Acetilén - kémia gyártása
AZ ACETILÉNT A THERMOXIDIZÁLÁS IRÁNYÍTÁSÁRA VONATKOZÓ ELJÁRÁS
1. Az acetilén termék és technológia-meghatározó tulajdonságai
Az acetilén C2H2 nagyobb reaktivitást mutat, mint az olefinek. Ez egyike a legfontosabb kiindulási vegyületeknek számos különböző ökológiai termék szintéziséhez.
Acetilén - színtelen gáz, amely tiszta formában gyenge éter szaggal rendelkezik; -83,8 ° C-on (0,102 MPa) kondenzálva; a kritikus hőmérséklet +35,5 ° C; a kritikus nyomás 6,04 MPa. Nagyon nagy robbanási határértékekkel rendelkezik levegővel [2,0-81% (térfogatszázalék) C2H2] és oxigénnel [2,8-78% (térfogat) C2H2]. Az acetilén robbanásveszélye súlyosbodik, mivel bomlásának magas exotermitása egyszerű anyagokká válik:
C2 H2 → 2C + H2 = 226,7 kJ / mol.
Ez a bomlás oxigén hiányában megfelelő iniciátorok jelenlétében megy végbe (szikra, súrlódás miatt túlmelegedés). Legfeljebb 0,2 MPa nyomáson a bomlás helyi jellegű, és nem veszélyes. Magasabb nyomáson a kitágulás egy 1000 m / s sebesség feletti robbanóhullámú robbanás jellegével jár. Ugyanakkor az acetilén robbanásképessége csökken, ha inert gázokkal vagy gőzökkel hígítjuk, amelyek felhalmozódnak az acetilén primer bomlásának hőjét és megakadályozzák a robbanásveszélyes bomlást. A keverék maximális biztonságos nyomása az acetilén koncentrációtól függ (1. Az acetilén robbanásveszélye erőteljesen megnő az acetilenideket (pl. Cu2 C2) képző fémek jelenlétében, amit a szerkezeti anyagok kiválasztásánál figyelembe kell venni.
Hogy megvédje a robbanás elleni gyakran korlátozza a nyomást a termelés acetilén és szintézisét különböző 0,2-biztonságos kívül MPa.) Ha üzemi nyomás acetilén nitrogénnel hígítva, és néha párban reagensek. Tömörítéskor speciális acetilén acetilén kompresszor, kis sebességgel a mozgó alkatrészek, egy kis fokú tömörítés és a gáz hőmérséklete után minden kompresszor fokozat nem több, mint 100 ° C-on A berendezések és csővezetékek kiszámításánál nagyobb biztonsági ráhagyás szükséges. Ezenkívül különleges biztonsági berendezéseket használnak, amelyek a technológiai rendszer különböző pontjain helyezkednek el. Ezek közül a száraz redőnyök (gömbcsap formájában) csak a láng terjedésétől védettek. A nedves égésgátlók és a hidraulikus redőnyök védik az előző berendezést a robbanás terjedésétől. A tűzoltó egy torony, vízzel megnedvesített fúvókával, és a hidraulikus redőny olyan berendezés, amelyben az acetilén buborékok egy vízrétegen át buborékolnak. Minden esetben, amikor a beállított nyomás meghaladja a gázokat, a hidraulikus zárókupakok vagy biztonsági membránok által a légkörbe szellőztetik.
Az acetilén másik technikailag fontos tulajdonsága az oldhatósága, jóval magasabb, mint a többi szénhidrogén gázé. Így körülbelül 1 térfogat acetilén oldódik 1 térfogat vízben 20 ° C-on, és 0,3 ° C-on 60 ° C-on oldódik. Az oldhatóság csökken a sók és a Ca (OH) 2 vizes oldataiban. az acetilén sokkal nagyobb oldékonysága a szerves folyadékokban; 20 ° C-on és légköri nyomáson, ez (a mennyiségben tartalmaznak acetilén-1 térfogat oldószer): 11,2 metanolban, acetonban 23, 32 dimetil-formamidban, N-metil-pirrolidon acetilén 37. Oldhatóság fontos annak előállítására és izolálására keverékei más gázokkal, valamint acetilén palackokban, ahol oldószert (acetont) alkalmaznak az acetilén kapacitásuk növelésére és a nyomás csökkentésére.
