piroliza ref
TRANSCRIPT
-
8/11/2019 Piroliza Ref
1/40
Studenti:Giogia Gabriel RazvanManolache Radu
-
8/11/2019 Piroliza Ref
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.
-
8/11/2019 Piroliza Ref
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.
-
8/11/2019 Piroliza Ref
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+.
-
8/11/2019 Piroliza Ref
5/40
-
8/11/2019 Piroliza Ref
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
-
8/11/2019 Piroliza Ref
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.
-
8/11/2019 Piroliza Ref
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.
-
8/11/2019 Piroliza Ref
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
-
8/11/2019 Piroliza Ref
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
-
8/11/2019 Piroliza Ref
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.
-
8/11/2019 Piroliza Ref
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.
-
8/11/2019 Piroliza Ref
13/40
Sa determinat valoarea presiunii pseudocritice = 30 atm, cu ajutorul figurii 7.
Figura 7. Determinarea presiuni i p seudo cr i t ice.
-
8/11/2019 Piroliza Ref
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
-
8/11/2019 Piroliza Ref
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
-
8/11/2019 Piroliza Ref
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
-
8/11/2019 Piroliza Ref
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.
-
8/11/2019 Piroliza Ref
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
-
8/11/2019 Piroliza Ref
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 .
-
8/11/2019 Piroliza Ref
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
-
8/11/2019 Piroliza Ref
21/40
-
8/11/2019 Piroliza Ref
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.
-
8/11/2019 Piroliza Ref
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.
-
8/11/2019 Piroliza Ref
24/40
Sistem experimental utilizat pentru procesul de piroliza la ICSI Rm Valcea
-
8/11/2019 Piroliza Ref
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
-
8/11/2019 Piroliza Ref
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
-
8/11/2019 Piroliza Ref
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
-
8/11/2019 Piroliza Ref
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
-
8/11/2019 Piroliza Ref
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
-
8/11/2019 Piroliza Ref
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
Tehnologia cuptorului de cracare
-
8/11/2019 Piroliza Ref
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:
Tehnologia cuptorului de cracare
Serpentinele radiante PYROCRACK:
-
8/11/2019 Piroliza Ref
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
-
8/11/2019 Piroliza Ref
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.
-
8/11/2019 Piroliza Ref
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
-
8/11/2019 Piroliza Ref
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
-
8/11/2019 Piroliza Ref
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
-
8/11/2019 Piroliza Ref
37/40
Utilaje mari utilizate n tehnologia de obinerea etilenei
Turbo compresorul.Tipuri de aranjamente:
Turbine de abur
-
8/11/2019 Piroliza Ref
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;
-
8/11/2019 Piroliza Ref
39/40
Instalaie de Piroliz cu materie prim nafta(900 kt/a) Shell Moerdijk,n Olanda
-
8/11/2019 Piroliza Ref
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;