Пиролиз

Пиролиз (далее П) (от греч. pýr - огонь, жар и lýsis - разложение, распад), превращение органических соединений в результате деструкции их под действием высокой температуры. Обычно термин используют в более узком смысле и определяют П как высокотемпературный процесс глубокого термического превращения нефтяного и газового сырья, заключающийся в деструкции молекул исходных веществ, их изомеризации и др. изменениях (см. также Крекинг). П- один из важнейших промышленных методов получения сырья для нефтехимического синтеза. Целевой продукт П- газ, богатый непредельными углеводородами: этиленом, пропиленом, бутадиеном. На основе этих углеводородов получают полимеры для производства пластических масс, синтетических волокон, синтетических каучуков и др. важнейших продуктов.   Первые заводы П были построены в России (в Киеве и Казани) в 70-х гг. 19 в. П подвергали преимущественно керосин с целью получения газа для освещения. Позднее была доказана возможность выделения из смолы, образующейся при П, ароматических углеводородов. П получил широкое развитие во время 1-й мировой войны 1914-18, когда возникла большая потребность в толуоле - сырье для производства тротила (тринитротолуола).   Сырье для П весьма разнообразно: от газообразных углеводородов (этана, пропана) до тяжелых дистиллятов и сырой нефти. Однако основная масса перерабатываемого П сырья представлена газообразными углеводородами и бензинами. Эти виды сырья дают наибольшие выходы целевых продуктов при наименьшем коксообразовании. Основное распространение получили в промышленности пиролизные установки трубчатого типа. Сырье (например, бензин) проходит через паровой подогреватель, смешивается перед поступлением в печь с перегретым водяным паром и подвергается в печи дальнейшему нагреванию и пиролитическому разложению. Конечная температура реакции (на выходе из печи) составляет 750-850 °С. Высокие температуры, короткое время пребывания сырья в зоне реакции и разбавление сырья водяным паром способствуют преимущественному расщеплению с образованием значительного количества газа. Наряду с газом образуется и побочный жидкий продукт П- смола. Выход смолы для газового сырья в среднем 5%, для бензинов - около 20% (по массе). Для прекращения реакций П парогазовая смесь, выходящая из печи, подвергается быстрому охлаждению в смесителе - так называемом закалочном аппарате (путем прямого контакта с водяным конденсатом, который при этом испаряется). Дальнейшее охлаждение проходит в котле-утилизаторе, где вырабатывается пар высокого давления. Частично охлажденная парогазовая смесь после котла-утилизатора проходит масляную промывку для удаления частиц сажи и кокса и из нее выделяется тяжелая часть смолы. Облегченная парогазовая смесь подвергается дальнейшему охлаждению с последующим отделением водного и легкого углеводородного конденсата от собственно газов П, которые направляются на газофракционирующую установку для выделения этилена и пропилена.   Смола П характеризуется высокой концентрацией ароматических углеводородов - бензола, толуола, нафталина и др., а также содержит непредельные углеводороды, в том числе циклопентадиен - сырье для синтеза многих органических продуктов. Компоненты смолы используются для производства высокооктанового бензина, ароматических углеводородов, связующих веществ (кумароно-инденовых смол), электродного нефтяного кокса. В таблице даны примерные выходы наиболее ценных компонентов газа и смолы П для типичных видов сырья.   Выходы основных продуктов пиролиза (% по массе) Прдукты пиролиза Сырье< этан пропан бензин (легкий) газойль (лег кий) Этилен……... Пропилен….. Дивинил и Бутилены…... Бензол……… Толуол……... 77,7 2,8 2,7 0,9 0,2 42,0 16,8 4,3 2,5 0,5 33,5 15,5 8,8 6,7 3,3 26,0 16,1 9,4 6,0 2,9   П нефти и др. наиболее тяжелых видов сырья сопровождается значительными отложениями кокса и нуждается в специальном аппаратурном оформлении. Разработаны модификации П с использованием циркулирующего теплоносителя. Это позволяет интенсифицировать процесс, сжигая образующийся кокс внутри системы (если применяется твердый теплоноситель - кварцевый песок, нефтяной кокс), либо значительно снизить коксоотложение (при газовом теплоносителе, например водяном паре). С целью улучшения технико-экономических показателей П разрабатывается технология каталитических процессов. Осуществление П газообразного сырья при температурах около 1200 °С способствует более глубокому превращению сырья: основным продуктом П является в этом случае ацетилен (сырье для производства каучука, ацетальдегида и др.).   Лит.: Смидович Е. В., Деструктивная переработка нефти и газа, 2 изд., М., 1968 (Технология переработки нефти и газа, ч. 2); Паушкин Я. М., Адельсон С. В., Вишнякова Т. П, Технология нефтехимического синтеза, ч. 1, М., 1973.   Е. В. Смидович.