TVORBA UHLÍKATÝCH PRODUKTŮ PŘI I PYROLÝZE UHLOVODÍKŮ

Transkript

1 TVORBA UHLÍKATÝCH PRODUKTŮ PŘI I PYROLÝZE UHLOVODÍKŮ Martin Hrádel 5. ročník Školitel: Doc. Ing. Zdeněk Bělohlav, CSc.

2 Obsah Úvod Mechanismus vzniku a vlastnosti uhlíkatých produktů Provozního sledování tvorby uhlíkatých produktů Laboratorní hodnocení surovin z hlediska tvorby uhlíkatých produktů Závěr

3 Úvod Druhy uhlíkatých produktů: - tvorba uhlíkatých úsad ve vlásenkách a v kotlích na odpadní teplo ( 0,1 hm. ) - úlet drobných částic do primární kolony, kontaminace pracího oleje - tvorba oxidů uhlíku v reakční směsi ( 0,1 obj. %) Důsledky tvorby uhlíkatých produktů: - zmenšování reakčního objemu - růst lineární rychlosti a tlakové ztráty ve vlásenkách - zhoršená selektivita, růst teploty stěn a stárnutí vlásenek - snížení účinnosti chlazení v kotlích Výzkum tvorby uhlíkatých produktů: - detekce oxidů - gravimetrie - izotopy

4 Zdroje uhlíkatých produktů Heterogenně katalyzované reakce: - adsorpce alkenů a aromátů na aktivní kovová centra - karbidy kovů, difúze uhlíku - vláknité Heterogenní nekatalyzované reakce: - adice radikálů na radikály úsad - růst úsad - vrstvené, šupinaté úsady Homogenní nekatalyzované reakce: - kondenzace aromátů a cykloalkenů - kapičky dehtu - sypké částice a porézní úsady

5 Provozní monitoring pyrolýzních pecí Analýza časových řad: - provozní data z různých období let 1999 až 2005 Chemopetrol Litvínov - pyrolýzní pece s reaktory typu SRT I, SRT III a GK6 - výběr stabilních pracovních period -směsi ethanu a propanu, primární benzíny, APO, HCVD Sledované parametry: - tlaková ztráta v reaktorových vlásenkách - maximální teplota vnějších povrchů vlásenek - teplotní spád v kotlích na odpadní teplo - ostrost (poměr methanu a propylenu) - obsah oxidu uhelnatého v reakční směsi

6 Tlaková ztráta ve vlásenkách E/P - směsi ethanu a propanu, B - primární benzíny APO - atmosférické plynové oleje, HCVD - destilační zbytky z hydrokrakování SVK UOT

7 Maximální teplota vnějšího povrchu vlásenek Povrchová teplota vlásenky výstupní teplota směsi E/P - směsi ethanu a propanu, B - primární benzíny APO - atmosférické plynové oleje, HCVD - destilační zbytky z hydrokrakování SVK UOT

8 Teplotní spád v kotlích na odpadní teplo Teplota směsi na výstupu z vlásenky - teplota na výstupu z TLE E/P - směsi ethanu a propanu, B - primární benzíny APO - atmosférické plynové oleje, HCVD - destilační zbytky z hydrokrakování SVK UOT

9 Ostrost Poměr methanu a propylenu E/P - směsi ethanu a propanu, B - primární benzíny APO - atmosférické plynové oleje, HCVD - destilační zbytky z hydrokrakování SVK UOT

10 Vliv zmenšení reakčního objemu na selektivitu Výpočet pomocí matematického modelu: - simulace pyrolýzy APO - konstantní zatížení a výstupní teplota - tvorba uhlíkatých úsad zmenšuje reakční objem - růst obsahu methanu Propylen Ostrost Methan

11 Obsah CO v produktech pyrolýzy Oxid uhelnatý: - reakce uhlíkatých látek s vodní parou - katalytická redukce CO 2 HCVD APO HCVD Benzíny ny

12 Laboratorní studium tvorby uhlíkatých úsad: Neparametrická korelace: Korelace výtěžků produktů laboratorní pyrolýzy s odhadem provozní tvorby uhlíkatých úsad z nárůstu maximálních teplot stěn vlásenek. Hodnocené vzorky: - 10 ethan / propan - 13 benzínu - 10 APO - 20 HCVD Pyrolýzní plynová chromatografie SVK UOT Vodík Metan Etan Ethylen Propan Propylen Acetylen Propadien i-butan n-butan trans-2-buten 1-Buten i-buten cis-2-buten Propin 1,3-Butadien Cyklopenten trans-2-penten 2-Methyl-2-buten n-pentan 1-Penten 2-Methyl-1-buten cis-2-penten 1,3-Cyklopentadien 2-Methyl-1,3-butadien Suma C5 Suma C6 Suma C7 Benzen Toluen Xyleny Ethylbenzen Styren Naftalen Suma C9 aromáty Suma C10 aromáty Suma C10+ aromáty Neidentifikovatelné Olej -0,8-0,2 - -0,9 0,0 0,1-0,9 0,0 0,0-0,8 0,6 0,1 0,6 0,0 0,3 0,8 0,8 0,1 0,6 0,3 0,4 0,4 0,2 0,2 0,1 0,5 0,8 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9

13 Závěr Indikátory uhlíkatých produktů: - povrchová teplota vlásenek - teplotní spád ve výměnících tepla - ostrost (poměr methanu a propylenu) - obsah CO v reakční směsi Budoucnost projektu: - analýza přesnějších dat z let laboratorní testování SVK UOT