Пиролиза установки: Пиролиз — Википедия – виды, устройство и принцип работы — Сантех склад

Содержание

Установка пиролиза (парового крекинга) принцип работы, схема, назначение

Назначение

Пиролиз или паровой крекинг – это нефтехимический процесс, при котором насыщенные углеводороды распадаются на более мелкие, часто ненасыщенные, углеводороды. Это основной промышленный метод получения более легких олефинов, включая этилен и пропилен.

Этилен является одним из основных нефтехимических продуктов в мире, поскольку он является базой для синтеза многих химических веществ и продуктов. Мировое потребление этилена в 2018 году составило 164 млн тонн, а пропилена 106 млн тонн, бутадиена – 16 млн тонн. Согласно исследованиям, спрос на этилен будет расти на 3,3-3,4% ежегодно до 2025 года. В настоящее время паровой крекинг является преобладающей технологией производства этилена. Общая производственная мощность по всему миру составляет более 150 миллионов тонн в год.

Структура потребления продуктов пиролиза

Сырье и продукты

Современная мировая структура сырья пиролиза:

этан — 27,6 % мас.
сжиженные газы (пропан, бутан) — 14,0 % мас.
прямогонный бензин (нафта) — 53,1 % мас.
гидроочищенные керосино-газойлевые фракции — 5,3 % мас.

Нафта в основном является продуктом первичной переработки сырой нефти, в то время как этан более распространен в природном газе, сжиженные газы и газойли также могут являться продуктом первичной переработки нефти.

Химизм пиролиза

Процесс пиролиза протекает при очень высоких температурах, 750-900 °C, при давлении, близком к атмосферному. В этих условиях реакции крекинга одной или нескольких ковалентных углерод-углеродных (С-С) связей происходят по свободно радикальному механизму. Следовательно, образуется большее число более мелких молекул. Одновременно протекает реакция дегидрирования путем крекинга связи углерод-водород (С-Н).

Побочные реакции:

изомеризация,
циклизация,
полимеризация
циклодегидрирование → образование кокса (полиароматический СН)

Водяной пар добавляется в сырье для уменьшения образования побочных продуктов.

Малое время пребывания сырья в реакционных трубах предотвращает значительную долю побочных реакций, особенно образование кокса.

Технологическая схема

Предварительный подогрев

Поток сырьевой нафты (поток П01) предварительно нагревают и смешивают с паром (С3) до достижения соотношения пара к нафте порядка 0,5 (мас.). Поскольку пар инертен (не вступает в реакцию с этаном или другими компонентами), его присутствие не приводит к образованию побочных продуктов. Поддержание пара в пределах 0,3-0,5 достаточно для снижения парциального давления, чтобы сохранить равновесие реакции по отношению к этилену и уменьшить обратное превращение в этан. Далее смесь нагревают до 500 ^○С (П2) и подают на крекинг.

Печь пиролиза и блок захолаживания

Реакция крекинга проходит в змеевиках печи, где время пребывания сырья составляет порядка 0,6 с. Такое время выбирается с целью увеличить выход олефинов при режиме работы 850 °С и 1 бар. Продукты крекинга (которые выходят из печи при 850 °C в П3) охлаждаются до 230 °C (П4) путем производства пара высокого давления и низкого давления (ВД/НД) (С1 и С2) для выработки электроэнергии.

Типичная печь для проведения процесса пиролиза

Газопродуктовая смесь захолаживается с помощью H₂O и части жидкого продукта фр. С₉₊. В реакционной смеси присутствует значительное количество олефинов, которые легко подвергаются реакциям полимеризации и поликонденсации.

Квенчинг (квенч) – это технологический метод, который дает возможность быстро прекратить реакции крекинга с помощью подачи холодного сырья или охлажденного нефтепродукта в горячие продукты крекинга.

Блок фракционирования

Полученный газ (П5) охлаждается и подается в основную колонну фракционирования, где тяжелые компоненты (C₉₊) выходят с куба колонны (П8). Легкие компоненты (П6) с верха колонны сначала охлаждаются до температуры окружающей среды и направляются в сепаратор, где потоки газа и жидкости разделяются. Газовый поток (П07) сжимается в многоступенчатом компрессоре с промежуточным охлаждением до 3,1 МПа. В процессе компримирования газа с его последующим охлаждением образуется жидкая фаза, которая затем направляется в отпарную колонну для извлечения жидких ароматических углеводородов (П26).

Во время сжатия газа (обычно на последней стадии) газ очищают при помощи каустической соды (NaOH) для удаления кислых газов. Затем очищенный газ (П10) осушают с помощью цеолитов и направляют в секцию фракционирования установки пиролиза. Газ сначала охлаждают до температуры порядка минус 50 °С и подают в деметанизатор.

Деметанизатор

Деметанизатор – ректификационная колонна, предназначенная для выделения из смеси углеводородных компонентов или газового бензина в качестве ректификата метана. Применяются для удаления неконденсирующихся компонентов, содержание которых в реализуемой продукции ограничивается. Деметанизаторы работают при давлении 3,5-4,0 МПа, температуре в рефлюксной емкости от -60 до -90 °С.

Несконденсированные газы выходят из верхней части колонны. Далее газ проходит через турбодетандер, в результате чего его давление снижается до 0,1 МПа и газ охлаждается. Охлажденный поток газа используется для захолаживания сырья на входе в деметанизатор, после чего используется в качестве топлива в печи (Т1) и в котле (Т2).

Турбодетандер, является центробежной или осевой турбиной, проходя через которую сжатый газ высокого давления расширяется с высвобождением энергии, которая часто используется для приведения в действие компрессора или генератора.

Газ низкого давления на выходе из турбины имеет очень низкую температуру минус 150 °С или менее, в зависимости от рабочего давления и свойств газа.

Нижний продукт деметанизатора при давлении 2,6 МПа (П12) подается в деэтанизатор.

Деэтанизатор

Дистиллят деэтанизатора сначала направляется в реактор гидрирования, где ацетилен (C₂H₂) преобразуется в этилен. Затем смесь компонентов С₂ разделяется в ректификационной колонне, работающей при давлении 1,8 МПа.

Кубовый продукт деэтанизатора подается в депропанизатор.

Депропанизатор

Дистиллят депропанизатора сначала направляется в реактор гидрирования для преобразования метилацетилена (C

3H₄) в пропилен (C₃H₆), а затем направляется в колонну разделения C₃, работающую при давлении 2,1 МПа.

Кубовый продукт депропанизатора направляется на разделение в дебутанизатор.

Дебутанизатор

Дистиллят дебутанизатора (П24) смешивается с оставшимися несконденсированными газами и используется в качестве топлива для котла.

Тяжелые углеводороды с куба дебутанизатора (П25) направляются на извлечение и разделение ароматических углеводородов.

Колонны разделения фракций С2 и С3

Ректификационная колонна разделения углеводородов С₂ содержит более 120 тарелок. Этилен выводится с верха колонны и после рекуперации тепла доступен для проведения процесса полимеризации (П17). Колонна разделения С

3 содержит более 240 тарелок для достижения желаемой чистоты пропилена (марки полимера) в выводимом дистилляте (П22).

Установка полностью интегрирована с паровым циклом, в котором пар (различного давления) производится и распределяется на установке. Тепло дымовых газов печи используется для предварительного нагрева реагентов до требуемой температуры и для производства пара. Произведенный пар имеет давление 10,0 МПа и перегревается до 500 °C. Пар низкого давления используется для реакций крекинга и для ребойлеров на установке.

Достоинства и недостатки

Недостатки

высокая стоимость капитальных затрат из-за наличия на установке крайне высоких и низких температур (от -160 до +900 °С)

отложения кокса в змеевиках печи, охладителе паров пиролиза вследствие высоких температур

Достоинства

высокий и постоянно растущий спрос на продукты пиролиза
возможность проектирования установки под любые возможные типы сырья от газа до газойля для получения требуемой корзины нефтепродуктов.

Материальный баланс

Продукты, получаемые в реакции, зависят от состава сырья, отношения углеводородов к пару, а также от температуры крекинга и времени пребывания в печи. Выход продуктов пиролиза в зависимости от типа сырья достаточно вариативен. Из легких углеводородов, таких как этан, пропан, бутан, СПГ или легкая нафта, получают набор продуктов, богатых легкими олефинами, включая этилен, пропилен и бутадиен. Тяжелые углеводороды, получаемые в процессе пиролиза богаты ароматическими углеводородами и углеводородами, подходящими для включения в бензин или мазут.

Продукты, % мас.	Сырье
Продукты, % мас.	Этан	Пропан	Бутан	Нафта	Газойль	Сжиженный природный газ
Н₂+СН₄	13	28	24	26	18	23
Этилен	80	45	37	30	25	50
Пропилен	2,4	15	18	13	14	12
Бутадиен	1,4	2	2	4,5	5	2,5
Смесь бутиленов	1,6	1	6,4	8	6	3,5
С₅₊	1,6	9	12,6	18,5	32	9

Существующие установки

Суммарная мощность российских пиролизных установок по этилену — около 3 млн т в год (менее 2% общемирового показателя). Традиционно, крупные пиролизные комплексы входят в состав добывающих компаний (ТАИФ, «Роснефть», ЛУКОЙЛ). Стратегия развития отрасли предусматривает создание шести крупных конгломератов-кластеров, в рамках которых развивалась бы полная производственная цепочка — от добычи углеводородов до выпуска конечных потребительских товаров. Одним из итогов реализации плана развития нефтехимической отрасли должно было стать наращивание пиролизных мощностей с 3,1 млн т в 2012 году до 7,8 млн т в 2017-м, а к 2020 году они должны составить уже 12,8 млн т.

Самый крупный комплекс пиролиза принадлежит «СИБУР-ЗапСибНефтехим» (г. Тобольск) с мощностью 1,5 млн т/год. Крупные установки пиролиза принадлежат ОАО «Нижнекамскнефтехим» (г. Нижнекамск) и ОАО «Казаньоргсинтез» (г. Казань). Суммарная мощность всех установок составляет порядка 4,5 млн т/ год по этилену. В России сырьем процесса пиролиза преимущественно является этан-пропановая фракция.

Предприятие	Мощность, тыс. т/год
ОАО “Нижнекамскнефтехим”	600
ОАО “Казаньоргсинтез”	654
ООО “Ставролен”	300
ОАО “СИБУР-ЗапСибНефтехим”	1500
ОАО “Ангарский завод полимеров”	200
ОАО “Газпром нефтехим Салават”	340
ООО “СИБУР-Томскнефтехим”	300
ОАО “Уфаоргсинтез”	120
ЗАО “СИБУР-Кстово”	420

