Пиролиз углеводородов

Пиролиз — разложение органических соединений, сопровождающееся их деструкцией. Пиролиз происходит под действием высоких температур (выше 700° С). Осуществляется в газопаровой фазе без доступа воздуха. Помимо деструкции пиролиз может сопровождаться процесссом полимеризации.

Под действием высоких температур углеводороды распадаются с образованием предельных и непредельных углеводородов с более низким молекулярным весом. Например, при пиролизе пропана получаются этилен и метан:

С₃Н₈->С₂Н4 + СН₄. (17.10)

Сырьем для пиролиза являются продукты переработки нефти (газы, содержащие этан и пропан; пропановая и бутановая фракции; бензин, керосин), попутные газы нефтедобычи и газы, выделяющиеся из нефти, природные углеводородные газы. Пиролизом газообразных и жидких углеводородов получают этилен, пропилен, ацетилен и другие углеводороды, являющиеся основным сырьем нефтехимического синтеза.

При пиролизе происходит целый комплекс химических преврамдений, из которых можно выделить две основные группы реакций:

1) реакции, связанные с распадом исходного сырья, ведущие к образованию значительного количества непредельных углеводородов (первичные реакции);

2) реакции синтеза новых углеводородов, образующихся в результате взаимодействия продуктов первичного распада (вторичные реакции).

Первичные реакции разложения протекают при высоких температурах, причем чем меньше молекулярный вес углеводорода, тем более высокая температура необходима для его разложения. Так, мётан разлагается при 900° С, этан — выше 600° С, пропан — выше к 500° С. Вторичные реакции при пиролизе протекают по механизму I дегидрирования, полимеризации и поликонденсации. I Процессы пиролиза сопровождаются увеличением объема реакционной смеси. Поэтому снижение давления способствует увеличению выхода этилена и пропилена. Для снижения парциального давления исходного сырья используют водяной пар. Он уменьшает вероятность протекания вторичных реакций и тормозит процессы коксообразования.

Влияние на выход непредельных углеводородов оказывает время нахождения углеводородов в зоне высоких температур (продолжительность контактирования).

Пиролиз осуществляется в реакторах полного вытеснения (трубчатых печах). Перед пиролизом жидкости испаряют, пары и газы очищают от сернистых соединений, подогревают и подают в змеевик печи. В змеевике при высокой температуре и осуществляется пиролиз. Пиролизный газ по выходе из реактора подвергают резкому охлаждению («закалке»), чтобы прекратить реакцию, затем окончательно охлаждают, отделяют тяжелые (жидкие) углеводороды и осуществляют разделение, выделяя целевые продукты.

Пожарная опасность процесса пиролиза связана с использованием трубчатых печей, в которых нагревается до высокой температуры большое количество горючих углеводородов. Эта температура часто бывает значительно выше температуры самовоспламенения. При повышении температуры резко возрастают скорость и глубина пиролиза. Так, увеличение температуры на 15...25° С сверх оптимального значения (800° С) ускоряет пиролиз бутана, пропана и этана примерно в два раза. Кроме того, при повышении температуры увеличивается скорость реакций распада углеводородов до углерода и водорода, что сопровождается интенсивным коксообразованием. Поэтому предусматривается контроль за температурным режимом реакторов и автоматическое регулирование температуры нагрева продукта в змеевиках печи.

Опасным является изменение состава сырья. Увеличение содержания тяжелых углеводородов в сырье без соответствующей корректировки температурного режима может привести к интенсивному образованию кокса и прогару труб.

Увеличение времени контактирования приводит к коксообразованию. Коксообразование происходит при уменьшении подачи сырья в змеевик и, следовательно, при уменьшении скорости газового потока в нем. Поэтому предусматривается автоматическое регулирование подачи сырья в змеевик.

Торможение коксообразования достигается путем разбавления сырья водяным паром. Особенно это эффективно при пиролизе жидких углеводородов. Поэтому предусматривается автоматическое регулирование подачи пара в соответствии с заданным соотношением водяной пар — сырье.

Для предотвращения прогара трубы делают из высококачест­венных жаростойких сталей, соблюдают температурный режим работы печей, своевременно осуществляют очистку змеевиков от отложений кокса.

Давление в змеевиках может повышаться из-за закоксования труб и как следствие — увеличения гидравлического сопротивления системы; из-за попадания в змеевики жидкого углеводородного конденсата и его вскипания; из-за нарушения режима закалки пиролизного газа (при уменьшении или прекращении подачи воды в закалочные аппараты и скрубберы).

Предусматривается автоматическое регулирование температуры перегрева сырья в трубчатых перегревателях и температуры пиролизного газа по выходе его из закалочных аппаратов и скрубберов-охладителей. Печи пиролиза оборудуют стационарными системами паротушения и паровой завесы.

Часть третья

Методы пожарного надзора

за технологическими процессами

производств

ГОСТ 12.1.033-81 определяет термин «пожарный надзор» как и функцию пожарной охраны, состоящую в осуществлении контроля |за выполнением мероприятий, направленных на обеспечение пожарной безопасности объектов и повышение эффективности борьбы с пожарами.

Органы госпожнадзора в соответствии с поставленными перед ними задачами

осуществляют контроль за соблюдением министерствами, ведомствами, организациями, должностными лицами, а также гражданами правил и норм, направленных на предотвращение пожаров, обеспечение безопасности людей в случае возникновения пожара, обеспечение объектов народного хозяйства и населенных пунктов : средствами противопожарной защиты и пожарной техники, а так же других правил и норм пожарной безопасности;

разрабатывают обоснованные рекомендации (для соответствующих органов) по усилению пожарной защиты городов (населенных пунктов) и объектов народного хозяйства;

разрабатывают и утверждают (с участием заинтересованных : организаций) правила пожарной безопасности при сооружении и эксплуатации объектов народного хозяйства, зданий, сооружений; участвуют в государственных комиссиях по приемке в эксплуатацию объектов народного хозяйства, зданий, сооружений;

осуществляют контроль (выборочно) за выполнением проектными и строительными организациями противопожарных требований, предусмотренных общегосударственными нормами и правилами;

оказывают предприятиям, учреждениям, организациям помощь в деле обучения рабочих, служащих, учащихся правилам пожарной безопасности и повышения квалификации инструкторов (инженеров) пожарной профилактики.

В целях поддержания высокого уровня пожарной безопасности в стране органы госпожнадзора вправе привлекать (по согласованию с руководителями объектов, организаций) соответствующих специалистов к участию в разработке мероприятий, направленных на предотвращение возникновения и развития пожара.

В соответствии с действующим законодательством работники госпожнадзора могут применять меры административного воздействия к должностным лицам и гражданам за нарушение правил пожарной безопасности, а также приостанавливать частично или полностью работу предприятий, в которых создалась непосредственная угроза возникновения пожара.

Организационно-правовые основы работы госпожнадзора изучаются в курсе «Научная организация управления и труда в пожарной охране». В данном учебнике будут рассмотрены лишь те вопросы деятельности госпожнадзора, которые касаются надзора за технологическими процессами производств. Исходя из многоотраслевой разветвленности промышленного и сельскохозяйственного производства даже в пределах конкретной административно-территориальной единицы (область, район, город), непрерывного появления новых производств и коренной реконструкции действующих, а также учитывая относительную малочисленность пожарной охраны и ограниченные возможности узкой специализации ее сотрудников, наиболее оптимальным вариантом следует считать овладение будущими инженерами противопожарной техники и безопасности методами пожарного надзора за технологическими процессами производств.