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




Описание объекта управления

 

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 пиролиза 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.

Уровень в сборнике топлива V-510 регулируется в пределах 20-80 %, клапан которого установлен на трубопроводе приема топлива. При уровне в V-510 менее 20 % и более 80 %, срабатывает сигнализация.

Сборник топлива V-510 соединен с атмосферой через воздушку. Для предотвращения образования взрывоопасной концентрации паров топлива с воздухом, в воздушку сборника подается азот через ограничительную шайбу и сбрасывается в атмосферу через огнепреградитель.

Топливо из сборника V-510 насосом Р-508 А,В подается в коллекторы, находящиеся на каждом ряду горелок и далее через вентиля к горелкам печей пиролиза R-501 А,В,С. Излишки топлива с каждого ряда через ограничительную шайбу поступают обратно в сборник топлива V-510.

Диаметр дюз на форсунках горелок и диаметр отверстий на ограничительных шайбах индивидуальны для каждого ряда и подобраны так, что обеспечивают, при давлении топлива 3,0 МПа (30 кгс/см2), нужное распределение тепла.

Объемный расход топлива по прямому потоку составляет не более 3,5 м3/ч. Объемный расход топлива по обратному потоку составляет 1,2-3,2 м3/ч. При расходе по обратному потоку менее 1,2 м3/ч и более 3,2 м3/ч, срабатывает сигнализация.

Кроме того, для каждого ряда горелок предусмотрено ручное регулирование давления топлива с помощью регулирующих вентилей.

Давление топлива по рядам горелок составляет 0,8-3,5МПа. При давлении менее 0,8 МПа срабатывает сигнализация.

Температура в топке печи пиролиза R-501А,В,С не выше 950оС.

Дымовые газы, образованные при сжигании топлива, с объемной долей кислорода 3,3-8,0 % и температурой 270-330°С, через дымовую трубу, выбрасываются в атмосферу.

Контролируется объемная доля кислорода. При объемной доле кислорода менее 3,3 % и более 8 %, срабатывает сигнализация. Дымовые газы контролируются аналитически на содержание: объемной доли кислорода - 3,3-8,0 %.

Контролируется температура дымовых газов. При температуре дымовых газов более 370°С, срабатывает сигнализация, а при температуре более 450°С, срабатывает сигнализация и закрываются клапаны:

- на трубопроводе подачи дихлорэтана в печь пиролиза;

- на трубопроводе подачи топлива в печь пиролиза;

- на трубопроводе подачи воздуха в печь пиролиза;

и открывается клапан на трубопроводе подачи азота в топку печи пиролиза. Печь пиролиза R-501 А,В,С останавливается.

Атмосферный воздух засасывается турбокомпрессором К-501 А,В,С, через подогреватель S-504/2, а турбокомпрессором К-501 D,Е через подогреватель S-504/4 и подается к горелкам печей пиролиза с температурой не ниже 0°С. В качестве греющего агента в подогревателе используется пар низкого давления. При температуре ниже 0°С, срабатывает сигнализация.

Регулируется давление воздуха в пределах 4,5-5,5 кПа. При давлении менее 4,5 кПа и более 5,5 кПа срабатывает сигнализация. При давлении менее 2,0 кПа, срабатывает блокировка по остановке печи, при этом закрываются клапаны на трубопроводах подачи топлива и воздуха.

К трубопроводам подачи дихлорэтана в печь пиролиза подсоединены трубопроводы подачи азота высокого давления 4,0 МПа, азота низкого давления 0,25-0,6 МПа, технологического воздуха 0,45-0,6 МПа, пара высокого давления 1,0-1,2 МПа.

Азот высокого давления необходим для того, чтобы при остановке печи пиролиза произвести продувку змеевика с целью опорожнения его от дихлорэтана в колонну закалки С-501А,В. Азот высокого давления поступает от компрессора К-502 через ресивер азота V-508 с давлением не более 20,0 МПа, с последующим редуцированием до 4,0 МПа при помощи регулятора давления. Схемой предусмотрена возможность продувки змеевиков печей пиролиза R-501А,В,С азотом высокого давления из АКС ГП, подведенного после клапана регулятора.

Азот низкого давления служит для продувки змеевика печи пиролиза перед пуском, при регенерации змеевика, подается из общезаводской сети.

Камера сгорания каждой печи имеет врезки для подачи азота низкого давления, технологического воздуха и пара высокого давления. Азот низкого давления используется для тушения пожара в топочном пространстве печи. Подача азота осуществляется через клапан, в случаях:

- повышения температуры дымовых газов выше 450°С;

- аварийной остановки печи пиролиза R-501 А,В,С с помощью кнопок аварийного отключения.

При открытии клапана, установленного на трубопроводе подачи азота, закрываются клапаны подачи топлива, воздуха и печь пиролиза R-501А,В,С останавливается.

Технологический воздух используется для продувки топки печи пиролиза во время подготовки оборудования к ремонтным работам внутри аппаратов и при регенерации змеевика печи пиролиза.

Пар высокого давления используется для сдува сажи с оребренной поверхности труб зоны подогрева и при регенерации змеевика пиролиза.

Розжиг горелок печей пиролиза осуществляется через отверстия в конструкции форсунки с помощью запального устройства, работающего на этилене, который подается через редуцирующий клапан из трубопровода этилена.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-07-23 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: