A petrolkémiai ipar egyik legfontosabb építőköve az etilén, amely a legtöbbet előállított szerves vegyületek közé tartozik. Általában gőzkrakkoló egységekben állítják elő különböző kőolaj alapú alapanyagokból, például naftából, és számos fontos származék előállításához használják.
A folyamat
Az 1. ábrán látható folyamat egy gőzkrakkoló eljárás etilén előállítására etán-propán keverékből. A folyamat három fő részre osztható: krakkolás és oltás; sűrítés és szárítás; valamint szétválasztás.
1. ábra. Ez a folyamatábra egy etilén-előállítási folyamatot mutat be egy etán-propán keverék krakkolásával
Krakkolás és oltás. Kezdetben az etán-propán keveréket kemencékbe vezetik, ahol nagy sűrűségű körülmények között krakkolják, etilént, propilént és egyéb melléktermékeket képezve. A kemencéből kilépő áramot ezt követően egy vízalapú oltótoronyba vezetik, hogy megakadályozzák a további reakciókat és a nemkívánatos melléktermékek képződését.
Az oltótorony után következő dekanterből eltávolítják a nehézanyagokat, a kondenzált hígító gőzt, a kátrányt és a kokszot. Az oltásból származó krakkolt gázt ezután sűrítésre és szétválasztásra irányítják.
Sűrítés és szárítás. A krakkolt gáz sűrítése öt szakaszon keresztül történik. A harmadik sűrítési fokozat után a szén-dioxidot és a ként maró szódabikarbónával és vízzel történő mosással eltávolítják a krakkolt gázból egy maró mosóban. A sűrített krakkolt gázt lehűtik, majd molekulaszűrőkkel szárítják, amelyek a víz nagy részét eltávolítják.
Szétválasztás. A szárított krakkolt gázt egy hűtőboxba vezetik a hidrogén és a könnyű szénhidrogének eltávolítására, miközben minimalizálják az etilénveszteségeket.
Ez a pont a hűtési vonatból származó kondenzátumokat egy sor elválasztó oszlopba vezetik. Az első oszlopban (demethanizáló) a felső részből metánt nyernek, amelyet a hűtőboxban használnak tovább, míg az alsó áramot egy második oszlopba (deethanizáló) vezetik.
A deethanizáló felső részét, amely elsősorban etilénből és etánból áll, egy acetilén-konverterbe vezetik, majd a C2-szétválasztóban frakcionálják. Ebben az oszlopban a fényeket eltávolítják a fejlécből és visszavezetik a kompressziós rendszerbe, míg a polimer minőségű (PG) etilént mellékáramként szívják ki az oszlopból. A C2-szétválasztó fenékanyagából származó etánt a krakkoló kemencékbe vezetik vissza.
A deetanizátor fenékáramát egy depropanizátorba vezetik, amely a fejtermékben lévő C3 komponenseket desztillálja. Ezt a fejtermékáramot katalitikusan hidrogénezik metil-acetilén és propadién eltávolítása céljából, majd a C3-osztóba vezetik. Ebben az oszlopban a fényeket eltávolítják a fejtermékből és visszavezetik a kompresszorokba, míg a polimer minőségű (PG) propilént mellékáramként kivonják az oszlopból. A C3-splitter fenékanyagából származó propánt a krakkoló kemencékbe vezetik vissza. A C4+ áramot a depropanizáló fenékből nyerik.
Gazdasági teljesítmény
A folyamat gazdasági értékelését 2015 első negyedévének adatai alapján végezték el, figyelembe véve egy 1 700 000 tonna/év névleges kapacitású, az Egyesült Államok Öböl-partján épített etilénüzemet.
A becsült tőkeköltségek (teljes állóeszköz-beruházás, működőtőke és kezdeti költségek) az üzem megépítéséhez körülbelül 2,37 milliárd dollárra, míg az üzemeltetési költségek az előállított etilén tonnánként körülbelül 360 dollárra becsülhetők.
Globális perspektíva
A mintegy 155 millió tonna/év globális névleges kapacitással az etilén a világszerte előállított legfontosabb petrolkémiai termékek közé tartozik. Az etiléntermelés legnagyobb részét a polietilén előállítása során használják fel, de az etilént etilén-oxid, etilén-diklórid és etil-benzol előállítására is alkalmazzák (2. ábra).
2. ábra. Az etilénből számos terméket állítanak elő
Szerkesztői megjegyzés: A rovat tartalmát az Intratec Solutions LLC (Houston; www.intratec.us) szállította és a Chemical Engineering szerkesztette. A bemutatott elemzések és modellek nyilvánosan hozzáférhető és nem bizalmas információk alapján készültek. A tartalom kizárólag az Intratec véleményét képviseli. Az elemzések elkészítésének módszertanáról további információk, valamint a felhasználási feltételek a www.intratec.us/che.
oldalon találhatók.