«Труды Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина»

Разработка рекомендаций по совершенствованию конструкции и технологии эксплуатации печей пиролиза для конверсии природного этансодержащего газа в этилен

УДК: 66.092-977
DOI: 10.33285/2073-9028-2023-4(313)-128-142

Авторы:

¹ Ухтинский государственный технический университет, Ухта, Российская Федерация
² Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина, Москва, Российская Федерация

Ключевые слова: пиролиз, печь пиролиза, переработка газа, конструкция, змеевик, этилен, технология

Аннотация:

В статье представлены результаты теоретических изысканий и аналитических исследований, направленных на совершенствование конструкции и технологии эксплуатации печей пиролиза для конверсии природного этансодержащего газа в этилен. В результате работы были определены длины змеевика пиролизной печи, соответствующие максимальному выходу этилена при различных технологических условиях. Установлено, что соотношение компонент C2H6/H2O в диапазоне от 1 до 2 приводит к росту выхода этилена до 8 %. Увеличение давления смеси до уровня 0,200–0,295 МПа в соотношении сырье – пар H2O = 1 относительно базового не приводит к значительному росту выхода целевого продукта. При давлении смеси 0,200–0,295 МПа в соотношении сырье – пар H2O = 1,5 относительно базового наблюдается положительная динамика выхода этилена и уменьшение необходимой длины змеевика. Показано, что формирование этилена происходит значительно быстрее, чем при исходном режиме, а наибольшая концентрация его достигается уже при длине змеевика 80 м, что на 3 м меньше базового варианта. Однако при давлении смеси 0,295 МПа в соотношении сырье – пар H2O = 2 относительно базового установлен выход этилена 32,3 %, но для данной технологии необходимая длина змеевика увеличивается до 9 м относительно базового варианта и составляет 92 м, что приводит к повышению затрат на обогрев. Таким образом, предложенные в работе технические и технологические решения по совершенствованию конструкции и технологии эксплуатации печей пиролиза позволят повысить эффективность технологического процесса конверсии природного этансодержащего газа в этилен.

Список литературы:

1. Азиатско-тихоокеанский регион как перспективный вектор экспорта природного газа России / В.В. Бессель, В.Г. Кучеров, А.С. Лопатин, Е.А. Обухова // Труды Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина. – 2020. – № 2 (299). – С. 68–83.
2. Мухина Т.Н. Пиролиз углеводородного сырья. – М.: Химия, 1987. – 240 с.
3. Бахшиян Ц.А. Трубчатые печи с излучающими стенами топки. – М.: ГОСИНТИ, 1960. – 192 с.
4. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: учебное пособие. – 4-е изд. (перераб.). – М.–Ленинград: Госхимиздат, 1948. – 916 с.
5. Хорошилова Д.С., Мельников В.Б., Макарова Н.П. Термодинамическое обоснование низкотемпературной ректификации природного газа с выделением метана для производства сжиженного природного газа // Труды Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина. – 2015. – № 2 (279). – С. 65–72.
6. Березкин В.И. Введение в физическую адсорбцию и технологию углеродных адсорбентов. – СПб.: Виктория плюс, 2013. – 409 с.
7. Масальский К.Е., Годик В.М. Пиролизные установки. – 2-е изд., пер. и доп. – М.: Химия, 1974. – 156 с.
8. Клименко А.П. Получение этилена из нефти и газа. – М.: Гостоптехиздат, 1962. – 652 с.
9. Бервено А.В., Бервено В.П. Исследование сорбционно-кинетических свойств углеродных молекулярных сит // Физикохимия поверхности и защита материалов. – 2009. – Т. 45, № 4. – С. 411–414.
10. Борейко Д.А., Белякова А.А. Анализ существующих технологий конверсии отходящих газов газоперерабатывающих производств в товарный водород // Сфера. Нефть и Газ. – 2023. – № 2 (89). – С. 46–50.
11. Борейко Д.А., Белякова А.А., Сериков Д.Ю. Совершенствование технологии извлечения товарного водорода из отходящих газов на установках получения технического углерода отечественных газоперерабатывающих производств // Инженер-нефтяник. – 2023. – № 2. – С. 50–55.