Приобретение китайской установки пиролиза — Blog

Китайское оборудование	Оборудование НПП Динамика «Реактор-2»
Уровень укомплектованности
Узлы и агрегаты поставляются в виде ЗиПа, т.е. комплект арматуры, фланцы, строительные материалы для кладки печи. Все соединения, сборка требуют подгонки по месту с частичным изготовлением соединительных элементов. Часть узлов бракованная и отсутствует аналогами.	Поставка полного комплекта в сборе после контрольной сборки и тестовых испытаний в виде отдельных укомплектованных модулей. Кабельная продукция интегрирована в модули и подключена ко всем силовым устройствам и КиП.
Монтаж
Требует порядка 5 мес работ силами 5 человек с постоянным использованием подъемно-транспортных механизмов. Строгие к требования к фундаменту, требуется изготовление приямков, пандусов, закладных и пр. Все узлы требуют апробации, настройки, жидкости итд. Все работы требуют изготовления по месту. Часть узлов требует немедленной замены до установки на усиленные Отсутствуют ряд элементов, требуемых для нормальной работы оборудования (элементы для выгрузки сажи, корда, несовершенство загрузочного устройства, дооборудование горелочными устройствами, факельной горелкой, контрольными приборами, бассейнов для оборотной воды, теплоизоляции идр.). Требуется дальнейшая окраска. Полное отсутствие сопроводительной документации для сборки требует ее разработку и адаптацию под внутреннюю логистику эксплуатирующей организации, а также приведение параметров к требованиям надзорных органов (например для топочного блока согласно требониям к котельным, где запрещено использовать самопальные ручные горелки с ручным управлением без какой-либо автоматики)	Все модули прошли контрольную сборку согласно схеме размещения оборудования на территории заказчика и повторно собираются практически без применения сварочных работ. Модули соединяются между собой трубопроводной арматурой через фланцевые соединения, подключается пульт управления путем присоединения готовых кабелей к клеммным коробкам, установкой дымохода, факельной горелки, загрузочного устройства. Операция занимает около недели и не требует постоянного наличия подъемно-транспортных механизмов. После монтажа оборудование готово к эксплуатации, т.к. все устройства настроены, выставлены, опрессованы, апробированы в ходе тестовых испытаний на заводе-изготовителе
Материалы изготовления теплоизоляция кожуха и топки реактора
Шамотный кирпич, жаропрочный бетон степень теплоизоляции низкая, высокие потери тепла, длительное время разогрева и охлаждения, высокие затраты топлива на разогрев. Требуется постоянный ремонт и восстановление обрушающейся кладки. Температура реактора снаружи более 100 градусов, местами около 200 градусов.	Керамические маты с сверхнизкой теплопроводности с рабочей температурой до 1400гр общей толщиной от 50-150 мм. Температура топки наружная на 15 градусов выше окружающей среды.
Топка
Оборудована примитивными газовыми горелками, запрещенными к применению из-за возможного отрыва пламени и продолжению впрыска газа без горения. Отсутствуют жидкостные горелки. Для установки горелок другого образца требуются проектные работы во избежание несогласованной работы разных горелок, сжигания работающей горелкой нерабочую, автоматику управления разрежения в топке идр. Пламя костра и газа касается стенок барабана, что негативно сказывается на сроке его службы. Нагрев барабана реактора неравномерный и не стояла задача произвести какие либо расчеты в области движения потоков газов, их ламинарности, количеству, сечениям, размеру факелов итд.	Топка специально разработана под заданные параметры и является единым целым элементом с горелками, адаптированными в общую систему автоматики процессами. Пламя факела не касается стенок реактора, отходящие дымовые газы равномерно распределяются вдоль периметра реактора. Комплектация включает все необходимые газовые магистрали, продувку, муфты и другую арматуру согласно нормативам котельных. Комплектация включает 2 фирменных газовых и 2 жидкотопливных горелки
Барабан реактора
Котельная сталь. Бандаж опорных роликом имеет низкую жесткость, т.к. является частью обечайки толщиной всего 16мм и не имеет ребер жесткости. Сам бандаж имеет высокую наружную температуру и перегревает подшипники опорных роликов. Биение в оси вращения реактора высокое, что приводит к частым выходом из строя сальникового уплотнения в оси вращения реактора, наезд ведомой шестерни на ведущую — это приводит к постоянным остановкам на ТО и часто приводит к поломке редуктора от нагрузок на ведущую шестерню. Сталь реактора не рассчитана на заданные температуры и приходит в негодность после 3 лет постоянной эксплуатации. Барабан внутри оснащен спиралью, служащую для перемещения сырья при вращении. Спираль также является усилителем жесткости барабана. Ведомая шестерня во время работы сильно нагревается и заставляет вскипать смазку, а также меняет размеры, изменяя зазор зубчатого соединения. Нагретая шестерня имеет значительно меньшую прочность. Отсутствие термоизоляции увеличивает потери при нагреве. Привод реактора выполнен с помощью сборного комплекта ременных передач, редуктора с корпусом из порошковой стали и двигателя.	Жаропрочная котельная сталь. Бандаж опорных роликов выполнен из колец толщиной 40мм. Бандаж и ведомая шестерня установлены на обечайке реактора с зазором на подвесе, нивелирующем тепловое расширение реактора. Опорные ролики и бандаж остаются холодными. В случае износа бандажа требуется замена только его, а не реактора целиком. Барабан оснащен двойными стенками по принципу термоса с промежуточной теплоизоляцией в местах, где необходимо сохранять низкую температуру (например, в месте работы сальниковой набивки в оси вращения реактора). Торцевая крышка реактора и задний торец имеют двойную стенку с теплоизоляцией внутри. Внутренняя спираль реактора двойная, что обеспечивает двойную жесткость корпуса и двойную скорость перемещения сырья и углерода на выгрузку. Привод реактора выполнен единым мотор-редуктором без ременных передач. Опорные ролики имеют значительно большее количество для точной регулировки под бандаж реактора. Загрузочная крышка реактора поставляется в нескольких модификациях для решения различных задач для разного сырья.
Линия конденсации
