Industriële fabricage
Industrieel internet der dingen | Industriële materialen | Onderhoud en reparatie van apparatuur | Industriële programmering |
home  MfgRobots >> Industriële fabricage >  >> Manufacturing Technology >> Productieproces

Propaan

Achtergrond

Propaan is een natuurlijk voorkomend gas dat bestaat uit drie koolstofatomen en acht waterstofatomen. Het wordt samen met een verscheidenheid aan andere koolwaterstoffen (zoals ruwe olie, butaan en benzine) gevormd door de ontleding en reactie van organisch materiaal gedurende lange tijdsperioden. Nadat het is vrijgekomen uit olievelden diep in de aarde, wordt propaan gescheiden van andere petrochemicaliën en geraffineerd voor commercieel gebruik. Propaan behoort tot een klasse materialen die bekend staat als vloeibaar petroleumgas (LPG's), die bekend staan ​​om hun vermogen om onder relatief lage druk in vloeistof te worden omgezet. Als vloeistof is propaan 270 keer compacter dan als gas, waardoor het gemakkelijk als vloeistof kan worden getransporteerd en opgeslagen tot het klaar is voor gebruik. Ongeveer 15 miljard gal (57 miljard L) propaan wordt jaarlijks in de Verenigde Staten verbruikt als brandstofgas. De grootste verbruikers zijn de chemische industrie en de verwerkende industrie, die propaan gebruiken als chemische tussenproducten en drijfgassen in spuitbussen, gevolgd door woonhuizen en commerciële instellingen, die propaan gebruiken voor verwarming en in drogers en draagbare grills.

De waarde van aardolieproducten wordt al lang erkend door de beschaafde wereld, met gedocumenteerde voorbeelden van hun gebruik die meer dan 5000 jaar teruggaan. De oude Mesopotamiërs gebruikten van aardolie afgeleide teerachtige verbindingen voor veel toepassingen, waaronder breeuwen voor metselwerk en bakstenen en lijmen voor sieraden. Ongeveer 2000 jaar geleden leerden Arabische wetenschappers een van de basisprincipes van de aardoliechemie - dat het kan worden gedestilleerd of gescheiden in verschillende delen, of fracties, op basis van hun kookpunt, en dat elke fractie zijn eigen onderscheidende eigenschappen heeft.

Het moderne tijdperk van raffinage zou zijn begonnen in 1859, toen aardolie werd gevonden in Pennsylvania en de Sennaca Oil Company daar de eerste oliebron boorde. Vanaf een diepte van 70 ft (21,2 m) produceerde 's werelds eerste oliebron in het eerste jaar bijna 300 ton (305 metrische ton) olie, en zo werd een hele industrie geboren. Propaan werd voor het eerst erkend als een belangrijk bestanddeel van aardolie in 1910, toen een eigenaar van een auto uit Pittsburgh aan de scheikundige dr. Walter Snelling vroeg waarom de liter benzine die hij had gekocht al voor de helft op was toen hij thuiskwam. De autobezitter vond dat de overheid moest onderzoeken waarom consumenten werden opgelicht, omdat de benzine in een snel en kostbaar tempo verdampte. Snelling ontdekte dat een groot deel van vloeibare benzine eigenlijk bestond uit propaan, butaan en andere koolwaterstoffen. Met behulp van spoelen van een oude warmwaterboiler en andere diverse laboratoriumapparatuur, bouwde Snelling een distilleerketel die de benzine kon scheiden in vloeibare en gasvormige componenten. Sinds de dagen van Snelling hebben scheikundigen enorme vooruitgang geboekt in technieken voor het verwerken van propaan en andere LPG's. Tegenwoordig is de productie van propaangas een industrie van $ 8 miljard in de Verenigde Staten.

Grondstoffen

Omdat propaan een natuurlijke oorsprong heeft, is het niet "gemaakt" van andere grondstoffen; in plaats daarvan wordt het "gevonden" in petroleumchemische mengsels diep in de aarde. Deze petroleummengsels zijn letterlijk steenolie, combinaties van verschillende koolwaterstofrijke vloeistoffen die zich ophopen in ondergrondse reservoirs gemaakt van poreuze lagen zandsteen en carbonaatgesteente. Aardolie is afgeleid van verschillende levende organismen die zijn begraven met sedimenten uit vroege geologische tijdperken. De organismen zaten zonder zuurstof gevangen tussen rotslagen en konden niet volledig afbreken of oxideren. In plaats daarvan werd het resterende organische materiaal gedurende tientallen miljoenen jaren omgezet in propaanrijke aardolie via twee primaire processen, diagenese en catagenese. Diagenese treedt op onder 122 ° F (50 ° C) wanneer de organische "soep" microbiële werking (en enkele chemische reacties) ondergaat die resulteren in uitdroging, condensatie, cyclisatie en polymerisatie. Catagenese daarentegen vindt plaats onder hoge temperaturen van 122-424 ° F (50-200 ° C) en zorgt ervoor dat de organische materialen reageren via thermokatalytisch kraken, decarboxylering en waterstofdisproportionering. Deze complexe reacties vormen aardolie in de sedimentaire gesteenten.

Het fabricageproces

De productie van propaan omvat het scheiden en verzamelen van het gas uit de aardoliebronnen. Propaan en andere LPG's worden op twee manieren uit petrochemische mengsels geïsoleerd:door scheiding van de aardgasfase van aardolie en door raffinage van ruwe olie.

  1. Beide processen beginnen wanneer ondergrondse olievelden worden afgetapt door het boren van oliebronnen. Het gas/olie-koolwaterstofmengsel wordt uit de put geleid en in een gasvanger geleid, die de stroom scheidt in ruwe olie en "nat" gas, dat natuurlijke benzine, vloeibaar gemaakte petroleumgassen en aardgas bevat.
  2. Ruwe olie is zwaarder en zinkt naar de bodem van de val; het wordt vervolgens in een olieopslagtank gepompt voor latere verfijning. (Hoewel propaan het gemakkelijkst wordt geïsoleerd uit het "natte gas"-mengsel, kan het worden geproduceerd uit ruwe olie. Ruwe olie ondergaat een verscheidenheid aan complexe chemische processen, waaronder katalytisch kraken, ruwe destillatie en andere. Hoewel de hoeveelheid propaan die door De verwerking in de raffinaderij is klein vergeleken met de hoeveelheid die van aardgas wordt gescheiden, het is nog steeds belangrijk omdat op deze manier geproduceerd propaan vaak wordt gebruikt als brandstof voor raffinaderijen of om LPG of ethyleen te maken.)
  3. Het "natte" gas komt van de bovenkant van de val en wordt naar een benzine-absorptie-installatie geleid, waar het wordt gekoeld en door een absorptie-olie gepompt om de natuurlijke benzine en vloeibaar gemaakte petroleumgassen te verwijderen. Het resterende droge gas, ongeveer 90% methaan, komt van de bovenkant van de val en wordt via leidingen naar steden en dorpen geleid voor distributie door gasbedrijven.
  4. De absorberende olie, verzadigd met koolwaterstoffen, wordt naar een ketel geleid waar de koolwaterstoffen worden afgekookt. Dit petroleummengsel staat bekend als 'wilde benzine'. De schone absorberende olie wordt vervolgens teruggevoerd naar de absorber, waar het het proces herhaalt.
  5. De "wilde benzine" wordt naar stabilisatortorens gepompt, waar de natuurlijke vloeibare benzine van de bodem wordt verwijderd en een mengsel van vloeibaar gemaakte petroleumgassen van bovenaf wordt afgezogen.
  6. Dit mengsel van LP-gassen, dat ongeveer 10% van het totale gasmengsel uitmaakt, kan als mengsel worden gebruikt of verder worden gescheiden in zijn drie delen:butaan, isobutaan en propaan (ongeveer 5% van het totale gasmengsel).

Kwaliteitscontrole

Zoals hierboven beschreven, moet propaan zorgvuldig worden geïsoleerd uit een complex mengsel van petrochemicaliën, waaronder methaan, ethaan, etheen, propeen, isobutaan, isobuteen, butadieen, pentaan en penteen, om er maar een paar te noemen. Als dergelijke onzuiverheden niet worden verwijderd, zal het propaan of propaan-butaanmengsel niet goed vloeibaar worden. Vloeibaar maken bij de juiste temperatuur en druk is van cruciaal belang om het gas economisch bruikbaar te maken. De vloeibaar-gasindustrie heeft gestandaardiseerde specificaties opgesteld waaraan LPG-mengsels moeten voldoen om aanvaardbaar te worden geacht voor gebruik als brandstofgas. Gestandaardiseerde testmethodologieën voor het evalueren van deze specificaties zijn goedgekeurd en gepubliceerd door de American Society for Testing and Materials (ASTM). De LPG die bekend staat als "commercieel propaan" moet bijvoorbeeld een maximale dampdruk hebben van 200 psig bij 100 ° F (38 ° C) en mag niet meer dan 0,05 ml (0,05 ml) restmateriaal bevatten. Bovendien is de toegestane hoeveelheid vluchtig residu strikt beperkt en moet het gas voldoen aan vastgestelde richtlijnen voor corrosiviteit voor koper, vluchtig zwavelgehalte en vocht. Er zijn andere mengsels van propaan en butaan in de handel verkrijgbaar die enigszins afwijkende streefwaarden hebben.

