Cracare cu aburi

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare

În chimia industrială , termenul de cracare cu abur indică un proces de piroliză a hidrocarburilor (sub formă de gaz natural sau nafta virgină ) efectuat cu ajutorul vaporilor de apă . [1]

Produsele de cracare cu abur sunt olefine ; în special, cracarea cu abur este principala modalitate de producere a etilenei . [1]

Procesul de cracare cu abur este puternic endotermic ; mecanismul de reacție este de radicalul tip (deci există o reacție în lanț ) , iar reacția are loc în gaz fază. [1]

Funcții Steam

Aburul nu este implicat ca reactant în reacția principală de piroliză și funcțiile sale sunt: [1]

  • diluant: scade presiunea parțială (crescând astfel randamentul ) hidrocarburilor, menținând presiunea totală constantă (> 1 atm );
  • acționează ca purtător de căldură;
  • reacționează cu cocs (subprodus nedorit) care se depune pe pereții reactorului: [2]
C + H 2 O ⇄ CO + H 2
formarea cocsului este nedorită, deoarece depunerea sa pe pereții reactorului reduce coeficientul global de schimb de căldură , cu repercusiuni negative asupra controlului temperaturii reactorului; viteza de formare a cocsului este mare, deci trebuie, în orice caz, îndepărtată prin intermediul unor operațiuni periodice de curățare, care trebuie efectuate aproximativ în fiecare lună.

Vaporii sunt separați de produsul de reacție prin condensare. [1]

Dietă

Furajele pot fi alcătuite din nafta virgină sau gaz natural, în funcție de disponibilitate. În ceea ce privește naphta virgină, se face trimitere la indicele de calitate:

IQ = 2 + 2nP + iP + NA

unde nP, iP, N și A sunt respectiv procentele de parafine normale, izoparafine, naftene și aromatice prezente în amestec. Un napta de calitate (referitor la obținerea etilenei) are un IQ între 136 și 142.

Piroliza etanului

Un exemplu simplu al tipului de reacții care apar în timpul procesului de cracare cu abur este furnizat de piroliza etanului , care are loc în conformitate cu următoarele reacții elementare : [1]

(start) C 2 H 6 → CH 3 • + CH 3 •
(propagare) C 2 H 6 + CH 3 • → C 2 H 5 • + CH 4
(propagare) C 2 H 5 • → C 2 H 4 + H •
(propagare) C 2 H 6 + H • → C 2 H 5 • + H 2
(terminare) CH 3 • + H • → CH 4
(terminare) C 2 H 5 • + C 2 H 5 • → C 4 H 10

Piroliza etanului produce în esență etilenă și hidrogen , cu propan și butan ca produse secundare. [1]

Într-un proces normal de cracare cu abur, au loc mai multe reacții mai complexe decât cele legate de piroliza etanului, iar produsele obținute variază în funcție de hrana utilizată ( gaz natural sau virgin-nafta ) și de condițiile de funcționare în care procesul (în special temperatura ).

Compușii aromatici rezistă crăparii cu abur sau dau reziduuri de carbon.

Reacții secundare și proiectarea plantelor

Diagrama procesului unui cracker cu abur

Mecanismul radical poate duce la formarea de produse secundare nedorite, cum ar fi hidrocarburi aromatice (inclusiv benzen ) și compuși cu o greutate moleculară ridicată ( polimeri ). Pentru a descuraja aceste reacții secundare, este necesar să existe timpuri de ședere în reactor care să nu fie prea mari (de ordinul unei secunde) și temperaturi ridicate, astfel încât procesul de cracare a aburului să se desfășoare într-un reactor tubular introdus în interiorul unui cuptor. catedrala , care asigură un schimb de căldură mai rapid decât alte tipuri de reactoare (cum ar fi CSTR ). Temperatura variază de-a lungul reactorului; în general, 550-650 ° C se ating la intrarea reactorului și 770-850 ° C la ieșire. [1]

Mai mult, este necesar să se efectueze o răcire bruscă ( stingerea cu apă) a curentului care iese din reactor, astfel încât temperatura să scadă rapid, evitându-se astfel formarea acestor compuși nedoriti, care necesită un timp de ședere mai lung: producerea de compuși o greutate moleculară mai mare necesită, de fapt, că reacțiile de propagare au mai mult timp să acționeze, în timp ce pentru perioade scurte de ședere, reacțiile de propagare durează mai puțin și dau naștere compușilor cu un lanț mai scurt. Radicalii sunt de fapt specii chimice foarte energice, care au nevoie de temperaturi ridicate pentru a continua creșterea, în timp ce la temperaturi mai scăzute singurul mod în care pot reacționa este terminarea lanțului (care implică formarea de molecule, care sunt specii chimice mult mai stabile decât radicalii ).

Notă

  1. ^ a b c d e f g h Gough .
  2. ^ Chauvel , p. 126 .

Bibliografie

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Brevete

Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Steam_cracking&oldid=110630487 ”