН3 ---> СН2 = С - СН3 + Н2

    ¦ ¦

    СН3 СН3

    изобутан изобутилен

     

    СН3 - СН - СН3 ---> СН2 = СН - СН3 + СН4

    ¦ пропилен метан

    СН3

    изобутан

     

    В этих реакциях этилен не образуется. Если основной задачей является получение максимального количества этилена, то изобутан считается нежелательным компонентом сырья пиролиза.

     

    При пиролизе этановой фракции реакция проходит по следующей схеме:

    С2Н6 --->

    С2Н4

    + Н2

    этан

    этилен

    водород

     

    При пиролизе рецикловых сбросов с высоким содержанием пропана реакция проходит по следующей схеме:

    С3Н8 --->

    С2Н4

    + СН4

    пропан

    этилен

    Метан

     

    С3Н8 --->

    С3Н6

    + Н2

    пропан

    пропилен

    Водород

     

    Непредельные углеводороды

     

    Непредельные углеводороды - олефины, являются конечным продуктом пиролиза, поэтому присутствие их в сырье нежелательно. При температуре 600 оС и выше реакция распада олефинов сопровождается реакциями конденсации с образованием непредельных углеводородов с двумя двойными связями - диолефинов.

     

    2СН2 = СН2 ---> СН2 = СН - СН = СН2 + Н2

    этилен бутадиен

    При дальнейшей конденсации образуются ароматические углеводороды.

    СН2 = СН - СН = СН2 + СН2 = СН2 ---> С6Н6 + 2Н2

    бутадиен этилен бензол

     

    Устойчивость олефинов к действию высоких температур понижается с увеличением числа атомов углерода в молекуле. Этилен является наиболее устойчивым из непредельных углеводородов, но при температуре выше 650 оС он начинает разлагаться. При температуре 400 ÷ 700 оС для этилена характерна реакция димеризации:

     

    2Н4

    ---> 2С4Н8

    + 4Н2

     

    бутен

     

    При температуре выше 600 оС для этилена характерны реакция конденсации:

    2Н4

    ---> С4Н6

    + Н2

     

    бутадиен

     

    и присоединение водорода:

    С2Н4

    + Н2--->

    С2Н6

     

     

    этан

    Нафтеновые углеводороды

    Нафтеновые углеводороды, например, циклопентан и циклогексан, более устойчивы к действию температуры, чем нормальные пентан и гексан. Для пиролиза циклопентана и циклогексана при температуре 600 ÷ 700 оС характерна реакция разрыва кольца.

    С увеличением длины боковой цепи устойчивость нафтеновых углеводородов понижается.

    Факторы, влияющие на процесс пиролиза

    Сырье

    Лучшим сырьем для процесса пиролиза являются предельные углеводороды. Их используют в смеси с другими углеводородами, которые также участвуют в процессе.

    Температура

    Температура является одним из основных факторов, определяющих процесс пиролиза. При повышении температуры резко повышается скорость реакции пиролиза, иногда меняется их характер.

    С повышением температуры скорость первичных реакций распада растет быстрее, чем вторичных реакций полимеризации и конденсации. Поэтому непредельные углеводороды (этилен, пропилен) сохраняются в пирогазе и выход их на сырье возрастает, а выход смолы и кокса снижается.

    Время контакта

    Это время, в течение которого углеводороды находятся в зоне высоких температур (в реакционной зоне).

    С увеличением времени контакта пирогаза в зоне высоких температур снижается выход этилена и пропилена, увеличивается коксообразование.

    Давление

    Снижение давления способствует образованию газообразных продуктов реакции, увеличению выхода этилена и пропилена. Увеличение давления приводит к увеличению выхода смол и кокса, снижению выхода этилена и пропилена.

    Добавка инертных разбавителей

    Разбавление сырья водяным паром способствует увеличению выхода этилена и пропилена, снижает выход кокса. Разбавляя реагирующие вещества, водяной пар тем самым уменьшает вероятность столкновения между собой молекул непредельных углеводородов и снижает реакции полимеризации и конденсации.

    Примерно технологическая схема печи выглядит следующим образом:

    В качестве основной проблемы процесса можно выделить невозможность наблюдения за происходящим с сырьем в реальном времени. Есть данные "что вошло", и данные о том "что получилось", однако любое воздействие на процесс возможно уже по факту свершившегося нарушения преобразований.

    '