Dimensionarea serpentinei unui cuptor de piroliză a benzinei

DATE DE PROIECTARE

1. Capacitatea cuptorului: 90000t/an;

2. Natura materiei prime: benzina distilare primara;

3. Caracteristicile de baza ale materiei prime:

- densitatea, =0.709;

- factorul de caracterizare, =12.6;

- masa molara, M=104kg/kmol;

- curba de distilare STAS:

% volum Temperatura, 0C

i 59

5 64

10 70

20 78

30 88

40 96

50 104

60 114

70 124

80 135

90 142

95 148

f 155

Masa moleculara medie comb 286

4. Temperatura de intrare in cuptor: ;

5. Presiunea de intrare in cuptor: ;

6. Temperatura de incepere a reactiilor: ;

7. Raportul apa/materie prima, a=0.68kg/kg;

8. Parametrii cinetici: ;

9. Distributia produsilor de reactie la iesirea din cuptor: ;

Component % gr.

H2 0,75

CH4 14.37

C2H2 0.41

C2H4 30.12

C2H6 3.50

C3H4 0.55

C3H6 14.32

C3H8 0.16

C4H6 3.84

C4H8 8.80

C4H10 1.18

Benzină 17.50

Combustibil 4.5

X%(cons) 82.5

10. Tensiunea termica in zona de convectie: ;

11. Tensiunea termica in zona de radiatie: ;

12. Date constructive ale tuburilor din cuptor:

- diametrul interior: ;

- diametrul exterior: ;

- lungimea tuburilor: L=8m.

13.Conversia globala pe reactor: ;

14.Numarul de ore de functionare: N=7680h;

15.Sarcina maxima a serpentinei:

Capitolul I – Generalitati privind procesul de piroliza

Piroliza reprezinta procesul de cracare termica a hidrocarburilor la temperaturi înalte si presiuni joase pentru a obţine hidrocarburi olefinice uşoare.

Materiile prime folosite sunt:

- hidrocarburi gazoase pure;

- fracţiuni petroliere uşoare lichide;

- reziduuri petroliere.

Obţinerea hidrocarburilor olefinice uşoare este posibila datorita parametrilor la care se desfasoara procesul:

- temperature inalte (>650oC)- care favorizeaza ruperea hidrocarburilor, reactiile de cracare fiind endoterme ;

- presiuni joase (< 3 atm) care fac ca radicalii obtinuti prin ruperea hidrocarburilor sa aiba un timp suficient sa se descompuna in continuare, in produse cu greutati moleculare mai mici.

Realizare industriala a pirolizei

Instalatia de piroliza se poate imparti in doua zone :

- sectia de piroliza propriu zisa numita sectie ‘calda’ ;

- sectia de separare a produselor gazoase numita sectia’rece’.

1. SECTIA DE PIROLIZA

Aceasta contine reactorul si utilajele de racire si de separare ale produsilor de reactie. Materia prima intra in cuptor in zona de convectie unde se incalzeste la 550-650oC, aici se amesteca cu abur, pentru a se elimina formarea cocsului, apoi trece in zona de radiatie , se incalzeste la 780-850oC unde au loc principalele reactii de cracare termica.

Produsele de reactie sunt racite brusc la 450-550oC in generatorul de abur, dupa care trec in coloana de fractionare in produsul de varf format din gaze si benzina. Dupa condensarea benzinei gazele sunt trimise la sectia ‘rece’ de separare a gazelor.

Cuptorul reprezinta reactorul instalatie de piroliza si de aceea proiectarea lui este esentiala pentru procesul de piroliza. Conversia materiei prime depinde de timpul de stationare si de temperatura de reactie. Cu cresterea temperaturii creste conversia in etilena deci randamentul in etilena.

Unul din inconvenientele pirolizei in serpentinele cuptoarelor este depunerea progresiva a cocsului in interiorul tevilor, periodic instalatia de piroliza trebuie intrerupta pentru eliminarea cocsului depus in tuburi.