Piroliza Ref

8/11/2019 Piroliza Ref

1/40

Studenti:Giogia Gabriel RazvanManolache Radu


2/40

Piroliza reprezint procesul de cracare termic a hidrocarburilor latemperaturi nalte i presiuni joase pentru a obine hidrocarburi olefiniceuoare.

Materiile prime folosite sunt: hidrocarburi gazoase pure; fraciuni petroliere uoare lichide; reziduuri petroliere.Obinerea hidrocarburilor olefinice uoare este posibil datorit parametrilor la care

se desfaoarprocesul: temperaturi nalte (>650oC) care favorizeaz ruperea hidrocarburilor, reaciile de

cracare fiind endoterme ;

presiuni joase (< 3 atm) care fac ca radicalii obinui prin ruperea hidrocarburilors aib un timp suficient s se descompun n continuare, n produse cu greutimoleculare mai mici.

Realizarea industrial a pirolizeiInstalaia de piroliz se poate mprtin doua zone : secia de piroliz propriu zis numit seciacald; secia de separare a produselor gazoase numit sectia rece.


3/40

Secia cald

Aceasta conine reactorul i utilajele de rcire i de separare ale produilor

de reacie. Materia prim intra n cuptor n zona de convecie unde sencalzetela 550-650oC, aici se amestec cu abur, pentru a se eliminaformarea cocsului, apoi trece n zona de radiaie , se ncalzetela 780-850oC unde au loc principalele reacii de cracare termic.Produsele de reacie sunt rcite brusc la 450-550oC n generatorul de abur,dupa care trec n coloana de fracionare n produsul de vrf format din gaze

i benzin. Dupa condensarea benzinei gazele sunt trimise la secia recede separare a gazelor.

Cuptorul reprezint reactorul instalaiei de piroliz i de aceea proiectarea luieste esenial pentru procesul de piroliz. Conversia materiei prime depindede timpul de staionare i de temperatura de reacie. Cu cretereatemperaturii crete conversia n etilen deci randamentul n etilen.Unul din inconvenientele pirolizei depunerea progresiv a cocsului ninteriorul evilor din serpentinele cuptoarelor . Periodic instalaia de piroliztrebuie ntrerupt pentru eliminarea cocsului depus n tuburi.


4/40

Secia rece

Obinerea produilor puri se realizeaz prin distilare fracionat ntr-un domeniu de

presiune de la 1 - 35 atm i la temperaturi scazute de pna la -140oC.Principalele operaii la care sunt supuse produsele de reacie gazoase dupa secia depiroliza propriu zis: comprimarea gazelor ;

neutralizarea gazelor prin tratare cu soluii alcaline ; uscarea gazelor ;

refrigeraia - se separ un flux bogat de hidrogen i metan la temperaturi foartescazute, operaia numindu-se demetanare;

deetanareasepararea prin distilare fracionat a unei fraciuni de etan; hidrogenare catalitica a urmelor de acetilen din fractia etan-eten; separarea prin distilare fracionat a etenei de etan care este retrimis la piroliz; depropanareasepararea fraciei propan propen de fracia C4+; hidrogenarea catalitica a urmelor de metil-acetilen din fracia propan-propen; separarea prin distilare fracionat a propenei de propan care este retrimis la

piroliz; debutanareasepararea fraciei butan-buten de fracia C5+.


5/40


6/40

CALCULUL I TRASAREA CURBEI DE VAPORIZARE N ECHILIBRULA PRESIUNEA DE 14 BARI

S-a folosit metoda punctului focal. Pentru materia prim (pcur DA) se cunoate,din datele de proiectare, curba de distilare STAS ( tabelul 1).

ti t10%STAS t30%STAS t50%STAS t70%STAS t90%STAS t100%STAS

66C

80C90C 108C 127C

145C165C

Tabelul 1. Curba de d ist i lare STAS


7/40

S-a calculat corespunztor fiecrui segment al curbei STAS (tabelul 2)

Interval

0% - 10%

10% -

30%

30% -

50%

50% -

70%

70% -

90%

90% -

100%

t12C 10C 18C 19C 18C 20C

Tabelu l 2. Calcu lu ltpe in tervale ng us te al cu rbei STAS.


8/40

Figura 2. Corelarea diferenelor de temperatur pe curbele STAS i VE

Cu ajutorul graficului din figura 2 s-au determinat diferenele de temperatur,corespunztoare acelorai segmente, de pe curba de vaporizare n echilibru.


9/40

S-a determinat grafic, n funcie de temperatura la 50 % de pe curba STAS i dediferena t50% VE = 108 + 1 = 109C (figura 3).

