Войти используя аккаунт
Войти используя аккаунт:
Логин Пароль Забыли свой пароль?

Блоги

5.11.2018 / 11:04

Театр пиролизных миниатюр

«Архивны юноши толпою

На Таню чопорно глядят

И про нее между собою

Неблагосклонно говорят»

«Евгений Онегин» (гл. 7, строфа 49) А. С. Пушкин

По данным “International Survey of ethylene from steam crackers”, на конец 2016 года в мире работает 395 установок пиролиза. Из них к «мегакрекерам» относится всего 31 установки: 26 мощность от 1 до 1,5 млн тонн в год, 3 штуки с мощностью от 1.5 до 2 млн тонн в год и 2 установки мощностью более 2 млн тонн в год. Тобольский я тоже сосчитал.

Пиролизов с интервалом мощности 200 -1000 тыс. тонн в год в мире 332 штуки, из них основная масса имеет мощность в диапазоне 200-600 тыс. тонн в год (282 штук), соответственно, в интервале 600-1000 работает 50 штук.

На что я хочу здесь обратить внимание, так это на малышей с мощностью от 30 до 90 тыс. тонн в год (имеется 14 штук) и от 90 до 140 тыс. тонн в год (18 штук). Малышей, стали быть, 32 штуки.

Несколько примеров распределения по странам:

· Германия: 11 установок, есть на 100, есть и на 700 тыс. тонн в год;

· Китай: 27 установок, есть и на 20 (двадцать!) тыс. тонн в год и вплоть до 1,2 млн тонн в год;

· США: куча-мала из 34 установок в интервале от 100 до 2200 тыс. тонн в год;

По остальному глобусу каждый поглядит самостоятельно. Кроме того, не будем буквоедствовать и уточнять, какие приведены мощности: проектные или достигнутые. Перейдем к интересному.

Самая большая ошибка при сравнении «Мега» и «Мини» заключается в том, что вообще их нельзя сравнивать. Они разные по своей сути и предназначению. Об уфимских реликтах (три пиролиза 2хПЭ-50 и ПП-100) говорить не будем. Там руки были заняты тасованием колоды собственников, а не экономикой производства. А вот пермский пиролиз ЭП-60 совсем не нонсенс, а его сбалансированность с этилбензолом для стирола является типовой схемой для подобных установок.

Здесь мы подходим к главному: оптимальность мощности пиролиза определяется продолжением цепочки переработки, т. е. мономеров и жидких продуктов на нем получаемых. Например, пиролизы 30 – 100 тыс. тонн в год, работающие на производство этилена для ПВХ, вообще никто не считает, в статистике их не видно. Делим указанную мощность на 0,46 и получаем мощность ПВХ. Если сырьем для них является этан, так вообще милое дело, хотя от С3-С4 и нафты они тоже не отказываются. И никаких тебе этиленопроводов, никакой зависимости от богатого ангарского или салаватского соседа. Новокуйбышевский этановый пиролиз мощностью 100 тыс. тонн в год сцеплен с этанолом, его и из-под стола то не видно, но он типовой и таких много, однако в статистике их не учитывают, пишут – этиловый спирт.

Бьюсь об заклад, что в сводке “International Survey of ethylene from steam crackers” пропущено еще столько же малюток, сколько и перечислено. В любом случае, они совсем не являются редкостью.

Давайте сузим круг, а иначе мы будем до Нового года разбираться. Забудем о чисто этановых пиролизах, как о больших, так и о маленьких. Забудем о пиролизах, работающих на жидком сырье или С3-С4 с мощностью по этилену более 100 тыс. тонн в год. Забудем о пиролизах, в которых этилен является целевым продуктом. Нам же нужен пропилен, пироконденсат и тяжелая смола. Этилен не нужен совсем – это зло, приносящее массу проблем и вообһе отход производства. Шутка, конечно, но в каждой шутке, как известно, присутствует лишь доля шутки. Конечно, от бутадиена я бы не отказался, но пиролизы маленькие, какой с них бутадиен? Никакого, т. е. тоже – зло и отход.

Следите за руками, это именно то интересное, что я обещал: как избавится от этилена.

Всем хорошо известен процесс метатезиса С4:

1.1 Бутен-2 (0,7) + Этилен (0,3) = Пропилен (1)

На больших пиролизах сначала из фракции С4 экстрагируют бутадиен ( а иногда и изобутилен), и только потом “хвост» отправляют на метатезис.