Требует монтажа и доработки по месту. Большое количество сантехнических работ. Отсутствуют дублирующие магистрали на случай закупорки или выхода из строя запорной арматуры во время пиролиза. Сечение магистралей едва соответствует производительности в пиковых нагрузках. В зимний период времени возможны перемерзания оборотной воды и невозможность нормально утеплить систему. Толщина стали 3мм, оборотная вода от штатного бассейна постоянно насыщается кислородом и заставляет активно корродировать металл. Бассейн в комплекте не поставляется. Устройств автоматического сброса давления не предусмотрено.	Выполнена в виде блока-модуля на собственной самонесущей раме, не требующей подготовленной площадки для монтажа. Блок включает бассейн с оборотной водой и ситемой охлаждения закрытого типа. Насосы, магстрали, кабельная разводка смонтированы на заводе изготовители и имеют фланцевые концевики для присоединения к дургим частям установки. Блок может быть утеплен по необходимости. Сталь теплообменников толщиной 4-6мм 09Г2С. Имеется система сброса избыточного давления, осушитель газа перед подачей в горелки, дублирующие магистрали. Фланцевые соединения по ГОСТ. Уплотнения выполнены из материалов, не подверженных влиянию пиролизного масла. Блок модуль окрашен и опрессован. Подключение электроснабжения путем подключения соответствующей фишки к пульту управления.
Блок утилизации избыточных газов
Не реализован и требует разработки для бездымного сжигания.	Управляется от панели оператора в т.ч. в автоматическом режиме работы.
Пульт управления, мониторинга, контроля
Кнопочное управление, все подключение по месту. При пиролизе контроль осуществляется вручную с помощью датчика давления и температуры отходящих газов. Определить начало пика пиролиза, количества подаваемого тепла итд можно только при высоком опыте оператора, учитывая что мощность горения регулируется только дровами…	Система управления имеет ручное и электронное управление. Все парметры выведены на ЖК панель управлемую блоком от Сименс. Оборудование оснащено всеми необходимыми датчиками мониторинга за всеми системами. Все данные выводятся на панель в удобном для оператора виде и записываются в самописец. Оператор имеет возможность поддержания в автоматическом режиме диапазонов: давления, мощности горелок, разрежения в топке, срабатывании сигнализации идр. При охлаждении реактора оператор может выставить время, параметр по датчику и вращать реактор периодически, а не постоянно для экономии энергии. Блок управления позволяет выходить в интернет и собирать информацию по количеству топлива, моточасам итд. Каждый цикл пиролиза записывается и оператор может самообучаться либо скидывать данные производителю для получения консультаций. Точный контроль всех параметров обеспечивает наивысший % выхода жидкой фракции.
Производительность (при равных условиях, плотности загрузки итд. производительность китайской установки дана при глубокой модернизации нашими специалистами)
Объем загрузки 40м3 5:00-8:00 выгрузка сажи 8:00-9:00 выгрузка корда (при использовании шин) 9:00-12:00 загрузка сырья 13:00-19:00 нагрев, 19:00-1:00 пиролиз следующий день выходной — охлаждение дымососом либо принудительное охлаждение содержимого реактора.	Объем загрузки 17м3 5:00-5:30 — выгрузка корда (для шин) 5:30-7:00 загрузка сырья 7:00-9:30 нагрев, 9:30-15:00 пиролиз 15:00-20:00 выгрузка сажи и охлаждение одновременно в 20:00 возможно начинать новый цикл
Гарантия
Изготовитель не несет ответственность за поставляемые узлы и агрегаты, аналоги в России отсутствуют. Узлы могут изначально быть ржавыми и требуют профилактики перед установкой.	Все поставляемые комплектующие производства России, Белоруссии и ЕС с официальной гарантией 1 год от производителя и сопроводительными сертификатами качества. Барабан реактора, линия конденсации и другие крупные узлы имеют гарантию от завода изготовителя 1 год. Сломанная деталь подлежит незамедлительной замене либо могут передаваться чертежи для ее скорейшего ремонта. Паспорт и инструкция по эксплуатации позволяют своевременно обслуживать оборудования исходя из показателей моточасов.
Экологичность (Примечание. Если на любом из этапов работы можно глазами наблюдать перегружаемый техуглерод, то данное производство будет пыльным вне зависимости от применения других мер поддержания чистоты)
Выгрузка сажи производится путем открытия заглушки в обечайке реактора, перемещения сажи в стороны окна спиралью барабана и ссыпания ее вниз. Сажа разлетается в зону топки и затем коптит при повторном запуске. Остальная сажа пыльно ссыпается по лотку, требующего приямка либо установки шнека. Шнек часто заклинивает, если попал инородный предмет. Требуется полное охлаждение реактора перед выгрузкой во избежание самовоспламенения сажи внутри.	Реактор оснащен отходящим из оси вращения патрубком с тройником, работающем в режиме пиролиза для отвода пирогазов, а в режиме выгрузки сухого остатка — для его вывода. В комплекте поставляет герметичный бак для выгрузки еще горячей сажи беспылевым способом и без доступа кислорода в реактор. Выгрузка обеспечивается исключительно приводом вращения реактора. Скорость выгрузки в разы выше за счет постоянного рабочего такта ряда лопаток, двойной спирали, частотного преобразователя, ускоряющего вращение реактора. Данный способ не освоен другими производителями подобного оборудования. Наполненная емкость с сажей продолжает охлаждаться и далее на станции затаривания сажа пересыпается в биг беги герметичо по принципу песочных часов
Дымовые газы
Отсутствует какая либо регулировка поддержания топливно-воздушной смеси со всеми вытекающими проблемами в виде черного дыма итд.	Горелки настроены по газоанализатору. Система поддерживает заданное разрежение в автоматическом режиме в зависимости от подаваемой мощности горелок в режиме онлайн.
Безопасность
Использование реактора на полную мощность чревато для не опытного оператора невозможностью быстрого реагирования и аппаратного изменения параметров, что может привести к избыточному «кипению» сырья и выделению количества парогазовой смеси в объеме, превышающему аппаратные возможности оборудования. Сброс давления может привести к дополнительному его росту ввиду снижения температуры кипения. Процесс имеет высокую инерцию за счет теплоемкой изоляции, наличия дров итд. В случае ЧС невозможно отключить горение дров с кнопки.	Сверхнизкая инерционность процессов за счет отсутствия тепловых аккумуляторов, возможность мгновенно изменять мощность горелок либо полностью отключить подачу тепла на реактор. Весь избыточный газ скидывается как в автоматическом так и в ручном режиме в факельную горелку, имеющую конструктив эжектора и способную работать бездымно даже в отсутствие э/э. Дымосос имеет 2 режима работы: рабочий во время пиролиза и усиленный во время охлаждения. Загрузка небольшого объема сырья позволяет загружать реактора более плотно, не опасаясь превышения аппаратных возможностей оборудования.

