ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Получение ацетилена при атмосферном давлении из "Производства ацетилена " В производстве ацетилена потребляется кислород с 95—98 объемн. % 0.2- Кондиция кислорода и постоянное содержание О3 в нем являются обязательным и неотъемлемым условием нормальной и безопасной работы ацетиленового реактора. Допустимые колебания концентрации О2 составляют 0,5 объемн. %. Сохранение постоянной концентрации кислорода в агрегатах для разделения воздуха связано с определенными трудностями, поэтому целесообразно устанавливать кислородный газгольдер на проход — при этом обеспечивается постоянное давление кислорода и облегчается перемешивание газа с различным содержанием О . При установке газгольдера на тупик эти задачи выполнить труднее, хотя сопротивление линии при этом меньше. [c.196] В зависимости от конструкции реактора требуется избыточное давление кислорода от 2 до 3,5 ат. Для компримирования кислорода обычно используют высокопроизводительные центробежные машины. После каждой машины имеется холодильник, через который пропускают все количество кислорода. Иногда кислород не охлаждают, и тогда холодильник переключают на обводную линию. Естественно, что чем больше требуется давление кислорода, тем менее выгоден процесс экономически, поскольку при других равных параметрах возрастает расход электроэнергии на сжатие кислорода. [c.196] Для сокращения расходных показателей по природному газу и кислороду необходим их подогрев до максимально возможной температуры (600—750° С). Температура подогрева природного газа определяется его составом и условиями разложения содержащихся в нем примесей (этан, пропан, пентан, гексан и др.) до углерода и водорода. Для окисления гомологов метана добавляют в газ кислород или пар. [c.196] Температура подогрева кислорода практически ограничена только жаропрочностью применяющихся легированных сталей. Исходные газы подогревают в специальных радиационно-конвективных подогревателях за счет тепла топливного газа (обычно природный газ). Иногда для этой цели применяют газы, отходящие со стадии концентрирования ацетилена, так называемую фракцию высших ацетиленовых углеводородов. Дымовые газы с температурой 200— 300° С не используются и выбрасываются в атмосферу. [c.196] Другим источником воспламенения может быть сажа, образующаяся при крекинге метана. Вместе с другими механическими примесями она понижает температуру самовоспламенения метано-кислородной смеси с 650 до 340 С. От этих примесей природный газ очищают в фильтрах из керамических трубок (паролит и другие материалы) или из нескольких слоев мелкой металлической сетки. [c.197] При длинных коммуникациях кислорода и возможности его загрязнения или в некоторых других случаях аналогичные фильтры применяют и для очистки кислорода. Обычно же очистка кислорода не так необходима, поскольку имеющиеся в нем примеси в стадии нагрева должны сгореть. [c.197] Вследствие сложности окислительного пиролиза (пламенный процесс), его малой инерционности и высокой чувствительности к колебаниям нагрузок, давлений и пр. для стадий получения ацетилена принята агрегатная схема. В немалой степени это связано с возможностями применяемых регулирующих и блокирующих приборов. Агрегаты получения ацетилена состоят из подогревателей природного газа и кислорода, ацетиленового реактора и аппаратов сажеочистки. Дальнейшая стадия переработки полученных газов пиролиза — компрессия — организована по коллекторной схеме. [c.197] На рис. У-ЗО показана технологическая схема производства ацетилена окислительным пиролизом природного газа, разработанная в СССР (ГИАП)57. [c.197] Природный газ из сети при избыточном давлении 2,5 ат поступает в радиационно-конвективный подогреватель 3. Вначале газ проходит конвективную зону, где нагревается до 350—400° С, затем фильтр 4 для очистки от механических примесей и поступает в радиационную зону, после которой температура его повышается до 650 С. Подогрев производится за счет тепла дымовых газов, получаемых в топочной камере подогревателя при сжигании природного газа. Дымовые газы в радиационной зоне охлаждаются с 1200 до 800° С, а в конвективной — с 800 до 300° С. Для нормальной работы в подогревателе поддерживается постоянное количество сжигаемого газа с коррекцией по температуре. В топке подогревателя установлена постоянно горящая дежурная горелка (с сигнализацией о погасании пламени) для поджигания исходной газовой смеси, выходящей из рабочей горелки. Кислород, сжатый турбогазодувкой 1 до избыточного давления 1,5 ат, в подогревателе 2 нагревается до 650° С. По конструкции этот подогреватель аналогичен подогревателю 3. [c.197] Нагретые газы в смесителе 5 образуют метано-кислородную смесь, которая поступает в кольцевую горелку реактора 5 и на выходе из горелки загорается за счет аутостабилизации. Для стабилизации горения в реактор отдельно подают дополнительное количество кислорода (5—6% от основного потока). [c.197] Возникающие в процессе пиролиза неисправности связаны в первую очередь с