Реакциялық газдардан ацетилен алу

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 11 бет
Таңдаулыға:

ҚР Білім және ғылым министрлігі

Қ. Жұбанов атындағы Ақтөбе өңірлік

университеті

Реферат

Тақырыбы: Ацетилен өндірісі

Факультет: Жаратылыстану

Кафедра: Химия және химиялық технология

Білім бағдарламасы : 6B07205 - МХӨТ

Дайындаған: Саяхат Жаннур

Оқу практикасының жетекшісі: Махамбетова Ж. К.

Ақтөбе, 2021

Мазмұны

Кіріспе

Ацетилен өндірісі

1. Ацетиленді электрокрекинг арқылы алу

2. Термиялық крекинг әдісімен ацетилен алу

3. Метанның термооксидативті пиролизі арқылы ацетилен алу

4. Реакциялық газдардан ацетиленді қалпына келтіру

Қорытынды

Әдебиеттер

КІРІСПЕ

Ацетилен, этин CH = GH, әлсіз тәтті иісі бар түссіз газ. Балқу температурасы - 81, 8 ° С, сублимация температурасы - 83, 6 ° С. Ауаның тығыздығы 0, 9056, меншікті салмағы 0 ° C.

Кальций карбидінен ацетилен алудың негізгі әдісі жоғары концентрациялы ацетилен алуға мүмкіндік береді. Бұл әдістің елеулі кемшілігі - кальций карбидін өндіру үшін өте маңызды қуат шығыны болып табылады (1 тонна карбидке шамамен 3000 кВтсағ, бұл 1 тонна ацетиленге шамамен 1 кВтсағ сәйкес келеді) .

Қазіргі уақытта ацетиленді мұнай өңдеудің көмірсутекті газдарынан немесе табиғи газдан алу болашағы зор. Бұл газдардан ацетилен өндірісі олардың крекингіне негізделген, бұл жоғары температураны жасау үшін көп энергияны қажет етеді. Бұл жағдайда ацетилен төмен концентрацияда алынады және гомологтармен ластанған. Мұндай ацетиленді қолдану оны реакциялық қоспадан оқшауламай және тазартусыз мүмкін емес.

Электротермиялық метан крекингі және пропан термиялық крекинг өнеркәсіптік деңгейде қолданылады. Метанның термо-тотығу пиролизіне көп көңіл бөлінеді, өйткені бұл әдіс табиғи газды барынша жан-жақты пайдалануға мүмкіндік береді.

Электрокрекинг осы өндірісті қамтамасыз етуге байланысты қосалқы цехтардағы жоғары шығындармен сипатталады. Электрокрекингтің қосымша өнімдерін пайдаланбай, ацетиленнің құны айтарлықтай өседі. Әдістің технологиялық жобасында жоғары температураны қолдануға байланысты құрылымдық қиындықтар бар. Электрокрекингтің артықшылықтарына әр түрлі газ тәрізді және сұйық көмірсутектерді қолдану мүмкіндігі жатады.

Термиялық крекинг өнімнің бірлігіне аз капитал мен энергия шығынын қажет етеді. Бұл әдіс бойынша негізгі көмірсутегі шикізатын тұтыну электрокрекингке қарағанда жоғары, өйткені реакциялық пештердің қызуы газ тәрізді отынның жануынан немесе шикізаттың - крекинг процесіне енетін көмірсутектердің ішінара тотығу процесі түрінде жүреді. .

Отқа төзімді материалдарды таңдау мәселесі өте маңызды. Регенеративті пештерді олардың циклдық жұмысымен пайдалану процестің келесі кезеңдерінде режимді сақтауда қиындықтар туғызады. Сол жағдай өндірісті автоматтандыруды қиындатады.

1. Ацетиленді электрокрекинг арқылы алу

Метан сипатталған схема бойынша ацетилен алу үшін шикізат ретінде қызмет етеді. 1, 7 атм қысымда сутегімен сұйылтылған метан, айналмалы компрессорды құбырлы жылытқыш 1 арқылы конвертерге жібереді. Конвертерде газ температурасы 1600 ° С жететін доғалық разряд аймағынан өтеді (схема № 1) . Бұл жағдайда негізгі реакция пайда болады:

2CH4 → C2H2 + 3H2 - 92 ккал / г-моль (килокалория)

