Ацетилен ндірісі жне оны айта деу. Ацетилен негізіндегі синтездер Оытушы Милисова Н. Б
 Скачать 1.93 Mb.
|
Ацетилен өндірісі және оны қайта өңдеу. Ацетилен негізіндегі синтездерОқытушы: Милисова Н.Б.С.Ж.Асфендияров атындағы Қазақ Ұлттық Медицина Университеті Казахский Национальный Университет имени С.Д.Асфендиярова Алматы, 2020 Инженерлік пәндер кафедрасы Жалпы шолу Ацетилен (ИЮПАК — этин бойынша) — CH≡CH көміртегі атомдары арасында реакциялық қабілеті жоғары үштік байланысы бар ацетилен көмірсутектері қатарының бірінші мүшесі. Ацетиленді СН≡СН алғаш 1836 жылы Эдмунд Дэви калий карбидіне сумен әсерлесу арқылы алған болатын: К2С2 + 2Н2О С2Н2 + 2КОН Ол жаңа газды екі көміртекті сутегі деп атады. СН≡СН - әлсіз эфир иісі бар түссіз газ. Тқай= 83,8ºС; Ткрит= +35,5ºС; Ркрит= -61,6 атм. KAZNMU Жалпы шолу
- ацетилен суда жақсы ериді: 1 көлем суда Н2О 20ºС-та 1 көлем ацетилена ериді. бензин – 5 ДМФА – 32 СН3ОН – 15,5 ацетон – 23 N-метилпирролидон – 39 KAZNMU Ацетиленнің қолданылуы KAZNMU Ацетилен негізіндегі полимерлер KAZNMU Ацетилен негізіндегі синтездер Ацетиленнің реакцялық қабілеті жоғары! CuCl₂ қатысындағы полимеризация нәтижесінде тізбекті димерлер, тримерлер және т.б. түзіледі:
винилацетилен дивинилацетилен KAZNMU Ацетилен негізіндегі синтездер Хлорлау: Симм-тетрахлорэтан трихлорэтилен мен тетрахлор-этилен синтезі үшін қолданылады. Гидрохлорлау: Хлорвинил – органикалық зат; этиленнің қарапайым хлор туындысы болып табылатын әлсіз тәтті иісі бар түссіз газ. Зат өте жанғыш және жарылғыш, жану кезінде улы заттар шығарады. KAZNMU Ацетилен негізіндегі синтездер Гидратациялау:
KAZNMU Ацетилен негізіндегі синтездер Винилдеу (винилирование): KAZNMU Ацетилен негізіндегі синтездер Карбонилді қосылыстармен конденсациясы: Азот қышқылымен нитрлеу: Үш байланыстың үзілуімен жүреді KAZNMU Кальция карбидінен ацетилен алу CaC2–ден ацетиленді алудың өндірістік әдісі XIX ғасырдың соңынан бастап белгілі және қазір де актуалды. CaC2-ін сөндірілмеген әк СаО және кокстан электродоғлы пештерте алады: Реакция - эндотермиялық, бұл өндірілетін ацетиленнің өзіндік құнының маңызды элементін құрайды. Экзотермиялық реакция бойынша кальций карбидінің сумен әрекеттесуі кезінде ацетилен алынады:
KAZNMU Ацетиленді қоспалардан тазарту Карбидті әдіспен алынған ацетиленнің концентрациясы жоғары (99% -дан астам), бірақ құрамында NH₃, H₂S, фосфорлы сутегі және т.б аз қоспалар бар, олар CaC₂ құрамында әрдайым болатын қосылыстардың сумен ыдырауы кезінде түзіледі: нитридтер, сульфидтер және Са фосфидтері және т.б. металдар: Бұл көрсетілеген заттар ацетиленді химиялық өңдеуде болмауы тиіс. Бұрын тазарту "құрғақ" әдіспен жүргізілді, онда ацетиленді сульфаттарға, фосфаттарға және т. б. қоспаларды тотықтыратын «гератол» - GeO3 қатты тазарту массасы арқылы өткізіледі. Сондай-ақ, "дымқыл" әдіс белгілі, ол ацетиленді саптама скрубберлерінде жуудан тұрады. Ол үшін Na гипохлоритін қолданыңыз: KAZNMU Кальций карбидінен ацетиленді алудың технологиялық схемасы
KAZNMU а. І - CaC2 майдалау, ұсату; ІІ-химиялық реакция; ІІІ- C2H2 салқындату және шаю; ІҮ- C2H2 тазалау. б. 1-қабылдағыш бункер; 2-автоматты тығын;3-буферлі бункер; 4-шнек; 5-ацетиленді генератор; 6-әкті алуға арналған шнек; 7-скруббер; 8-тұндырғыш; 9-тоңазытқыш. 3 2 Получение ацетилена Көмірсутектер ацетилен алу Ацетиленді КС-ден алу өндірісі 20 ғасырдың соңғы ширегінде қалыптаса бастады. Метан және басқа парафиндерден жоғары температуралы пиролиз қатысында ацетилен алады: KAZNMU Барлық реакция эндотермиялық, Т=1000÷1300ºС кезінде ғана тепе-теңдік оңға ығысады. Жоғары конверсия дәрежесі метан үшін 1400÷1500ºС, ал этан үшін – 900÷1000ºС-та болады. Процесті жеделдету мақсатында пропан үшін 1200-ден 1300ºс-қа дейін ал СН4 үшін 1500÷1600ºС жоғары температура қажет. Реакция радикалды-тізбекті механизм арқылы жүреді: Получение ацетилена Көмірсутектер ацетилен алу . KAZNMU Алынған газдың құрамында: СН4, СН2=СН2 және олардың гомологтары, аз мөлшерде бензол және ацетиленді КС қатары: метилацетилен (пропин) СН3-С≡СН, винилацетилен СН2=СН-С≡СН и диацетилен СН≡С-С≡СН. Ацетиленді осы әдіспен алу оның көміртегі мен сутекке ыдырауының экзотермиялық реакциясын едәуір қиындатады. Ыдырау 1000ºС-та басталады және 1200÷1600ºС-та айтарлықтай мөлшерге жетеді, яғни ацетиленді алуға қажетті температураға жеткенде. при температуре требуемой для получения самого ацетилена. В результате наблюдается система последовательных превращений: Получение ацетилена из углеводородов Аралық өнімдердің шығуын реттеуге жанасу уақытының төмендеуі нәтижесінде конверсияны азайту арқылы қол жеткізуге болады. Оңтайлы конверсия 50% және жанасу уақыты -0,01 сек. Содан кейін реакциялық газдарды "қатайту«(закалка) қажет (су бүрку) – температура ацетиленнің ыдырауы болмайтын мөлшерге дейін күрт төмендейді. KAZNMU Бастапқы газдарды 1200÷1600ºс дейін қыздыру үшін қажетті жылу беруге сәйкес үш әдіс бар.
Көмірсутектерді ацетиленге пиролиздеу KAZNMU Барлық реакциялар бір уақытта жүреді. Процестің үздіксіздігін және энергия шығындарының төмендеуін ескере отырып, бұл әдіс жоғарыда аталғандардың бәріне үлкен қызығушылық тудырады, дегенмен алынған газдағы ацетиленнің мөлшері электркрекингке қарағанда төмен.Тотығу пиролизі кезінде метанның бөлінуі мен жануының негізгі реакцияларымен қатар, көміртегі диоксиді мен су буының конверсиясы жүреді: Методы термического расщепления Термиялық ыдырау әдістері Тотығу пиролизінің реакциясы: KAZNMU Реакцияның кайтымды екендігіне қарамастан, жоғары температурада тепе-теңдік толығымен оңға ығысады. Конверсия реакциясына тузілген ацетиленде қатыса алады: Методы термического расщепления Термиялық ыдырау әдістері Тәжірибе жүзінде оттегінің 1/3 бөлігі су түзілуге 10÷15% СО2 және 50÷55% СО жұмсалады. Демек, аутотермиялық реакция жағдайларын сақтау үшін бастапқы қоспадағы СН4 және О2 көлемдерінің қатынасы 100:65 болуы керек, бұл қоспаның жоғарғы жарылыс шегінен асып түседі. О2 -нің орнына ауаны пайдалану азотты қыздыруға арналған қосымша жылу шығыны мен реакциялық газдардың едәуір сұйылтуына байланысты ацетиленнің олардан бөлінуін қиындататындықтан орынсыз. KAZNMU СН4-тің С2Н2-ге тотығу пиролизінің реакторы Қалыпты тотығу пиролизі режимінде метанның 55% -ы жануға, 23-25% -ы ацетилен түзілуіне жұмсалады, метанның конверсия дәрежесі күйе түзілуі үшін 90% -ке жетеді, ал оттегінің конверсия дәрежесі 99% -дан асады. 1 — араластыру камерасы; 2 - корпус; 3 – қауіпсізідік мембранасы; 4 — жану камерасы; 5 — төменгі камера; 6 —форсунка; 7 — қыздыру пеші; 8 — диффузор KAZNMU Гомогенді пиролиз көмірсутекті газдар мен сұйықтықтарға негізделген. СН4 немесе басқа көмірсутектер пештегі оттегі қоспасымен бірге жағылады, газ 2000 ° C температурада жүреді. С - С байланысының үзілуімен болатын пиролиз реакциялары едәуір жылу сіңірумен жүреді. Пештің орта бөлігінде 500°C дейін қыздырылған шикізат газ ағынына енгізіледі. Жоғары температурада ыдырау және конверсия процестері С2Н2, басқа газдар мен күйе түзілуімен. Методы термического расщепления Гомогенді пиролиз Пиролиз қондырғысы Бұл әдістің тотығу пиролизінен артықшылығы пештің қауіпсіздігі және сенімділігі, бірақ оған отқа төзімді материалдар қажет. KAZNMU Реакциялық газдардың кез-келген КС-дің жоғары температуралы ыдырауы кезінде күрделі құрамы болады және ол келесілерден тұрады:
Басқа газдар: Регенеративті пиролиз: Тотығу пиролизі: Ацетиленді реакциялық газдардан бөлу KAZNMU 1 – жылытқыш; 3 – пиролиз пеші; 4 – сулы скруббер; 5 – майлы фильтр; 6 – компрессор; 7 – тоңазытқыш; 8 – сепаратор; 9,10 – скрубберлер; 11 – дроссельді клапан; 12,13 – десорберлер. Тотығу пиролизінің технологиялық схемасы С2Н2 шығымы – 99%. KAZNMU Карбидты әдіс (–) шикізат пен электр энергиясының көп шығыны (әк және кокс). (+) жеңіл тазартылатын концентрленген С2Н2 алынуы. Термиялық ыдырау (+) шикізаттың аз шығыны, аралық өнім Н2 + СН4 қоспасын немесе СО алынады, оны қолдану С2Н2 өзіндік құнын төмендетеді. (–) ацетилен сұйылтылған және ол күрделі тазарту мен концентрациялау жүйесін қажет етеді. С2Н2 меншікті капиталды шығыны, энеретикалық шығындары және өзіндік құны карбидті әдіспен салыстырғанда электрокарекингте 60÷80%-ға дейін, ал регенеративті және тотығу пиролизінде 30÷55%-ға дейін төмендейді. С2Н2 алу әдістерін салыстыру KAZNMU |