Petrokimyasal Feedstock Production'da Termal Cracking'e Giriş

Termal çatlaklar, modern petrokimya endüstrisinin bir temel taşıdır, ağır hidrokarbon fraksiyonları dönüştürmek - plastikler, atmosferik bir kalıntılar ve ağır ham - daha hafif, daha değerli ürünlerde propylene, retin, jylenes gibi. Küresel talep, plastikler ve ışık aromatiği gibi, organik çatlaklar ve uzmanlık alanları tarafından yönlendirilen, daha yüksek çevresel çatlakları ve sürdürülebilirliği artırmak, daha düşük enerji verimliliği ve sürdürülebilirliği artırmak, rafineriler ve kimyasal üreticiler için öncelik haline gelmiştir.

Bu makale, termal çatlakların tarihsel evrimi, son iki on yıldaki en önemli teknolojik atılımları ve ısıl çatlakların elde edebileceğine dair vaat eden ileri görüşlü yönleri araştırıyor.Temel ve gerçek dünya uygulamaları sürecine dikkat ederek, reaktör tasarımı, ısı transferi, hibritleştirmedeki yenilikleri inceleyeceğiz ve otomasyonlar, ısıl çatlakların elde edebileceği sınırları zorluyor.

Termal Cracking Tarihsel Evrimi

20. yüzyılın başlarında, uzun zincirli moleküllerin kırılması için termal çatlakların kökleri çok fazla benzin talep etti. William Burton ve ekibi, 1930 yılında endüstri standardına sahip olan Standard Oil of Indiana'nın ilk ticari toplu ısı çatlakları sürecine girdi.

20. yüzyılın ortalarında, termal çatlakları, katalitik çatlakların yanı sıra gelişti. Akışkan katalitik çatlaklar (FCC) ve hidrokracking, seçicilik nedeniyle benzin üretimi için baskın kazandı (0.1-0.5 saniye), radikal zincir reaksiyonları aşırı dereceden yüksek oranda azaltılsa da, buharlı yağ tüketimi ve gaz yağ yağları ile şiddetli ısıtıldı.

1990'lara kadar, rafineriler gelişmiş termal çatlakları, bugün meyve almaya devam eden bir şekilde keşfetmeye başladı.

Modern Termal Cracking'deki Anahtar Teknolojik Yenilik

Son gelişmeler bir boyutla sınırlı değildir; malzemeler, ısı transferleri, otomasyon ve yeni enerji kaynakları. Aşağıdaki alt bölümler en etkili gelişmeleri detaylandırır.

Gelişmiş Reaktör Malzemeleri ve Heat Transfer Sistemleri

850 °C veya daha yüksek sıcaklıklar, yüksek performanslı hidrokarbon radikalleri ve potansiyel sulfur veya metal kirleticiler ile birlikte, reaktör alaşımları üzerinde ciddi talepler uyguluyor. Konvansiyonel paslanmaz çelikler uzun süre boyunca ürpertici ve bakım maliyetlerini azaltır. yüksek çözünürlükte (CFD) ve sonlu analizlerin geliştirilmesi, şimdiye kadar yükseltici ve soğuk geometrilerin katlanmasına izin veriyor.

Yüksek kaliteli ısı transfer teknikleri, yüksek hacimli find tüpler gibi ve yüksek çözünürlük bölümler geliştirdi, genel ısı verimliliği arttı. Entegre ısı kurtarma buhar jeneratörleri (HRSG) yüksek basınçlı buhar üretmek için grip gaz ısısını yakalıyor, bu da kompresörleri veya elektrik üretmek için kullanılabilir, önemli ölçüde daha düşük ısı yakıt tüketimi elde ediyor. Bazı modern bitkiler% 93 -% 80-85 daha eski birimlerin% tipik bir kısmını elde ediyor.

Süreç Otomasyon ve Gerçek Zamanlı Optimizasyon

Dijitalizasyon, termal çatlakları dönüştürdü. Gelişmiş süreç kontrolü (APC) sistemleri, tahmin edici kontrol (MPC) sıkı pencerelerde reaksiyon koşullarını sağlamak, yemleme akışı, seslenme ısısı ve dillendirme algoritmaları gerçek zamanlı olarak, bu sistemler, şekerleme oranları ve optimum kesinti döngülerine cevap verebilir - planlanan kapanışlar arasında zaman geçirmek gibi.

