Главная -> Словарь

Термического растворения

Печной процесс получения сажи основывается на том, что газ или легкий газойль непрерывно сжигается в печи в условиях точно регулируемого недостатка воздуха . Выделяющейся тепловой энергии достаточно для термического расщепления оставшихся углеводородов на углерод и водород. Полученная таким путем сажа отделяется от газообразных продуктов на установках Котрелля и в циклонах.

Расщепление высокомолекулярных углеводородов, находящихся в тяжелых фракциях нефти, для получения более легких изучалось еще в прошлом веке. В 1875 — 1878 гг. А. А. Летним были опубликованы работы, в которых он показал, что под действием высокой температуры более тяжелые углеводороды разлагаются на более легкие. В 1891 г. В. Г. Шуховым был предложен проект промышленной установки для получения легких углеводородов путем термического разложения более тяжелых. Это был первый в мире проект крекинг-установки. Процесс термического расщепления молекул получил название крекинга. Крекинг-процесс проходит по следующей схеме:

Пиролиз в трубчатой печи — наиболее распространенный процесс термического расщепления легких и средних углеводородов.

Перхлорэтилен можно получить из четыреххлористого углерода посредством термического расщепления в электропечи при 900 °С. Работают в присутствии тетра- или трихлорэтана, чтобы улавливать высвобождающийся хлор, который тут же образует хлорированные соединения.

С целью снижения расхода сырья на образование побочных продуктов за счет термического расщепления углеводородов, а также с целью удлинения срока службы катализаторов и по ряду других причин, рацио-

Катализатор — серная кислота с концентрацией от 98,5— 99,5 до 86—88% по моногидрату. В свежей кислоте не допускается содержание свободного SO3. По мере накопления в кислоте растворимых углеводородов и воды ее каталитические свойства изменяются. Лучшие показатели алкилирования достигаются при содержании в кислоте 2—3% растворимых углеводородов. Уменьшение концентрации кислоты ниже 86—88% обусловливает резкое ухудшение показателей процесса. Отработанная серная кислота на современных установках направляется на регенерацию методом высокотемпературного термического расщепления. Результаты алкилирования могут быть улучшены за счет добавки к кислоте специальных промоторов, которые изменяют поверхностное натяжение на границе раздела фаз или способствуют ми-целлообразованию в серной кислоте.

Рис. 8. Температурная зависимость выхода продуктов термического расщепления газойля.

Большое влияние на состав продуктов термического расщепления оказывает также время контакта. Поскольку образование водорода, метана, ароматических веществ и кокса, а также полимеризация олефинов являются последовательными по отношению к первичному расщеплению сырья, то при прочих равных условиях увеличение времени контакта ведет к усиленному развитию этих процессов и к снижению выхода олефинов. Примерно так же влияет давление: при его уменьшении полимеризация и, конденсация первичных продуктов замедляются и растет выход олефинов.

Считалось, что в нефтях существуют некристаллические, аморфные изопарафины, которые только после термического расщепления дают кристаллизующиеся формы нормальных углеводородов метанового ряда.

При наличии на НПЗ сернокислотного производства целесообразно применять метод термического расщепления кислого гудрона. В печь для сжигания сероводорода на установке получения

В табл. 333 приведены свойства четырех крекинг-бензинов, полученных различными процессами термического расщепления из продуктов синтеза Фишера-Тропша.

В последнее время сделаны сообщения относительно итогов и состояния исследований индивидуального углеводородного состава бензинов, в частности в докладах А. В. Топчиева 12))), А. Е. Миллера , Г. Роберти , )))! которых учтены работы, опубликованные до 1952—'J954 гг. Однако к 1957 г. продолжались публикации новых данных исследований нефтяных бензинов как в США 17, 251, так и в нашей стране . Комбинированные методы изучения индивидуального углеводородного состава бензинов, базирующиеся на ректификации, адсорбции, дегидрогенизации и спектральном анализе узких фракций, упрощенные по содержанию индивидуальных углеводородов , начинают применяться и для оценки углеводородного состава синтетических бензинов термического или каталитического происхождения. Имеются данные по гндивидуальному углеводородному составу бензинов гидрогенизации угля (((: для подмосковного богхеда 55,0 против 20%, для украинского бурого угля 58,6 против 17,0%

Для усовершенствования технологии переработки углей и сланцев методами термического растворения разработан способ контактного пиролиза шламов с твердым теплоносителем, исключающий центрифугирование

Обработаны данные опытов термического растворения и гидрогенизации углей. Показано, что превращение нерастворимой в бензоле части угля или выход экстракта являются функцией полярной части параметра растворимости Я, , дающей максимум при А, = 9,5. Параметр А, для бензола 9,2, для фенола 9,9, для тетралина 9,4.

Лучшие перспективы имеют новые процессы, разработанные в США фирмами Consolidation Coul и Hydrocarbon Research . В первом из них проблема отделения минеральной части угля решена введением экстракции растворителем — переносчиком водорода, которым служит тяжелая фракция следующей ступени — гидрирования. Заметим, что теоретические основы экстракции твердых горючих ископаемых были разработаны в СССР в так называемом процессе термического растворения Б5. Ступень гидрирования решена совсем по-иному, чем в старом процессе гидрогенизации, — использованы реактор с псевдоожиженным слоем, возможность вводить активный катализатор и выводить отработанный для регенерации, защита поверхности катализатора от отложений соли и металлов при помощи импульсных струй жидкости 94. В процессе H-Coul также применен реактор с псевдоожиженным слоем, позволяющий отдельно выводить пары, жидкие продукты, катализатор и золу 95.

Разработана технология гидроочистки фракций сланцевой смолы и продукта термического растворения сланцев. Содержание серы понижается с 0,87 до 0,020— 0,04 и 0,09—0,18% . Схема основана на применении двух реакторов; в реакторе II количество катализатора в 4 раза больше, чем в реакторе I

Разработано несколько вариантов переработки сланца и продуктов его термического растворения или полукоксования на моторное топливо, химические продукты и газ; все варианты включают гидроочистку при пониженном давлении. Выход бензина на стадии гидроочистки 95—98,2%, содержание серы понижается до 0,017— 0,042% • - ,

В начале промышленного освоения гидрокрекинга изучался и развивался в основном процесс при высоком давлении . Это обусловливалось исполь-,зованием его преимущественно для переработки высоко-, ароматизированного сырья — смол процессов коксования и полукоксования каменных и бурых углей и продуктов их термического растворения , а также тяжелых нефтяных остатков. Для таких видов сырья в гидрируемые молекулы многоядерных ароматических углеводородов и гетероциклических соединений, а также в частично гидрированные полициклические соединения требовалось вводить много водорода. Эти реакции интенсифицировали повышением давления, которое при переработке каменноугольных пеков в промышленности достигало 700 ат.

Термическое растворение представляет собой мягкую форму химического преобразования угля. При взаимодействии с растворителем-донором водорода часть органического вещества угля переходит в раствор и после отделения твердого остатка обычно представляет собой высококипящий экстракт угля, освобожденный от минеральных веществ, серо-, кислород- и азотсодержащих соединений и других нежелательных примесей. Для повышения степени конверсии угля в раствор может подаваться газообразный водород. В зависимости от типа исходного угля, растворителя и условий процесса методом термического растворения могут быть получены продукты различного назначения.

Впервые технология термического растворения угля была предложена А. Поттом и X. Броше в 1920-х годах. К началу 1940-х годов в Германии на базе этой технологии действовала установка производительностью 26,6 тыс. т в год экстракта.

Рис. 3.2. Схема процесса термического растворения угля SRC-II: