Лекция 24. Получение ацетилена из углеводородов
===========================================================
Осуществляется пиролизом метана и других парафинов (процесс , эндотермический. Равновесие сдвигается вправо только при Т= 1000 – 13000С (рис.24.1):
С2 Н4 С2 Н2 + 3Н2 ( -376 кДж/моль);
¾®
¾
С2 Н6 С2 Н2 + 2Н2 ( -311 кДж/моль).
Практически требуется более Высокая температура (1500—16000С — для метана и 1200 0С — для др. жидких углеводородов).
Процесс термического пиролиза метана идет по радикально—цепному механизму путем отрыва Н* с образованием 2—к метнльных радикалов, приводящих к образованию кроме ацетилена парафинов, олефинов, бензола, а также других ацетиленовых (метил—, винил—, дн—ацетилен).
Рис.24.1 - Температурная зависимость равновесной степени конверсии метана (1) и этана (2) в ацетилен при Р = 0,1МПа
Регулирование выхода продукта достигается уменьшением степени конверсии (К=50%) за счет уменьшения времени контакта (до 0,1 с).
Во избежание дальнейшего разложения и превращений ацетилена "необходима быстрая "закалка" реакционных газов (вспрыск воды) до Т при которой эти процессы не происходят.
Методы пиролиза классифицируют по способу подвода тепла;
1. Регенеративный - в печах с огнеупорной насадкой (нагрев насадки топочными газами-пропускание сырья) .
2. Гомогенный — введение сырья в поток горячего (20000С) газа, полученного сжиганием метана в кислороде.
3. Окислительный — экзотермическая реакция горения углеводородов и эндотермический процесс пиролиза (Т=15000С) совмещены в одном аппарате -рис.24.2).
4. Электрокрекинг — пиролиз в электродуговых печах (1/1=1000 в,
затраты энергии до 13 тыс. кВт/т ацетилена)
5. Плазмохимический — процесс в ионизированном газе.
Наиболее экономичен и эффективен окислительный пиролиз (степень конверсии метана до 90%; кислорода > 99%). Соотношение начальных объемов метан: кислород = 100 : (60—65), что находится вне пределов взрываемости этих смесей. Скорость течения газа в сопле горелки (=100 м/с) должна быть выше скорости распространения пламени, но не выше скорости гашения пламени, чтобы оно не отрывалось от горелки.
При нормальном режиме расход метана: на горение = 55%; на получение ацетилена = 23—25%; на образаание сажи = 4%.
Рис.24.2 Схема реактора окислительного пиролиза;
1—камера смешения; 2—корпус; 3—предохранительная мембрана; 4—камера горения; 5—нижняя камера; 6—форсунка; 7—горелочная плита; 8—диффузор.
Состав газов пиролиза при различных методах, %. об.
Таблица 24.1
Продукты | Регенератив- ный | Электрокре- кинг | Гомогенный | Окисли-тельный | ||
Ацетилен | 11 - 14 | 7 - 9 | ||||
Водород | 40 - 45 | 40 - 45 | ||||
Метан | 5 - 25 | - | ||||
СО | - | 26 - 27 | ||||
Диоксид углерода | - | 3 - 4 | ||||
Гомологи ацетилена | 1,0 | - | 1,5 | 0,2-0,3 | ||
Стадии технологического процесса:
1. Подогрев до 600-7000С метана и кислорода в трубчатых печах 1 и 2 топливными газами;
2. Осуществление пиролиза в реакторе 3 (Т после закалки == 800С);
3. Улавливание сажи в промывном скруббере 4 и электрофильтре 5;
4. Охлаждение водой в контактном холодильнике 6;
5. Очистка от ароматики и гомологов ацетилена в форабсорбере 7 водой с небольшим количеством диметилформамнда (ДМф) и
N-метилпирролидона (МП);
6. Поглощение ацетилена (Р=1 МПа) ДМф или МП в абсорбере 11;
7. Десорбция ацетилена в десорбере 14 первой ступени (Р=0,15 МПа,
Т куба=400С) с выводом его из средней части колонны;
8. Промывка концентрированного ацетилена в скруббере 15 водой и вывод через огнепреградитель 16 с установки;
9. Десорбция кубовой жидкости 1 ступени (Т куба = 1000С) с выделением остаточного ацетилена с примесью его гомологов в десорбере 2 ступени 18 и возвращение их в десорбер 1 ступени.
Побочные процессы:
а) Выделение сажи из закалочной воды в отстойнике 9 (сажа - на сжигание, вода на закалку)
б) Улавливание унесенного газами (водород, метан, оксид углерода) растворителя в скруббере 12.
в) Возврат газов, выдавленных ацетиленом из десорбера 14 (диоксид, оксид углерода и др.) на компримирование;
Графические зависимости [3, с.11,13,15—17]
Технологическая схема: [4, с. 19].
Дата добавления: 2017-08-01; просмотров: 377;