1Термические и термокаталитические превращения низших парафиновых углеводородов

Основное направление химической переработки природных газов – термические и термокаталитические превращения низших парафиновых углеводородов, входящих в состав этих газов. Это процессы пиролиза и дегидрирования, приводящие к образованию ненасыщенных углеводородов ацетилена, олефинов, диенов, которые широко применяются для производства различных высокомолекулярных соединений и кислородсодержащих продуктов. Это направление включает в себя также процесс производства сажи термическим разложением в газовой фазе, а также процесс производства ароматических углеводородов.

Схема термических и термокаталитических превращений низших парафиновых углеводородов представлена на рис. 1.1 [2].

1.1Производство ацетилена

Ацетилен ((С₂Н₂) – бесцветный газ, обладающий в чистом виде слабым эфирным запахом, конденсируется при температуре минус 83,8 ⁰С. Он имеет очень широкие пределы взрываемости в смеси с воздухом 2,0 – 81 % об. Взрывемость ацетилена усугубляется из-за высокой экзотермичности его разложения на простые вещества- водород и углерод. Это разложение идет в отсутствие кислорода при наличии соответствующих инициаторов (искра, перегрев из-за трения). При давлении до 0,2 МПа разложение имеет местный характер и не является опасным. При более высоком давлении разложение приобретает характер взрыва с детонационной волной, распространяющейся со скоростью свыше 1000 м/с. Взрывоопасность ацетилена сильно возрастает в присутствии металлов, способных к образованию ацетиленидов, например, ацетиленида меди Cu₂C₂, что надо иметь ввиду при выборе конструкционных материалов.

Для предохранения от взрывов чаще всего ограничивают давление при производстве ацетилена и различных синтезах безопасными пределами – до 0,2 МПа. При необходимости работы под давлением разбавляют ацетилен азотом, а иногда парами реагентов. При сжатии ацетилена применяют специальные ацетиленовые компрессоры, имеющие низкую скорость перемещения движущихся частей, малую степень сжатия и температуру газа после каждой ступени компрессии не более 100 ⁰С.

.

Рис. 1.1. Схема термических и термокаталитических превращений низших парафиновых углеводородов

Ацетилен (С₂Н₂) является важным исходным углеводородом для производства многих химических продуктов вследствие своей высокой реакционной способности. Поэтому синтезы с его участием можно вести в мягких условиях и с высокой селективностью.

Ацетилен используют для получения винилхлорида и винилацетата (сырье для получения пластмасс), нитрила акриловой кислоты (сырье для получения волокон), хлоропрена (сырье для получения хлоропренового каучука); 30 % ацетилена расходуется на автогенную сварку; применяется ацетилен и в малостадийных органических синтезах для получения медицинских препаратов.

В промышленности ацетилен получают из карбида кальция и из углеводородного сырья; основным видом углеводородного сырья для получения ацетилена является природный газ – метан. Иногда используют пропан и бутан для совместного получения ацетилена и этилена.