ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Получение ацетилена из метана из "Технология нефтехимических производств" Основной целью термического разложения метана в промышленности является производство ацетилена и сажи. Получение этих продуктов в нефтехимии основано на частичном сжигании метана, при котором термическое разложение одной части газа происходит за счет тепла сгорания другой его части (аналогично автотермическому крекингу в нефтяной промышленности). [c.99] В прошлом были попытки провести пиролиз метана и для производства жидких углеводородов и водорода (одновременно с сажей), но эти работы не были осуществлены в промышленном масштабе. [c.99] Рост химической промышленности во всем мире и, в особенности, производство пластических масс стимулируют соответствующее увеличение производства ацетилена. [c.99] Выбор конкретного процесса получения ацетилена зависит от капиталовложений, себестоимости энергетических затрат, уровня производительности труда и требует изучения многих факторов. [c.99] В самом деле, в последние 10 лет постоянно проводились исследования и поиски новой технологии как для традиционного метода получения ацетилена (из карбида кальция), так и для процессов, основанных на метане, высших углеводородах и нефтяных фракциях. [c.99] Делаются попытки усовершенствовать производство карбида кальция, однако это связано с большим расходом электроэнергии и сырья, высокими капиталовложениями и себестоимостью кроме того, подобные установки технологически трудноуправляемы. Было предложено, например, для получения необходимого тепла сжигать (в присутствии кислорода) часть кокса для уменьшения расхода электроэнергии. При этом образуется много окиси углерода, использование которой в процессе также может снизить себестоимость ацетилена. В настоящее время, однако, большую часть ацетилена получают старым методом (из карбида кальция). Карбид кальция обладает тем преимуществом, что из него получается ацетилен 97— 98%-ной концентрации, поэтому дальнейшая его очистка очень проста его легко транспортировать. Ацетилен же, полученный из ме-. тана (и других углеводородов), требует трудоемкой операции выделения его из газовых смесей и транспортирования в резервуарах под давлением. Критерием выбора конкретного процесса получения ацетилена из метана (или его гомологов) служат его основные характеристики (термодинамика, кинетика, механизм реакции). [c.99] Термодинамика термического разложения метана. Общее представление о термической стабильности метана и его гомологов, по сравнению с термической стабильностью ацетилена, можно получить, рассмотрев зависимость стандартной свободной энергии образования углеводородов из простых веществ, отнесенной к одному атому углерода, от температуры (рис. 33). [c.100] Ацетилен термодинамически неустойчив в широком интервале температур (до 3923 °С). Интересно, что величина свободной энергии образования ацетилена имеет положительные значения до 3923 °С и уменьшается с увеличением температуры, в то время как- для многих других углеводородов характер этой зависимости обратный (рис. 34). [c.100] Эти зависимости приведены в табл. 19. [c.101] Уменьшение давления способствует образованию ацетилена, так как реакция протекает с увеличением числа молей, однако влияние этого фактора на степень конверсии относительно невелико. Поэтому в промышленных условиях часто давление повышают, благодаря чему увеличивается производительность незначительным эффектом некоторого снижения конверсии при этом пренебрегают. [c.102] Очевидно, получение этилена из метана неэкономично, так как метан термодинамически более стабилен, чем этилен, почти до 1427 °С, но по сравнению с ацетиленом метан стабильнее лишь мак-сим м до 1250 °С. С другой стороны, конверсия этана в этилен проходит заметью от 977 °С и в ацетилен — от 1000 °С (АО = 0), т. е. образовавшийся из метана этилен превращается также в ацетилен. [c.102] Оптимальная температура для этого типа реакций 1000—1100 °С. [c.103] Продукты пиролиза метана (например, ацетилен) могут разлагаться до углерода н водорода (табл. 20), поэтому применяют небольшое время контакта и быстрое охлаждение (закалку) реакционной смеси. [c.103] Кинетика пиролиза метана долгое время являлась предметом многочисленных исследований. Большая часть результатов не совпадает, так как применялись различные методы экспериментов (в динамической или статической системах, аналитические и т. д.) и рабочие условия различные материалы и соотношения поверхности и объема реакторов. При изучении опубликованных данных ио кинетике пиролиза необходимо учитывать все эти факторы. [c.103] Значения к, рассчитанные по этим соотношениям, характеризуют общую скорость разложения метана в широком интервале температур (900—1600 °С) и при различной степени конверсии. [c.104] Энергии активации для этой реакции при 800—1200 °С в статической и динамической системах по некоторым данным составляют 73 300 — 87 250 кал моль. [c.104] В ходе исследований было установлено, что водород служит ингибитором разложения метана. Влияние индукционного периода следующее длительность его возрастает с уменьшением соотношения поверхности и объема реактора. Этот факт вероятнее всего связан с зависимостью скорости передачи тепла от соотношения поверхности и объема реактора. [c.104] При термическом разложении метана образуются, с одной стороны, промежуточные продукты (СаНе, С2Н4, С2Н2, СеНе) с малым временем существования и, с другой стороны, углерод и водород. Образование углерода и водорода — результат преимущественно последовательных реакций (разложения промежуточных продуктов) н, в меньшей степени, параллельных реакций разложения метана на элементы. [c.104] Недавно это было подтверждено экспериментально при использовании аналитического, а не традиционного —манометрического метода. Измеряли количество метана, превращенного в продукты реакции, при различных температурах в статической и динамической системах. [c.104] Вернуться к основной статье