ПОЛУЧЕНИЕ АЦЕТИЛЕНА ПИРОЛИЗОМ УГЛЕВОДОРОДОВ

По способу подвода тепла для проведения высокоэндотермичной реакции пиролиза углеводородов в ацетилен различают 4 метода:

1) Регенеративный пиролиз в печах с огнеупорной насадкой; ее
сначала разогревают топочными газами, а затем через раскаленную насадку
пропускают пиролизуемое сырье. Эти периоды чередуются.

2) Электрокрекинг при помощи вольтовой дуги, когда
углеводородное сырье подвергают пиролизу в электродуговых печах при
напряжении между электродами около 1000 В. Затраты электроэнергии
доходят до 13000 кВт●ч на 1 т ацетилена, что составляет главный недостаток
метода.

3) Гомогенный пиролиз, когда сырье вводят в поток топочного
горячего газа, полученного сжиганием метана в кислороде и имеющего
температуру около 2000°С. Этот метод можно комбинировать с другими
процессами пиролиза, если в горячие топочные газы первой ступени пиролиза вводить пары жидких углеводородов, для расщепления которых в ацетилен требуется более низкая температура. Возможно совместное получение этилена и ацетилена.

4) Окислительный пиролиз, при котором экзотермическая реакция
горения углеводородов и эндотермический процесс пиролиза совмещены в
одном аппарате. Необходимая для пиролиза теплота получается за счет
сжигания части метана по реакции

СН₄ + 2О₂ <=>; СО₂ + 2Н₂О - Q.

Все эти способы пиролиза углеводородов в ацетилен применяются в промышленности, но наиболее экономичным является окислительный пиролиз.

Ацетилен представляет группу важнейших сырьевых ресурсов для промышленности органического синтеза благодаря своей химической активности и относительно мягких условий проведения реакций с его участием. Он является одним из важнейших видов сырья для производства органических синтетических продуктов - ацетальдегида, уксусной кислоты, уксусного ангидрида, ацетона, винилацетилена, трихлорэтилена, хлористого винила, винилацетата и др.

Ацетилен как полупродукт органического синтеза применяется в производстве синтетических каучуков, пластических масс, химических волокон, растворителей, пластификаторов и др.

При горении ацетилена выделяется большое количество тепла, что обусловило его использование в кислородно-ацетиленовых горелках. Пламя в таких горелках имеет настолько высокую температуру, что разрезает сталь и сваривает металлы.

Технологическая схема процесса получения ацетилена пиролизом

углеводородов

Технологическая схема получения ацетилена окислительным пиролизом углеводородов изображена на рис.12.

Рис. 12. Технологическая схема получения ацетилена окислительным

пиролизом углеводородов:

1,2- трубчатые печи; 3 - ацетиленовый реактор; 4 - скруббер-сажеуловитель; 5 -мокропленочный электрофильтр; 6 - холодильник; 7 - форабсорбер; 8 - газгольдер; 9 - сажеотстойник; 10 - компрессор; 11 - абсорбер; 12,15 - водяные скрубберы; 13 - дроссельный вентиль; 14, 18 - десорберы; 16 - огнепреградитель; 17-теплообменник.

Кислород и метан подогревают до 600-700°С в трубчатых печах 1 и 2, имеющих топки для сжигания природного газа. В ректоре 3 протекает процесс окислительного пиролиза, причем газы выходят из него после «закалки» водой при 80°С и проходят для улавливания сажи полый водяной скруббер 4 и мокропленочный электрофильтр 5. Газы охлаждают водой в холодильнике 6 непосредственного смешения, после чего их промывают в форабсорбере 7 небольшим количеством диметилформамида (ДМФА) или N-метилпирролидона и направляют в газгольдер 8. Вода, стекающая из гидравлического затвора реактора и из сажеулавливающих аппаратов, содержит 2-3 % сажи, а также малолетучие ароматические соединения. Она поступает в сажеотстойник 9, с верха которого сажу и смолы собирают и направляют на сжигание. Воду из сажеотстойника возвращают в реактор как «закалочный агент», а ее избыток идет на очистку, чем создается замкнутая система водооборота без сбрасывания токсичных сточных вод.

Газ из газгольдера 8 сжимается компрессором 10 до 1 МПа, проходя после каждой ступени холодильники и сепараторы, не показанные на схеме. В абсорбере 11 он промывается ДМФА или N-метилпирролидоном, а непоглотившийся газ (Н₂, СН₄, СО, СО₂) проходит скруббер 12, где при орошении водным конденсатом улавливается унесенный им растворитель. После этого газ можно использовать в качестве синтез-газа или топлива.

Раствор в кубе абсорбера 11 содержит ацетилен и его гомологи, а также значительное количество близкого к ним по растворимости диоксида углерода с примесью других газов. Он проходит дроссельный вентиль 13 и поступает в десорбер 14 первой ступени. За счет снижения давления до 0,15 МПа и нагревания куба до 40°С из раствора десорбируются ацетилен и менее растворимые газы. Ацетилен при своем движении вверх вытесняет из раствора диоксид углерода, который вместе с частью ацетилена выходит с верха десорбера, предварительно отмываясь от растворителя водным конденсатом. Эти газы возвращают на компримирование. Концентрированный ацетилен выводят из средней части десорбера 14, промывают в скруббере 15 водой и через огнепреградитель 16 выводят с установки.

Кубовую жидкость десорбера 14, содержащую некоторое количество ацетилена и его гомологов, направляют в десорбер 18 второй ступени, подогревая предварительно в теплообменнике 17. За счет нагревания куба до 100°С из раствора отгоняются все газы, причем из средней части колонны уходят гомологи ацетилена, а с верха - ацетилен с примесью его гомологов, возвращаемый в десорбер первой ступени. В растворителе постепенно накапливаются вода и полимеры, от которых его освобождают на установке регенерации, не изображенной на схеме.

Полученный на установке концентрированный ацетилен содержит 90-95% основного вещества с примесью метилацетилена, пропандиена и диоксида углерода (по 0,1 -0,3 %).