Процесс метатезиса С5, где вместо бутена-2 используются амилены, известен гораздо меньше:

1.2 Пентен (0,55) + Этилен (0,45) = Пропилен (1)

Амиленовую фракцию С5 пиролиза или отправляют рециклом назад в процесс, или используют для выделения изопрена. В первом случае режим и сырье пиролиза выбирают с минимальным выходом С5 (не более 12% масс.), во втором случае стараются подобрать и сырье, и режим для достижения выхода С5 в продуктах пиролиза не менее 20-22% масс.

1.3 Бутиленовый режим пиролиза, которые все основательно позабыли, так как на больших установках его не применяют, а на маленьких это очень даже распространенная вещь.

Процессов димеризации этилена достаточно много, но нам необходим процесс каталитической димеризации этилена до соотношения Бутен-2/Бутен-1, как 9/1:

1.4 Этилен (0,5) + Этилен (0,5) = Бутен-1 (0,1) + Бутен-2 (0,9)

Ясно-понятно, что по уравнению 1.4 мы создали сырьевую базу для процессов типа 1.1, чтобы от «этиленового зла» не осталось и следа.

Поглядим на две схемы и на два баланса. В первом случае (Схема 1, Таблица 1) в качестве сырья используется нафта 35-180°С, а во втором (Схема 2, Таблица 2) – дизель 180-360°С. Порадуемся, как мы ловко расправились с этиленом, причем не экзотическими, а типовыми процессами, которые применимы как для «мега», так и для «мини» пиролизов. Расправились мы не только с этиленом, но и с С4-С5, так как на пиролизах малых мощностей толку от них ровно ноль.

Схема 1.

Fig1.png

Таблица 1.

Chart1.png

Схема 2.

Fig2.png

Таблица 2.

Chart2.png

Кому нужен такой пиролиз без этилена? Да много кому, мир-то он большой, и схемы эти взяты с конкретных установок, так что продолжение из зеленых квадратиков каждый может рисовать, как ему заблагорассудиться.

При подготовки этого очерка (а он является фрагментом из концепта на пиролизные установки малой мощности для обеспечения сырьем малотоннажной и специальной химии) мы собрали более трех десятков конфигураций и балансов. Зная работу пиролизов не понаслышке, отмечу несколько моментов, которые принципиально отличают современные маленькие установки от современных больших:

· маленькие пиролизы более гибкие в управлении, различия, примерно, как если разъезжать по городу на Камазе или на Газеле. Это касается и селективности, и сырья, и режимов;

· не предусматривается выпуск пропилена полимерного качества, чистота продукта не превышает 95% масс. Получаемый продукт предназначается для потребления в дальнейших превращениях, например, в окись пропилена. Отказ от высокой чистоты дает сокращение количества колонн, компрессоров, насосов и габаритов холодного блока;

· не предусматривается доля бутана (работа на пропане исключена полностью) в сырье более 10-15% от жидкого сырья, как следствие – сокращение габаритов печей и облегчение складов хранения сырья;

· не предусматривается полное выделение водорода из топливного газа, как следствие – сокращение количества компрессоров и объема холодного блока;

· не предусматривается полная депентанизация пироконденсата и выделение амиленовой фракции в виде товарного продукта, как следствие – сокращение количества колонн, насосов и теплообменников;

· большие лицензиары (лидеры поименованы, например, тут) не идут в этот бизнес, малыми пиролизами занимаются другие специально обученные люди;

· опции метатезиса С4 и С5 для малышей в аппаратурном оформлении отличаются от таковых для больших пиролизов, как и димеризация этилена;

Вариаций в оформлении маленьких настолько много, что все их нет смысла перечислять. Например, заворачивая С4+С5 как рециклы и поддерживая бутиленовый режим пиролиза, вы получите достаточное количество жидких продуктов и пропилена без всяких метатезисов.

Разумеется, встает вопрос, а насколько такие мощности вообще эффективны в экономическом смысле? Ведь известно и ежу, что в нефтехимии эффект масштаба работает очень явно. С другой стороны, известно и другое: стоимость, создаваемая в переделе от УВС до этилена, всегда выше, чем стоимость, создаваемая в переделе от этилена к полиэтилену. А никаких иных способов полезно утилизировать мегатонны этилена пока не придумали. Однако если вашу этиленовую/пропиленовую цепочку замыкает не бездарные полиолефины в циклопических объемах, а специальные продукты, картинка полностью оборачивается. Учитывая же, что в силу перечисленных выше особенностей (и еще многих прочих) малые пиролизы удельно на тонну могут получаться как минимум не дороже, а то и дешевле мегакрекеров, вывод об экономической эффективности вполне однозначный. Залог успеха заключается в правильно выбранной цепочке.

Вернуться в раздел