Пиролиз: описание и виды пиролиза

По сути пиролиз – это распад материи на молекулярном уровне. Разложение органических и неорганических тканей при этом происходит благодаря сильному нагреву и полному отсутствию кислорода. В итоге сложные соединения распадаются на более простые, образуя новые элементы. Поэтому довольно часто данный процесс называют сухой перегонкой.

Описание процесса

Потребность в экологичном оборудовании для переработки химических отходов у нашего общества появилась уже давно. Первые пиролизные котлы стали запускать еще в конце позапрошлого века. А создание современных пиролизных агрегатов решило сразу несколько вопросов:

экологическая составляющая;
возможность накапливать результаты сжигания;
экономическая выгода.

Впрочем, экономический аспект использования пиролиза рассчитан на перспективу. Пиролиз достаточно недешевое удовольствие. Он требует соответствующего оборудования и специально обученный кадровый состав.

Зато в работе пиролизные установки практически автономны. Агрегатам требуется электроэнергия только для запуска, дальнейшая работа котла осуществляется за счет производимых в процессе сжигания ресурсов. При этом избытки вырабатываемой энергии и пара можно использовать для бытовых целей, перенаправляя их коммунальные сети.

В России пиролиз только начинает набирать популярность, тогда как в Европе без установок для пиролиза не обходится ни одно крупное предприятие. Причин такой востребованности пиролиза довольно много:

безотходный способ переработки мусора и всевозможных загрязнений промышленного характера;
уровень КПД от пиролиза составляет 90 %;
возможность получения новых соединений, вторсырья;
создание невосполнимых ресурсов, таких как синтетическая нефть;
получение углеводородов, органических кислот и других химических элементов;
источник теплоснабжения предприятий.

Исходя из выбора сырья для переработки, пиролизная реакция может протекать при разных температурных режимах. Конечный результат при этом, также будет различаться по составу химических элементов.

В зависимости от температуры нагрева печи и дополнительным составляющим пиролиза, перегонку принято разделять на две разновидности: сухая и окислительная.

Окислительный пиролиз

Этот вид пиролиза можно назвать самым экологичным и продуктивным. Он применяется для обработки вторсырья. Реакция проходит при высоких температурах. Например, при пиролизе метана, он смешивается с кислородом, частичное сгорание вещества выделяет энергию, которая нагревает оставшееся сырье до температуры 16000 ºС.

Окислительный пиролиз используют для того, чтобы обезвредить промышленные отходы с повышенным содержанием нефти. А также для переработки пластика, резины и других материалов, не поддающихся естественному разложению в природной среде.

«Окислительный пиролиз позволяет перерабатывать сырье различных консистенций. В том числе материалов в жидком и газообразном состоянии».

Виды сухого пиролиза

Сухой пиролиз один из самых востребованных в промышленности. С его помощью получают топливо, различные химические соединения и обезвреживают вторсырье. Используя разные температурные режимы пиролиза получают газ, жидкие и твердые продукты сгорания.

Разогрев котла до максимальной температуры в 5500 ºС, считается низкотемпературным режимом. При таких температурах образования газов практически не происходит. Работа направлена на производство полукоксов (в промышленности их активно используют в качестве топлива) и смол, из которых в дальнейшем производят искусственный каучук.

Протекание пиролиза при температурах от 550 до 9000 ºС считается низкотемпературным, но фактически, учитывая технические возможности, принадлежит к среднему температурному режиму. Его использование целесообразно при необходимости производства пиролизного газа и твердых осадков. При этом исходное сырье может включать фракции неорганического происхождения.

Течение пиролиза при температуре выше 9000 ºС считают высокотемпературной реакцией. Работа котла при максимальной температуре в 9000 ºC позволяет получать твердые материалы (кокс, древесный уголь и другие) с низкой долей выделяемого газа.

Выгонка с использованием более высоких температурных режимов нужна для получения преимущественно газообразных веществ. Практическая польза от высокотемпературного режима заключается в том, что полученные газы можно использовать в качестве топлива.

«Высокотемпературный пиролиз не требователен к содержанию перерабатываемого сырья. При использовании низкотемпературного режима необходимо соблюдать все этапы подготовки, включая сушку и сортировку».

Пиролиз ТБО

Экологически чистая переработка мусора – одно из ключевых направлений использования пиролиза. Данные агрегаты позволяют в разы сократить негативное воздействие антропогенного фактора на окружающую среду.

В процессе пиролиза распадаются биоактивные вещества, не выплавляются тяжелые металлы. После термического распада в пиролизных котлах практически не остается невостребованных отходов, что позволяет значительно сократить площади, для их дальнейшего хранения.

Так, например, сжигая 1 тонну покрышек мы загрязняем атмосферу 300-ми кг сажи. Кроме того, в воздух поступает около 500 кг токсичных веществ. Переработка того же материала в пиролизных установках позволяет использовать резину в энергетических целях, получать вторсырье для дальнейшего производства и значительно сокращает вредные выбросы.

Снизить вредное воздействие на окружающую среду удается благодаря многоступенчатой системе переработки. В процессе пиролиза отходы проходят четыре этапа утилизации:

первоначальную сушку;
крекинг;
дожигание остатков переработки в атмосфере;
очистку полученных газообразных веществ в специальных поглотителях.

Пиролизные установки позволяют перерабатывать отходы:

деревоперерабатывающих предприятий;
фармацевтической отрасли;
автопрома;
электротехники.

Метод пиролиза успешно справляется с полимерами, отходами канализации и бытовым мусором. Нивелирует воздействие на природу нефтепродуктов. Отлично подходит для утилизации органических отходов.

Единственный минус пиролизных агрегатов обнаруживается при переработке сырья, содержащего хлор, серу, фосфор и другие ядовитые химикаты. Продукты полураспада этих элементов под действием температуры могут соединяться с другими веществами и образовывать токсичные сплавы.

Пиролиз метана

Пиролиз метана одна из самых сложных реакций, проходящих в разных температурных режимах. Проводя пиролиз на высокой температуре, можно получить ацетилен, из которого изготавливают каучук. Однако экономически эта процедура не оправдана.

Зато пиролизная переработка метана – отличный способ для его утилизации. К примеру, тримеризации, получаемого ацетилена, можно добиться добавив активированный уголь и запустив работу котла в низком температурном режиме.

Пиролиз древесины

Эту процедуру еще называют древесным крекингом, а зародилась она именно в России. Прообраз современного агрегата еще в незапамятных временах изобрели наши углежоги. Для получения древесного угля без доступа воздуха, они воспламеняли древесину под слоем земли.

Сегодня этот процесс гораздо совершеннее и проходит в несколько этапов. Начинается крекинг при разогреве до 2000 ºС. На этом этапе выделяется большое количество оксида углерода. Если продолжить его сжигание в атмосфере, то удастся получить огромное количество энергии.

Затем котел разогревается до 5000 ºС. В этом температурном режиме получают метанол, смолы, ацетон и уксусную кислоту. Кроме этого вырабатывается твердый углерод, больше известный, как древесный уголь.

Продукты пиролиза и перспективы его применения

Использование пиролизных агрегатов дает широкие возможности по изготовлению ценных сегодня продуктов химической промышленности. В их числе: бензин, дизтопливо, синтез-газ, древесный уголь. Но их выработка ставит перед российским обществом еще одну проблему – сортировка сырья.

Впрочем, на первых порах массового внедрения пиролизных установок, из них можно извлечь и другую пользу. Независимо от перерабатываемого сырья, пиролизные агрегаты способны вырабатывать электрическую и тепловую энергию.

