Ацителен

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 6 бет
Таңдаулыға:

Ацителен

Ацителен түссіз газ, таза күйде әлсіз эфир иісімен ерекшеленеді, конденсациялану температурасы - 83, 8 ⁰ С, критикалық қысымы 6, 04 Мпа, криткалық тепмпературасы +35, 5 ⁰ С. Ол ауамен және оттегімен өте қауіпті жарылыс түзуі мүмкін. Бірақ ацителеннің жарылу қауіпі оның қарапайым заттарға ыдырауының экзотермиялылығына тығыз байланысты:

С ₂ Н ₂ 2С + Н ₂

Бұл процестер оттегінің қатынасуынсыз өтеді. 0, 2 Мпа қысымда процес жарылыс қауіпін түзбейді. Аталған қысымнан жоғары қысымда процесс өте үлкен жарылыс қауіпін түзеді, оның жылдамдығы 100 м/с құрауы мүмкін. Бірақ ацителеннің жарылыс қауіпін инертті газ, сонымен қоса бу төмендетеді. Бұл жағдайда қоспаның қауіпті қысымы ацителеннің концентрациясына байланысты. Егер ацителен металдармен жанасатын болса, атап айтқанда СuС ₂ , онда жарылыс қауіпі жоғарлауы мүмкін, сондықтан процеске арналған қондырғыларды жасағанда металдарды дұрыс таңдау керек. Бұл үшін процестің қысымын шектеп, оны 0, 2 Мпа асырмайды. Ал жоғары қысымда жұмыс істеу қажеттілігі туындайтын болса, онда ацителенді азотпен немесе реагенттердің буымен араластырып отырады.

Ацителеннің басқа да ерекшеліктеріне оның жоғары ерігіштігі жатады. Мысалы 20 ⁰ С температурада, 1 көлем суда 1 көлем ацителен ериді, ал 60 ⁰ С температурада 0, 37 көлем ацителен ериді. Ацителеннің ерігіштігі тұздардың сулы ерітінділері мен кальций гидрооксидінде төмендейді. Ацителеннің органикалық сұйықтарда еру қабілеті жоғарлай түседі. Ол метанолда 11, 2, ацетонда 23, екіметилформамидте 32, N - метилпирролидонда 37 көлемді құрайды. Ацителеннің ерігіштік қасиеті оны алуда және оны бірнеше қоспа құрмынан ажыратуда, сонымен қоса оның ацителен бойынша сыимдылығын жоғарлату мен қысымын төмендету керек болғанда көп қолданылады.

Ацителенді өндірудің маңызды екі әдісі бар:

1 ескі әдісі - ацителенді кальций карбидінен алу, 2 көмірсутектерден алу.

Кальций карбидінен ацителен алу өндірісі

Кальций карбидін кальций тотығы мен коксты қосу көмегімен электродты пеште алады:

СаО + 3С СаС ₂ + СО

Реакция эндотермиялық, өзіне көп энергия қажет етеді. Шыққан кальций карбидін сумен қосатын болсақ, онда ацителен алумызға болады.

СаС ₂ + Н ₂ О С ₂ Н ₂ + Са(ОН) ₂

Құрамында кокс қоспасы, кальций тотығы және тағы да басқа заттары бар

1 кг. техникалық кальций карбидінен 230 - 280 л. ацителен алуға болады. Кальций карбидінің ыдырауы кезінде бірнеше шарттарды ұқыпты орындап отыру керек. Реакция гетерогенді болғандықтан, оның бірқалыпты жүруі кальций карбидінің түиіршіктерінің өлшеміне байланысты болады. Егер кальций карбиді өте майда үгітінді түрінде болса, оны процесс жүргізу барысында үздіксіз араластырып отырған жөн, өйткені кальций түйіршіктерінде әктің қабаты пайда болып, ол қондырғының белгілі - бір жерін күйдіріп жіберуі мүмкін. Реакция аймағынан әрқашан жылуды шығарып отырған дұрыс, өйткені жоғары температура ацителеннің ыдырауы мен полимерленуіне жол беруі мүмкін. Дайын болған ацителен өнімінің 99 % ацителен концентрациясынан тұратын болса, оның қалған бөлігі NH ₃ , H ₂ S, PH ₃ және басақ да заттардан тұрады. Бұл қосылыстар олардың сумен әрекеттескенінде пайда болады, мысалы:

