Пиролиз дихлорэтана в печах

Описание объекта управления

1.1 Пиролиз дихлорэтана в печах R-501А,В,С.

Печь пиролиза R-501 А,В,С представляет собой стальную вертикальную, зауженную вверху камеру с габаритными размерами: нижней части - 15200х1900х6300 мм, верхней части - 15200х1224х5200мм. Тепловая мощность 1,9х106 ккал/ч. Внутри печь пиролиз

а футерована огнеупорным материалом, на верхней части расположены дымовая труба диаметром 1500мм высотой 26000мм. Общая высота печи пиролиза, вместе с дымовой трубой, составляет 40м.

В печи пиролиза R-501А,В размещен змеевик из 96 горизонтальных труб, в печи пиролиза R-501С из 88 горизонтальных труб, который по потоку условно делится на зоны подогрева, испарения, перегрева паров и реакции (см. рис. 1). Длина змеевика в печи R-501А,В –1308 п.м., в печи R-501С –1199 п.м.

Зона подогрева печи пиролиза R-501А,В состоит из двух рядного встроенного подогревателя, состоящего из 8 горизонтальных труб диаметром 114,3´4 мм по 4 трубы в каждом и десяти рядного подогревателя, состоящего из 40 горизонтальных труб диаметром 114,3´4 мм по 4 трубы в каждом ряду. Общая длина зоны подогрева 654 п.м. Трубы семи верхних рядов имеют оребренную поверхность.

Зона подогрева печи пиролиза R-501С представляет собой десяти рядный подогреватель из труб диаметром 114,3´4 мм по 4 трубы в каждом ряду, общей длиной 544 п.м. Трубы пяти верхних рядов имеют оребренную поверхность.

Зона испарения состоит из 14 горизонтальных труб диаметром 168,3´5,6 мм, общей длиной 191 п.м., размещенных в пять рядов, по 3 трубы в каждом ряду; в пятом 2 трубы.

Зона перегрева паров состоит из 8 горизонтальных труб диаметром 168,3´9,5 мм, общей длиной 109 п.м., размещенных в 2 ряда, по 4 трубы в каждом ряду.

Зона реакции состоит из 26 горизонтальных труб диаметром 168,3´9,5 мм, длиной 354 п.м., размещенных в 13 рядов, по 2 трубы в каждом ряду.

В зоне реакции дихлорэтан нагревается излучением тепла при сгорании топлива на форсунках. В зонах испарения и подогрева дихлорэтан нагревается отходящими дымовыми газами.

По потоку дымовых газов, печь пиролиза разделена на три зоны излучения: радиантную, переходную (шоковая) и конвекции (см. рис.1).

Зона излучения находится в расширенной части печи пиролиза, где расположены в шахматном порядке 128 горелок (64 шт на каждой стенке в 5 рядов по высоте: 1, 2 ряд по 14 шт., 3, 4, 5 – ряды по 12 шт.). В торцевых стенках печи пиролиза R-501 А,В,С расположены смотровые окна, для контроля за горением топлива на форсунках и состоянием труб змеевика.

Вверху расширенной части находится переходная или шоковая зона, предусмотренная для защиты труб конвекционной зоны от шокового эффекта прямого излучения (радиации) горелочной камеры. Зона конвекции размещается в самой верхней части печи, которая заужена для увеличения скорости дымовых газов и улучшения теплообмена.

Верхняя часть печи пиролиза соединена с дымовой трубой двумя дымоходами со встроенными шиберами, для ручного регулирования перепада давления в топке печи.

В печи пиролиза R-501 А,В,С при температуре 350-520оС происходит пиролиз дихлорэтана (дегидрохлорирование дихлорэтана до винилхлорида). Пиролиз – эндотермический процесс (DН298 =73 кДж/моль), который проходит со степенью конверсии не более 55 %, по следующему механизму:

C2H4Cl2 C2H3Cl + HCl; Н298 = 73 кДж/моль

Ниже 350оС скорость этой реакции крайне низкая, а при 250оС – 1,2 дихлорэтан не разлагается, вообще. Пиролиз 1,2 дихлорэтана – цепной свободно-радикальный процесс, включающий в себя:

1. Инициирование цепи

CH2Cl - СН2Cl t CH2 Cl – C* H2 + Cl *

дихлорэтан

2. Развитие и рост цепи.

