Производство ацетилена

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ

ПРОИЗВОДСТВО АЦЕТИЛЕНА

1.Производство ацетилена электрокрекингом

2.Производство ацетилена термическим крекингом

3.Производство ацетилена термоокислительным пиролизом метана

4.Извлечение ацетилена из реакционных газов

ЛИТЕРАТУРА

 

ВВЕДЕНИЕ

Тема реферата «Производство ацетилена» по дисциплине «Органический синтез».

Ацетилен, этин СН = GH, — бесцветный газ со слабым сладковатым запахом. Температура плавления—81,8°, температура возгонки— 83,6°С. Плотность по воздуху 0,9056, удельный вес при 0°С и 760 мм рт. ст. 1,1709 кг/м³.

Основной метод получения ацетилена из карбида кальция дает возможность получить ацетилен высокой концентрации. Существенным недостатком этого метода является весьма значительный расход электроэнергии па получение карбида кальция (около 3000 квт-час на 1 тонну карбида, что соответствует около 10000 квт-час на 1 тонну ацетилена).

В настоящее время перспективным является получение ацетилена из углеводородных газов нефтепереработки или из природного газа. Производство ацетилена из этих газов основано на крекинге их, требующем затраты большого количества энергии для создания высокой температуры. При этом ацетилен получается низкой концентрации и загрязненный гомологами. Применение такого ацетилена невозможно без выделения его из реакционной смеси и очистки.

В промышленном масштабе используются электротермический крекинг метана и термический крекинг пропана. Большое внимание уделяется термоокислительному пиролизу метана, так как этот способ позволяет наиболее комплексно использовать природный газ.

Электрокрекинг характеризуется высокими затратами в подсобных цехах, связанных с обеспечением этого производства. Без утилизации побочных продуктов электрокрекинга стоимость ацетилена значительно повышается. При технологическом оформлении метода встречаются трудности конструктивного порядка, связанные с применением высокой температуры. К достоинствам электрокрекинга относится возможность использования различных углеводородов газообразных и жидких.

Термический крекинг требует меньше капитальных затрат и электроэнергии на единицу продукта. Расход основного углеводородного сырья по этому методу выше, чем при электрокрекинге, так как нагрев реакционных печей происходит за счет сжигания газообразного топлива или в виде процесса частичного окисления исходного сырья—углеводородов поступающих на крекинг.

Существенное значение имеет вопрос подбора жароупорных материалов. Применение регенеративных печей с цикличностью их работы вызывает трудность при выдерживании режима на последующих стадиях процесса. Это же обстоятельство усложняет автоматизацию производства.

Процесс частичного окисления исходного сырья—метана или термоокислительный пиролиз его базируется на дешевом сырье—природном газе. Конструктивно решен вопрос теплового воздействия путем проведения пиролиза в факеле горения. Многоканальные и одноканальные реакторы при промышленной и опытной эксплуатации показали, что термоокислительный крекинг имеет реальные перспективы для широкого промышленного применения. Экономическая целесообразность его во многом определяется рациональным использованием побочных продуктов—синтез-газа. Литературные данные [1,2] показывают, что во получения ацетилена из углеводородного сырья и правильной о: экономических показателей отдельных методов уделяется большое внимание.

 

ПРОИЗВОДСТВО АЦЕТИЛЕНА

 

1.Производство ацетилена электрокрекингом

Сырьем для получения ацетилена по описываемой схеме служит метан.

Метан, разбавленный водородом под давлением 1,7 атм. ротационным компрессором подается через трубчатый подогреватель 1 в конвертор 2. В конверторе газ проходит через зону дугового разряда, температура которого достигает 1600°С (Схема №1). При этом протекает основная реакция:

2СН₄ → С₂Н₂ + 3Н₂— 92 ккал/г-молъ

Возможно, что процесс протекает сложнее по уравнениям:

2СН₄ → С₂Н₄ + 2Н₂ — 56 ккал/г-молъ,

2СН₄ → С₂Н₆ + Н₂ — 14 ккал/г-молъ,

С₂Н₄→ С₂Н₂ + Н₂— 47,4 ккал/г-молъ,

С₂Н₆→ С₂Н₂ + 2Н₂ - 78,8 ккал/г-молъ.

 

Побочной реакцией является

СН₄ → С + 2Н₂—21 ккал/г-молъ.

Реакционные газы из конвертора 2 проходят по трубе, охлаждаемой водяной рубашкой. Внутрь трубы впрыскивается вода для их усиленного охлаждения. Охлажденные реакционные газы проходят циклон 7, в котором осаждается часть образовавшейся сажи, небольшое количество смолообразных продуктов, получающихся в результате побочных реакций, и сконденсировавшаяся вода. Реакционные газы идут через холодильник 3, затем с температурой 40—50° через сажеуловитель 8 для отделения сажи и сконденсировавшейся воды, которые спускаются в сборник 9. Для окончательного отделения от сажи реакционные газы промываются в скруббере 4 маслом, поступающим на орошение скруббера из сборника 10. Очищенные реакционные газы сжимаются компрессором до 15 атм., проходят через буфер-маслоотделитель 11 и поступают в абсорбер 5, в котором ацетилен поглощается водой. Непоглощенные газы, состоящие в основном из водорода и непрореагировавшего метана, направляются в блок разделения газов. Часть водорода отделяется, а метан с частью водорода в отношении СН₄: Н₂ = 1 ^: 2 идет в виде циркуляционного газа в линию всасывания турбокомпрессора и, смешавшись со свежей порцией газа, поступает в систему. Вода с поглощенным ацетиленом дросселируется до атмосферного давления и подается в десорбер 6.

Выделившийся сверху десорбера ацетилен направляется на сушку (на схеме не указана) и отправляется к потребителю.

Горячая вода из куба десорбера охлаждается в холодильнике 12, собирается в сборнике 13 и центробежным насосом подается на орошение абсорбера 5.

 

Схема № 1. Технологическая схема производства ацетилена электрокрекингом

 

На схеме №1 обозначены:

1—нагреватель,

2—конвертор,

3—холодильник,

4—скруббер масляный,

5—абсорбер,

6—десорбер,

7—циклон,

8—сажеуловитель,

9, 10, 13—сборники,

11—буфер,

12—холодильник

Основные параметры производства

Температура на входе газа в конвертор 800° С

Температура в конверторе в зоне дугового разряда 1600° С

Давление на входе в конвертор 1,7 атм.

Температура газов на входе в циклон 150—200° С

Соотношение СН₄ : Н₂ в поступающем в конвертор газе 1:2

Выход ацетилена от исходной смеси 15%

Давление газовой смеси перед абсорбером 15—18 атм.

Температура в абсорбере 30—40° С

Давление в десорбере атмосферное

Температура в кубе десорбера 80°С

 

2.Производство ацетилена термическим крекингом

Сырьем для производства ацетилена по описываемой схеме служит жидкий пропан, который испаряется в испарителе 1 и поступает в смеситель 25; в него же подается возвратный газ и водяной пар. Отношение объемов пропан: возвратный газ : пар=1: 2 : 6. Смесь указанного состава поступает в печь 16 на крекинг. Имея температуру 300°С на выходе из печи, газы крекинга проходят последовательно охладитель 3, смолоотделитель 4, теплообменник 5, охлаждаясь до 38°С, и ротационным вакуум-насосом направляются далее. Тепло, полученное крекинг-газом в вакуум-насосе, снимается холодильником 6. Сконденсировавшиеся смола и вода выпускаются из башенного смолоотделителя 7. Вода собирается в сборник 19 и подается на орошение в смолоотделитель 4. Крекинг-газ очищается от остатков смолы в электрофильтре 8 и поступает в газгольдер, который выравнивает работу печей (на схеме одна печь), так как крекинг-процесс в каждой печи протекает периодически (схема №2).

Из газгольдера с помощью компрессора крекинг-газ сжимается до давления 10,5 атм., охлаждается в холодильнике 20, проходит смолоотделитель 9 и поступает на очистку.

В абсорбере 21 происходит поглощение диацетилена диметилформ-амидом, при этом поглощается около 5% ацетилена, имеющегося в крекинг-газе. Диметилформамид, вытекающий из абсорбера, направляется на де- . сорбцию (на схеме не показано). Освобожденные от диацетилена крекинг-газы поступают в абсорбер ацетилена 22, в котором происходит поглощение диметилформамидом ацетилена, метилацетилена и некоторого количества других газов: этана, этилена, метана и пр. Газовый отход, содержащий углекислый газ, водород, азот, метан, этилен проходит очистку в водяном скруббере 11 и используется как топливо в печи 16.

Насыщенный диметилформамид поступает в стабилизатор растворителя 14. Температура в нижней части стабилизатора с помощью кипятильника 15 поддерживается равной 87°С. В стабилизаторе отделяются почти все газы, кроме ацетилена, которые уходят через водяной скруббер 2. Диметилформамид, насыщенный ацетиленом, с частью оставшихся газов направляется в десорбер ацетилена 23. При температуре в нижней части десорбера, равной 120°С, ацетилен весь выделяется и через водяной скруббер 12 поступает в газгольдер. Из пего ацетилен, пройдя осушитель 13 с хлористым кальцием, подается компрессором потребителю.

Диметилформамид, содержащий растворенный метилацетилен, из кипятильника 24 направляется в конечный десорбер (на схеме не показан) для извлечения метилацетилена, затем после соответствующей очистки диметилформамид снова возвращается в напорный бак 10.

Основные параметры процесса

Давление пропана на входе в испаритель 1 8,8 атм.

Соотношение объемов газов, поступающих

в смеситель 25—пропан : возвратный газ : пар =1:2:6

Давление в смесителе 37—40 мм рт. ст.

Температура в центре печи 16 1100°С

Давление в печи 15 мм рт. ст.

Цикл работы печи 2 минуты: 1 мин. нагрев,