Deze strikte kwaliteitsnormen maken propaan tot een milieuvriendelijke brandstof. Om aan de pijpleidingnormen te voldoen, worden bijna alle verontreinigende stoffen uit propaan verwijderd voordat het in pijpleidingen wordt toegelaten. Bij gebruik in goed afgestelde en onderhouden branders voldoen de propaanemissies ruimschoots aan de normen voor schone lucht die zijn vastgesteld door de Environmental Protection Agency (EPA). Hun testen hebben aangetoond dat propaan milieuvriendelijker is dan andere koolwaterstofenergiebronnen, en dat correct verwerkt propaan kan worden gebruikt als motorbrandstof die aanzienlijk schoner is dan benzine. Studies hebben aangetoond dat propaanmotoren in vergelijking met benzinemotoren maar liefst 45% minder ozonvormend vermogen hebben. Resultaten van een ander recent EPA-onderzoek tonen aan dat propaan de totale uitstoot van koolwaterstoffen met 29% vermindert volgens de nieuwe Federal Clean Air Standards. Bovendien ligt de uitstoot van koolmonoxide 93% onder de norm, de uitstoot van koolwaterstoffen 73% onder de norm en de uitstoot van stikstofoxide 57% onder de norm.

Bijproducten/afval

Zoals hierboven beschreven, produceert de vervaardiging van propaan een verscheidenheid aan bijproducten die economisch bruikbaar zijn. Eigenlijk is het juister om deze niet als bijproducten te zien, maar als bijproducten, omdat ze samen met propaan worden geproduceerd als onderdeel van aardolieraffinage. Deze bijproducten kunnen de vorm hebben van vaste stoffen, gassen of vloeistoffen. Vaste stoffen (of halfvaste stoffen) omvatten bitumen, waterstofsulfide en kooldioxide en worden verkocht voor brandstofdoeleinden. De vloeibare fracties omvatten ruwe olie, die verder wordt geraffineerd om een ​​verscheidenheid aan producten te geven. Deze oliën variëren enorm in uiterlijk en fysieke eigenschappen zoals kookpunt, dichtheid, geur en viscositeit. De verschillende fracties ruwe olie worden afhankelijk van hun dichtheid "licht" of "zwaar" genoemd. Lichte ruwe olie is rijk aan laagkokende en paraffinische koolwaterstoffen; zware ruwe oliën zijn hoger kokend en stroperiger. Ze leveren een verscheidenheid aan asfaltachtige moleculen op. Veel van de bijproducten van de propaanproductie, zoals propyleen en butyleen, zijn bruikbaar bij de raffinage van benzine, de productie van synthetisch rubber en de productie van petrochemicaliën.

De Toekomst

Naarmate het gebied van de aardoliechemie evolueert, zal de propaanchemie zich blijven ontwikkelen. Er zullen verbeteringen worden aangebracht in de manier waarop propaan wordt gescheiden van aardolie. Een gebied dat kansen biedt voor vooruitgang is op het gebied van de productie van oliebronnen. Veel aardgas wordt verbrand in afgelegen oliebronnen omdat het uitgebreide leidingsysteem dat nodig is om het te transporteren onbetaalbaar is. Er zijn inspanningen gaande om meer van dit verspilde gas om te zetten in condenseerbare gassen, die gemakkelijk kunnen worden opgeslagen en vervoerd. Het is ook belangrijk op te merken dat propaan waarschijnlijk steeds populairder zal worden als brandstofgas op basis van economische factoren en milieuoverwegingen. In de Clean Air Act van 1990 noemde het congres LPG's zelfs als een van de schoonbrandende alternatieve brandstoffen die zijn aangewezen om de nationale luchtkwaliteit de eenentwintigste eeuw in te brengen.


Productieproces

  1. Wat is VMC-bewerking?
  2. Gids voor aluminium lasermarkering
  3. MIG-lassen versus TIG-lassen
  4. Overwegingen voor Zwitserse machinale bewerking met hoge productie
  5. Gids voor CNC-prototyping
  6. Het fabricageproces van de schacht begrijpen
  7. Wat is RVS-passivering?
  8. IoT draadloze oplossing voor het bewaken van propaantankniveau
  9. Uw brandstofbewakingsmanieren bijschaven met IoT:een sprong voorwaarts in de petroleumindustrie
  10. IoT-oplossing voor brandstofniveaubewaking zorgt voor betere prestaties in de aardoliesector
  11. Inspectie van propaanheftrucks