ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Получение ацетилена из метана из "Технология нефтехимических производств" Основной целью термического разложения метана в промышленности является пр-оиззодство ацетилена и сажи. Получение этих продуктов в нефтехимии основано на частичном сжигании метана, прн котором термическое разложение одной части газа происходит зя 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 саже )), 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 з.атрат, 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] 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] Как было показано (см. введение), метан становится термодинамически неустойчивым (по отношению к составляющим его элементам) при температуре выше 825 °К (552 °С), когда АО = 0. [c.100] Ацетилен термодинамически неустойчив в широком интервале температур (до 3923 °С). Интересно, что величина свободной энергии образования ацетилена и.меет 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] Зависимость теоретических равновесных концентраций метана, ацетилена и водорода от температуры (в интервале 1000—1600 °С) представлена на рис. 35. На этой же диаграмме приведены концентрации ацетилена (гораздо меньшие), полученные в результате экспериментов, причем соотношение экспериментальной и термодинамической констант равновесия очень сильно зависит от рабочих условий. Максимальный выход ацетилена из метана, полученный экспериментально, достигает 17 6, в то время как термодинамически возможен выход 25%. В большинстве промышленных процессов, основанных иа метане, достигнута максимальная концентрация ацетилена 7 —12%. [c.102] 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] Оптимальная температура для этого типа реакций 1000—1100 °С. [c.103] Продукты пиролиза метана (например, ацетилен) могут разлагаться до углерода и водорода (табл. 20), поэтому применяют небольшое время контакта и быстрое охлаждение (закалку) реакционной смеси. [c.103] Безусловно, есть и другие возможные реакции (например, С-гНе СН4 + С + Но, для которой АО = О при 79 °С, или СгНц 2С -г ЗНо, для которой Д0° = О при 221 С), но они недостаточно характерны. [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 по кинетике пиролиза необходимо учитывать все эти факторы. [c.103] Значения к, рассчитанные по этим соотношениям, характеризуют обш,ую скорость разложения метана в широком интервале температур (900—1600 °С) и при различной степени конверсии. [c.104] В ходе исследований было установлено, что водород служит ингибитором разложения метана. Влияние индукционного периода следующее длительность его Еозрастает 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 (СзНв, С2Н4, СаНд, СвНе) с малым временем существования и, с другой стороны, углерод и водород. Образование углерода и водорода — результат преимущественно последовательных реакций (разложения промежуточных продуктов) и, в меньшей степени, параллельных реакций разложения метана на элементы. [c.104] Вернуться к основной статье