СаS + 2Н ₂ О Са(ОН) ₂ + Н ₂ S

Бұл түзілген қосылыстар ацителенді химиялық жолмен өңдеген уақытта өзінің кері әсерін тигізеді, өйткені ол катализатордың жұмыс істеу қабілетін төмендетіп жібереді. Сондықтан бұл қосылыстарды үнемі тазалап отырады. Ол үшін натрии гипохлоридінің ерітіндісін қолданады:

Н ₂ S + 4NаСIО + 2 NаОН 2Nа ₂ SО ₄ + 4 NаСI + 2Н ₂ О

Ацителенді көмірсутектерден алу жолдары

Ацителенді метаннан және басқа да парафин көмірсутектерден жоғары температуралық пиролиз көмегімен алуға болады, ол келесі түрде жүзеге асырылады:

2СН ₄ С ₂ Н ₂ + 3Н ₂ С ₂ Н ₆ С ₂ Н ₂ + 2Н ₂

Бұл реакциялар эндотермиялық, сондықтан процесс тек 1000 - 1300 ⁰ С температурада жүреді. Бірақ процестің жүру жылдамдығын арттыру үшін, метанға 1500 ⁰ С, ал сұйық көмірсутектерге 1500 ⁰ С температура қажет болады. Алынған өнімдер құрамында төмен парафин және олефиндерден бөлек аз көлемде бензол мен ацителенді көмірсутектер метилацителен, винилацителен, екі ацителен және т. б. заттар болуы мүмкін. Осы әдіспен ацителенді алу, ацителеннің көміртегі мен сутегіге ыдырауымен жүретін жанама өнімдердің пайда болуы себепті, қиындайды. Бұл құбылыс 1000 ⁰ С температурада байқалады, ал 1200 - 1600 ⁰ С оның жылдамдығы артады. Нәтижесінде тізбекпен жүретін реакция жүйесі байқалады, яғни ацителен сутегі мен сажаға ыдырайды:

2СН ₄ С ₂ Н ₂ + 3Н ₂ 2С + 4Н ₂

Аталған жанама өнімдердің түзілуін болдырмас үшін шикізаттың түйісу уақытысын қысқартқан жөн. Ацителеннің жақсы шығымы шикізатты 50 % беріп, оның түйісу уақытысын 0, 01 с. еткенде байқалған. Жоғары температурада ацителеннің ыдырап кетуін болдырмас үшін реакция аймағына су тамшыларын шашыратпалы түрде беріп отырамыз. Бұл әдіс процесс температурасын бірден төмендетіп жіберетіндігі соншалық, ацителеннің ыдырап кетуіне жол берілмейді. Процесті жүргізу үшін қажетті жылуды берудің бірнеше түрі бар:

1 Регенеративті пиролиз - мұнда бірінші отқа төзімді төсеніштерді отын газымен қыздырып, артынша толықтай қызған төсенішке пиролизденуге тиісті шикізатты береді. Процесс қайталанып отырады.

2 Электркрекингісі - мұнда пеште орналасқан электр доғасына 1000 В. беру арқылы шикізатқа пиролиз жүргізеді. 1 т. ацителен алу үшін сағатына 13000 кВт ток жұмысалады, сондықтан аталған әдіс өз тиімсіздігін көрсетеді.

3 Гомогенді пиролиз - мұнда шикізатты 2000 ⁰ С температураға шейін метан газы мен оттегіні қосумен қыздырылған реакция аймағына береді.

4 Тотықтыратын пиролиз - мұнда көмірсутектердің экзотермиялық жану реакциясы мен пиролиздің эндотермиялық процесі бірігіп жүргізіледі. Аталған процестердің барлық түрі өндірісте қолданылады, бірақ соның ішіндегі ең тиімдісі ол тотықтыратын пиролиз процесі. Біз осы процеске тоқталайық. Жоғары температура мен оттегінің жетіспеуі нәтижесінде метан келесі түрде жанады:

СН ₄ + О ₂ СО + Н ₂ + Н ₂ О

Реакция өте тез жүреді, ацителеннің түзілуі оттегі жетіспей тұрған зона аймағында пайда бола бастайды. Онда СО ыдырауы жүзеге асырылады:

СО + Н ₂ О СО ₂ + Н ₂

Метанды ыдырату үшін процесс температурасын 1500 ⁰ С ұстап отырады. Метанның оттегіге қатынасы 100 : 60 құрайды.

