close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

2328 s.a. glazirin i dr. atalicheskiy kreking i ochistka uhodyashih gazov s.a. glazirin g.s. bekisheva a.e. ramazanov

код для вставкиСкачать
ISSN 1811-1858
FblAblMH ЖУРНАЛ
J0e\
СТОРАЙГЫРОВ АТЫНДАГЫ
Ш
Павлодар memaekettik
УНИВЕРСИТЕТ!
^ H lb rf
>НЕРГЕТНКАЛЫК(ЕРИа
ПМУ ХАБАРШЫСЫ
ЗЕСТНИК ПГУ
2'
серия ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ
С. Торай<ыров аты н дагы П авлодар мемлекегНк
университетш щ гы лы м и ж урналы
Научный ж урнал П авлодарского государственного
университета имени С. Т орайгы рова
1997 мсылы цурылгап
Основан в 1997 г.
II
С. Торайгыров
II
атындагы ПМУ-дщ
{ академик С.Еейсембав!
атындагы гылыми
К1ТАПХАНАСЫ
ПМУ
ХАБАРШЫСЫ
ВЕСТНИК ПГУ
Э Н ЕРГЕТ И Ч ЕС К А Я С ЕРИ Я
9011
серия ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ
157
ш ш е д ш е д а т т 0 ш ш ш и ш ш 1 зя ш ю э й ш ш ш ш ш ш д а д а !ш 1 ш ж т 2 (ш к » ш е у |1 к
Теруге 11.12.2011 ж. яаберщдь Басуга 12.12.2011 ж. кол койылды.
Форматы 70x100 1/16. KiTan-журнэл кагазы.
Колем! шартты 6,10 б.т. Таралымы 300 дана. Багасы келйпм бойынша.
Компьютерде беттеген М.А. Ескожинова
Корректорлар: Б.Б. Эубэюрова, М.А. Джумадиева, А.Р. Омарова
Тапсырыс №1625
Сдано в набор 11.12.2011г. Подписано в печать 12.12.2011 г.
Формат 70x100 1/16. Бумага книжно-журнальная.
Объем 6,10 ч.-изд. л Тираж 300 экз. Цена договорная.
Компьютерная верстка М.А. Ескожинова
Корректоры: Б.Б. Аубакирова, Б.В. Нургожина, А.Р. Омарова
Заказ №1798
«КЕРЕКУ» баспасы
С. Торайгыров атындагы
Павлодар мемлекетпк университет!
140008, Павлодар к., Ломов к., 64, 137 каб.
67-36-69
E-mail: publish@psu.kz
kereku@mail.ru
УДК 628.538:665.644
С.А. ГЛАЗЫ РИН, Г.С. БЕКИШ ЕВА, А.Е. РАМ АЗАНОВА
КАТАЛИТИЧЕСКИЙ КРЕКИНГ И ОЧИСТКА
УХОДЯЩИХ ГАЗОВ
Крекинг — это высокотемпературная нефтепереработка и её фракций с
целью получения, как правило^ продуктов меньшей молекулярной массы —
моторных топлив, смазочных масел и т. п., а также сырья для химической
и нефтехимической промышленности. Крекинг протекает с разрывом связей
С—С и образованием свободных радикалов или карбанионов. Одновременно
с разрывом связей С—С происходит дегидрирование, изомеризация,
полимеризация и конденсация как промежуточных, так и исходных веществ.
В результате последних двух процессов образуются так называемый крекингостаток (фракция с температурой кипения более 350 °С) и нефтяной кокс.
32
В ест ник ПГУ № 2, 2011
8Ш в8Ш е8&ШаВДаВДШ&№8даЗ№ВВВДШЗШЕ80Ш вШ !Ш В Ш Ш Ш В Ш Ш Ш Ш 8 Ш8 В Ш Ш в8ВДЗ
Каталитический крекинг— термокаталитическая переработка нефтяных
фракций с целью получения высокооктанового бензина.
К ат ал и т и ч е ск и й к р е к и н г — од ин из важ нейш их п роц ессов,
обеспечивающих глубокую нефтепереработку. Внедрению каталитического
крекинга в промышленность в конце 30-х гг. XX в. (США) способствовало
создание эфф ективного с больш им сроком службы катализатора на
основе алюмосиликатов. Основное достоинство процесса — больш ая
эксплуатационная гибкость, возможность перерабаты вать различное
нефтяные фракции с получением высокооктанового бензина и газа, богатого
пропеном, изобутаном и бутенами; сравнительная легкость совмещения
с другими процессами, например, с алкилированием, гидрокрекингом,
гидроочисткой, адсорбционной очисткой, деасфальтизацией и т. д. Такой
универсальностью объясняется весьма значительная доля каталитического
крекинга в общем объёме нефтепереработки.
Сырьём для каталитического крекинга служит обычно газойль, из
которого получают 30— 40% бензина (с содержанием изопарафинов до 50%),
45— 55% каталитического газойля, 10— 20% газа (в т. ч. 6— 9% С4Н10бутилшовой фракции, являющейся химическим сырьём) и 3—6% кокса.
Крекинг проводят при 650— 800°С в присутствии катализаторов,
например окиси никеля, на огнеупоре. Преимущество метода — низкое
коксообразование и большей выход олефинов. Основное целевое назначение
каталитического крекинга —производство с максимально высоким выходом
(до 50% и более) высокооктанового бензина и ценных сжиженных газов
— сырья для последующих производств высокооктановых компонентов
бензинов изомерного строения. Получающийся в процессе легкий газойль
используется обычно как компонент дизтоплива, а тяжелый газойль с
высоким содержанием полициклических ароматических углеводородов—как
сырье для производства технического углерода или высококачествен ного
электродного кокса (например, игольчатого).
Каталитический крекинг — процесс каталитического деструктивного
превращения тяжелых дистиллятных нефтяных фракций в моторные топлива
и сырье для нефтехимии, производства технического углерода и кокса.
Процесс протекает в присутствии алюмосиликатных катализаторов при
температуре 450-500 °С и давлении 0,07-0,3 Мпа.
Существует две основные причины для очистки промышленных
г а зо в : э к о н о м и ч е с к а я в ы г о д а и за щ и т а о к р у ж а ю щ е й ср е д ы в
широком смысле этого слова. Так, прибы ль мож ет бы ть получена
при использовании отходящ их доменных газов для получения тепла
и электрической энергии при условии, что из газов будут удалены
пылевидные примеси для наиболее полного сгорания. С другой стороны,
из отходящ их газов можно извлекать оксид серы и восстанавливать
серия ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ
33
ошввгаоешвннюЕапядоашеешеявзшвжйхэддеятяЕдозвздовядошюшввдкяав
его до серы экономически выгодным путем или, например, выделять
германий из летучей золы некоторых углей.
Защита рабочих, занятых в п р о м ы ш л е н н о с т и , и населения вообще от
воздействия вредных примесей, а также сохранение чистоты окружающей
среды является другой причиной очистки газов. Например, отходящие газы,
содержащие такие токсичные примеси, как мышьяк или сви№Ц, представляют
серьезную опасность для здоровья окруж аю щ его населения. Другие
отходящие газы, содержащие фтористые соединения или оксид серы, хотя и
не представляют непосредственной опасности для здоровья людей при данной
концентрации, но могут уничтожать растительность, постепенно разрушать
окружающие нас сооружения, усложняя жизнь в промышленном городе.
Загрязкние воздуха может быть естественным или возникать в результате
деятельности человека. Естественное загрязнение обусловлено морскими
брызгами, эрозией почвы или низвержениями вулканов. Биологическое
разложение, в частности жизнедеятельность почвенных бактерий, ведет к
образованию больших количеств сероводорода, аммиака, углеводородов,
оксидов азота (N O, NO, NO,) и углерода (СО, СО,). Во всех этих случаях
результаты деятельности природных источников гемного превышают результанты
«рукотворной» деятельности. Исключением в этой области является эмиссия
СО, (около 220-109 кг ежегодно), которая обусловлена практически полностью
выхлопными газами и намного превосходит количества, созданные природными
источниками, например, .т е с н ы м и пожарами.
Загрязнение атмосферы вследствие деятельности человека возникает
либо при сжигании углесодержащих веществ - угля и продуктов его
переработки, нефти и древесины, либо как отход производства химических
веществ и цемента, металлургической и горнодобывающей промышленности,
а также при сжигании бытовых отходов.
В продуктах сгорания, удаляемых в атмосферу из котлов, работающих на
топливах, содержащих органическую и колчеданную серу, имеются оксиды
серы. В основном они находятся в виде SO, и в «больш ом количестве, до
1-2%, в виде SOr
Количество оксидов серы в газах, кг/ч, определяется по формуле:
, у.-.,
|)
10 7н 5
где Вр- расчетный расход топлива, кг/ч; 5Д*- содержание горючей
серы в рабочей массе топлива, %; М щ , тя - молекулярные массы сернистого
ангидрида и серы.
Возможно применение следующих методов очистки газов от S 0 2 и SO,:
- абсорбция жидкими растворами различных веществ;
- адсорбция с применением в качестве адсорбента твердого вещества;
34
В ест ник П Г У № 2, 2011
шшштшштшштштшт!Етштш&шш!втш0тттошетшяшят
- поглощение SO , и S 0 3различными веществами с образованием при
этом других соединений.
Различают методы мокрой и сухой очистки газов.
Известны две группы методов мокрой очистки. Первая основана на
осуществлении процессов, при которых сначала происходит удаление SO ,
за счет его физического растворения в различных поглотителях, затем
поглощ енный S O , выделяется из растворителя путем его нагрева или
отгоняется под вакуумом, а растворитель может быть снова использован для
очистки. Наиболее удобным и дешевым поглотителем является вода, однако
она малоэффективна при низких концентрациях SO,, и поэтому приходится
применять более эффективные и дорогие поглотители.
Во второй группе методов мокрой снистки, более распространенной, в качестве
поглотителя применяют водные растворы или взвеси веществ, переводящие
оксиды серы в сульфиты и сульфаты. При этом одним из наиболее эффективных
абсорбентов оказался аммиак. В такси сероулавливающей установке аммиак вступает
во взаимодействие с сернистым ангидридом с образованием сульфита аммония:
2
+ S 0 2 + Н 20 = (! Щ ), SO,
(2)
а сульфит аммония затем поглощ ает SO , с образованием при этом
бисульфита аммония:
(NH3\S O j + s a 2 + Н20 1 2 NH4HSO}
(3)
О бразовавш ийся раствор бисульф ата аммония м ож ет быть затем
переработан в товарную продукцию.
Технологическая схема осуществленного в промышленном масштабе
метода мокрей очистки продуктов сгорания показана на рисунке 1.
Рисунок 1- Принципиальная технологическая схема мокрой очистки газов
от оксидов серы
1 - абсорбер; 2 - Фильтр; 3 - отстойник; 4 - аэраторы; 5 - насос
серия ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ
35
Существенными гедостатками всех мокрых методов очистки являются
насыщение очищенных газов водяными парами и снижение их температуры,
в результате чего потоки газа опускаются вблизи места их выброса, где
концентрация S 0 2может стать больше, чем при выбросе нэочшценного газа.
Методы сухой очистки основаны на способности неорганических солей
металлов, в основном оксидов серы с образованием сульфитов и сульфатов
этих металлов. В присутствии кислорода окисление происходит практически
до образования сульфатов. Абсорбентами могут быть оксиды алюминия,
марганца, железа, калия, натрия и др.
На 2 рисунке показана схема установки, в которой в качестве абсорбента
применен полукокс твердого топлива, очищенной от серы.
Рисунок 2 - Принципиальная технологическая схема очистки газов от
оксидов серы адсорбционным способом с приметш ем полукокса
1 - воздухоподогреватель; 2 - дымосос; 3 - адсорбер; 4 - вентилятор;
S вентилятор высокого давления; 6 —десорбер; 7 - циркуляционная
в о з д у х о д о в к а ; 8 - подогреватель газа; 9 - выпуск адсорбента; 10 - сито
Методы мокрей и сухой очистки от оксидов серы, удаляемых в атмосферу
из котлов, ж получили еще широкого промышленного применения вследствие
больших капитальных затрат, необходимых для их сооружения, а также
значительных расходов на эксплуатацию.
В настоящее время основными мероприятиями для предотвращали! загрязнения
атмосферы оксидами серы являются методы очистки газа гепосредсгвенно в процессе
сжигания топлива, а также уменьшения концентрации S 02и SO,.
Сокращение выбросов в атмосферу оксидов азота дымовыми газами
принципиально может быть осуществлено по следующим основным направлениям:
36
Вестник ПГУ N92, 2011
- применение технологии сжигания топлива, предотвращающей
значительное окисление азота воздуха и топлива, в частности использование
для горения в качестве окислителя кислорода;
- применение жидких или твердых сорбштов, поглощающих из дымовых газов
с последующей регенерацией и получением товарных форм связанного азота;
- каталитическое разложение оксида азота на элементарный азот и
кислород.
Принципиальная технологическая схема каталитически-абсорбционной
очистки дымовых газов от монооксида азота показана на рисунке 3.
Дымобые
Рисунок 3 - Принципиальная схема адсорбционной очистки газов от
оксидов азота
1 - охлаждение газов; 2 - сушка газов; 3 - каталитическое окисление NO и
N 0 2в кипящем слое; 4 - подача сорбента; 5 - десорбция NO,;
6 - производство азотной кислоты
Практически уменьшение выбросов оксида азота в атмосферу котлами
наиболее реально в настоящее время достичь путем применения рациональной
технологии сжигания топлива.
