распространённая проблема, которая приводит к забиванию трубопроводов, снижению производительности и необходимости частой остановки оборудования для очистки.
Образование парафинов и сажи в пиролизной установке — Эти отложения формируются в результате вторичных реакций при пиролизе углеводородов.
Образование парафиновПарафины возникают при пиролизе некоторых видов сырья, включая переработку полиэтилена высокого (ПВД) и низкого давления (ПНД). В процессе термического разложения полимеров формируются воскоподобные вещества, которые при охлаждении застывают и забивают трубопроводы.
Парафины также образуются как побочный продукт неполного расщепления углеводородов. Например, при дегидрогенизации парафиновых соединений могут возникать менее летучие структуры, оседающие на стенках оборудования.
Образование сажиСажа (кокс) появляется в результате сложных вторичных реакций, таких как полимеризация, циклизация, дегидрирование и поликонденсация. Эти процессы создают полициклические структуры с дефицитом водорода, оседающие на внутренних поверхностях реакторов, трубопроводов и теплообменников.
Факторы, способствующие образованию сажи:* высокая или низкая температура процесса;
* длительное время контакта сырья с реакционной зоной;
* низкое давление парогазовой смеси;
* наличие примесей в сырье (вода).
Проблемы, связанные с отложениями*
Забивание трубопроводов. Парафины и сажа сужают проходное сечение труб, увеличивая гидравлическое сопротивление и снижая производительность установки.
* Перегрев оборудования.
Отложения ухудшают теплоотвод, что может привести к перегреву и деформации труб.
* Снижение эффективности работы. Накопление отложений на стенках реакторов и теплообменников ухудшает теплопередачу, увеличивая энергозатраты.
* Риск аварий. Накопление сажи может вызвать закупорку пароотводов и трубопроводов, нарушая работу реактора и
создавая взрывоопасные условия.Методы борьбы с отложениямиПрофилактика*
Контроль сырья. Использование сырья с оптимальным составом помогает снизить содержание парафинов и других нежелательных компонентов.
*
Разбавление сырья. Добавление водяного пара уменьшает парциальное давление углеводородов, способствуя образованию первичных продуктов и снижая вторичные реакции.
*
Оптимизация параметров процесса. Подбор оптимальных температуры, давления и времени контакта сырья с реакционной зоной.
*Удаление избыточной влаги из сырья. Вода не дает молекуле расщепляться на более мелкие молекулы.
* Использование катализаторов. Каталитический пиролиз ускоряет расщепление сырья, снижая образование парафинов и сажи.
Регулярное техническое обслуживание
* Периодический осмотр оборудования для выявления отложений.
* Своевременная очистка трубопроводов, реакторов и теплообменников.
* Замена изношенных или повреждённых элементов установки.
Дополнительные рекомендации
* Контроль температуры в реакторе. Избегание чрезмерного перегрева снижает образование кокса.
* Фильтрация продуктов пиролиза. Удаление тяжёлых фракций после реактора уменьшает осаждение веществ.
* Использование систем стабилизации температуры. Поддержание оптимальных температурных режимов предотвращает образование сажи.
Выбор метода очистки зависит от типа отложений, конструкции установки и типа сырья. В некоторых случаях может потребоваться комбинация нескольких методов.
Трёхступенчатая очистка в пиролизной установке «БАРС»
Пиролизный процесс в установке «БАРС» включает три этапа очистки парогазовой смеси. Эти этапы направлены на удаление примесей, отделение высококипящих компонентов и фракционное разделение продуктов. Рассмотрим их подробнее.
1. Удаление механических примесей
Первичная очистка начинается в ректификационной колонне. Она выполняет роль фильтра, задерживая механические частицы, такие как сажа и тяжёлые асфальтены. Под действием силы тяжести эти включения возвращаются в реторту вместе с угольным остатком и удаляются.
2. Отделение высококипящих парафинов
В той же колонне происходит отделение тяжёлых фракций, включая парафины и смолы. Маслянистая жидкость и твёрдые остатки направляются обратно в реторту для повторного пиролиза. Это позволяет повторно использовать эти компоненты в процессе переработки.
3. Фракционное разделение парогазовой смеси
После первичной очистки парогазовая смесь, нагретая до 350°C, поступает в ректификационную колонну. Здесь она разделяется на:
* Тяжёлые жидкие углеводороды (дизельная фракция — ДТ).
* Лёгкие жидкие углеводороды (бензиновая фракция — АИ).
* Воду и кислоты.
* Газ.
4. Очистка топлива
Жидкие фракции подвергаются дополнительной обработке. В некоторых версиях установки «БАРС», таких как «Барс-Пластик», реализована двухступенчатая очистка: от непредельных углеводородов и одорантов. Это делает продукты пиролиза готовыми для использования в нефтехимии.
5. Выработка пара
В пиролизной установке «БАРС» выработка пара не является основной функцией — она предназначена прежде всего для термической переработки отходов (шин, пластика, нефтешламов и др.) методом закрытого пиролиза с получением жидких топливных фракций, газа и твёрдого остатка.
Однако пар может использоваться в установке как вспомогательный агент для очистки — в частности, для:
пропарки и дегазации реактора (реторты) перед обслуживанием;
очистки внутренних поверхностей от смолистых и парафиновых отложений;
промывки трубопроводов и теплообменного оборудования.