Схемаға көңіл бөлетін болсақ, онда ол келесі түрде болады:

Оның 2 корпусы отқа төзімді материалмен қапталған. Метан мен оттегі 1 араластырғыш бөлімнен 3 - ші сақтандырғыш мембранасы бар 8 диффузорға енеді. Бұдан әрі қоспа 7 - ші жалынды аймаққа кіреді. Бұл аймаққа тұрақтандырғыш оттегі енгізіп отырады. 4 - ші камерада метанның жартылай жануы мен ацителен мен күйенің пайда болуы орын алады. 6 - шы форсунка көмегімен реакция аймағына су тамшыларын шашып отырады, нәтижесінде пиролиз өнімдері бірден салқындайды. Пиролиз өнімі 5 - ші камера арқылы сыртқа шығарылады. Мұнда қоспа құрамындағы күйенің бір бөлігі тұнып, сумен бірге қондырығының астыңы бөліктен шығарылады. Процестің бірқалыпты режимінде шикізат болып табылатын метанның 55 % шығындалады. Дайын өнім - ацителеннің мөлшері 23 - 25 %, күйе мөлшері

4 %, шикізат - метанның өзгеру тереңдігі 90 %, оттегінің өзгеру деңгейі 99 % құрайды. Алынған дайын өнім ацителеннің құрамы түрлі басқа заттардан тұратын болғандықтан оны арнайы еріткіштер көмегімен одан әрі арнайы абсорберлерде бөліп отырады. Еріткіш ретінде екіметилформамид,

N - метилпирролидон, ацетон, метанол және т. б. заттар қолданады. Абсорбциялық тазалаудан шыққан ацителеннің концентрациясы 99 - 99, 5 % құрайды және сонымен қоса онда метилацителен, пропадиен және көміртегінің тотығы сияқты қоспалардың мөлшері де болуы мүмкін. Ол өз кезегінде 0, 1 - 0, 3 % құрайды.

Синтез газ және көміртегі тотығын алу

Органикалық синтезде таза көміртегі тотығы мен оның сутегімен қоспасын 1:1 ден 2 - 2, 3 : 1 қатынасында көп қолданады. СО түссіз, қиын сығылатын газдарға жатады. Ауамен 12, 5 - 74 % аралығында жарылыс қаупін туғызатын қоспа түзеді. Оның мүмкін шекті концентрациясы ауада 20 мг/м ³ құрайды. СО қатты заттар түгілі сұйық абсорбенттерде өзінің аз ерігіштігіне байланысты қиын сіңіріледі. Сондықтан оны бір валентті мыс тұзының аммимактағы ерітіндісімен сіңіруге болады.

Сутегі қиын сығылатын синтез газдың бір компоненті. Ол ауамен 4, 0 - 75 % пайзда жарылыс қаупін түзетін қоспа түзеді.

Алғашында СО көмірден алған, кейін оны көмірсутектерден екі түрлі жолмен алатын болды. Олар жоғары температуралы және каталитикалық әдістер. Шикізат ретінде оған метан, табиғи газ немесе мұнай фракциясын алады.

Көмірсутектерден конверсия көмегімен алюминий тотығына отырғызылған никель катализаторын және су буын қолданып алуға болады:

СН ₂ + Н ₂ О СО + 3Н ₂

Реакция жылу сіңірумен жүреді және конверсия процесі жақсы жүру үшін оны 800 - 900 ⁰ С температурада су мөлшерін артық қолданумен жүргізу керек. Атмосфералық қысымда метан мен су буының қатынасы 2 : 1 құрайды. Қысымды жоғарлату, реакцияның тепе - теңдікте жүруіне кедергі келтіретін болғандықтан су буының метанға қатынасын 4 : 1 етіп аламыз.

Мұнда метанның конверсиясынан бөлек СО конверсиясы жүреді.

СО + Н ₂ О СО ₂ + Н ₂

Мұнда су буының көп қолданылуы СО ₂ көп түзілуіне әкеп соғады. Метан конверсиясы нәтижесінде 3 : 1 қатынастағы Н ₂ : СО газы түзіледі. Ал органикалық синтез өндірісі үшін міндетті түрде Н ₂ : СО қатынасты 1 : 1 құрайтын газ керек. Ондай нәтижеге жету үшін біріншіден сұйық көмірсутегіні конверсияға ұшырату керек:

- СН ₂ - + Н ₂ О СО + Н ₂

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.