Для удаления диоксида серы из дымовых газов можно использовать
каталитическое окисление. На первый взгляд кажется, что простейшим
методом удаления S 0 0 их дымовых газов является ее прямое окисление до S 0 3
и последующая абсорбция серной кислоты. Однако на практике возникают
затруднения, связанные с относительно высокой температурой, необходимой
для проведения каталитического окисления. Это относится и к удалению
летучей золы из дымовых газов при высоких температурах до подачи газа в
контактный аппарат, а также и к эффективному улавливанию тумана серной
кислоты до выброса очищенного газа в атмосферу.
При 400-600°С и избытке воздуха роль катализатора может выполнять
стальной газоход, причем конечная концентрация S 0 3 составляет примерно
1% по отношению к исходному оксиду SO,. Чтобы рассматривать конверсию
S 0 2 и S 0 3 как основу метода удаления оксидов серы из дымовых газов,
необходима чтобы степень конверсии была более 90%.
серия ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ
37
РШбршдриершоидЕмзЕщдашшнзжкошдэддйшджюешшкэшйиицршорШздшд
Мокрые абсорбционные способы очистки дымовых газов от сернистого
ангидрида, использующие в качестве сорбента недорогой и недефицит ный
материал (известь, известняк) получили наибольшее распространение в мире,
несмотря на опасность образования в аппаратах трудноудаляемых отложений.
Из всего количества действующих на сегодня в мире сероулавливающих
установок около 90% составляют установки, использующие этот метод.
В основе метода мокрой абсорбционной очистки дымовых газов лежит
нейтрализация сернистой кислоты, получающейся в результате растворения
диоксида серы, содержащегося в дымовых газах, гидратом окиси Са(ОН),
(известью) или карбонатом кальция СаСО, (известняком).Известь более
дорогой и дефицитный материал. Однако применение извести в качестве
сорбента позволяет почти в 2 раза сократить расход реагента, снизить расход
электроэнергии на приготовление суспензии и орошение абсорбера. Поэтому
в ряде случаев применение может быть оправдан^ жсмотря на та, что по
сравнению с известняком ее стоимость может быть в 2...2,5 раза выше. С
применением извести в США работают около 35% мокрых сероочистных
установок, в Германии - 20%, в Японии - 11%.
Преимуществом метода является:
- применением в качестве реагента недорогих и недефицитных природных
материалов;
- относительная простота технологии при высокой степени очистки газов
от SOz, достигающая в современных установках 95.. .98%;
- получение конечного продукта, пригодного для дальнейшего
использования;
- сравнительно i t высокие капитальные затраты на сооружение установки.
Промышленные установки сероочистки первого поколения, работающие
по мокрому известняковому принципу, появились в начале 70-х годов в
США и в Японии и не получили широкого распространения, так как в них
происходило зарастание абсорбента трудноудаляемыми отложениями, а
в качестве конечного продукта получались смесь золы, сульфита кальция
и непрореагировавшего известняка, которая после обезвоживания должна
направляться в специальные хранилища.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1СуербаевХА^ЖубановК А Кэталигаческие процессыгефгеперерабагывающей
промьшдатоли/УАлмагш: «К^зак университет, 2002,- 153 с.
2 Внуков А.К. Защита атмосферы от выбросов энергообъектов // М:
Энергоатомиздат, 1992.- 176 с.
3 Мазур И.И., Молдаванов О.И., Шишов В.Н. Инженерная экология.:
Справочное пособие//Под общ.ред. И.И. Мазура. М.: «Высшая школа»,
1996г. - 665 с.
38
Вестник ПГУ №2, 2011
Павлодарский государственный университет имени С. Торайгырова,
г.Павлодар. Материал поступил в редакцию 11.12.2011.
С.А. ГЛАЗЫРИН, Г.С. БЕКИШЕВА, А.Е. РАМАЗАНОВА
КАТАЛИТИКАЛЬЩ КРЕКИНГ Ж 0Н Е KETETIH ГА ЗД А РД А Н
ТАЗАРТ
S.A. GLAZYRIN, G.S. BEKISHEVA, А.Е. RAMAZANOVA
CATALYTIC CRACKING A ND CLEANING OF GETTING GASES
Тушндеме
Бул мок/anada коталитикальщ крекинг к$рьтгысынан кететт
газдарды т азарт у adicm epi цараст ырылган.
Resume
M ethods o f cleaning o f waste g a ses o f setting catalytic cracking are
described in this article.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
300 Кб
Теги
ochistki, ramazanov, 2328, bekisheva, kreking, atalicheskiy, gazov, glazirin, uhodyashih
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа