Пиролиз

Пиролиз (от греч. pýr — огонь, жар и lýsis — разложение, распад), превращение органических соединений в результате деструкции их под действием высокой температуры. Обычно термин используют в более узком смысле и определяют пиролиз как высокотемпературный процесс глубокого термического превращения нефтяного и газового сырья, заключающийся в деструкции молекул исходных веществ, их изомеризации и др. изменениях (см. также Крекинг). Пиролиз— один из важнейших промышленных методов получения сырья для нефтехимического синтеза. Целевой продукт пиролизагаз, богатый непредельными углеводородами: этиленом, пропиленом, бутадиеном. На основе этих углеводородов получают полимеры для производства пластических масс, синтетических волокон, синтетических каучуков и др. важнейших продуктов.

  Первые заводы пиролиза были построены в России (в Киеве и Казани) в 70-х гг. 19 в. Пиролизу подвергали преимущественно керосин с целью получения газа для освещения. Позднее была доказана возможность выделения из смолы, образующейся при пиролизе, ароматических углеводородов. Пиролиз получил широкое развитие во время 1-й мировой войны 1914—18, когда возникла большая потребность в толуоле — сырье для производства тротила (тринитротолуола).

  Сырьё для пиролиза весьма разнообразно: от газообразных углеводородов (этана, пропана) до тяжёлых дистиллятов и сырой нефти. Однако основная масса перерабатываемого пиролизом сырья представлена газообразными углеводородами и бензинами. Эти виды сырья дают наибольшие выходы целевых продуктов при наименьшем коксообразовании. Основное распространение получили в промышленности пиролизные установки трубчатого типа. Сырьё (например, бензин) проходит через паровой подогреватель, смешивается перед поступлением в печь с перегретым водяным паром и подвергается в печи дальнейшему нагреванию и пиролитическому разложению. Конечная температура реакции (на выходе из печи) составляет 750—850 °С. Высокие температуры, короткое время пребывания сырья в зоне реакции и разбавление сырья водяным паром способствуют преимущественному расщеплению с образованием значительного количества газа. Наряду с газом образуется и побочный жидкий продукт пиролиза — смола. Выход смолы для газового сырья в среднем 5%, для бензинов — около 20% (по массе). Для прекращения реакций пиролиза парогазовая смесь, выходящая из печи, подвергается быстрому охлаждению в смесителе — так называемом закалочном аппарате (путём прямого контакта с водяным конденсатом, который при этом испаряется). Дальнейшее охлаждение проходит в котле-утилизаторе, где вырабатывается пар высокого давления. Частично охлажденная парогазовая смесь после котла-утилизатора проходит масляную промывку для удаления частиц сажи и кокса и из неё выделяется тяжёлая часть смолы. Облегчённая парогазовая смесь подвергается дальнейшему охлаждению с последующим отделением водного и лёгкого углеводородного конденсата от собственно газов пиролиза, которые направляются на газофракционирующую установку для выделения этилена и пропилена.

  Смола пиролиза характеризуется высокой концентрацией ароматических углеводородовбензола, толуола, нафталина и др., а также содержит непредельные углеводороды, в том числе циклопентадиен — сырьё для синтеза многих органических продуктов. Компоненты смолы используются для производства высокооктанового бензина, ароматических углеводородов, связующих веществ (кумароно-инденовых смол), электродного нефтяного кокса. В таблице даны примерные выходы наиболее ценных компонентов газа и смолы пиролиза для типичных видов сырья.

  Выходы основных продуктов пиролиза (% по массе)

Прдукты пиролиза

Сырье

 

этан

 

пропан

бензин

(легкий)

газойль

(лег
кий)

Этилен……...

Пропилен…..

Дивинил и

Бутилены…...

Бензол………

Толуол……...

77,7

2,8

 

2,7

0,9

0,2

42,0

16,8

 

4,3

2,5

0,5

33,5

15,5

 

8,8

6,7

3,3

26,0

16,1

 

9,4

6,0

2,9

 

  Пиролиз нефти и др. наиболее тяжёлых видов сырья сопровождается значительными отложениями кокса и нуждается в специальном аппаратурном оформлении. Разработаны модификации пиролиза с использованием циркулирующего теплоносителя. Это позволяет интенсифицировать процесс, сжигая образующийся кокс внутри системы (если применяется твёрдый теплоноситель — кварцевый песок, нефтяной кокс), либо значительно снизить коксоотложение (при газовом теплоносителе, например водяном паре). С целью улучшения технико-экономических показателей пиролиза разрабатывается технология каталитических процессов. Осуществление пиролиза газообразного сырья при температурах около 1200 °С способствует более глубокому превращению сырья: основным продуктом пиролиза является в этом случае ацетилен (сырьё для производства хлоропренового каучука, ацетальдегида и др.).

 

  Лит.: Смидович Е. В., Деструктивная переработка нефти и газа, 2 изд., М., 1968 (Технология переработки нефти и газа, ч. 2); Паушкин Я. М., Адельсон С. В., Вишнякова Т. П., Технология нефтехимического синтеза, ч. 1, М., 1973.

  Е. В. Смидович.


ПраймКемикалсГрупп