Опубликовано в журнале Химическая техника №11/2016
Этилен – наиболее важный полупродукт мировой и отечественной нефтегазохимической промышленности. На базе этилена производятся крупнотоннажные нефтегазохимические продукты, на основе которых получают большое количество конечных продуктов нефтегазохимии и изделий из них. По уровню производства этилена часто судят о степени развития всей нефтехимической промышленности в стране. Между тем, по большинству базовых полимеров мощностей России не хватает для обеспечения внутреннего рынка – доля импорта составляет от 20 до 88%.
Основные области применения бензола – производство этилбензола, кумола и циклогексана. На долю этих продуктов приходится около 70% мирового потребления бензола. Бензол также используется в качестве компонента моторного топлива для повышения октанового числа, растворителя и экстрагента в производстве лаков, красок, поверхностно-активных веществ.
Технологии и оборудование для получения мономеров пиролизом углеводородов были в центре внимания на конференции по работе производств этилена и бензола, прошедшей 12–13 октября в Звенигороде. Организатор конференции – ООО «ВНИИОС-наука» при спонсорской поддержке хорошо известной в России компании «Зульцер-Хемтех».
Основным методом промышленного получения этилена является пиролиз различного углеводородного сырья. Достигаемые показатели пиролиза зависят прежде всего от технического совершенства конструкций пиролизных печей. Жесткие условия проведения пиролиза (температура выше 850°С, время реакции 0,2…0,4 и даже 0,1…0,3 с) требуют специальной конструкции трубчатой печи, наиболее ответственной частью которой является трубчатый змеевик. В процессе эксплуатации металл змеевика претерпевает значительные нагрузки, что приводит к образованию различного вида дефектов, которые способствуют разрушению труб змеевиков и преждевременному выходу их из строя. Технология изготовления печных пиролизных труб очень сложна, а их стоимость может достигать 90% стоимости печи.
В связи с этим внимание вопросам повышения надежности и эффективности печей пиролиза и тенденциям их совершенствования уделялось в большом числе докладов. Так, в докладе представителя компании Linde рассматривалось влияние тенденций развития этиленовых производств на проектирование печей пиролиза. Значительное увеличение мощности установок диктует использование двухкамерных печей, появление больших объемов дешевого сырья (этан) – выбор высокой конверсии, а не высокой селективности на печах пиролиза этана, высокая волатильность стоимости сырья обусловливает повышенную гибкость по сырью (индивидуальный режим пиролиза в камерах одной печи; покамерный выжиг змеевиков: одна камера – в режиме пиролиза, другая – выжига). Увеличить срок службы змеевиков в докладе предлагалась, в частности, подачей присадок, содержащих серу, применением новых материалов радиантных змеевиков, обработкой поверхности, нанесением покрытий.
На выбор радиантного змеевика влияют такие факторы, как стоимость сырья и энергии, капитальные затраты, размеры площадки, мощность печи, селективность, длительность его пробега. В докладе, представленном компанией CB&I, отмечалось, что оптимальная конструкция модуля пиролиза состоит из радиантного змеевика, имеющего от двух до четырех проходов для получения высокого выхода продукта и обеспечения длительного пробега, нескольких входных труб малого диаметра и выходной трубы большого диаметра. Время пребывания в змеевике варьируется от 120 до 400 мс. Предлагаемые компанией CB&I змеевики типа SRT® имеют следующие преимущества перед змеевиками других производителей: меньшее число змеевиков для заданной производительности; возможность управления расходом каждого змеевика; равномерное распределение потока по трубам от начала до конца пробега; отсутствие прогиба змеевиков благодаря оптимальной системе подвеса; длительную наработку и др.
В докладе представителя компании TECHNIP Stone &Webster освещались современные технологии TECHNIP, которые могут применяться как в новых установках большой мощности, так и при модернизации существующих.
Предлагаемые компанией трубы Wieland имеют улучшенный теплообмен при кипении/конденсации; волнистые тарелки для систем закалки/щелочной очистки имеют увеличенную производительность и повышенное сопротивление загрязнениям; равномерное распределение паров по сечению колонны обеспечивает распределитель – паровая флейта™. С середины 2012 г. в мире стали применяться трехрядные змеевики «U». Трехрядная компоновка обеспечивает повышенную длину пробега, более высокую селективность, увеличенную мощность при тех же размерах топки печи.
Образование кокса в высокотемпературной зоне реакторной трубы сокращает продолжительность технологического цикла. С целью снижения коксообразования компания KUBOTA Corporation разработала радиантные трубы MERT (Mixing Element Radiant Tube) со смешивающими элементами, а компанией Manoir было предложено несколько технологий: оптимальная геометрия труб; специальное покрытие и новый сплав Manaurite® 40XO для изготовления змеевиков.
Обычно температуру на выходе змеевика измеряют при помощи термопар с точностью ±10°С, температуру на внешней стенке змеевика – ручными пирометрами.
Для возможности более точного измерения температуры змеевика печи пиролиза компания BASF выпускает оптические термометры EXACTUS®. Оптический термометр Еxactus® позволяет точнее контролировать процесс: его точность 1,5°C, скорость более 1000 значений в 1 с, с помощью встроенного микропроцессора можно обрабатывать данные для «интеллектуального» вывода.
К достоинствам данного метода следует отнести также легкость его замены. Во втором докладе компании рассказывалось о применении активированных глин для очистки ароматических фракций.
Немаловажный вопрос – уменьшение образования отложений в оборудовании и борьба с коррозией. Компания Nalco в этом году начала внедрение новых реагентов для ингибирования полимеризации в секциях газоразделения этиленовых производств. Основными преимуществами 4-го поколения реагентов ACTRENE™ являются во зможность использования одного продукта и улучшенные показатели по охране окружающей среды и технике безопасности.
Для защиты окружающей среды, снижения потерь продукта и повышения эффективности Компания Borsig предлагает мембраны и мембранные модули.
В 2011 г. в ООО «КИНЕФ» была построена первая в России установка по технологии GT-BTX® компании «Джи-Ти-Си Текнолоджи». Преимущества этой технологии: низкая капитальная стоимость по сравнению с традиционной экстракцией жидкость–жидкость или другими ЭД системами; извлечение ароматики из широких фракций; легко контролируемый и управляемый процесс, незначительные загрязнения потоков вследствие исключения контакта жидкость–жидкость, снижение выбросов углеводородов. В докладе представителя компании
И. Рогова были представлены и другие современные технологии: технология селективного диспропорционирования толуола GT-STDPSM, технология GT-Styrene®, приведены такжн результаты внедрения новых технологий в ПАО «Нижнекамскнефтехим».
О преимуществах применения катализаторов гидрирования пирогаза LD 465 и LD 485 рассказывалось в докладе компании Аxеns.
Специфическая особенность процесса пиролиза – необходимость после проведения реакций пиролиза за время в несколько десятых долей секунды, в течение которого происходит почти «мгновенный» нагрев сырья и его пиролиз, также «мгновенно» охладить образовавшиеся продукты пиролиза для того, чтобы затормозить вторичные нежелательные химические реакции образования кокса, водорода и др. Для такого прекращения реакций используется так называемый закалочно-испарительный агрегат (ЗИА). В докладе Ф.В. Дяченко («Хеламин Проект») отмечалось, что использование пленкообразующих аминов уменьшает коррозию (в том числе стояночную) и образование отложение в ЗИА, улучшает теплопередачу, поддерживает оптимальную величину рН по всему тракту благодаря аминам с разными коэффициентами распределения.
Предложения по техническому перевооружению печей пиролиза с трубными змеевиками SRT на этиленовых производствах были изложены в выступлении представителя «Арсенал Групп». В сферу деятельности компании входят комплексные обследования печей нефтеи газохимии; шеф-монтажные и пусконаладочные работы на печах; обучение персонала безопасной, надежной и эффективной работе печей пиролиза; поставка оборудования.
Развитие промышленности требует совершенствования системы промышленной безопасности. Доклад представителей СИБУРа на эту тему вызвал большой интерес. Анализ системы промышленной безопасности, проведенный в компании, выявил существенные недостатки. В 80-е годы ХХ века была создана достаточно сбалансированная система промышленной безопасности, однако эти документы не пересматривались в течение последних 20 лет, а нормативные акты, разработанные в последнее время, повторяют ранее установленные требования, тем самым затрудняя внедрение инноваций в промышленности. Различные нормативные акты дублируют и подчас противоречат друг другу, требования существуют в форме жестких предписаний в отношении параметров производств; предъявляются избыточные требования по размещению и устройству производств.
В ходе этой работы были даны предложения по изменению ФЗ-116, которые были поддержаны рабочей группой при Ростехнадзоре (однако они так и не были приняты), ряд нормативных документов переведен Ростехнадзором в разряд рекомендуемых, изменены ФНиП «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств» (бывшие ПБ 09-540–03) и ФНиП «Правила безопасности нефтегазоперерабатывающих производств» (бывшие ПБ 09-563–03 и ПБ 08-622–03).
В докладах представителей «ВНИИОС-наука» рассматривались вопросы образования кислородсодержащих соединений при пиролизе углеводородов, а также альтернативные технологии получения этилена (окислительная димеризация метана и дегидратация биоэтанола).
Спонсор конференции – компания «Зульцер Хемтех» представила два доклада. В первом докладе рассматривались преимущества модернизации колонн дистилляции с использованием насадки MellapakPlusTM в производстве стирола, во втором докладе было представлено современное оборудование для решения проблем области фазовой сепарации.
В представленных на конференции докладах освещались и такие вопросы, как очистка технологических потоков производства олефинов (компания «ЮОП»); новые конструкции высокопроизводительных теплообменных аппаратов («АЛВАС Инжиниринг»); автоматизация процессов управления селективного гидрирования (компания Clariant); компрессорное оборудование для основных процессов производства этилена и бензола (компания HOWDEN); технология очистки фракции С1-С2 от кислого газа и сернистых соединений и подготовка сырья для получения этилена и пропилена (ПО «Азерихимия»); технологии и оборудование для фильтрации и сепарации (компания PALL); адсорбенты нового поколения с наноструктурным защитным слоем (ГК «Реал-Сорб»).
Из минусов конференции следует отметить практическое отсутствие на конференции российских производителей. Создается впечатление, что оборудование для нефтехимии в России не производится.
Из плюсов – в отличие от многих конференций, на которых из-за большого числа докладов (что, очевидно, вызвано коммерческими интересами организаторов) практически нет возможности задать вопросы докладчику и получить на них ответы, участники этой конференции смогли активно участвовать в обсуждении докладов.
Нельзя не отметить большую роль в этом модератора конференции В.М. Шатилова. Участники конференции отметили, что данное мероприятие позволило получить полезную информацию и наладить деловые контакты, что будет способствовать повышению эффективности и безопасности производства.