Figura 3. Corelarea temperaturii corespunztoare la 50% pe curbele STAS i VE


10/40

S-au calculat temperaturile de pe curba de vaporizare n echilibru, pornind de la

temperatura corespunztoare la 50 % de pe aceast curb.

Ct VE 9910109%30

Ct VE 93699%10Ct VE 89493%0

CtVE

1189109%70

Ct VE 1268118%90Ct VE 1326126%100

Din curba STAS s-au calculat:

temperatura medie de fierbere volumetric, tmv: Ctmv

1105

1451271089080

panta curbei STAS n domeniul ( 10 - 90 ) % distilat: 8125,01090

80145%9010

STASp


11/40

Cu ajutorul figurii 5 n funcie de valorile tmvi pSTAS(10-90)% , s-au determinatvalorile temperaturilor medii de fierbere:

temperatura medie gravimetric, tmg = 110 + 2,5 = 112,5C; temperatura medie a mediilor, tmM = 1105 = 105C; temperatura medie molar, tmm= 1108 = 102C.

Figura 5. Diferanelede temperatur.


12/40

Figura 6. Determinarea temperaturii pseudocritice i a temperaturii critice reale.

Sau determinat valorile temperaturii pseudocritice Tpc= 275C, respectivtemperatura critic real Tc= 284C, cu ajutorul figurii 6.


13/40

Sa determinat valoarea presiunii pseudocritice = 30 atm, cu ajutorul figurii 7.

Figura 7. Determinarea presiuni i p seudo cr i t ice.


14/40

Sa determinat valoarea presiunii critice = 38 atm, cu ajutorul figurii 8.

033,1275

284

pc

c

T

T

Figu ra 8. Determinarea presiu ni i cri t ic e reale.

Figur a 9 Determin area temperaturi i focale


15/40

S-a determinat grafic valoarea temperaturii focale, cu ajutorul figurii 9:

Tf= 284 + 58 = 342C.

Figur a 9. Determin area temperaturi i focale

Fi 10 D t i i i i f l


16/40

S-a determinat grafic valoarea presiunii focale, Tf= 38 + 20 = 58, cu ajutorul figurii 10.

Figur a 10. Determin area pres iuni i foc ale

gura eterm narea temperatur or corespunz toare procente or vapor zate a atm


17/40

1

10

100

10 100 1000

Din figura 11 s-au citit valorile temperaturilor corespunztoare procentelor vaporizaterespective, n acest fel obinndu-se punctele de pe curba VE la presiunea de 14 atm .

gura . eterm narea temperatur or corespunz toare procente or vapor zate a atm.


18/40

Valorile temperaturilor corespunztoare procentelor vaporizate la 4,5 atm. cititesunt prezentate n tabelul 3.

Tabelu l 3. Temperatu ri le pe cu rba VE la 4,5 atm..

Interval 0%10% 30% 50% 70% 90% 100%

t 150C152C 160C

170C 180C 190C 195C


19/40

140

150

160

170

180

190

200

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

% distilat

Temperatura,oC

n figura 12 este prezentat curba VE la 4,5 atm.

Figu ra 12. Curba VE la 4,5 atm .


20/40

CALCULUL NUMRULUI DE SERPENTINE

20625

8000

10165000/165000

3

antGmp

99002062548,0 mpamp

a GaGG

Ga

30525990020625lim ampa GGG

78,64500

30525

max

lim

S

GN

a

s

Debitul de materie prim i cel de alimentare :

Numrul de serpentine:

Kg/h

Kg/h

serpentine

Se adopt Ns= 8 serpentinePentru calculul de dimensionare a unei serpentine trebuie s calculm debitul de

materie prim i debitul de abur corespunztor unei singure serpentine:

kg/h

125,25788

20625'

s

mp

mpN

GG 5,1237

8

9900'

s

a

aN

GGkg/h kg/h


21/40


22/40

Materia topita scursa din camera de piroliza

Acest produs solid al procesului de gazificare este numit topitura. Greutatea si

volumul metrialului original scad dramatic.

Greutatea zgurei este aproximativ 20% din cea a materialelor initiale, volumul

topiturii este aproximativ 5% din cel al materialului initial.

Topitura poate lua diverse forme in functie de metoda de racire folosita.

In concluzie, aceasta metoda de procesare a deseurilor este de departe cea mai

avantajoasa.Necesita un spatiu mult mai mic decat rampele de depozitare

deseuri, produce energie electrica si produse secundare ce pot fi valorificate, are

emisii de gaze inerte, polueaza mult mai putin decat incineratoarele de deseuri.

