Снижение коксоотложения в печах пиролиза с помощью ингибитора коксообразования

В ходе эксплуатации пиролизных печей змеевик подвергается процессу закоксовывания, что приводит к оседанию частиц кокса и образованию гидравлического сопротивления, затрудняющего движение газового потока пиролиза. Соответственно, кокс необходимо периодически выжигать.

Признаками закоксованности змеевика являются:

• повышенное давление на входе сырья в змеевик печи;
• снижение выхода пирогаза при нормальном режиме работы печей;
• повышение температуры дымовых газов на перевале печей при поддержании заданного режима работы печей;
• темные и светлые пятна на трубопроводах радианной части.

Причинами кокс образования являются:

• нарушение параметров технологического режима;
• ведение процесса при низкой производительности по сырью;
• недостаточная подача пара в сырье и постепенное накопление кокса при нормальной работе печей [1, с. 44-47].

Исследование недостатков пиролизных печей подчеркивает, что основной преградой для оптимизации процесса и повышения выхода пирогаза является накопление кокса на поверхности пирозмеевика. Периодические простои печи для удаления кокса значительно сказываются на ее производительности и приводят к снижению целевой продукции [2, с. 22-42].

Одним азов борьбы с образованием кокса на поверхностях реактора и теплообменников технологической линии (патент РФ № 2222570C1) является применение технологии ингибирования кокс образования. Результаты исследований, проведенных по патентам и опубликованных в литературе (ссылка [4]), свидетельствуют о том, что многие химические соединения, содержащие серу, фосфор и бор, способны замедлить процесс образования кокса.

Это исследование доказывает, что органические соединения с содержанием серы могут эффективно использоваться в качестве ингибиторов образования кокса при термическом пиролизе этановой фракции. Диметилсульфиды не показали значительной эффективности, в то время как диметилсульфоксиды и особенно диметилсульфиды оказались более перспективными в уменьшении кокс образования. Эти соединения могут также использоваться для разработки новых технологий в различных промышленных процессах, связанных с пиролизом и производством пиропродуктов. В целом, исследование указывает на потенциал использования серосодержащих органических соединений для снижения образования кокса и увеличения эффективности переработки различных сырьевых материалов.

Исследование процесса термического пиролиза этановой фракции проводили в лабораторной установке проточного типа (патент 0086461 EP) [5, с. 188-189].

Рис. 1. Схема лабораторной установки термического пиролиза

В конце процесса, полученный пирогаз был собран и прошел через систему фильтрации, где были улавливание твердые частицы и прочие загрязнения. Очищенный газ затем можно было использовать как топливо или дальше перерабатывать в другие продукты.

Эксперименты показали, что интенсивность кокс образования была весьма низкой в данном процессе благодаря оптимальным условиям температуры и дозирования. Результаты исследования позволят улучшить процесс пиролиза и повысить его эффективность.

Этот метод пиролиза может быть полезен для получения ценных химических и топливных продуктов из различных типов сырья, а также для утилизации отходов. Дальнейшие исследования позволят оптимизировать процесс и расширить его применение в различных отраслях промышленности.

Эксперименты показали, что процесс пиролиза приводит к образованию значительного количества газообразных продуктов, содержащих различные виды углеводородов. Газовая хроматография позволила определить точный химический состав этих продуктов. Также было установлено, что процесс пиролиза сопровождается формированием кокса, что подтверждено результатами термогравиметрического анализа и дифференциальной сканирующей калориметрии.

Исследования также показали, что определенные параметры процесса, такие как температура, давление, скорость подачи сырья и воды, могут влиять на выход и качество продуктов пиролиза. Дальнейшие исследования в этой области могут помочь оптимизировать процесс и повысить его эффективность. Такой подход позволяет оценить объем образовавшегося кокса и провести анализ его свойств после регенерации. Таким образом, данный метод предоставляет дополнительные данные о процессе кокс образования и регенерации кокса в условиях, приближенных к реальным рабочим условиям. Ключевые слова: пиролиз, кокс образование, ингибитор [7, с. 231-234].

Результаты проведенных исследований показали, что использование ингибиторов на основе серосодержащих соединений существенно уменьшает образование кокса и одновременно способствует повышению выхода низших олефинов в процессе пиролиза углеводородов.

Эти выводы имеют важное значение для оптимизации процессов нефтегазопереработки и повышения производственной эффективности в нефтегазохимической отрасли. Среди серосодержащих соединений наиболее эффективными для подавления кокс образования при высокотемпературном пиролизе являются диметилсульфид и диметилсульфоксид.

Эти ингибиторы способны снизить образование кокса на уровне 85–87% и 80–82% соответственно, что подтверждает их высокую эффективность в контроле процесса кокс образования.

Таким образом, использование указанных серосодержащих соединений может значительно улучшить производственные показатели и обеспечить более эффективную работу нефтегазохимических производств.

Рис. 2. Зависимости удельного кокс образования от дозировки серосодержащих ингибиторов

Кроме того, использование ДМСО в качестве ингибитора также имеет другие преимущества, такие как более низкая токсичность и биоразлагаемость по сравнению с ДМДС. Это делает его более безопасным для окружающей среды и здоровья работников.

Таким образом, ингибитор на основе ДМСО может стать более привлекательным решением для компаний, занимающихся производством и пиролизом угля, благодаря своей доступности, экономической эффективности и безопасности.

Рис. 3. Сравнительная стоимость ДМСО и ДМДС

Применение ингибиторов в процессе пиролиза приводит к уменьшению образования кокса на поверхности змеевиков, что в свою очередь уменьшает снижение теплопроводности змеевиков и увеличивает время работы печи. Это означает, что печь может работать более эффективно и продуктивно без необходимости частого простоя на очистку от кокса. С другой стороны, процесс выжигания кокса становится более легким и эффективным при использовании ингибиторов. Это позволяет сократить время, затрачиваемое на декоксование, а также уменьшить расход воздуха и пара, необходимых для регенерации змеевиков. Таким образом, применение ингибиторов не только улучшает работу печи и увеличивает ее эффективность, но также оптимизирует процессы выжигания кокса и регенерации оборудования, что способствует экономии времени и ресурсов в производственном процессе.

В настоящее время вопрос о воссоздании отечественных технологий нефтехимической промышленности весьма актуален, поскольку процесс пиролиза является одним из наиболее важных и динамичных процессов в нефтегазопереработке. С каждым годом спрос на пиролизные товары будет увеличиваться, так же как и потребность в улучшении и снижении эффективности. Это одна из важнейших характеристик, способствующих эффективному процессу интенсификации коксового образования.