1. ábra Az acetilén koncentrációra vonatkozó legnagyobb megengedett biztonsági nyomás függése nitrogén keverékben
2. Nyersanyagok acetilén előállítására. A különböző nyersanyagok felhasználásának kilátásai
A kalcium-karbidot kalcium-oxidból és kokszból állítják elő elektromos ívkemencékben. A reakció nagymértékben endotermikus és nagy villamosenergia-kiadást igényel, ami lényeges eleme az előállított acetilén költségárának.
A kiindulási anyag előállítására acetilén szolgálhat halmazállapotú paraffinos szénhidrogének (a metán, etán, propán, bután) és folyékony ásványolaj frakciók, mint például a közvetlen lepárlású benzinek.
Válogatás a szénhidrogének számos tényezőtől függ, együttesen meghatározó hatékonysága a teljes folyamatot, a rendelkezésre álló nyersanyagforrások, a fogyasztás, és a kimenete acetilén koncentrációja a reakció termékek mennyisége és ára melléktermékek és a lehetőséget, hogy nyereséges használata.
Azonban a kátrány és egyéb olajmaradványok feldolgozására szolgáló ipari technológia még nem teljesen kifejlesztett, ennek következtében ezt a nyersanyagot még nem használják.
Energetikailag a legkevésbé nyereséges alapanyag az acetilén előállításához metán. A pirolízis több hőt igényel (91 kcal / mol), míg az etán és a propán pirolízis 78, illetve 61,9 kcal / mol. A metán pirolízisét magasabb hőmérsékleteken végzik, mint homológjai. A metán azonban sok növényben acetilént állít elő. Ezt azzal magyarázza, hogy a metán a szénhidrogének leginkább megfizethető és olcsó; ez a földgáz fő összetevője, az utóbbit szétválogatás nélkül lehet felhasználni.
3. Modern ipari eljárások acetilén előállítására
Két módszer létezik acetilén előállítására: a régebbi kalcium-karbidból és egy új szénhidrogénből készül.
Amikor vízzel képződik a bomlott kalcium-karbid, exoterm reakció eredményeként acetilén:
1 kg technikai kalcium-karbidból, amely koksz, kalcium-oxid és egyéb anyagok szennyeződését tartalmazza, 230-280 liter acetilént (ezt az értéket karbidkarbidnak neveznek). Elméletileg 1 kg tiszta CaCl2-ból 380 l C2H2 keletkezik.
A kalcium-karbid lebontásakor bizonyos körülményeket figyelembe kell venni a folyamat normális lefolyása során. A reakció heterogén, és annak sebessége a keményfém darabok méretétől függ, különösen erősen növekszik a keményfém finomítás és a por felhasználásával. A reakciótömeget úgy kell összekeverni, mert különben a keményfémdarabokon mészréteg alakulhat ki, ami meggátolja a karbid teljes bomlását és helyi túlmelegedést eredményez. A reakciózónából folyamatosan szükséges eltávolítani a hőt az acetilén védelme érdekében a lehetséges polimerizáció és bomlás miatt.
A szénhidrogének pirolízisének nagy endoterm reakciójához acetilénnel történő hőellátásának módszere négy eljárást különböztet meg.
1). Visszatérő pirolízis tűzálló fúvókákban lévő kemencékben; először füstgázokkal fűtik, majd a pirolizált nyersanyagot a fűtött fúvókán keresztül vezetik át. Ezek az időszakok váltakoznak.
2). Elektrokreking egy galván ív, ha a szénhidrogén nyersanyagot pirolizáljuk elektromos ívkemencében feszültségen az elektródák között 1000 V A villamosenergia-fogyasztás elérheti 13,000 kWh 1 tonna acetilén, amely a fő hátránya a módszer.
4). Oxidatív pirolízis, amelyben a szénhidrogének exotermikus égési reakciója és az endotermikus pirolízis folyamata egy berendezésben egyesül.
Mindezen módszerek az acetilén szénhidrogének pirolízisére használják az iparban, de a legkedvezőbbek közül az oxidatív pirolízis.
Bővebben: Az acetilén termelés fizikai-kémiai alapja a metán termooxidizált pirolízisének módszerével
Információ az "Acetilén előállítása"