«Производство ацетилена»

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.

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.