Cl * + CH2Cl - CH2Cl CH2Cl – C* HCl + HCl

дихлорэтан

CH2Cl – C* HCl CH2 = CHCl + Cl*

винилхлорид

3. Обрыв цепи

CH2Cl – C* HCl + Cl* CH2Cl – CHCl2

1,1,2 –трихлорэтан

2CH2Cl – C*HCl CH2Cl – CHCl – CHCl - CH2Cl

1,2,3,4 –тетрахлорбутан

2CH2Cl – C* HCl CHCl = CHCl + CH2Cl - CH2Cl и др.

дихлорэтилен

Дихлорэтан из танков T-501А-Е насосами P-501А,В,С,D,Е с объемным расходом 25-50 м3/ч (в пусковом режиме 14-24 м3/ч), подается в змеевик печи пиролиза R-501 А,В,С. При этом имеется возможность подавать дихлорэтан на все три печи любыми двумя насосами одновременно.

При расходе дихлорэтана в печь пиролиза менее 25 м3/ч срабатывает сигнализация, а при расходе менее 20 м3/ч срабатывает сигнализация и закрываются клапаны подачи топлива и воздуха. Печь пиролиза R-50l А,В,С останавливается.

Состав дихлорэтана, подаваемый на печь пиролиза, определяется аналитически и состоит из: -1,2 дихлорэтана не менее 99,1 %; - легкокипящих компонентов не более 0,5 %; высококипящих компонентов не более 0,4 %; - железа не более 0,00007 %; - воды не более 0,0015 % (при сушке не более 0,0030 %), хлора – не более 0,0002 %.

Контролируется давление дихлорэтана на входе в печь пиролиза R-50l А,В,С в пределах 2,3-4,0 МПа. При давлении менее 2,3МПа и более 3,9 МПа, срабатывает сигнализация. При давлении более 4,0 МПа открывается предохранительный клапан со сбросом дихлорэтана с печей R-501 А,В в танк сухого дихлорэтана Т-501С,D, а с печи R-501С в танк Т-501D. Контролируется температура дихлорэтана на входе в печь R-501А,В,С (не выше 60°С).

Дихлорэтан поступает в верхнюю часть зоны подогрева, проходит сверху вниз подогреватель, где нагревается до температуры 200-260°С. После зоны подогрева, дихлорэтан поступает в зону испарения, где нагревается до температуры 250-290оС, и поступает в зону перегрева.

После зоны перегрева, пары дихлорэтана с температурой 270-390°С, поступают в зону реакции. В зоне реакции пары дихлорэтана нагреваются до температуры 460-520оС.

Реакционная смесь, состоящая из винилхлорида, хлористого водорода, побочных продуктов и неразложившегося дихлорэтана направляется из печи пиролиза в колонну закалки С-501А,В с температурой не выше 520°С.

При температуре более 520°С, срабатывает сигнализация, а при температуре 550°С срабатывает сигнализация и закрываются клапаны подачи топлива и воздуха. Печь пиролиза R-501 А,В,С останавливается.

В качестве топлива, используемого для обогрева печи пиролиза, используется: керосин осветительный, дизельное топливо (летнее и зимнее), газовый конденсат, топливо самолетное ТС-1.

Со склада ЛВЖ по эстакаде топливо с температурой минус 40 - плюс 40оС, через грязевик поступает в сборник V-510 вместимостью 9,76м3. В зимнее время топливо подогревается до температуры 40 - 50оС, проходя через подогреватель Е-506. В подогреватель Е-506 подается конденсат от насоса Р-606А,В, с температурой 90-105оС. Объемный расход топлива, поступающего в сборник топлива V-510, не более 5 м3/ч.

 Скачать реферат