Кроме того, благодаря наличию камер догорания и практически безотходному производству, пиролизные установки способны решить многие проблемы экологического характера.

Сегодня небольшие по размеру модели, такие как «Пиролиз 43», начинают пользоваться спросом в частной среде. Эти мини-печи с высоким уровнем КПД просто не заменимы для частных домовладений в пригороде и труднодоступных поселениях. Пиролизные установки легко решают проблему газификации и электрификации небольших сел и дачных кооперативов.

Установки для реализации пиролиза не до конца оценены современным обществом. Однако их бережное отношение к природе, способность производить необходимые цивилизованному обществу продукты из вторсырья еще завоюют внимание миллионов людей. Система пиролиза хороший способ сделать нашу планету чище, а отношение к ископаемым рациональней.

Оцените статью:

Рейтинг: 0/5 — 0 голосов

Пиролизная установка по переработке шин и покрышек ПИРОТЕКС. Компания

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

1. Сырьё посредством механизмов загружают в тигль, устанавливают в паз фланца тигля уплотнительный шнур, тигль закрывают крышкой, затягивают без накидных болтов гайковёртом и талью ставят в печь пиролиза в одну из секций.

2. На щит управления подают электрическую энергию и включают комбинированные (жидкое топливо/газ пиролизный) горелочные устройства установленные в камере печи пиролиза.

3. На горелки подаётся жидкое топливо (печное, пиролизное, дизельное), после выхода сырья находящегося в тигле в режим устойчивого пиролиза, горелки полностью переходят на работу на пиролизном газе.

4. Парогазовая смесь образующаяся в тигле, при помощи пиролизных вакуумных вентиляторов через датчик давления установленный в первом приёмном коллекторе, направляется через систему конденсации. Конденсация парогазовой смеси на первом этапе происходит своим же пиролизным (печным для запуска) топливом посредством орошения в первом приёмном коллекторе и системе скрубберов. Далее значительно по объёму сконденсированная и охлаждённая до 60-80 гр. С смесь газов поступает в «сухой» трубный конденсатор. Теплообмен между парогазовой смесью и охлаждаемым реагентом происходит через стенки конденсатора. Реагент охлаждения (вода, антифриз) охлаждается в свою очередь через чиллер. Система конденсации закрыта и не требует подпитки реагента охлаждения.

5. Газы которые не конденсируются в системе поступают под давлением на горелки для поддержания процесса пиролиза в тиглях установки.

6. Выделенная из парогазовой смеси жидкая фракция через систему затворов самотёком направляется в накопительную ёмкость по трубопроводу проложенному от установки «ПИРОТЕКС».

7. В зависимости от утилизируемых отходов, количества и их физического состояния по истечении определённого времени реакция пиролиза в тигле прекращается.

8. Тигль отработанный вынимают из печи талью и ставят на принудительное охлаждение в изготовленный для этих целей аппарат с интенсивным теплообменом. Тигль остывает за 5 часов.

9. После открывания тигля он ставиться в опрокидователь и содержимое выгружается в накопитель.

10. Тигль опять готов к загрузке отходов и процесс пиролиза повторяется снова.

Пиролизное оборудование по переработке отходов, комплекс по переработке отходов

Один из способов переработки отходов – пиролиз. Пиролиз представляет собой метод термического разложения полимерных материалов или органических веществ под действием температуры в отсутствии окислительной среды. В отличии от методов сжигания и газификации при пиролизе обычно ставится цель получения продуктов при переработке сырья либо отходов.

В результате пиролиза полимерных материалов неизбежно образуются три конкурирующих продукта: жидкие продукты, коксовый остаток и газ. Выход данных продуктов зависит от условий ведения процесса и свойств перерабатываемого сырья. При повышенных температурах основным продуктом является пиролизный газ, как продукт более полного термического разложения высокомолекулярного органического соединения на низкомолекулярные. При низкой интенсивности процесса (скорости нагрева) и повышенном давлении, превалирующим продуктом является коксовый остаток уголь, как продукт вторичных и третичных процессов, преимущественно синтеза и конденсации из промежуточных продуктов. При высокой интенсивности и умеренной температуре (обычно для большинства органических полимеров 450-550 градусов С) основным продуктом являются жидкие органические продукты.

Таблица 1

Разновидности пиролиза

Рис.1 Термическое разложение

Рис.2 Термическое разложение в режиме абляции

Разные виды сырья дают различные выходы продуктов. В таблице 2 представлены материальные балансы при переработке различных видов сырья методом быстрого абляционного пиролиза.

Таблица 2

Материальный баланс для различных видов сырья

Таким образом, технология пиролиза позволяет реализовать гибкое решение по переработке широкого класса полимерных отходов и биомассы в топливо и химические продукты, а бизнес по переработке отходов с применением такой техники быстро окупается и приносит высокий доход.

Что представляет собой пиролизная установка

Пиролизные установки имеют весьма обширную классификацию и множество типов. Различают установки периодического и непрерывного действия, классифицируют по устройству реактора, конденсатора и типу процесса. Однако каждая пиролизная установка, как правило имеет реактор (реторту, в случае периодического процесса) , конденсатор, и энергетический модуль (топка). Иногда, когда ставят цель получать лишь твердый продукт, конденсатор исключается из схемы и вся парогазовая смесь сжигается в топке. Некоторые конструкции для снижения энергетических потерь предусматривают совмещение реактора и энергетического модуля, однако, в этом случае, усложняется контроль за температурой и предъявляются более высокие требования к конструкционным материалам реактора, поскольку температура процесса пиролиза и температура эффективного горения пиролизного газа существенно различаются. Установки периодического типа менее эффективны по сравнению с непрерывно действующими, поскольку в результате циклического нагрева сложно обеспечить стабильность качества продуктов. А в случае, если реторта циклично вынимается из температурной зоны, то и снижается термическая эффективность, связанная с необходимостью при каждом цикле прогревать и охлаждать сопоставимую с загрузкой по массе реторту. Кроме того, конструкционный материал реактора при цикличной работе имеет низкий ресурс в результате частых “стрессов” , вызванных нагревом – охлаждением.

