ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Комплексное использование жидконаполненных систем из "Нефтяной углерод" Термодеструкция углеводородного сырья может ироисходить в паровой (производство сажи) и жидкой фазе (производство иеков и кокса). В паровой фазе термодеструкция может осуществляться в инертной среде и в присутствии активных составляющих дымовых газов. В зависимости от этого (особенно при высоких температурах) выход и качество получаемых продуктов существенно различаются. [c.237] Высокие температуры при термодеструкции в паровой фазе необходимы для быстрого завершения всех реакций в течение короткого времени пребывания сырья в реакционной камере и образования углерода. Высокие температуры создаются ири прямом контакте продуктов сгорания (топливного газа или части сырья) со всей массой тонко распыленного сырья. Выход нефтяного технического углерода и его качество зависят от химического и фракционного состава углеводородного сырья, отношения количества активных составляющих дымовых газов к количеству получаемого углерода, от коэффициента избытка воздуха в процессе горения, условий ведения процесса испарения исходного сырья и его термодеструкцни. В связи с жесткими условиями в паровой фазе деструкция углеводородного сырья идет с образованием легких продуктов и иродуктов глубоких стадий уилотнения (углерода). Выход углерода, несмотря на частичное его реагирование с активными составляющими дымовых газов, относительно высок (50-60%). [c.237] Принципиально иначе осуществляется деструкция углеводородного сырья при более низких температурах в жидкой фазе. В процессе деструкции наряду с конечными продуктами формируются промежуточные фракции (бензиновые, керосино-газойлевые), существенно снижающие выход нефтяного углерода (иеков и кокса), хотя потенциальный выход его и выше, чем ири деструкции сырья в паровой фазе. Регулированием соотношения конечных и промежуточных продуктов в жидкой фазе достигается необходимый выход конечных продуктов и йх качество. [c.237] Непрерывное коксование осуществляют при более высоких температурах (520—550 °С), чем замедленное коксование, и на поверхности контактов (коксовых частиц). Однако повышенная температура в зоне реакции еще не приведет к большей глубине разложения сырья, чем при замедленном коксовании. Особенность коксования на твердых теплоносителях — интенсивное испарение части исходного сырья без существенной деструкции, что, очевидно, должно привести к снижению выхода продуктов деструкции и уплотнения, протекающих в жидкой фазе. Деструкция в паровой фазе при непрерывных процессах коксования, в отличие от замедленного коксования, протекает с большей скоростью. В связи с этим конечная глубина разложения и выход продуктов определяются главным образом кинетикой процесса в паровой фазе, а влияние давления на показатели процесса более существенно, чем при замедленном коксовании. Деструкция в паровой фазе промежуточных фракций должна привести к повышенному газообразованию и увеличению в продуктах распада содержания непредельных соединений. [c.238] Отмеченные закономерности деструкции углеводородного сырья в паровой, жидкой и смешанных фазах в той или иной мере подтверждаются практикой работы промышленных установок производства сажи, коксования и других видов нефтяного углерода. [c.238] Из-за сложности химического состава сырья и влияния множества факторов на его термодеструкцию и на качество получаемых продуктов весьма трудно точно определить выход нефтяного углерода и сопутствующих ему продуктов. Для этого чаще всего пользуются эмпирическими уравнениями, полученными на основе обобщения статистических данных работы промышленных установок. Несмотря на то, что получаемые результаты являются функцией изменения параметров термодеструкцин в узкой области и описывают выход продуктов с заметными погрешностями, такая первичная оценка выхода продуктов при термодеструкцин широко распространена. [c.238] Выход сажи в значительной мере определяется качеством сырья (газообразного, жидкого, степенью его ароматизованности), способом ее получения (печная, канальная, термическая) н требуемыми свойствами (степенью дисперсности). Степень дисперсности сажи зависит от совершенства процесса горения, степени распыления жидких видов сырья, длительности пребывания частиц углерода в зоне реакции и др. [c.238] Мало- и полуактивные низкодисперсные сажи (ПМ-15 и ПМ-ЗОВ), вырабатываемые из жидкого сырья, с малой удельной геометрической поверхностью (Sr=15—30 м /г) обычно получают в макродиффузионном пламени в условиях ограниченного доступа активных составляющих дымовых газов (Н2О и СО2) к поверхности углерода и при относительно невысоких температурах (1200 °С). В результате незначительного времени контакта углерода с активными составляющими дымовых газов выход сажи приближается к потенщ1алу и тем в большей степени, чем меньше дисперсность сажи. [c.239] Среднеактивные и активные сажи (типа ПМ-50, ПМ-75 и ПМ-100), вырабатываемые из жидкого сырья, требуют иных условий для формирования частиц с удельной геометрической поверхностью 5г = 50—100 м /г. В этом случае необходимо создать лучшие условия контакта поверхности сажи с продуктами сгорания и охлаждающим агентом (водой), т. е. повысить степень газификации поверхности углерода. Такие условия обеспечивают тонким распылом сырья перед подачей в зону реакции (подогрев продуктов, подаваемых в реактор, совершенствование конструкции