СХЕМА АЦЕТИЛЕНОВОГО ГЕНЕРАТОРА СИСТЕМЫ «КАРБИД В ВОДУ»
1, 3 - бункеры для карбида кальция; 2 - коническая пробка;
4 - секторный барабан;
5 - распределительный конус;
6 - питающая труба;
7 - гидравлический затвор;
8 - корпус;
9 - дырчатые полки;
10 - скребковая мешалка;
11 - шлюзовой затвор
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ АЦЕТИЛЕНА ИЗ КАРБИДА КАЛЬЦИЯ
1 |
- вагонетка; |
8-10 - скрубберы; |
|
2 |
- монорельс; |
11 - газгольдер; |
|
3 |
- напорный бак; |
12 |
- огнепреградитель; |
4, 7 - холодильники; |
13 |
- компрессор |
|
5 |
- отстойник; |
|
|
6 |
- ацетиленовый генератор; |
|
|
ПРИМЕСИ И ОЧИСТКА АЦЕТИЛЕНА-СЫРЦА
Отходящий из генератора ацетилен содержит небольшие примеси NH3, H2S, РН3 и др. (в сумме ≈ 1% об.). Они
образуются при разложении водой содержащихся в СаС2
примесей, например: сульфидов, нитридов, фосфидов кальция.
СаS + 2Н2О ↔ Са(ОН)2 + Н2S↑
Эти примеси дезактивируют катализатор в процессах переработки ацетилена и требуют обязательной очистки, например, водным раствором гипохлорита натрия, окисляющего примеси в соли соответствующих кислот.
Н2S + 4NaClO + 2NaOH = Na2SO4 + 4NaCl + 2H2O
ПРОМЫШЛЕННЫЕ МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ АЦЕТИЛЕНА
2. Получение ацетилена из углеводородов
Из парафинов ацетилен получают методом высокотемпературного пиролиза:
2СН4 ↔ С2Н2 + 3Н2 (-∆Н0298= - 376 кДж/моль) С2Н6 ↔ С2Н2 + 2Н2 (-∆Н0298= - 311 кДж/моль)
Реакции эндотермичны и их равновесие смещается вправо только при 1000÷1300ºС.
Температурная зависимость равновесной конверсии метана (1) и этана (2) в ацетилен (давление 0,1 МПа).
Однако на практике для ускорения процесса требуется 1500÷1600ºС для метана и 1200ºС для жидких парафинов. Эти реакции протекают по радикально-цепному механизму:
В газе пиролиза кроме низших парафинов и олефинов содержатся небольшое количество бензола и ацетиленовых углеводородов.
Этот метод получения ацетилена осложняется протеканием побочной реакции его разложения на углерод и водород, которое становится заметной при 10000С и достигает значительной скорости при 1200÷16000С, т.е. как раз при температуре получения ацетилена.
С2Н2 + 3Н2 → 2С + 4Н2↑
сажа
Хороший выход ацетилена и минимальное образование сажи достигается при степени конверсии исходного углеводорода ≈50% и времени пребывания реакционной смеси в зоне реакции ≈0,01 с.
C целью предотвращения дальнейшего разложения ацетилена проводят быструю "закалку" реакционных газов либо впрыскиванием воды.
ПРОМЫШЛЕННЫЕ МЕТОДЫ ПИРОЛИЗА УГЛЕВОДОРОДОВ В АЦЕТИЛЕН.
По способу подвода тепла для пиролиза углеводородов в ацетилен различают четыре промышленно реализованных метода:
1.Регенеративный пиролиз в печах с огнеупорной насадкой. Печь разогревают топочными газами, затем через прокаленную насадку пропускают пиролизуемое сырье. Эти операции чередуются. Недостаток: периодичность процесса.
2.Электрокрекинг при помощи вольтовой дуги. Сырье подвергают пиролизу в электродуговых печах. Затраты электроэнергии составляют 13000кВт/ч на 1 т ацетилена - это главный недостаток метода.
3.Гомогенный пиролиз. Сырье вводят в поток горячего топочного газа, полученного сжиганием метана в кислороде и имеющего температуру ≈20000С. Этим методом возможно совместное получение ацетилена и этилена. Недостаток: затруднено регулирование состава продуктов реакции и большой расход топлива.
4.Окислительный пиролиз. В этом методе экзотермическая реакция горения углеводородов и эндотермический процесс пиролиза совмещены в одном аппарате.
Наиболее экономичным является окислительный пиролиз.
ОКИСЛИТЕЛЬНЫЙ ПИРОЛИЗ
В генераторе (реакторе) окислительного пиролиза протекают следующие реакции:
СХЕМА РЕАКТОРА ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ПИРОЛИЗА МЕТАНА В АЦЕТИЛЕН:
1 - камера смешения;
2 - корпус;
3 - предохранительная мембрана;
4 - камера горения;
5 -нижняя камера;
6 - форсунка;
7 - горелочная плита;
8 диффузор.