УСТАНОВКА ПОЛУЧЕНИЯ НИЗШИХ ОЛЕФИНОВ

Полезная модель относится к области нефтехимической промышленности и предназначена для использования в установках получения низших олефинов пиролизом углеводородного сырья в трубчатых печах.
Одной из проблем установок по получению низших олефинов является обеспечение их углеводородным сырьем. В качестве сырья на современных этиленовых установках трубчатого пиролиза используют большой ассортимент углеводородных продуктов - от этана до вакуумного газойля. В условиях частых изменений цен на нефтяные фракции такая гибкость пиролизных установок по сырью имеет большое значение. Однако большинство производств запроектированы на определенный вид сырья (прямогонный бензин, этан, бутан) или их установленное соотношение. В связи с увеличением применения бензиновых и керосино-дизельных фракций в качестве автомобильных топлив, возникает необходимость перехода на газообразное сырье на установках по получению низших олефинов, работающих на смешанном газообразном и жидком сырье.
Одним из вариантов решения указанной проблемы является использование установки для подачи газообразных углеводородов в жидкое сырье пиролиза. Так в работе [Повышение селективности процесса пиролиза / А.Мол // Нефть, газ и нефтехимия за рубежом. - 1981. - №2 - с.109-112.] при совместном пиролизе в трубчатой печи широкой бензиновой фракции с этаном отмечается повышенный выход этилена и снижение на 2% расхода сырья. Однако недостатком установки является невозможность достижения на ней высокой степени конверсии газообразного сырья, что приводит к чрезмерно высокой кратности рециркуляции в случае его возврата на пиролиз. Другим недостатком установки является сложность конструкции узла смешения и подбор условий пиролиза из-за большой разницы в физико-химических свойствах этана и бензиновой фракции.
При этом узел смешения бензиновой фракции с бутаном имеет наиболее упрощенную конструкцию, в связи с близкими их физико-химическими свойствами. В то же время для обеспечения управления процессом пиролиза и постоянства технологического режима работы оборудования необходимо обеспечить стабильность состава смеси этих продуктов [Повышение селективности процесса пиролиза / А.Мол // Нефтепереработка и нефтехимия. - 1990. - №12 - с.16-19.]. При использовании установки, предусматривающей подачу смеси бутана и бензиновой фракции, выход этилена и пропилена колеблется в пределах 14-20 и 9-14% масс, соответственно, что очень мало по сравнению с выработкой этих олефинов при их раздельном пиролизе.
6
Для проведения пиролиза газообразного и жидкого сырья известно устройство, имеющее 4 параллельных зоны конвекции и 1 зону облучения. Легкое сырье предварительно нагревают до более 300°С и смешивают его с тяжелым сырьем. Образованную смесь нагревают до температуры начала крекинга легких углеводородов (780-920°С) и подают в зону пиролиза [Заявка Франции 2710070, МПК С10G 51/02, опубл. 24.03.95]. Недостатком данной конструкции является необходимость модернизации существующих печей пиролиза бензиновых фракций и создания узла перемешивания сырья.
7
2
4
В работе [патент №2265640, МПК С10G 9/14, опубл. 10.12.2005] описана установка, которая предусматривает предварительный термический пиролиз бензиновой фракции в трубчатой печи при температуре 825-835°С в течение 24-320 ч, времени контакта 0,4-0,5 с, массовом соотношении сырье: водяной пар=1,0:0,4-0,5 с последующим термическим пиролизом легкого углеводородного сырья, например углеводородных алканов C-C, в тех же пирозмеевиках трубчатой печи при температуре 835-845°С, времени контакта 0,4-0,5 с и массовом соотношении сырье: водяной пар=1,0:0,3-0,4. Установка позволяет в процессе термического пиролиза легкого углеводородного сырья достигать высоких выходов этилена, пропилена за счет отложения аморфного изотропного кокса на внутренней стенке пирозмеевиков. Недостатком данной установки является то, что постоянные переключения между подачами газообразного и жидкого сырья способствуют увеличенному образованию кокса.
