Химическая энциклопедия - пиролиз нефтяного сырья
Пиролиз нефтяного сырья
процесс деструктивного превращ. углеводородов нефти при высоких т-рах (обычно выше 650-7000C) в газообразные (пирогаз) и жидкие (смола пиролиза) продукты. Деструктивные процессы при т-рах до 6000C имеют самостоят. значение (см., напр., Висбрекинг, Крекинг, Коксование).
Пиролиз (П.) впервые применен в кон. 19 в. для получения из керосиновой фракции нефти осветительного газа. С 50-х гг. 20 в. П.-осн. пром. процесс, обеспечивающий крупнотоннажное произ-во этилена, пропилена, а также др. мономеров и полупродуктов для хим. пром-сти (бутенов, бутадиена, циклопентадиена, бензола, толуола, ксилолов и др.). В 1980 на процессы П. направляли 6% мировой добычи нефти и газа, а к 2000 эта доля составит ~ 20%.
Сырье П. Осн. пром. сырье-газы нефтепереработки, бензиновые и газойлевые фракции нефти. Сырьевая база П. определяется обычно структурой потребления нефтепродуктов. В США традиционно на П. направляют преим. этан и пропан-бутановые смеси, в Зап. Европе и СССР низкооктановые бензиновые (прямогонные бензины и рафинаты плат-форминга) и газойлевые фракции (табл. 1).
Табл. 1.-СТРУКТУРА СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ ПРОИЗВОДСТВА ЭТИЛЕНА МЕТОДОМ ПИРОЛИЗА (ЗАП. ЕВРОПА)
Вид сырья
| % от сырья по годам
| ||
1980
| 1985
| 1990
| |
Газы нефтепереработки C2-C4
| 2
| 3
| б
|
Бензиновые фракции
| 89
| . 75
| 60
|
Газойлевые фракции
| 9
| 22
| 34
|
С целью расширения сырьевой базы ведутся также исследования по П. тяжелых нефтяных фракций сырых нефтей, мазутов. П. индивидуальных углеводородов разл. строения и мол. массы проводят с целью установления закономерностей процесса.
Выход целевых продуктов П. существенно зависит от углеводородного состава подвергаемого деструкции сырья. При П. газов нефтепереработки состава C2-C4 и нормальных парафинов, содержащихся в бензиновых фракциях, образуется гл. обр. пирогаз (табл. 2). П. высококипящих нефтяных фракций (напр., газойля) приводит к образованию большого кол-ва смолы П., содержащей ароматич. углеводороды (бензол, толуол, ксилолы, нафталин и др.), а также олефины C5 и выше, в т. ч. и циклические (напр., циклопентадиен).
Табл. 2.-ВЫХОД ПИРОГАЗА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СОСТАВА УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ
Углеводородное сырье
| Выход, % по массе
| |||||
C2H4
| C3H6
| C4H8
| C4H6
| |||
C2-C4
| 51,3
| 10,8
| 0,8
| 5,0
| ||
n-Парафины C8 и выше
| 47,2
| 14,0
| 1,2
| 4,7
| ||
Монометилзамещенные парафины C5 и выше
| 12,5
| 27,1
| 11,4
| 2,0
| ||
Диметилзамещенные парафины C7 и выше
| 11,7
| 26,7
| 14,6
| 2,8
| ||
Алкилциклопентаны
| 20,5
| 11,5
| 1,9
| 4,5
| ||
Алкилциклогексаны
| 26,2
| 6,1
| 0,4
| 9,6
| ||
Алкилбензолы
| 4,0
| 9,2
| Ч
| 0,3
| ||
Этан, образующийся при П., обычно выделяют из пирога-за и снова подвергают П. Поскольку при переработке высококипящих фракций нефти, содержащих полициклич. и гетероциклич. соед. (до 60% в вакуумных газойлях), выход пирогаза значительно снижается, такое сырье подвергают гидроочистке.
Физико-химические основы процесса. Р-ции П. с разрывом связей СЧС сопровождаются значит. поглощением тепла (75-90 кДж/моль при образовании этилена из парафинов); с ростом т-ры термодинамич. вероятность протекания этих р-ций возрастает. Превращения парафиновых, олефиновых и нафтеновых углеводородов с выделением этилена при т-рах выше 750 0C лимитируются не термодинамическими, а кинетич. факторами. При 750-11500C разрыв связей СЧС протекает с образованием более стабильного в этих условиях этилена, при дальнейшем повышении т-ры-с образованием ацетилена.
П. протекает по цепному радикальному механизму с короткими цепями. На стадии инициирования вследствие гомолитич. разрыва связей СЧС (при П. парафиновых и нафтеновых углеводородов) или СЧH (при П. бензола и нафталина) образуются своб. радикалы. Они участвуют в р-циях: замещения (напр., + R'R: RR' + R Х:), распада , присоединения по p-связи "легких" радикалов (+ R'CH=CH2RR'CHH2), изомеризации с миграцией неспаренного электрона преим. от первого атома С к пятому , рекомбинации диспропорционирования ( M + M'), где M-мол. продукт. Кинетич. параметры нек-рых элементарных р-ций представлены в табл. 3.
Табл. 3.-ЗНАЧЕНИЯ ЛОГАРИФМОВ КОНСТАНТЫ СКОРОСТИ (lgk0) И ЭНЕРГИЙ АКТИВАЦИИ (E)ДЛЯ НЕКОТОРЫХ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ РЕАКЦИЙ ПИРОЛИЗА
Реакция
| lgk0
| E, кДж/моль
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
прямая р-ция
| обратная р-ция
| прямая р-ция
| обратная р-ция
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 15
| 10,5
| 363
| 0
Рейтинг статьи: Комментарии: Вопрос-ответ:Похожие словаСсылка для сайта или блога: Ссылка для форума (bb-код): Самые популярные термины
|