Конвертер 2-ден шыққан реакциялық газдар су күртешесімен салқындатылған құбыр арқылы өтеді. Жақсы салқындату үшін су құбырға құйылады. Салқындатылған реакциялық газдар циклон 7 арқылы өтеді, онда пайда болған күйенің бір бөлігі, жанама реакциялардың нәтижесінде аз мөлшерде шайырлы өнімдер және қоюландырылған су жиналады. Реакция газдары салқындатқыш 3 арқылы өтеді, содан кейін күйе ұстағыш 8 арқылы 40-50 ° температурада күйе мен конденсацияланған суды бөліп алады, олар коллекторға 9 түседі. Күйеден соңғы бөліну үшін реакция газдары жуылады коллектордан суару үшін скрубберге берілетін майы бар скруббер 4 тазартылған реакция газдары компрессормен 15 атм дейін қысылып, май сепараторының буферінен 11 өтіп, сіңіргішке 5 енеді, онда ацетилен сумен сіңеді. Негізінен сутегі мен реакцияланбаған метаннан тұратын сіңірілмеген газдар газды бөлу қондырғысына бағытталған. Сутектің бір бөлігі бөлінеді, ал CH4: H2 = 1: 2 қатынасында сутегінің бөлігі бар метан циркуляциялық газ түрінде турбокомпрессордың сору желісіне өтеді және газдың жаңа бөлігімен араласады жүйе. Сіңірілген ацетилен бар су атмосфералық қысымға дейін дроссельденіп, десорберге беріледі.

Схема № 1. Гидрокрекинг әдісімен ацетилен алудың технологиялық сызбасы

1 - жылытқыш, 2 - түрлендіргіш, 3 - тоңазытқыш, 4 - май тазартқыш, 5 - абсорбер, 6 - десорбер, 7 - циклон, 8 - күйе ұстаушы, 9, 10, 13 - жинақ, 11 - буфер, 12- тоңазытқыш

2. Термиялық крекинг әдісімен ацетилен алу

Сипатталған схема бойынша ацетиленді өндіруге арналған шикізат сұйытылған пропан болып табылады, ол буландырғышта 1 буланып, араластырғышқа 25 түседі; ол сондай-ақ қайтарылатын газ бен су буымен қоректенеді. Пропан көлемінің қатынасы: қайтарылатын газ: бу = 1: 2: 6. Көрсетілген құрамның қоспасы крекинг үшін пешке 16 беріледі. Пештің шығысында 300 ° C температурасы бар крекинг газдары біртіндеп салқындатқыш 3, шайыр бөлгіш 4, жылу алмастырғыш 5 арқылы өтіп, 38 ° C дейін салқындатылады және айналмалы вакуум-насос арқылы жіберіледі. Вакуум сорғысында крекинг газымен алынған жылу тоңазытқыш арқылы жойылады 6. Конденсацияланған шайыр мен су мұнара шайыр сепараторынан шығарылады 7. Су коллекторда 19 жиналып, суару үшін шайыр бөлгішке беріледі 4. Крекинг газы электр сүзгісіндегі 8 шайыр қалдықтарынан тазартылады және газ ұстағышқа түседі, бұл пештердің жұмысын біркелкі етеді (диаграммада бір пеш бар), өйткені әр пеште крекинг процесі мезгіл-мезгіл жүреді (схема № 2) .

Газгольдерден компрессор көмегімен крекинг газы 10, 5 атм қысымға дейін сығылады, 20 тоңазытқышта салқындатылады, шайыр сепараторынан 9 өтіп, тазартуға кетеді.

21-абсорберде диацетилен диметилформ амидімен сіңеді, ал крекинг газында болатын ацетиленнің шамамен 5% -ы сіңеді. Абсорберден ағып жатқан диметилформамид де-бағытқа бағытталған. Диацетиленнен босатылған крекингтік газдар ацетилен сіңіргішке 22 енеді, оларда ацетилен, метилацетилен және басқа газдардың белгілі бір бөлігі диметилформамидпен: этан, этилен, метан және т. б. сіңіріледі. Құрамында көмірқышқыл газы, сутегі, азот, метан, этилен бар қалдық газдар су тазартқышта 11 тазартылады және пеште 16 отын ретінде қолданылады.

Қаныққан диметилформамид еріткіш тұрақтандырғышқа 14. кіреді, тұрақтандырғыштың төменгі бөлігіндегі температура 15 ° қазандық арқылы 87 ° C-де сақталады. Стабилизаторда ацетиленнен басқа барлық дерлік газдар бөлінеді, олар суды тазалағыш арқылы кетеді 2. Ацетиленмен қаныққан диметилформамид, қалған газдардың бір бөлігімен ацетилен стрипперіне жіберіледі 23. Төменгі температурада 120 ° C-қа тең стриптизатордан, барлық ацетилен су тазалағыш 12 арқылы газгольдерге түседі. Одан ацетилен кальций хлоридімен 13 десикатордан өткеннен кейін тұтынушыға компрессор арқылы жеткізіледі.

24-қазандықта еріген метилацетилен бар диметилформамид метилацетиленді қалпына келтіру үшін соңғы сызғышқа жіберіледі (диаграммада көрсетілмеген), содан кейін тиісті тазартудан кейін диметилформамид 10-шы резервуарға қайта оралады.

Схема № 2. Термиялық крекинг әдісімен ацетилен алудың технологиялық сызбасы

№ 2 схема бойынша белгілеулер:

1 - буландырғыш, 2 - су тазартқыш, 3 - салқындатқыш, 4 - шайыр бөлгіш, 5 - газ тоңазытқышы, 6 - екінші тоңазытқыш, 7 - мұнара шайырларын бөлгіш, 8 - электрофильтр, 9 - шайыр бөлгіш, 10 - қысым сыйымдылығы, 11 - су тазартқыш, 12 - су тазартқыш, 13 - ацетиленді құрғатқыш, 14 - тұрақтандырғыш ериді, 15 - қазандық, 16 - реакциялық пеш, 17 - түтіндерге, газдарға арналған тоңазытқыш, 18 - шайыр жинағы, 19 - су жинау, 20 - компрессордан кейінгі тоңазытқыш, 21 - диацетилен сіңіргіш, 22 - ацетилен сіңіргіш, 23 - ацетиленнен тазартқыш, 24 - қазандық, 25 - араластырғыш.

3. Метанның термооксидативті пиролизі арқылы ацетилен алу. Метанның термооксидациялық пиролизінің мәні метанды ацетиленге айналдыру реакциясы үшін қажет жылу метанның бір бөлігін тотықтыру (күйдіру) арқылы алынатындығында.

Метанның термо тотығу пиролизінің негізгі реакциялары:

CH4 + 0, 5O2 ↔︎ CO + 2H2 + 6, 1 ккал / г-моль,

2СН4 ↔︎ С2Н2 + ЗН2-91, 1 ккал / г-моль

Реакциялық қоспаның реакция аймағынан тез кетуі және температураның күрт төмендеуі - сөндіру ацетиленнің ыдырауын тоқтатып, оның шығуын арттыруға көмектеседі. Метан мен оттегінің арақатынасы өте маңызды.

Ацетиленді өндіру процесі көп арналы реакторда (Sachse әдісі) жүргізілуі мүмкін, араластырғыштан, диффузордан және каналдары көп оттық табақшасынан тұрады. Бастапқы компоненттердің қозғалу жылдамдығы 15-50 м / сек құрайды. Бұл әдіс осы уақытқа дейін кеңінен таралған. Бір арналы Гриненко реакторларының диаметрі салыстырмалы түрде аз болатын реакциялық аймақ - тамшы бар. Реакция аймағында газдардың қозғалу жылдамдығы 330-550 м / сек құрайды. Жалын жану камерасы арқылы қосымша оттегін беру арқылы тұрақтандырылады.

Пиролиз газдарындағы ацетиленнің концентрациясы 8-10% құрайды, сондықтан одан әрі өңдеу үшін оны осы газдардан бөліп алу керек (No3 сызбаны қараңыз) .

Сипатталған схемаға сәйкес ацетиленді алу көпарналы реакторда, ацетиленді босату еріткіш - диметилформамидпен адсорбциялану арқылы жүзеге асырылады. Шикізат құрамында 92-95% метан және 95-99% оттегі бар табиғи газ.

Оттегі мен табиғи газ 15 және 16 сүзгілерде реакция аймағына қоспаның тұтануын тудыруы мүмкін темір оксидтерінен және басқа қоспалардан тазартылады және жалпы пешке орнатылған қыздырғыштарға кіреді. Реакцияға баратын газдар қызады отын газының жануынан алынған жылу. Табиғи газ бен оттегінің қызып кетуіне жол бермеу үшін жылытқыштардың пешіне циркуляциялық түтін газдары енгізіледі, олардың кейбіреулері пайдаланылған жылу қазандықтарының астына жіберіледі. Түтін газдары жоғары температураға төтеп бере алатын газ үрлегіштермен айналады. Қыздырылған оттегі мен табиғи газ реакторға кіреді 17. Оның араластырғышында газдар араласады, диффузорды, содан кейін оттық пластинасын өткізеді, олардың арналары арқылы газ қоспасы реакция аймағына бағытталған. Реакция аймағында ацетилен түзіліп, жоғарыда сипатталған жанама реакциялар жүреді. Реакция өнімдері сөндіру аймағынан өтіп, оттық табақшасының астына саптамалармен берілетін сумен күрт салқындатылады.