По степени автоматизации пиролизные установки различают на полностью автоматизированные комплексы, частично автоматизированные и механизированные установки, требующие ручного труда, и не механизированные решения, которые утратили свое значение. Важным в процессе пиролиза является контроль за температурой и давлением, поскольку от этих параметров зависит безопасность процесса и качество продуктов.

Установка для переработки отходов FPP02 является специализированным техническим комплексом, который перерабатывает отходы в несколько технологических стадий.

Основные из них:

-подготовка сырья,

– сушка,

-пиролиз,

-конденсация.

В зависимости от вида сырья и его гранулометрического состава первоначально осуществляется его предварительное измельчение, сортировка или очистка.

Далее в зависимости от влажности сырья обеспечивается его сушка до влажности не выше 15 %. Сушка влажных и гидрофильных материалов необходима для увеличения эффективности пиролизной установки. Дело в том, что влажное сырье проблематично нагреть до температур выше температуры кипения воды, поскольку процесс фазового перехода (испарения) связан с очень существенными затратами тепла, порой на порядок отличающимися от удельных затрат на энергии на термическое разложение. В результате чего пиролизный реактор превращается в большую “кастрюлю” в которой происходит выкипание воды, но не пиролиз. Испарять воду из сырья более эффективно в специальных сушильных аппаратах. Кроме того, испаренная вода в пиролизном реакторе также ухудшает качество продуктов пиролиза. Поэтому чем более сухое будет сырье, тем более эффективно будет протекать процесс пиролиза.

Быстрый пиролиз – это термическое разложение биомассы без доступа кислорода при температурах 450-550°С, высокой скорости нагрева 500-1000°С/с и незначительном времени пребывания продуктов в реакционном пространстве (до 5 сек). В результате процесса образуется парогазовая смесь.

Конденсация – это переход вещества из газообразного в жидкое или твердое состояние. В результате быстрого охлаждения и конденсации парогазовая смесь процесса пиролиза образуется в жидкие и твердые продукты.

Для реализации вышеперечисленных технологических стадий Установка быстрого пиролиза FPP 02 состоит из следующих основных блоков и элементов:

Модуль загрузки
Реактор
Энергетический блок
Блок конденсации
Промежуточный блок
Модуль выгрузки
Склад автоматизированной подачи

Принцип работы установки

Технологический процесс в установке FPP 02 осуществляется следующим образом: измельченное и высушенное сырье подаются в расходный бункер модулей загрузки, откуда осуществляется его подача в реактор через двухклапанное шлюзовое устройство. В реакторе под действием теплоты, образуемой в энергетическом модуле, в отсутствии кислорода осуществляется механоактивированное термическое разложение сырья, в результате чего образуются уголь и парогазовая смесь. Парогазовая смесь подается в модуль очистки, где осуществляется отделение парогазовой смеси от угольной пыли с последующей её подачей в конденсаторный модуль. Мелкодисперсный уголь из реактора подается шнековым питателем в модуль выгрузки, где осуществляется его накопление и распределение. Возможна подача угля либо на выгрузку, либо на сжигание в энергетический модуль.

Быстрое охлаждение и конденсация парогазовой смеси в конденсаторном модуле позволяет выделить жидкую составляющую и горючий газ. При этом горючий газ подается на сжигание в энергетический модуль с целью энергетического обеспечения процесса пиролиза.

Такое устройство может использоваться для утилизации различных материалов, в том числе, оно может использоваться как установка по переработке нефтесодержащих отходов. Управление осуществляется из отдельного помещения, в котором устанавливается пульт оператора. Отсюда оператор контролирует процесс и при необходимости регулирует температуру пиролиза.

Какие отходы можно утилизировать с помощью установки

Комплекс по переработке отходов позволяет утилизировать следующие материалы:

отсортированные производственные и бытовые отходы;
отходы деятельности предприятий нефтеперерабатывающей промышленности;
отходы деревообрабатывающих производств;
автомобильные шины и другие изделия из резины;
пластики;
различные виды торфа и сланца;
иловые отложения, образующиеся в канализационных системах;
переработанные шпалы;
птичий помет и подстилочную массу;
отходы агропромышленного комплекса;
Tetra Pack.

Такой комплекс по переработке бытовых отходов будет особенно полезен для утилизации органических отходов с фермерских хозяйств, птицефабрик и сельскохозяйственных полей (навоз, шелуха, солома, листья, пищевые отходы).

Преимущества установки по переработке отходов

Оборудование для пиролиза мусора, цена на которое у нас позволяет за небольшие деньги создать полноценный комплекс для переработки предварительно отсортированного мусора (органическую часть), может использоваться как на больших предприятиях, так и в малых цехах. Такие устройства не требуют организации больших полигонов для утилизации, а для установок не нужно строить специальных помещений с какими-то особыми требованиями.

Установка быстрого пиролиза FPP 02 приспособлена для эксплуатации ее на открытых площадках и отлично работает даже при воздействии таких внешних факторов, как перепады температуры или осадки.

Главное преимущество таких устройств для больших предприятий заключается в отсутствии необходимости дополнительных трат на вывоз и утилизацию собственных отходов сторон

Пиролиз | Установка пиролиза УТД

Пиролизные печи и установки термической деструкции

Обеспечить пиролиз позволяют специальные печи. Их конструкцию в соответствии со стадиями протекания процесса условно можно поделить на радиантную и конвекционную части. В первой осуществляется непосредственно сам процесс пиролиза. Вторая часть обеспечивает дегидрацию продуктов разложения и их конденсацию. В зависимости от применяемого сырья и получаемых продуктов пиролиза конструкции установок различаются радиантной частью.

При переработке нефтепродуктов используются трубчатые радиаторы (змеевики), в то время как при переработке отходов – это реакторы с большой открытой камерой. Соответственно различия в конструкции отражаются на системе нагрева, которая требует управляемого наращивания температур в зоне реакции. При этом конструкция должна обеспечивать время пребывания сырья в зоне с максимальной температурой как можно меньше и составлять порядка всего 0,1-0,5 секунд.

В современной терминологии все чаще встречается термин «установка термической деструкции». Он подчеркивает назначение печи, как оборудования для утилизации. Конструктивно ее особенности проявляются в загрузочном окне и мобильном варианте исполнения, что предполагает возможность транспортировки. Современные установки полностью автоматизированы и просты в эксплуатации. Например, Установка термической деструкции (УТД-1).