Наиболее близкой является установка получения низших олефинов пиролизом смеси легкого и тяжелого углеводородного сырья [патент на ПМ №43264, МПК7 С10G 9/20, опубл. 10.01.2005], включающая трубчатую печь с многосекционным пирозмеевиком и трубопроводы подачи тяжелого и легкого сырья в пирозмеевик, оборудованные узлом ввода и регулирования подачи легкого сырья в трубопроводы подачи тяжелого сырья, установленным после клапанов регулирования расхода тяжелого сырья. Недостатком установки является невозможность достижения необходимой температуры легкого углеводородного сырья после модуля подогрева в конвекционной части печи, которая не обеспечивает требуемую температуру начала пиролиза в радиантных пирозмеевиках, в связи с большой разницей в физико-химических свойствах легкого и тяжелого углеводородного сырья.
Сущность предложенной модели заключается в модернизации установки получения низших олефинов путем установки дополнительного модуля нагрева легкого углеводородного сырья, которая включает в себя кожухотрубчатый теплообменник с запорно-регулирующей арматурой, установленной на линии подачи и выхода легкого углеводородного сырья и на линии подачи и вывода теплоносителя, при этом трубопроводы подачи легкого углеводородного сырья делятся на четыре потока, врезающиеся в линии подачи тяжелого углеводородного сырья и оборудованные узлом, включающим в себя регуляторы расхода, обратный и запорно-регулирующие клапаны, при этом на линии подачи тяжелого углеводородного сырья устанавливается отсекающий клапан, исключающий попадание в общую линию подачи смеси сырья в многосекционную печь.
«Новизна» полезной модели заключается в том, что на линии подачи легкого углеводородного сырья устанавливается дополнительный кожухотрубчатый теплообменник с системой запорно-регулирующей арматуры, а на линии подачи тяжелого углеводородного сырья дополнительно установлен отсекающий клапан. «Промышленная применимость» доказывается проверкой возможности работы модернизированной трубчатой печи, которая имеется на ОАО «Нижнекамскнефтехим».
Трубопровод легкого углеводородного сырья поз.1 соединен с кожухотрубчатым теплообменником поз.2, на выходе из которого трубопровод поз.1 делится на четыре трубопровода поз.3, которые врезаются в линии подачи тяжелого углеводородного сырья поз.4. На общем потоке подачи легкого углеводородного сырья поз.1 имеются отсекающий клапан поз.5, обратный клапан поз.6 и запорно-регулирующая арматура поз.7. Для регулирования расхода легкого углеводородного сырья на четырех потоках поз.3 устанавливаются запорно-регулирующие клапаны поз.8. На общей линии подачи тяжелого углеводородного сырья поз.9 имеются обратный клапан поз.10 и запорно-регулирующая арматура поз.11. Общая линия тяжелого углеводородного сырья поз.9 делится на четыре трубопровода поз.4, которые соединяются с пирозмеевиками поз.12 трубчатой печи поз.13. Для регулирования расхода тяжелого углеводородного сырья на четырех потоках поз.4 устанавливаются запорно-регулирующие клапаны поз.14. На общей линии поз.9 установлен отсекающий клапан поз.15, предназначенный для исключения подачи тяжелого углеводородного сырья при подаче легкого углеводородного сырья по трубопроводу поз.1.
Трубчатая печь работает следующим образом. Легкое углеводородное сырье через общий трубопровод поз.1 поступает в трубное пространство теплообменника поз.2, где происходит его нагрев до 60-100°С.Нагретое углеводородное сырье через обратный клапан поз.6 и запорную арматуру поз.7 поступает в четыре параллельных трубопровода поз.3, которые через регулирующие клапаны поз.8 соединены с линией подачи тяжелого углеводородного сырья поз.4. При этом отсекающий клапан поз.15, расположенный на трубопроводе поз.9 исключает подачу тяжелого углеводородного сырья в пирозмеевики поз.12. При подаче по трубопроводу поз.9 тяжелого углеводородного сырья клапан поз.5 отсекает подачу легкого углеводородного сырья в пирозмеевики поз.12. Тяжелое углеводородное сырье через обратный клапан поз.10 и запорную арматуру поз.11 делится на четыре потока поз.4 и через регулирующие клапана поз.14 поступает в пирозмеевики поз.12 трубчатой печи поз.13. Пиролиз проводится в пирозмеевиках трубчатой печи при температуре 835-865°С, времени контакта 0,3-0,6 с и массовом соотношении сырье: водяной пар=1,0:0,3-0,4.
Заявляемая модель позволяет при минимальной модернизации трубчатой печи пиролиза использовать тяжелое или легкое углеводородное сырье, обеспечивая приемлемые выходы целевых продуктов пиролиза и межрегенерационный пробег печи, т.е. появляется возможность обеспечить гибкость пиролизной установки по сырью.