Bitki çapında, gerçek zamanlı optimizasyon (RTO) yazılım, birçok fırında düktif taleple karşı karşıya kalmalarını sağlamak için kesintiye uğratmaktadır.Bu esneklik, propylene fiyatlarının değişken olduğu pazarlarda kritiktir. Bazı petrokimya kompleksleri artık "if" senaryolarını simüle etmek için dijital ikizleri kullanıyor, besleme operatörlerin tedarik etmeden önce önleyici ayarlama koşullarını sağlamasını sağlıyor.

Mikrodalga ve Plazma-Assisted Cracking

Normal olmayan enerji kaynakları, çatlaklar için gerekli olan reaksiyon ısısını azaltmak için araştırılıyor, böylece enerji tüketimi ve komplike oluşumu. Mikrodalga-assisted çatlakları, doğrudan ürün tarafından hidroelektrik ısıtma yoluyla hidrokarbon moleküllerine karşı enerji sağlar, seçici bağ ısıtılabilir 100-200 °C konvansiyonel ısınıyor.

Plazma destekli çatlaklar, plazma nesil ve elektrot bozulması nedeniyle elektrik deşarjı kullanır (radicals, iyonlar, heyecan verici moleküller) yüksek sıcaklık fırını gerektirmeden zincir reaksiyonlarını başlatabilir, özellikle de ürün tarafından değerli olarak üretilir.

Sonraki -Generation Reaktör Tasarımlar

Termal çatlaklar geleneksel olarak tubular fırınlarında (parçalı reaktörler) gerçekleştirildi, ancak bunlar olgun ve güvenilir olsa da, ısı transfer sınırlamalarından, eşitsiz sıcaklık profillerinden muzdarip ve yüksek dönüşümlerde hızlı bir şekilde koklamalar.

Akışkanlar Yatak Rektörler

Katıların yüksek ısı kapasitesi, düzgün sıcaklık kontrolü (±2 °C) ve büyük ölçüde yerel sıcak lekeleri azaltan, hidrokarbon besleme buharı tarafından geliştirilen "fluidize buharlı buharlı", bakırların yüksek ısı kapasitesi ve daha uzun süreler, ek olarak, sürekli ısı geçişi için harcanan ısı geçişi gibi, ek olarak, ek olarak, katıların ısı geçişi için harcanan ısı geçişi için harcanan ısı geçişi için - ısı geçişi için - ısı geçişi - daha fazla ısıtılmış ısı kapasitesi - bakır ısı kontrolü ile azaltıldı.

Rotary Kiln Systems

Rotary kilns, çimento ve mineral işlemede uzun zamandır kullanılan, yüksek metaller veya asfaltlar içeren sert çatlaklar için termal çatlaklar için uygun hale getirildi.Burç kiln'in yavaş rotasyonu, sağlam ve gazlar arasında samimi temas sağlarken, dış ısıtmalı ısı transferleri veya elektrikli ısıtıcılar FBR'lere kıyasla daha düşük ısı transferleri sağlar.

Milli ve Mikro Kanal Reaktörler

Periyodikasyon ile Per- ve Mikro Kanal reaktörleri ısı geçişi için dikkat çekiyor - özellikle birkaç milisaniye üretimi ve esnek olefin üretimi için.Bu reaktörler, yüksek yüzeysel entellektüel iyon oranlarına yol açıyor (daha sonra 10 kW /m2K'ya kadar) ve daha düşük süreler için birkaç milisaniye kadar oturma sürelerini sağlayabilirler.

Çevre ve Güvenlik Gelişleri

Termal çatlaklar enerji yoğundur ve CO2, NOx dahil olmak üzere önemli miktarda gaz hacmi üretmektedir ve ağır yakıtlar kullanılıyorsa katılımcı baskı ve şirket net-zero taahhütleri çevresel yenilikler dalgası teşvik etti.

Atık Heat Recovery Entegrasyonu

Modern buhar çatlakları birden fazla sıcaklık seviyesinde ısır.Disleksiyon bölümü flue gazı, genellikle 1000-1200 °C'de ısıtılan bir konveksiyon bölümü ile ısıtılır, buhar üretir ve ısıtılır. Yüksek basınçlı buhar kompresörler için güç verir; düşük basınçlı buhar, şerit ve ön ısıtma sistemleri de yaygındır. Bazı bitkiler orta ısıtıcıları (ORC) orta ısıtarak ısıyı (150-300 °C) ısıtılır.

Emisyon Kontrol Sistemleri

Gelişmiş seçici katalitik azalma (SCR) sistemleri, grip gazlarında NOx'i tedavi eder, genellikle 90-95 azaltımı elde eder.SCR için, rafineriler düşük maliyetli yakıtlar veya ıslak gaz sülfur yakıtlar veya yükleme teknolojileri, amine ovma ve membran ayrılıkları dahil olmak üzere, birkaç ticari buharlaşma oranlarında kullanılır, ancak bu ek sermaye ve işletme maliyetleri ekler, onları sadece karbon fiyat indirimi veya yükleme veya yükleme teknolojilerinin var olduğu yerde uygulanabilir.

Hybrid Catalytic- ⁇ Yaklaşımlar

Daha düşük emisyonlara karşı başka bir rota, 50-100 °C'de saf asit katalizörleri (örneğin, zeolitler, metal oksitler) ısıtımı azaltırken, nanotüplü yoğunluk mekanizmalarını 50-100 °C'ye kadar saf ısıtmak için reaksiyon yolunu artırabilir.

Future Research

Önümüzdeki gibi, petrokimya endüstrisi, karbonizasyon hedefleri ve yemleme çeşitliliği tarafından yönlendirilen termal çatlaklar paradigmaya dönüştürücü değişiklikler keşfeder.

Elektriklilaştırma ve Yenilenebilir Enerji Kaynakları

Buhar çatlaklarının ısı tedariki en hırslı uzun vadeli seçeneklerden biridir. Yenilenebilir elektrik (rüz, güneş, hidroelektrik) elektrik direnci ısıtıcıları veya plazma jeneratörleri, yüksek enerjili ısıtıcılar ve enerji[C) ile birlikte elektriksel ısıtmayı birleştiren aşırı enerji döngüsü.

Sürdürülebilir Catalyst ve Biomass Co-Processing

Biyokütleleri biyokütle ile yeniden kurmak (kahkadar, tarım kalıntıları, alg) başka bir sınırdır. Biyokütlelerin ısıtılması hızlı-piolitik yağı veya tedavi biyo-yakıtlı bir redüksiyonu, geleneksel buhar çatlakları ile aktif bir araştırma ile birlikte ortaya koyar.En son araştırmalarda yayınlanan oksijeni arttırır.(0))))))))))))) Biyomalzemeler, organik asitleri ve makroakonomik formasyonları azaltmak için daha önceleri azaltır.

Refinery ve Petrokim Komplekleriyle entegrasyon

“C2C) komplekslerine yönelik eğilim, ham petrolün doğrudan hidrojenle birlikte, katalitik reformlar ve aromatiklere dönüştürüldüğü ve en az yakıt üretimi ile gelişmiş ısı çatlaklarına sahip olan bu entegre bitkiler,% 70'lik geleneksel rafineriler için kıyasla % 50 oranında artış gösterdi.

Son olarak, dijital ikizlerin rolü, IoT sensörleri ve tahmin edici bakım ve özerk operasyondaki yapay zeka, operatörlerin ve tasarımcıların yeteneklerini genişletecek. Convolutional sinir ağları alev görüntüleri analiz edebilir, yakma becerileri ve kakao büyümesi arasındaki ticareti optimize edebilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Hayvancılık üretimi için termal çatlaklar, endüstrinin sürekli olarak artan talebi karşılamak ve karma sistemler için artan yatırım ve aromatik, çevresel etkileri azaltmak için, araştırmadaki işbirliğine ve ısı entegrasyonuna devam ederken, her türlü sürecin her yönünü yeniden şekillendirir.