Получение ацетилена, его применение - Переработка полезных ископаемых на обогатительных фабриках

Ацетилен (этин) С2Н2 - это бесцветный газ со слабым эфирным запохом, Ткип = 84С, значительно лучше, чем другие газообразные углеводороды, растворим в воде, его хранят в баллонах в виде раствора в ацетоне. При сгорании его в кислороде выделяется большое количество тепла и развивается высокая температура, достигающая 3150С - 30% его используется для сварки.

Основная масса ацетилена используется в качестве сырья в различных производствах основного органического синтеза для получения многих важных в техническом отношении продуктов.

Это объясняется высокой реакционной способностью ацетилена H-C?C-H, в молекуле которого содержатся два активных фрагмента: тройная связь - С?С - и подвижный "ацетиленовый" атом водорода =С-Н. Поэтому 2 осн. типа реакций ацетилена:

Реакции винилирования, то есть реакции введения винильной группы - СН2=СН - в соединения, обладающие подвижным атомом водорода (получение акрилонитрила, винилхлорида, и винилацетат - наиболее крупнотоннажные производства, реакции соответственно):

Реакция гидроцанирования C2H2 + HCN > CH2=CHCNакрилонитрил

Реакция гидрохлорирования C2H2 + HCl > CH2=CHCl винилхлорид

Реакция ацетилирования С2H2 + CH3COOH > CH3COOCH=CH2 винилацетат

Реакции с участием "ацетиленового" атома водорода (гомологи ацетилена, разнообразные продукты присоединения альдегидов и кетонов).

Промышленные методы производства: производство ацетилена из карбида кальция, производство ацетилена окислительным пиролизом или электрокрекингом метана.

Недостаток производства ацетилена из карбида кальция - высокая энергоемкость на стадии производства карбида кальция, многостадийность процесса и высокие капитальные затраты. Процесс производства карбидным методом складывается из двух последовательных стадий - получение карбида кальция (1880С) и его разложение водой (гидратация, 100-400С) по схеме:

Соотношение оксида кальция и углеродистого материала зависит от заданного "литража" карбида кальция - объем ацетилена в литрах при 20°С и 0,1 МПа, полученный при полном разложении 1 кг карбида кальция водой. Теоретический литраж 100%-го СаС2 равен 377,73 л. С увеличением количества углерода в шихте литраж карбида кальция повышается, но выход его падает. Обычно применяется шихта с содержанием углерода 40-50% .

В зависимости от условий, в которых проводится процесс гидратации карбида кальция, различают два способа производства ацетилена.

    1. Мокрый способ по принципу "карбид в воду", при кот. СаС2 подается в реактор, содержащий большой V, реакционное тепло отводится за счет нагревания воды до 60С, Сa(OH)2 - суспензия. 2. Сухой способ по принципу "вода на карбид", при котором вода подается в реактор, содержащий CaC2, только в таком количестве, чтобы обеспечить полное протекание реакции гидратации, а реакционное тепло отводится за счет испарения этой воды, Ca(OH)2 - тв. порошок.

Современное производство ацетилена по карбидному методу является комбинированным производством.

В нем объединены производства оксида кальция обжигом известняка, получения карбида кальция и его гидратации, а также регенерация возвратной извести и использование оксида углерода (II) для обогрева обжиговых печей и машин кальцинации гидроксида кальция.

Производство ацетилена окислительным пиролизом или электрокрекингом метана

Методы отличаются подводом тепла к системе: при электрокрекинке - сырье нагревается в пламени электрической дуги, при окислительном пиролизе - источником тепла явл. тепловой эффект сгорания части сырья в кислороде. Реакции деструкции идут по радикально-цепному механизму и в случае метана записывается: 2СH4 = C2H2 + 3H2 + ?H.

Равновесная степень превращения и выход С2H2 увеличивается при увеличении Т и понижении давлении. Чтобы остановить процесс на этой стадии и предотвратить распад целевого продукта - ацетилена (С2Н2 = 2С + Н2), следует ограничивать степень конверсии метана (не выше 0,5), уменьшая время пребывания углеводорода в зоне реакции, снижая давление и применяя "закалку" продуктов реакции путем быстрого охлаждения их до температуры, при которой реакция (в) практически не идет.

Похожие статьи




Получение ацетилена, его применение - Переработка полезных ископаемых на обогатительных фабриках

Предыдущая | Следующая