TVORBA UHLÍKATÝCH PRODUKTŮ PŘI PYROLÝZE UHLOVODÍKŮ
Martin Hrádel 5. ročník
Školitel: Doc. Ing. Zdeněk Bělohlav, CSc. SVK 2005 - UOT
Obsah
SVK 2005 - UOT
•
Úvod
•
Mechanismus vzniku a vlastnosti uhlíkatých produktů
•
Provozního sledování tvorby uhlíkatých produktů
•
Laboratorní hodnocení surovin z hlediska tvorby uhlíkatých produktů
•
Závěr
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 SVK 2005 - UOT
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 SVK 2005 - UOT
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
SVK 2005 - UOT
Tlaková ztráta ve vlásenkách
E/P - směsi ethanu a propanu, B - primární benzíny APO - atmosférické plynové oleje, HCVD - destilační zbytky z hydrokrakování SVK 2005 - UOT
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 2005 - UOT
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 2005 - UOT
Ostrost Poměr methanu a propylenu
E/P - směsi ethanu a propanu, B - primární benzíny APO - atmosférické plynové oleje, HCVD - destilační zbytky z hydrokrakování SVK 2005 - UOT
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
SVK 2005 - UOT
Obsah CO v produktech pyrolýzy Oxid uhelnatý: - reakce uhlíkatých látek s vodní parou - katalytická redukce CO2
HCVD
APO ⇒ HCVD
Benzíny
SVK 2005 - UOT
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 2005 - 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 -0,7 -0,9 0,0 0,1 -0,9 0,0 0,0 -0,8 0,6 0,7 0,1 0,6 0,0 0,3 0,7 0,8 0,8 0,1 0,7 0,7 0,6 0,3 0,4 0,4 0,2 0,2 0,1 0,5 0,8 0,7 0,7 0,9 0,9 0,9 0,9 0,7 0,9
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 2004-2005
-
laboratorní testování
SVK 2005 - UOT