возлюжностью проскока или отрыва пламени оба обстоятельства могут привести к аварии в первом случае — к прогоранию горелки, во втором — к попаданию взрывоопасной горячей метано-кислородной смеси в газопровод и далее в остальные аппараты. В случае колебания концентрации кислорода более чем на 1% при одинаковом объелпюм соотношении О., СН4 изменяется фактическое содержание кислорода в смеси. Поскольку концентрация метана в горячей метано-кислородной смеси близка к верхнему пределу взрываемости, то с повышением количества кислорода смесь либо приобретает другую скорость горения, либо вообще выходит за пределы взрываемости. Поэтому резкие колебания в составе кислорода могут вызывать проскок или отрыв пламени. В том и другом случаях реактор необходимо остановить. Остановка реактора и связанных с ним аппаратов производится автоматически. [c.199] Защитные блокировки реактора срабатывают в следующих случаях при повышении или понижении давления метано-кислородной смеси перед горелкой реактора при возрастании температуры в смесителе или в отдельных отверстиях горелки (в случае многоканального реактора) при понижении температуры реакционных газов после закалки (это свидетельствует о затухании горения) при уменьшении давления природного газа или кислорода при падении давления воды, поступающей на закалку при понижении давления конденсата, расходуемого на охлаждение горелки. [c.199] Во всех указанных случаях в реактор в первую очередь подается азот для разбавления метано-кислородной смеси (изменение концентрационных пределов) и понижения ее температуры, что также уменьшает взрываемость смеси. Азот поступает непосредственно в смеситель в течение определенного времени (несколько секунд). Если за это время защитные блокировки не вернутся в первоначальное состояние, то подача кислорода прекращается совсем. [c.199] Кроме того, в газе содержится пирогенетическая влага, смолы, ароматические углеводороды, нафталин, антрацен (до 3—5 мг м Б сумме) и сажа (3—5 г м ). [c.200] На выходе из реакционной зоны газы, имеющие температуру —1500° С, резко охлаждаются (до 100° С) большим количеством воды на закалку подается горячая (50° С) и холодная (25—27° С) вода. При этом примерно 45% сажи вымывается водой и уходит с ней через гидравлический затвор 7. Частично очищенный газ направляется на окончательное охлаждение и доочистку от сажи, смол и ароматических углеводородов. [c.200] В схеме, изображенной на рис. У-ЗО, система сажеочистки состоит из двух аппаратов полого скруббера 8, орошаемого водой, и мокропленочного электрофильтра 9. Газы вначале поступают в скруббер 8, где происходит конденсация водяных паров и улавливание сажи за счет смачивания ее мелкораспыленной горячей водой. При использовании горячей воды (до 80° С) смачиваемость сажи улучшается. Поэтому в нижнюю часть аппарата подается горячая вода, а в верхнюю — более холодная, чтобы обеспечить температуру газа на входе в электрофильтр примерно 60° С. [c.200] За счет высокого напряжения, создаваемого в электрофильтре 9, происходит ионизация сажевых частиц, они приобретают отрицательный заряд (катод) и оседают на коронирующих электродах (аноды). Для удаления отложившейся сажи аноды постоянно орошаются тонкой пленкой воды. Сажа способна агломерировать и образовывать большие наросты на электродах, что может привести к пробою электрофильтра. Поэтому предусматривается периодическая промывка электрофильтра большим количеством воды. Для обеспечения безопасной работы электрофильтра на линии входа газов пиролиза установлен автоматический газоанализатор на кислород, включенный в систему аварийной блокировки электрофильтра. При повышении содержания кислорода более 0,3—0,8 объемн. % газы пиролиза автоматически направляются на сжигание. [c.200] Очищенные от сажи (до нескольких миллиграммов на 1 м ) газы пиролиза при температуре около 60° С поступают на окончательное охлаждение в пенный аппарат 12. Там газ и вода проходят противотоком, в результате чего температура газа понижается до 30—35° С, а вода нагревается до 50° С. [c.200] За счет тепла, выделяющегося при растворении воды, температура абсорбента и соответственно давление его паров повышаются, поэтому абсорбент охлаждают в холодильнике 15. Для улавливания брызг жидкого растворителя, а также его паров несколько верхних тарелок в аппарате 13 орошаются водяным конденсатом. Полученная на тарелках смесь воды и абсорбента смешивается со всей массой абсорбента. Очищенные и охлажденные газы направляются в газгольдер и далее на выделение ацетилена. [c.201] Некоторые из этих примесей токсичны, поэтому воду, содержащую их, не сбрасывают в обычную канализацию, а направляют в специальный цикл загрязненных вод. Для поддержания баланса солей жесткости замкнутая система водооборота пополняется конденсатом, а иногда устанавливается специальная стабилизационная установка для отделения от воды временных солей жесткости. В условиях производства ацетилена целесообразна обработка воды соляной кислотой или другим реагентом. [c.201] Вернуться к основной статье