Құмырамен және күйемен ластанған реактордан шыққан су тұндырғышқа 20 түседі, одан реакторға центрифугалық сорғымен қайтарылады. Йодтың бір бөлігі тазарту үшін сорылады. Реактордан салқындатылған пиролиз газы күйеден және шайырдан сумен тазарту үшін 14 скрубберге кетеді. Осы қоспалардан соңғы тазарту скрубберге орнатылған электростатикалық 1-де жүзеге асырылады.

Бөлуге кіретін пиролиз газы турбокомпрессор арқылы ацетилен сіңіргішке 2 енгізіледі, ол суарылады диметилформамид және конденсат 21 жинағыштан және 22 тоңазытқыштан.

2-абсорберден шыққан диметилформамид атмосфералық қысыммен жұмыс жасайтын стрипферге 3 дроссельге құйылады, ал кері газдар стрипфердің жоғарғы жағынан алынады. Диметилформамидте еріген ацетиленді бөліп, шайбада 4 жуады және тұтынушының газ ұстағышына жібереді. Біршама ацетилен құрамымен стриптизерден 5 шыққан диметилформамид жылу алмастырғыш 25 арқылы вакуумда жұмыс істейтін екінші сатылы стриптираторға 5 центрифугалық сорғымен беріледі. Одан шыққан, құрамында газдар жоқ диметилформамид жылу алмастырғыш 25 арқылы және салқындатқыш 24 коллекторға қайта оралады, 21 ол абсорберді суландыруға беріледі 2. Екінші сатылы десорбер 5-тен жоғары ацетилендер коллекторлардан конденсатпен суарылатын шайбаға 12 кіріңіз 23. Жуғыштан алынған су дезорберерге 5. төмен түседі, барометрлік конденсатор 7 мен пышақ 8 арқылы жоғары ацетиленнің булары вакуумдық сорғымен пиролиз бөліміне беріледі. Барометрлік конденсатордан су барометрлік әйнек арқылы шығарылады 18. Жоғарыдан, стриптизерден 5, ацетилен стриптизерге 3 оралады.

Екінші сатылы стриптерден 5 шыққан диметилформамид, жылу алмастырғыштан 25 кейін, жартылай коллекторға 26 айдалады, одан дистилляцияға беріледі. Содан кейін оны I0 жылытқышта қыздырады және 28 бағанға жібереді. Дистилденген инерциялар мен су буы жүйеден 9 конденсатор арқылы шығады. Конденсацияланған диметилформамид колоннаға қайта ағады. Колоннаның төменгі бөлігінен тазартылған диметилформамид ағып кетеді, 12 қазандықпен қызады, ол 27 тоңазытқышта салқындағаннан кейін коллекторға 21 айдалады.

Схема № 3. Метанды термооксидативті пиролиздеу арқылы ацетилен алудың технологиялық схемасы .

№ 3 схемадағы белгілер:

1 - электрофильтр, 2-абсорбері, З - десорбер I кезеңі, 4 - ацетилен шайба, 5 сатылы II стриптизер, 6, 9 - Конденсаторлар, 7 - Барометірлік конденсатор, 8- тұзақ, 10-бу қыздырғыш, 11 - бөлгіш, 12 - жоғары ацетилендерге арналған шайба, 13 - пеш, құбырлы жылытқыштармен, 14 - скраббер, 15. 16 - сүзгілер, 17- реактор, 18 - барометрлік шыны, 19 - қазандық, 20 - зумп, 21, 23, 26 - жинақ, 22, 24, 27 - тоңазытқыштар, 25 - жылу алмастырғыш, 26 - айдау бағанасы.

4. Реакциялық газдардан ацетилен алу

Ацетиленді көмірсутегі шикізатынан алған кезде құрамында 5-10% C2H2 (көлемі бойынша) бар күрделі газ қоспалары түзіледі.

Ацетиленді (1) оқшаулаудың қазіргі кезде ұсынылған әдістерін негізінен төрт топқа бөлуге болады:

1) сумен сіңіру (18-20 атм қысымда) ;

2) селективті еріткіштермен сіңіру;

3) метанол, аммиак және ацетонмен төмен температураның сіңірілуі;

4) ацетиленнің қозғалмалы қабаттағы активтендірілген көмірмен адсорбциясы - гиперсорбция.

