Проєкт відділення піролізу дизельного палива продуктивністю за етиленом 96000 т/рік

Abstract

У представленій бакалаврській кваліфікаційній роботі виконано інженерне проєктування технологічного блоку з термічного розкладу дизельного палива, тобто піролізного відділення, орієнтованого на виробництво етилену як основного продукту. Планова річна потужність об’єкта складає 150 тисяч тонн. Водночас, під час здійснення процесу утворюється ряд додаткових цінних сполук, зокрема легкі олефіни, ароматичні вуглеводні та інші компоненти, які мають високу промислову значущість. У межах дослідження здійснено докладне вивчення технологічного процесу піролізу дизельної фракції, з урахуванням властивостей сировини, температурних режимів, а також параметрів, що впливають на кінетику хімічних реакцій [1]. Проведено побудову детальної технологічної схеми, яка охоплює всі ключові етапи – від підготовки сировини до подачі її в реактор, подальшого термічного розкладу, охолодження піролізних газів, їхнього поділу та вилучення цільових і побічних компонентів. Окрему увагу приділено розрахункам матеріального балансу виробництва, що дозволяє встановити кількісне співвідношення між надходженням сировини та виходом готової продукції. Також проведено детальний аналіз теплових потоків у системі, який дозволяє оптимізувати споживання енергоносіїв. Встановлено питомі витрати на дизельне паливо, паливо для нагріву, електроенергію, воду та інші технологічні ресурси. Розроблено принципову схему апаратурного оформлення процесу. Центральним елементом установки є піч для піролізу, для якої виконано комплексний конструктивний, термічний і механічний розрахунок [2]. Визначено 6 її основні технічні характеристики, матеріали виготовлення, геометричні параметри та умови експлуатації. Здійснено підбір необхідного допоміжного обладнання – теплообмінних апаратів, насосів, компресорів, конденсаторів, колон та запірної арматури, необхідної для безперервної роботи виробництва. Обґрунтовано використання відкритої компоновки технологічного обладнання, що забезпечує зручний доступ до вузлів установки, спрощує їх технічне обслуговування та зменшує витрати на будівельно-монтажні роботи. Розглянуто варіанти просторового розміщення устаткування на виробничій ділянці, з урахуванням безпеки, енергетичної ефективності та ергономіки. У роботі також розглянуто організаційно-технічні заходи з охорони праці, промислової безпеки, протипожежного захисту та екологічної відповідальності. Здійснено економічне обґрунтування доцільності впровадження проєкту, окреслено шляхи підвищення прибутковості та зниження витрат завдяки повторному використанню побічних продуктів, енергоефективним рішенням та модернізації елементів системи. Одержані результати можуть бути корисними для подальшого удосконалення промислових об’єктів, що займаються переробкою вуглеводневої сировини, а також для впровадження прогресивних технологій у хімічнії промисловості. Об’єкт дослідження: процес термічного піролізу дизельного палива. Предмет дослідження: інженерно-технологічні аспекти проєктування піролізного відділення з орієнтацією на отримання етилену. Мета дослідження: розробити інженерний проєкт піролізного блоку з визначенням матеріального та теплового балансу, конструктивних рішень апаратури, енергетичних витрат і техніко-економічного обґрунтування.

This bachelor's qualification thesis presents the engineering design of a technological unit for the thermal decomposition of diesel fuel — a pyrolysis section aimed at producing ethylene as the primary target product. The planned annual production capacity is 150,000 tons. Alongside ethylene, the pyrolysis process also yields a range of valuable by-products, including light olefins, aromatic hydrocarbons, and other compounds with significant industrial applications. The study involves a comprehensive analysis of the diesel fuel pyrolysis process, taking into account the physicochemical properties of the feedstock, temperature conditions, and parameters influencing the kinetics of the chemical reactions [1]. A detailed technological flow diagram has been developed, covering all essential stages — from feedstock preparation and feeding into the reactor, to thermal cracking, gas cooling, separation, and recovery of both target and secondary products. Special attention is given to the calculation of the material balance, which determines the quantitative relationship between input raw materials and output products. A thorough thermal balance analysis has also been conducted to optimize the use of energy resources. Specific consumption rates for diesel feedstock, heating fuel, electricity, cooling water, and other utilities have been established. A process flow diagram of the technological system has been developed. The core element of the facility is the pyrolysis furnace, for which comprehensive structural, thermal, and mechanical calculations were performed. The key technical characteristics of the furnace, construction materials, geometrical dimensions, and operational parameters have been defined. Auxiliary equipment — including heat exchangers, pumps, compressors, condensers, distillation columns, and shut-off valves — has been selected to ensure stable and continuous operation. An open-layout design for the technological equipment was justified, offering easy access for maintenance and inspection, as well as reducing construction and installation 8 costs [2]. Various spatial arrangement options for placing the equipment within the production area were considered, taking into account safety, energy efficiency, and operational convenience. The thesis also outlines organizational and technical measures for occupational safety, industrial hazard prevention, fire protection, and environmental responsibility. The economic feasibility of the project has been substantiated, highlighting potential ways to increase profitability and reduce operational costs through the reuse of byproducts, energy-saving solutions, and modernization of system components. The findings of this work may be applied to the further development of industrial units engaged in hydrocarbon feedstock processing, as well as in the implementation of advanced technologies across related sectors of the chemical industry. Study object: the process of thermal pyrolysis of diesel fuel. Scope of research: engineering and technological aspects of designing a pyrolysis unit focused on ethylene production. Goal of research: to develop an engineering design of a pyrolysis block, including material and heat balances, equipment design solutions, energy consumption estimation, and techno-economic justification.