распылителей и т. д.), повышением степени турбулизации потока сырья (скорости потоков достигают 50—100 м/с). Сажи с повышенной активностью в микродиффузионном турбулентном пламени получаются при большем удельном расходе воздуха (3— 6 м кг) и высоких температурах процесса (1350—1500°С). [c.239] Процесс получения сажи в последнем случае сопровождается большей газификацией углерода и меньшим его выходом (35— 50% на сырье). Наряду с целевым продуктом в процессе сажеоб- разования образуются дымовые газы, причем их количество в 2—3 раза больше, чем выход сажи. Данные исследований [35] свидетельствуют о возможности некоторого увеличения выхода сажи при улучшении процесса горения сырья в реакторе (путем повышения однородности распыла и получения частиц с одинаковым размером, сообщения большего физического тепла в зону реакции за счет подогрева исходных продуктов перед подачей в реактор, обеспечения равномерности газификации частиц и др.). [c.239] Из формулы видно, что предельное количество бензина можно получить путем полной рециркуляции керосино-газойлевых фракций ( т. е. при осуществлении крекинга до кокса). По мере снижения коэффициента рециркуляции промежуточных фракций выход бензина в расчете на исходное сырье уменьщается. [c.240] В процессе сажеобразования получают отходящие газы, качество и направления использования которых зависят во многом от способа получения сажи и ее качества. При получении сажи без доступа воздуха (термический способ получения сажи) газы не загрязнены побочными продуктами и содержат значительное количество водорода (85% объемн. Иг). Такие газы можно использовать для процессов гидрогенизации в нефтеперерабатывающей промышленности или для других химических процессов. При печных способах производства саж отходящие газы сильно загрязнены побочными продуктами, и ценность их как химического сырья существенно снижается. В табл. 22 приведен состав газов, образующихся при получении саж ПМ-75 и ПМ-100 из различных видов сырья. [c.240] Энтальпия отходящих газов в зависимости от содержания в них водяных паров (10—40%) колеблется в пределах 1680— 3360 кДж/м . В смеси с высококалорийными газами отходящие газы могут служить топливом в печах, в котельных, для подогрева воздуха, сырья, получения пара и для других целей. После удаления СО2 и Н2О дымовые газы могут направляться также иа рециркуляцию в реактор для регулирования режима и стеиени дисперсности получаемого углерода. [c.240] Условные обозначения ТГ — газойль термического крекинга ЗМ — зеленое масло ФЭКГ — фенольный экстракт керосино-газойлевой фракции АМ+КД — смесь антраценового масла и коксового дистиллята ПД-ЬКД — смесь пекового и коксового дистиллятов. [c.241] Качество газов и бензинов коксования и направления их использования рассмотрены подробно в работе [112] и здесь ие описываются. Керосино-газойлевую фракцию — промежуточную между бензином и КОКСОМ — обычно. получают в наибольшем количестве при необходимости ее можно разделить на керосиновую, легкую и тяжелую газойлевые фракции или только на легкую и тяжелую газойлевые фракции. Чем легче исходное сырье и чем меньше компонентов, склонных к структурированию, тем больше выход керосино-газойлевой фракции коксования и тем больше в ней не-изменившихся молекул первичного сырья. [c.241] Таким образом, качество промежуточных (керосино-газойлевых) фракций зависит в значительной степени от свойств сырья/ (табл. 23) [101]. [c.241] Качество керосино-газойлевых фракций, получаемых при коксовании крекинг-остатка и сырья шрямогонного происхождения, различаются существенно. Обычно образующиеся при коксовании крекинг-остатков промежуточные фракции более ароматизиро-ванны. [c.242] Высокое содержание парафино-нафтеновых углеводородов 40—85%) при одновременно большом содержании ароматических углеводородов, низкая зольность, хорошая текучесть керосино-га-зойлевых фракций позволяют использовать их в чистом виде и в виде наполненных систем (например, асфальтенами) различного назначения. В чистом виде керосино-газойлевые фракции используют (с предварительным облагораживанием и без него) для производства различных видов топлив (газотурбинное, дизельное судовое топлива), а также в качестве компонентов сырья для производства сажи. [c.242] Жидконаполненные керосино-газойлевые фракции с соотношением дисперсной фазы и дисперсионной среды, обеспечивающим системе необходимые физико-химические свойства, широко используют в промышленности в качестве судовых дизельных топлив, профилактических средств против примерзания и прилипания сыпучих материалов при их транспортировании и др. При высоких степенях наполнения получаемые системы обладают хорошими вяжущими свойствами и их можно использовать для гранулирования пыли (жидкое дорожное покрытие на временных дорогах) или создания прочной пленки для защиты почв от эрозии. [c.242] В связи с внедрением в широком масштабе в народное хозяйство газотурбинных двигателей и среднеоборотных (га=500—700 об/мин) дизелей требуется, и особенно потребуется в дальнейшем, значительное количество жидких мало-н средиевязких топлив соответствуюш,его качества. Благодаря меньшей удельной массе (8—13-кг/л. с.) меньшим габаритам, более низкой стоимости и значительному. сроку службы (35—40 тыс. ч) среднеоборотные двигатели все больше начинают распространяться и для них требуются новые топлива, учитывающие конструктивные особенности двигателя. [c.242] Вернуться к основной статье