ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Статические характеристики процесса из "Математическое моделирование и оптимизация пиролизных установок" В реальных условиях изменение состава бензина, поступающего на пиролиз, имеет произвольный характер. Это можно проследить на рис. 1У-2, где для примера показано изменение содержания индивидуальных компонентов в бензине через равные промежутки времени. Соответственно деформируются статические характеристики процесса — смещается их экстремум и изменяется оптимальный режим. Отсюда ясна важность учета влияния состава сырья при управлении промышленными пиролизными печами. [c.81] Для управления пиролизными установками, определения структуры математической модели объекта, ее параметров и возможного диапазона их изменения часто оказывается необходимым иметь, статические характеристики, отражающие зависимость выходных переменных процесса от входных. Такие зависимости по различным каналам получены для реакторов, различающихся по масштабам, конструкциям змеевиков, составам перерабатываемого сырья и т. д. Рассмотрим наиболее общие их особенности. [c.81] Влияние температуры. Основным определяющим фактором для термических превращений в реакторе и эффективности пиролиза является его тепловой режим. При изотермических условиях по длине реактора влияние теплового режима отражается статическими характеристиками по каналам температура процесса — выход, продуктов. Качественный вид этих характеристик (полученных на математической модели, учитывающей кинетику) в широком интервале изменения температуры представлен на рис. 1У-3. В исследуемой области зависимости выходов олефинов от температуры имеют максимумы, выходы метана и водорода возрастают. [c.81] Превращение образовавшихся олефинов в побочные продукты реакции метан, водород, пиросмолу. Различие экстремальных значений температур для этилена, пропилена и бутиленов объясняется различием реакционной способности этих компонентов во вторичных реакциях распада. [c.82] При пиролизе углеводородного сырья на олефины рабочей областью изменения температуры является зона III), соответствующая конечному участку зоны интенсивного разложения сырья (/). [c.82] Тв [46, 50, 51, 113]. Экспериментальные статические характеристики канала — выход продуктов, полученные на физических моделях и промышленных печах, имеют вид, аналогичный полученным при математическом моделировании, но характеризуют процесс в более узком интервале изменения температуры. Примером подобных характеристик пиролиза прямогонного бензина, снятых на промышленной печи, может служить график, представленный на рис. 1У-4. В зависимости от состава сырья, конструкции печи и значений других параметров характеристики смещаются, деформируются, но их вид остается без изменения. [c.83] Анализ статических характеристик канала —выход продуктов процесса позволяет правильно выбрать температурный режим и область его изменения. Рабочий диапазон изменения температуры на выходе из промышленной печи пиролиза на олефины ограничивается температурами, соответствующими максимальному выходу бутиленов и этилена. Начальный участок этого диапазона соответствует бутиленовому режиму, средний — пропиленовому, конечный— этиленовому. Поддержание температуры, превышающей температуру максимального выхода этилена, экономически нецелесообразно. С экономической точки зрения и при учете выпуска всех товарных продуктов и их стоимостей наиболее выгоден температурный режим, близкий к пропиленовому (рис. 1У-5). [c.83] От температуры зависят также многие факторы, существенно влияющие на работу последующих узлов установки газоразделения производства олефинов. Если осуществляется переработка жидких продуктов пиролиза, при определении режима необходимо учитывать зависимость выхода и состава этих продуктов от температуры [51 ] (рис. 1У-6). При определении оптимального режима узла ком-примирования необходимо учитывать плотность пирогаза, которая снижается при увеличении температуры процесса (рис. 1У-7). [c.84] Зависимость пиролиза углеводородов от времени пре бывания исследовалась в работах [36, 145]. Анализ полученных статических характеристик канала т — выход продуктов (рис. 1У-8) показывает его влияние на процесс аналогичное влиянию температуры, т. е. при увеличении т выходы основных товарных олефинов имеют максимум, выходы метана и водорода растут. Это объясняется тем, что при малом времени пребывания будет наблюдаться проскок непрореагировавшего сырья, а при очень высоких — переразло-жение и конденсация олефинов в результате вторичных реакций. [c.85] Это означает, что для повышения эффективности пиролиза углеводородов на олефины при проектировании и управлении процессом необходимо стремиться к сокращению времени пребывания при одновременном повышении температуры реакции. Такая тенденция в настоящее время наблюдается при создании новых пиролизных процессов и реакторов [146—148]. [c.85] Влияние давления. Рост давления в реакционной системе отрицательно сказывается на эффективности пиролиза [41, 149—151 ]. При этом уменьшаются выходы олефинов, суммарный выход газообразных продуктов при пиролизе жидкого сырья и увеличивается выход метана, жидких продуктов (табл. IV, 4) и кокса. [c.85] Влияние давления на процесс пиролиза в трубчатом змеевике является следствием изменения времени пребывания, которое возрастает с ростом давления, и скоростей элементарных реакций, имеющих второй порядок. При его увеличении ускоряются вторичные реакции, приводящие к расходованию олефинов, в частности ускоряется образование ароматических углеводородов из олефинов и радикалов [149]. [c.86] Профиль давления смеси Р х) по длине змеевика, трубы которого имеют постоянное сечение, характеризуется плавной кривой, монотонно убывающей от начала реактора к его концу (рис. IV-10). Наиболее отрицательное влияние на эффективность процесса оказывает повышение давления на конечном участке змеевика, поскольку именно здесь в смеси присутствует большое количество олефинов. [c.86] Профиль Р х) в наибольшей степени определяется конструктивными параметрами и расходами сырья и пара, а также степенью увеличения объема смеси в результате реакции и изменения температуры. [c.86] Влияние соотношения пар—сырье. Разбавление реакционной смеси водяным паром снижает парциальное давление углеводородов, уменьшает время пребывания и способствует повышению выхода этилена, пропилена и бутиленов. С увеличением соотношения пар— сырье снижается выход тяжелой пиросмолы и кокса и повышается общая эффективность процесса [50, 51, 89, 152]. [c.88] Увеличение степени разбавления водяным паром положительно влияет на процесс только до некоторого предела, зависящего от состава сырья. Дальнейшее увеличение добавки пара на выходе продуктов практически не сказывается, но снижает общую эффективность производства за счет )Оста энергетических затрат. Три управлении пиролизными печами соотношение пар — сырье необходимо устанавливать с учетом верхнего и нижнего допустимых пределов. Рекомендуемая степень разбавления различного сырья водяным паром приведена в табл. IV,5. [c.88] Влияние расхода сырья. Этот параметр служит основным управляющим воздействием, с помощью которого изменяется производительность установки. Расход сырья в змеевик печи влияет на время пребывания — см. уравнение (1У.З)—и общее давление реакционной смеси, а соответственно, и на распределение продуктов пиролиза, что необходимо учитывать при управлении. [c.89] Пример таких характеристик промышленной печи пиролиза бензина представлен на рис. IV-16. Коэффициенты их наклонов зависят от конструкции печи, номинальной нагрузки, состава сырья и могут быть как положительными, так и отрицательными. [c.91] На общий характер статических зависимостей качественных показателей пиролиза углеводородов от режимных параметров Гр и F не влияют конструкция печи, состав сырья и другие особенности процесса. Абсолютные значения выходов продуктов, экстремальные точки соответствующих статических характеристик и другие их параметры в каждом конкретном случае различны. Анализ показывает, что поддержание оптимального режима в печах может существенно улучшить экономические показатели пиролиза за счет повышения выходов этилена на 5—10, пропилена на 5—20, бутиленов на 5—12% (отн.) Отсюда следует практическая важность автоматической оптимизации промышленных пиролизных установок. [c.91] Вернуться к основной статье