Totusi, in ideea de management durabil al resurselor, aceste instalatii ar trebui

folosite doar pentru deseurile finale (deseuri ce nu mai pot fi reciclate sau

reutilizate) si, evident, asupra rampelor de deseuri istorice de care tara noasta nu

duce lipsa.

In viitor se preconizeaza creerea de astfel de instalatii mobile, pentru procesarea

rampelor istorice in-situ, putand sa fie mutate pe urmatoarea locatie in momentulin care au curatat o zona de deseuri.


23/40

Procesarea biomasei prin piroliza rapida si lenta

Biomasa include o gama larga de materiale cum ar fi : lemnul, plante agricole si

tehnice cultivate special pentru a fi utilizate ca sursa de energie, reziduuri agricole

si forestiere precum si deseurile din industria forestiera si agricola, dar si cele dingospodarii si ferme.

In comparatie cu combustibilii fosili conventionali, biomasa are urmatoarele

caracteristici inferioare :

-o putere calorica scazuta in raport cu combustibilii fosili ;

-continut ridicat de umezeala care cauzeaza pierderi de energie la combustie ;biomasa are o densitate in vrac scazuta, care necesita folosirea de utilaje mari

pentru manipulare,

-stocare si ardere ;

-forma fizica nu este omogena, ceea ce creaza dificultati la transport, stocare,

alimentare.

Conversia biomaseiProcesele de conversie ale biomasei sunt : biologice si termice. Cele biologice sunt

procesele de hidroliza, fermentatie si digestie anaeroba. Cele termice sunt :

combustia, gazifierea, piroliza, lichefierea.


24/40

Sistem experimental utilizat pentru procesul de piroliza la ICSI Rm Valcea


25/40

INSTALATIA DE PIROLIZA A BENZINEI

Schema unei instalatii de piroliza a benzinei,redusa la partile componente

esentiale,este redata in figura urmatoare ,distingandu-se sectia calda si sectia rece a

instalatiei.

1-cuptor; 2-generator de abur; 3-coloana de fractionare; 4-compresor; 5-sectie de

fractionare

Fig. Schema de principiu,redusa a unei instalatii tipice de piroliza,cu indicarea sectiei calde si reci


26/40

Instalatia cuprinde urmatoarele sectii principale:

-sectia de piroliza propriu-zisa;

-sectia de pretratare si comprimare a gazelor de piroliza;

-sectia de recuperare a produselor utile din gazele de piroliza.

Dupa mpdul in care se asigura caldura necesara reactiilor de piroliza,instalatiile

industrial pot fi:

-instalatii cu cuptor tubular;

-instalatii cu purtator de caldura in strat mobil;

-instalatii cu purtator de caldura in strat fluidizat.

In prezent cele mai raspandite sunt instalatiile cu reactor de tip tubular care permit

utilizarea unei game largi de materii prime(gazoase si lichide) si o variatie larga a

parametrilor de functionare


27/40

1-Serpentina de reactie

2-Serpentina de preincalzire

3-Arzatoare laterale4-Arzatoare de podea

5-Zidarie refractara

6-Schelet de rezistenta

7-Podet de deservire

8-Scara de acces arzatoare

9-Suspensie tevi radiatie10-Gura de acces

11-1Clanpeta de observatie

12-Tevi prin calzire apa

demineralizata

13-Tevi preincalzirea buri14-Racitor de gaz cracat15-Colector de abur

16-Ghidaj

Sectiune tipica unui cuptor de piroliza


28/40

n vederea eficientizrii economice a instalaiilor dePiroliz se au nvedere urmtoarele:

-Sigurana n funcionare

-Creterea de capacitate

-Reducerea consumurilor specifice

- Cretera flexibilitii n materii prime

-Reducerea emisiilor poluante

-Reducerea mentenanei

Planurile ambiioase de cretere a capacitii de productie de meninere


29/40

Tehnologia cuptorului de cracare

Sarcina secieide recuperare

Coloana de fracionareprimar

mbuntireadeetanriiavansate

SerpentineleGK6 pentru cuptoarele de piroliz

Reducerea pierderilor de etilenn gazele combustibile lacoloana de demetanare

Cretereaeficieneicoloanei de splarecu sod

Utilaje mari utilizate n tehnologia de obinerea etilenei

Indeprtareacocsului din uleiul quench

Planurile ambiioase de cretere a capacitii de productie,de meninerea pozitiei de importani jucatori pe piaa industriei etilenei, determincompaniileliceniatoarede Pirolize sperfecionezen mod continuu aceastindustrie.

CUPTORUL TUBULAR- UTILAJUL CHEIE AL INSTALAIEI DE PIROLIZ


30/40

CUPTORUL TUBULAR- UTILAJUL CHEIE AL INSTALAIEI DE PIROLIZ

-Determin capacitatea irandamentul de produse valoroase-n zona de convecie,amesteculabur/HC estenclzitpna la 600C.-n seciade radiaiese produc reaciile de descompunere termic..-Cuptoarele sunt definite prin dimensiunile idistribuiaserpentinelor.-Sunt prevzutecu arztoarelaterale ide podea-Durata de funcionare a unui cuptor estre dIctat de durata dintre doudecocsri



31/40

Motivare:

-sporirea eficienei(energiei,consumul de materii prime);-sporirea valabilitii;-mrireacapacitii;-reducerea mentenanei;-reducerea poluriimediului;-sporirea siguranei:

-include siguranaconstruciei;-siguranan operare;

Rcitoarelede gaz cracat TLE.Rcitoarel ineare:


Serpentinele radiante PYROCRACK:


32/40

Sarcina secieide recuperare

Linde intervine asupra:

-separarea gudronului,uleiului din ap;-emulsiile din sistemul de rcirea apei;-separarea cocsului din uleiul quench;

-controlul vascozitatii uleiului quench;

-purificarea aburului de dilutie condenst iindepartarea ancrasarilor;-coroziunea n generarea aburului de dilutie;

-optimizarea performantelor schimbatoarelor de cldur;

-minimizarea acumularilor de cocs;

-controlul adecvat al vascozitatii

-evitarea ancrasriicompresorului

Coloana de fracionareprimar


33/40

p

-SOLUIE:Introducerea unei zone de stripare la baza

coloanei de fracionare primar

mbuntireadeetanriiavansate

-KBR ambunatitversiuneaexistentde deetanare

avansatprin faptul ca elimantcondensatorul de frig, vasul dereflux ipompa de reflux dinproiectul iniial.


34/40

Reducerea pierderilor de etilenn gazele combustibile la coloanade demetanare

-SOLUIE:Monterea unei suflante de etilena pe linia de aspiratie a treptei a I a, imediat in

apropierea condensatoarelor.

S ti l GK6 t t l d i li


35/40

SerpentineleGK6 pentru cuptoarele de piroliz

Obiectivele modernizriicu tehnologia GK 6 :

-cretereacapacittiicu 145%, cretereaselectivitiiireducerea emisiilor;-reducerea metanului ietanului n gazul cracat, care a dus la reducereancrcriifrigurilor, respective a gazului recirculat;-cretereatimpului de funcionarentre doudecocsria cuptoarelor;-flexibilitate n a supune cracriiimaterii prime mai grele alaturi de nafta;

-creterea eficienei termice i maximizarea produciei de abur;-reducerea costurilor cu decocsarea i mentenan


36/40

Cretereaeficieneicoloanei de splarecu sod

SOLUIE: n prima treapt se va utiliza sistem de splare regenerativ cu soluie de

dietanolamin n locul splrii cu soluie de NaOH .

Utilaje mari utilizate n tehnologia de obinere a etilenei


37/40

Utilaje mari utilizate n tehnologia de obinerea etilenei

Turbo compresorul.Tipuri de aranjamente:

Turbine de abur


38/40

Indeprtareacocsului din uleiul quench

Msuriluate de BASF pentru rezolvarea problemelor:-continua diluare a materiilor prime pentru filtrarea uleiului uorcu vscozitate mic;

-msurareanivelului de ulei quench eliminat nainte dendeprtareacocsului;-ndeprtareacocsului cu ajutorul apei de curareHP sub vid;-cocsul umed stors estencrcatn containere itrimis la incinerare;-modificarea elementelor de filtrare pentru ndeprtarea mai uoar prin curreamecanic;


39/40

Instalaie de Piroliz cu materie prim nafta(900 kt/a) Shell Moerdijk,n Olanda


40/40

BIBLIOGRAFIE

1. Suciu, G.C., unescu, R.C., Ingineria prelucrrii hidrocarburilor, vol.I, Ed. Tehnic, Bucureti, 1983;

2. Suciu, G.C., unescu, R.C., Ingineria prelucrrii hidrocarburilor, vol.

V, Ed. Tehnic, Bucureti, 1999;

3. Dumitru Dobrinescu - Echipamente de transfer termic si utilaje

specifice.

4. omoghi, V. .a, Proprieti fizice utilizate n calcule termice ifluidodinamice, Universitatea Petrol - Gaze, Ploieti, 1997;

Piroliza Ref

Documents

Transcript of Piroliza Ref