СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПИРОЛИЗА

Пиролиз – это один из главных процессов нефтехимического комплекса, поэтому его совершенствование сильно влияет на достижения и общий потенциал всей нефтехимической индустрии. Такая востребованная на данный момент в мире нефтехимическая продукция как полимеры, пластики, синтетические каучуки, эластомеры, производятся из пропилена, этилена, изобутилена, бензола, которые в свою очередь являются продуктами пиролиза.

Основной задачей, которую необходимо решить за короткие сроки в нашей стране, это низкая производительность производств, которые вырабатывают на данный момент основные олефины - пропилен и этилен. Проблема заключается в том, что эксплуатируемых на данный момент мощностей пиролиза недостаточно для полной переработки имеющегося в стране сырья и выпуска востребованных химических продуктов для удовлетворения спроса. В данный момент в РФ функционируют порядка 12 предприятий, имеющие установки пиролиза и перерабатывающие сырье в количестве более 3,5 миллионов тонн в год., средняя мощность установок пиролиза на данных предприятиях около 400 тысяч тонн в год.  С каждым годом доля этих предприятий в РФ растет, но мощностей по переработки сырья не хватает, в связи с ежегодным увеличением добычи. В зарубежных странах развитие предприятий, которые имеют пиролизные установки идет стремительнее, эти установки намного современнее и большинство имеют производительность более 1 миллиона тонн в год. [1-3]

Как было указанно ранее, одним из распространённых процессов получения базовых мономеров этилена и пропилена, является термический пиролиз в трубчатых печах в присутствии пара следующих углеводородов: этана, пропана, газойлей, жидких бензиновых фракций, сжиженных углеводородных газов (СУГ).

Для увеличения перспектив и эффективности процессов пиролиза нужно разнообразить виды сырья для пиролиза, вести работу по уменьшению издержек на материальные и энергетические ресурсы, снижать расходы сырья и увеличивать долю пиролиза тяжелых ее видов (вакуумных газойлей, мазутов и т.д).

Также необходимо развивать современные технологии пиролиза:

- термоконтактный пиролиза, основанные на передачи тепла пиролизуемому сырью при его контакте с нагретыми теплоносителями.

- пиролиз в расплаве металлов (свинец, висмут, кадмий, олово и другие) и их солей (хлориды, карбонаты и другие);

- пиролиз с использованием инициирующих добавок, галогенсодержащих и пероксидных соединений (инициированный пиролиз);

- каталитический пиролиз с использованием гетерогенных катализаторов [4, 5].

В качестве аналога для исследования выбраны печи пиролиза на действующем производстве. Определяющим фактором в данном исследовании – это увеличение выхода этилена с пирогазом.

Для реализации данного новшества за идею взят патент [6]. Способ пиролиза углеводородной смеси, заключающийся в обработке поверхности змеевиков печи пиролиза суспензиями или растворами соединений фосфора, кадмия и цинка ("золь-гель" метод), с последующей сушкой покрытия при температуре 80-100°С и термообработкой при температуре 250-450°С в течение 3-4 часов. При этом образовывается защитное покрытие весом до 70-100 г/м² поверхности и брутто-состава, % мол.: Р₂O₅ 40-50, ZnO/CdO 50-40, и дополнительно из примесей оксидов железа, хрома и никеля, формирующееся за счет состава металла змеевика при термообработке покрытия.

В данной работе предлагается вариант усовершенствования процесса пиролиза этановой фракции, на действующем производстве пиролиза, путем обработки поверхности змеевиков печи пиролиза растворами соединений цинка, кадмия и фосфора с созданием защитного покрытия, инициирующего увеличение выхода этилена и снижающее закоксованность змеевиков.

В ходе исследования был осуществлен расчет матбаланса действующей установки и проектируемой. Данные расчета свидетельствуют о повышении выхода этилена на 3 %, снижении коксообразования на 57%.

Это покрытие закрывает активные центры коксообразования, улучшает селективность процесса пиролиза, увеличивает часовую выработка этилена, без увеличения издержек на энергоресурсы и сырье. За счет этого снижается себестоимость этилена, уменьшается закоксованность змеевиков, что в свою очередь ведет к снижению времени простоя оборудования на периоды выжига кокса. Также это приводит к снижению издержек на утилизацию кокса, как отхода 4 класса опасности.

В работе представлены организационно-управленческие этапы внедрения путей совершенствования производства по реализации программы модернизации печей пиролиза.

Разработан План-график модернизации печи пиролиза на примере Диаграммы Ганта.  Предложено применение Картирования потока работ по модернизации печи пиролиза.

Проведено технико-экономическое обоснование, которое свидетельствует о экономической целесообразности проекта. NPV проекта составляет 1049,562 млн. рублей, PI равен 10,44. Срок окупаемости составляет 1 год. IRR равен 182 %. Анализ на устойчивость показал, что проект является устойчивым.