«Производство ацетилена» - Курсовая работа

Содержание

Введение 3

1. Теоретические основы процесса 4

2. Способы получения ацетилена 8

3. Сравнение различных процессов получения ацетилена 18

4. Технология процесса 20

Заключение 26

Список литературы 27

Введение

Производство органических веществ зародилось очень давно, но первоначально оно базировалось на переработке растительного или животного сырья – выделение ценных веществ (сахар, масла) или их расщепление (мыло, спирт и др.). Органический синтез, т. е. получение более сложных веществ из сравнительно простых, зародился в середине XIX века на основе побочных продуктов коксования каменного угля, содержавших ароматические соединения. Затем, уже в XX веке как источники органического сырья все большую роль стали играть нефть и природный газ, добыча, транспорт и переработка которых более экономичны, чем для каменного угля. На этих трех видах ископаемого сырья главным образом и базируется промышленность органического синтеза. В процессах их физического разделения, термического или каталитического расщепления (коксование, крекинг, пиролиз, риформинг, конверсия) получают пять групп исходных веществ для синтеза многих тысяч других соединений:

1. Парафины (от метана СН4 до углеводородов С15 – С40);

2. Олефины (С2Н4, С3Н6, С4Н8, С5Н10);

3. Ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилолы, нафталин);

4. Ацетилен;

5. Оксид углерода и синтез-газ (смесь СО и Н2).

В своем развитии промышленность органического синтеза разделилась на ряд отраслей (технология красителей, лекарственных веществ, пластических масс, химических волокон и др.), среди которых важное место занимает промышленность основного органического и нефтехимического синтеза. Термин «основной» (или «тяжелый») органический синтез охватывает производство многотонажных продуктов, служащих основой для всей остальной органической технологии. В свою очередь, термин «нефтехимический» синтез появился в связи с преобразованием технологии органических веществ на нефтяное сырье и в обычном смысле слова (исключая получение неорганических веществ и полимеров) охватывает первичную химическую переработку углеводородов нефтяного происхождения. В этом плане он является частью основного органического синтеза, чем и обусловлено их объединенное начало.

Выдержка из текста работы

3. Сравнение различных процессов получения ацетилена

В настоящее время в некоторых странах (США, ФРГ) 40 – 50 % ацети-лена получается из углеводородного сырья. В нашей стране эти методы также приобретают все большее распространение, хотя значительные ко-личества ацетилена до сих пор получаются и карбидным методом.

Из методов переработки углеводородного сырья на ацетилен наиболь-шее применение получил окислительный пиролиз. Преимущества окисли-тельного пиролиза перед термическим представлены в таблице 1, где со-поставлены показатели этих двух методов.

Таблица 1

Показатели процессов получения ацетилена окислительным и термическим пиролизом

Показатели Окислительный пиролиз Термический пиролиз

Газового бен-зина Метана Газового бен-зина Метана

1 2 3 4 5

Условия про-цесса: 2030 1400 880 985

Температура, 0С

Время пребыва-ния, с 0,003 0,0224 0,030

Кислород:сырье, кг/кг 1,16:1 0,65:1 - -

Водяной пар:сырье, кг/кг 1,5:1 - 3,65:1 4,4:1

Состав газа, объемн, %

Водород 42,5 53,1 47,5 53,4

Азот 4,3 1,0 3,6 5,0

Двуокись угле-рода 10,5 3,4 2,4 1,4

Метан 8,9 5,4 11,2 12,4

Окись углерода 17,9 28,3 13,8 7,3

Ацетилен 10,0 8,0 10,3 14,3

продолжение таблицы 1

1 2 3 4 5

Этилен 4,4 0,8 8,5 5,2

Высшие оле-фины 0,5 - 0,5 0,1

Высшие ацети-лены 0,7 - 1,0 0,6

Ароматические соединения 0,2 - 1,0 0,4

Выход, масс. % от сырья

Ацетилен 30,3 30,2 21,1 34,4

Этилен 14,4 3,3 18,8 13,5

Экономичность окислительного пиролиза лимитируестся необходимо-стью использования побочно образующихся водорода и окиси углерода (синтез-газ) для других ценных продуктов, что не всегда возможно.

Пиролиз в реакторах регенеративного типа почти не применяется вследствие их низкой производительности, периодичности действия и сложной автоматики.

Гомогенный пиролиз благодаря простоте аппаратурного оформления является перспективным процессом, но для его осуществления требуется перегретый пар высоких параметров. В случае использования в качестве теплоносителя продуктов сгорания происходит разбавление ими газа пиро-лиза.

Пиролизу в трубчатых печах при производстве ацетилена присущи те же недостатки, что и при производстве этилена. Однако в случае ацетилена требуются, кроме того, специальные огнеупорные сплавы, возникают серь-езные трудности с компенсацией тепловых расширений и можно лишь ог-раниченно повышать температуру процесса. Электрокрекиенг не получил широкого распространения вследствие очень большого расхода электро-энергии.

Пиролиз в плазменной струе пока не вышел за рамки лабораторных и пилотных установок. Однако этот процесс представляется перспективным вследствие очень высокого выхода ацетилена и сравнительно небольшого расхода электроэнергии.

4. Технология процесса

Ацетилен может извлекаться из газа пиролиза метана либо, в случае пиролиза с совместным получением этилена и ацетилена, из газа пиролиза более тяжелых видов сырья. Наряду с ацетиленом в газе пиролиза содер-жатся различные углеводородные компоненты и водород, а при окисли-тельном пиролизе – значительные количества окиси и двуокиси углерода. Концентрация ацетилена в газах пиролиза может колебаться в довольно широких пределах (от 5 до 30 объемн. %), но, как правило, не превышает 15 объемн. %. В состав ацетиленсодержащих газов входят также метан, этилен, гомологи ацетилена, примеси ароматических углеводородов, азот и частицы сажи. Содержание отдельных компонентов в газе пиролиза зави-сит от метода получения ацетилена.

В отличие от этилена ацетилен не может быть выделен из газа пироли-за низкотемпературной ректификацией, так как ацетилен, как и двуокись уг-лерода, переходит из газовой фазы в твердую, минуя жидкую фазу. Этим предопределяется выбор методов выделения ацетилена: абсорбцией или адсорбцией. Практическое значение в мировой практике получил абсорб-ционный метод выделения ацетилена.

Обычно газ пиролиза после закалки и охлаждения поступает на очистку от сажи промывкой маслом, фильтрованием через коксовые фильтры или в рукавных фильтрах. Очищенный от сажи газ пиролиза компримируется до давления 6 – 30 кгс/см2 (0,59 – 2,94 МН/м2), после чего он направляется на выделение ацетилена, обычно методом абсорбции.

Первым абсорбентом, применявшимся в промышленности для выделе-ния ацетилена, являлась вода. В частности, ацетилен до сих пор извлека-ется водой из газов электрокрекинга углеводородов на заводе в Хюльсе (ФРГ). При этом получается ацетилен 97 % чистоты. Однако ввиду малой растворяющей способности воды по отношению к ацетилену требуется очень большой ее расход. Кроме того, необходима специальная отмывка газа от двуокиси углерода и сероводорода, а также промывка маслом или растворителями для удаления тяжелых углеводородов. В связи с этим при-менение воды в качестве абсорбента не получило широкого распростране-ния.

Абсорбция ацетилена может проводиться при повышенных или при низких температурах. Для абсорбции при повышенных температурах при-меняются малолетучие абсорбенты, имеющие высокую температуру плав-ления (диметилформамид, N – метилпирролидон, -бутиролактон), для аб-сорбции при низких температурах – летучие абсорбенты с низкой темпера-турой плавления (аммиак, метанол, ацетон).

4.1 Абсорбция ацетилена при повышенных температурах

Принципиальная технологическая схема выделения ацетилена из газа окислительного пиролиза с применением в качестве абсорбента N - метил-пирролидона приведена на рис. 8.

Заключение

Эффективность процесса выделения ацетилена имеет большое практиче-ское значение в связи с тем, что около 70 % эксплуатационных расходов и ка-питальных затрат на производство ацетилена из углеводородного сырья пада-ет на процесс выделения. В настоящее время весьма перспективными счита-ются низкотемпературные процессы абсорбции ацетилена, однако в промыш-ленности не менее распространены процессы абсорбции при положительных температурах.

Список литературы

1. Габриэлян О. С., Остроумов И. Г. Химия. М., Дрофа, 2008;

2. Чичибабин А. Е. Основные начала органической химии. М., Госхимиздат, 1963. – 922 с.;

3. Лебедев Н. Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. М., Химия. 1988. – 592 с.;

4. Паушкин Я. М., Адельсон С. В., Вишнякова Т. П. Технология нефтехимического синтеза. М., 1973. – 448 с.;

5. Юкельсон И. И. Технология основного органического синтеза. М., «Химия», 1968.