Пиролиз в разрезе технологической цепочки

Рассмотрим пиролиз, как технологию термического разложения отходов. Соответственно, сырьем будут служить углеродосодержащие материалы. Такой технологический процесс представим в виде следующих стадий:

загрузка сырья в реактор;
нагрев содержимого без доступа кислорода за счет работы горелки; температура в камере контролируется и плавно увеличивается до требуемых технологических величин;
термическое разложение сырья; резкий подъем давления и температуры свидетельствуют о начавшейся реакции;
стабилизация процесса; горелка переходит на работу от образующегося пиролизного газа;
стадия первичного разделения продуктов горения; смесь поступает в теплообменник, где сконденсировавшиеся продукты собираются в отдельную емкость;
глубокая фаза расщепления смеси в газожидкостном разделителе; образуется газообразная и жидкая фракции;
осуществляется сбор продуктов горения в специально установленные емкости;
сухая фракция осаждается в самой пиролизной камере.

Соответственно, основные узлы технологической цепочки: реактор – теплообменник – газожидкостный разделитель – емкости для сбора продуктов пиролиза. Обеспечивают работу установки водяная и воздушная система охлаждения, горелка, работающая на жидком топливе и пиролизном газе.

Технологический процесс пиролиза на примере УТД-1 (смотреть ВИДЕО)

Практическое использование продуктов пиролиза

Пиролиз позволяет в результате переработки органических веществ получать – непредельные углеводороды. Это этилен, пропилен, бензол, дивинил, бутадиен и другие из ряда олефинов. Они необходимы для получения пластмасс, синтетических материалов и каучуков. Применительно к пиролизным установкам (термическим деструкторам), продукты их работы:

пиролизный газ, который используется, как топливо для работы установок;
коксовый остаток 4-5 класса опасности; может использоваться на строительные и рекультивационные нужды, в том числе входить в состав угольных брикетов, строительные и бетонные смеси;
синтетическая нефть; применима для получения компонента бензина и дизельного топлива;
выделяемое тепло может направляться для обогрева помещений;
дистиллированная вода; применима для получения буровых растворов; может использоваться в качестве технической или питьевой воды после дополнительной очистки.

Пиролиз: преимущества технологии

Получение ценного для химической промышленности сырья.
Возможность полного контроля и регулирования процесса.
Высокая эффективность за счет использования для поддержания работы собственных продуктов горения.
Пиролиз — экологически чистая технология, так как отходы имеют минимальный объем и не требуют специальной очистки.
Широкий спектр использования: как технология получения химического сырья, утилизации отходов и функционирования печей отопления.
Экономически выгодная технология переработки отходов бурения, нефтешламов, пластмасс, резины и других органических материалов.

Пиролиз от А до Я (часть 3): перспективы развития технологии пиролиза в России или «План 2030»

При использовании материала/любой его части ссылка на сайт (www.i-pec.ru) обязательна

Вернуться к списку

Пиролиз от А до Я: технология пиролиза

Пиролиз: основы процесса и технологии

Пиролиз является достаточно изученной и эффективно применяемой в различных странах технологией переработки нефтесодержащего сырья в газообразные и жидкие продукты горения. Впервые он был применен в конце 19 века для получения осветительного газа из керосиновой фракции нефти. В частности, уже в 1877 году на нефтяной пиролиз был получен патент. Его автором стал химик-технолог из Петербурга Александр Александрович Летний, исследовавший процессы воздействия высоких температур на нефтепродукты.

Сейчас пиролиз начал использоваться для переработки твердых органических отходов, нефтешламов и продуктов бурения. В его основу положен процесс разложения органического сырья на низкомолекулярные составляющие при воздействии высоких температур. Процесс может протекать как в условиях отсутствия воздуха, так и при его ограниченном доступе.

Совершенствование технологии – неотъемлемая часть существования пиролиза. Основные модификации процесса относятся главным образом, к повышению эффективности пиролизных котлов, уменьшению объема образующихся вредных остатков и снижению себестоимости технологии. Это может осуществляться за счет изменения конструкции установок, введения/выведения в состав различных химических компонентов и корректировки условий протекания процесса.

Условия протекания пиролиза и его особенности

Независимо от специфики процесса пиролиза, обязательным условием его протекания являются высокие температуры, которые должны быть в диапазоне 450-1050 °C. Их обеспечение сопровождается различными способами, которые зависят от стадии протекания процесса, его модификации, исходного сырья и желаемых продуктов разложения.

По температурам протекания процесса различают:

низкотемпературный пиролиз — 450-550 °C
среднетемпературный пиролиз — 550-800 °C
высокотемпературный пиролиз — 900-1050 °C

Для обеспечения пиролиза особых условий к давлению не предъявляется. Оно может находиться в диапазоне, приближенном к атмосферному давлению. Время реакции составляет 0,1-0,5 секунд.

По видам реакций различают окислительный и сухой пиролиз. По исходному сырью современная химическая промышленность выделяет отдельно пиролиз нефтепродуктов, древесины, шин, пластмасс и отходов.

Пиролиз как химический процесс

Пиролиз представляет собой совокупность элементарных реакций разложения (деструкции) органического вещества на продукты с меньшей молекулярной массой. Реакции протекают как последовательно, так и параллельно и при этом неразрывно связаны между собой. Тем не менее, условно выделяют первичную и вторичную стадии процесса:

На первой стадии в области высоких температур осуществляется первичное расщепление вещества.
На второй – образовавшиеся вещества подвергаются реакции дегидрирования для возможности последующего расщепления. Разделение полученных фракций происходит за счет конденсации паров или их изомеризации, полимеризации.

Сырье для пиролиза

Прежде чем, понять, что может служить сырьем, важно выделить назначение пиролизной печи. Если это установка для утилизации, то первооснову составляет сырье — отходы, которые следует переработать. Установки термической деструкции позволяют перерабатывать:

пластмассы и полимеры
шины
автомобильный скрап
кабели
нефтешламы
отходы бурения
отработанные масла
загрязненную смолами и мазутами землю.

Рассматривая пиролиз, как способ получения газа, богатого непредельными углеводородами, то пиролизные установки могут использовать в качестве сырья древесину, нефтепродукты, уголь и т.п.

Пиролиз от А до Я (часть 2): пиролизные печи и установки термической деструкции