Судың сіңуі. Бірінші кезеңде реакциялық газды маймен жуып, бензолды, нафталенді, диацетиленнің бір бөлігін және т. б. бөліп алады. Содан кейін реакция қоспасы 18-20 атмға дейін сығылады. және сумен сіңіруге кетеді. Ацетиленмен бірге көмірқышқыл газы да сіңіріледі. Ацетиленнің десорбциясы бастапқы қысымға дейін төрт сатылы дроссельдеу арқылы жүзеге асырылады. Содан кейін ацетилен қоспалардан тазартылады (CO2, SO2) . Тазартылған ацетиленнің құрамында 98-99% C2H2 бар.

Бұл әдіс схемасы күрделі, тазалау жеткіліксіз, электр қуатын тұтыну айтарлықтай.

Селективті еріткіштермен сіңіру. Ацетилен еріткіштерінің ішінде диметилформамид, бутролактон, N - метилирролидан, диметилсульфоксид және басқалары өнеркәсіптік қолдануға жарамды. Ацетиленді термиялық крекингтің реакциялық газдарынан (№ 2 сызбаны қараңыз) және термооксидативті пиролизді (№ 3 схеманы қараңыз) диметилформамидпен алудың технологиялық сызбалары ең күрделі болып табылады және олардың СО2-ден тазартылуына және жеткіліксіздігіне қарамастан, практикалық қолдануды табады .

Метанол, аммиак немесе ацетонмен төмен температураны сіңіру. Реакциялық газды күйеден және көмірқышқыл газынан алдын-ала сілтімен жуу арқылы босатады, кептіреді, метанолмен жуады және ацетиленді аммиакпен атмосфералық қысымда және -70 ° С сіңіреді. Құрамында еріген ацетилен бар аммиакты ацетиленнен бөліп алу үшін дистилляциялайды. Әдістің артықшылығы бар, ацетилен қоспасын қысу қажет емес. Аммиак еріткіші қол жетімді және арзан.

Гиперсорбция әдісімен ацетиленді алу тәжірибелік қондырғыда сыналған, бұл әдісті өнеркәсіптік масштабта қолдану мүмкіндіктерін көрсететін зертханалық мәліметтер бар.

Бірақ ацетиленді реакциялық газдардан алудың сипатталған схемасы диметилформамидпен сіңіру арқылы жүзеге асырылады. Бұрын күйеден, бензолдан, нафталеннен, күкіртті сутектен тазартылған реакциялық газдар компрессормен 10, 5 атм қысымға дейін сығылады. Сығылған газ қоспасы оның абсорбер алдындағы температурасы 38 ° C-тан аспайтын етіп компрессорды қысу кезеңдерінен кейін орналасқан 7 тоңазытқыштарда жақсы салқындатылады (схема № 4) . Диметилформамидпен әлсіз суарылған 1-абсорберде барлық дерлік диацетилен сіңеді, оның ерігіштігі осы еріткіштегі ацетиленнің ерігіштігінен едәуір асады. Сол абсорберде реакция қоспасында болатын жалпы мөлшерден шамамен 5% ацетилен сіңіріледі. Ацетиленнің сіңірілуі абсорбер 2-де жүреді, ол диметилформамидпен де шашырайды. Ацетиленмен қаныққан диметилформамидті 0, 7 атм қысымға дейін дроссельдейді. және тұрақтандырғышқа қадамдар 14.

Стабилизатордың жоғарғы бөлігінен, сондай-ақ ацетилен мен диметилформамид буынан сутегі, көміртегі оксиді, азот және басқа газдар алынады. Конденсатор 8 диметилформамидтің буларын конденсациялайды. Сіңірілген ацетиленнің бір бөлігі бар конденсат фазалық сепаратор арқылы 9 тұрақтандырғышқа 14 ағады, құрамында ацетилен мөлшері бар газ фазасы ацетиленді қалпына келтіру үшін өңделеді (диаграммада көрсетілмеген) .

Стабилизатордың төменгі сұйықтығы атмосфералық қысымға дейін дроссельденеді және 16-шы қазанға қыздырылады, 17 қазандықпен қыздырылады. Ацетилен, метилацетилен және диметилформамид буы конденсаторға 10 кіреді, онда диметилформамид буы конденсацияланады. Метилацетиленнің көп бөлігі конденсатпен сіңіп, фазалық сепаратор 11 арқылы қайырғышқа оралады. Газ фазасы сумен себілген 12 скрубберде сумен жуылады. 99% тазартылған ацетилен тұтынушыға жіберіледі. Скрабберден шыққан су жүйеден шығарылады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.