Разработка технологии выделения этилена из сухого газа каталитического крекинга

• Автор: Чурилин, Андрей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.17.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 140 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Литературный обзор

1.1 Этилен как продукт основного органического синтеза

1.2 Перспективы использования сухого газа каталитического крекинга

1.3 Выделение этилена из побочных продуктов каталитического крекинга

1.4 Удаление примесей из сухого газа

1.5 Постановка задач исследования. Выбор объектов и методов исследования

2 Разработка технологии выделения этилена абсорбционным методом

2.1 Системный подход к разработке технологии

2.2 Выбор термодинамической модели фазового равновесия

2.3 Исследование физико-химических закономерностей абсорбции сухого газа
2.4 Структурная оптимизация схемы разделения
2.5 Параметрическая оптимизация ректификационных колонн
2.6 Исследование колебания состава сырья на режим работы установки
2.7 Оценка капитальных затрат
3 Сравнение абсорбционной технологии с процессом низкотемпературного разделения
4 Практическое применение абсорбционной технологии
4.1 Использование технологии на отдельной установке получения этилена
4.2 Интеграция установки выделения этилена в существующие нефтехимические производства
5 Выводы
6 Список литературы
Приложение
Приложение 2....................................................................12 у
Введение
Актуальность работы
В процессе каталитического крекинга нефтяных фракций, помимо основных продуктов, вырабатывается от 3 до 5%мас. сухого газа. В указанном газе содержится до 25 % мае. этилена, который может быть выделен и эффективно использован, особенно с учетом постоянно растущего спроса на этилен в качестве сырья в производстве органических продуктов. Несмотря на это, ни одно из химических производств в России не реализует потенциал сухого газа как дополнительного дешевого сырья, используя газ в качестве топлива, а при его избытке - сжигая на факеле.
За рубежом установки выделения этилена из сухого газа эксплуатируются уже около 30 лет, при этом в качестве технологии в основном применяют низкотемпературное разделение. Этот метод обладает рядом недостатков, среди которых сложная технология очистки от примесей, использование оборудования из специальных сталей, чувствительность к изменению состава сырья. Указанные недостатки обусловливают высокие капитальные затраты, поэтому низкотемпературное разделение газа становится рентабельным только при высоких производительностях по этилену. Вместе с этим ни ряде предприятий, выпускающих полимеры, возникает потребность в незначительном количестве этилена в качестве добавки к основному мономеру. Таким образом, актуальным является создание малотоннажных установок для получения этилена вблизи источников сухого газа по технологии с минимальными капитальными затратами.
Целью работы является разработка новой технологии выделения этилена, которая будет экономически эффективна при невысоких производительностях ПО сырью -И продукту. Для достижения указанной цели необходимо:
1. Разработать систему очистки и разделения сухого газа, позволяющую получать товарный продукт заданной степени чистоты в зависимости от требований потребителя;
2. Сопоставить разработанную технологию с известными процессами на основе приведенных затрат.
3. Исследовать возможность интеграции новой технологии в действующие производства органических продуктов. . , ,

1 Научная новизна
1. Разработана перспективная технология разделения сухого газа каталитического крекинга, базирующаяся на абсорбционном методе выделения этилена.
2. Исследованы физико-химические закономерности абсорбции сухого газа в при-

сутствии различных абсорбентов (внутренних и внешних) в технологически приемлемом диапазоне варьирования параметров процесса (температура, давление, расход абсорбента). Предложен критерий выбора эффективного абсорбента, основанный на комплексной оценке физико-химических и экономических показателей.
3. Предложен новый подход к организации системы очистки сухого газа от примесей, который позволил: минимизировать число стадий очистки; максимально удалить примеси с потоками, выводимыми из системы; повысить безопасность процесса по сравнению с низкотемпературным методом разделения газа.
Практическая значимость
1. Впервые в России сухой газ предложен в качестве сырья для получения этилена с чистотой не менее 99,9% мае., что позволит повысить глубину переработки нефти и удовлетворить потребность производств в небольших количествах этилена.
2. Приведенные затраты для абсорбционной технологии на 36% ниже по сравнению с затратами при низкотемпературном разделении, что доказывает преимущество разработанной технологии для малотоннажных установок.
3. Определены режимные параметры работы аппаратов, обеспечивающие максимальное извлечение этилена при минимуме энергозатрат,
4. Произведен подбор и оценка основного технологического оборудования и

КИП и А для установки производительностью 1,5 т/час по этилену.
5. Разработанная технология передана в ООО «НПП «Нефтехимия» для проектирования установки выделения этилена как сомономера в производстве полипропилена.
6. Показана возможность интеграции абсорбционной технологии разделения сухого газа в действующее этиленовое производство, что позволит увеличить выработку этилена на 8,7%.
Апробация работы. Основные материалы, изложенные в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на IV Молодежной научно-технической конференции

2 Разработка технологии выделения этилена абсорбционным методом
2.1 Системный подход к разработке технологии
Для разработки технологии применяется принцип, согласно которому проводится декомпозиция разрабатываемой технологии на шесть подсистем, представляющих различные аспекты ее изучения [91] (рис.2.1).
Рис. 2.1. Подсистемы технологии выделения этилена из СГ
К этим подсистемам относятся:
1. Физико-химические основы процесса;
2. Химико-технологические процессы;
3. Аппараты;
4. Управление;
5.Экономика;
6. Экология.
Рассмотрим подробнее каждую из представленных составляющих технологии и их значение.
В первой подсистеме представлены элементы триады «состав - структура - свойство», термодинамика химического и гетерогенного равновесия, термическая устойчивость и другие фундаментальные знания. Степень проработанности технологии в рамках этой подсистемы определяет ее наукоемкость, а также конкурентоспособность.