Сравнительный анализ методов получения ацетилена

 

Таблица 22.1

 

Метод	Достоинства	Недостатки
Карбидный метод   Пиролиз углеводородов     Электрокрекинг   Плазмохими-ческий метод	Получение концентрированного ацетилена и простота очистки доступное сырье   Одностадийность процесса небольшие капиталовложения и затраты энергии, доступное сырье (метан)     Компактность установки   -------//-------	Большой расход электро-энергии на получение карбида, многостадийность значительные капитало-вложения, очистка от примесей.   Сложная система выделения и очистки ацетилена в следствии многих побочных продуктов (оле-фины, метил-, винил-, ди-ацетилены и др.)   Высокий расход электро-энергии ---------//--------

 

Лекция 23. Производство ацетилена из карбида кальция

===========================================================

1 стадия - получение карбида: СаО + ЗС ¾® СаС₂ + СО

 

Реакция сильно эндотермична и проводится в электродуговых печах. Затраты на производство карбида — существенная часть общих затрат в производстве ацетилена.

 

2 стадия - получение ацетилена: СаСа₂ + 2Н₂ О ¾® С₂ Н₂ + Са(ОН)₂

 

Реакция экзотермична (127,1 кДж/моль). Теоретический выход ацетилена 380 л/кг чистого карбида. Практический выход (литраж) = 230—280 л/кг технического карбида.

 

Условия проведения процесса — перемешивание (скорость опреде­ляется поверхностью взаимодействия фаз. На скорость влияют размеры кусков карбида и образование на поверхности слоя извести препят­ствующей контакту с водой. Кроме того перемешивание способствует равномерному отводу тепла для предохранения от полимеризации и разложения ацетилена.

 

Ацетиленовые генераторы

Таблица 23.1

 

Показатели	Генераторы “мокрого типа”	Генераторы “сухого типа”
Отвод тепла   Температура, 0С Давление Расход воды кг/кг карбида Производительность, куб. м/час Контакт карбида и воды   Образующийся шлам гидроксида кальция	Избытком воды, нагре-вающейся до 50-600С 50-60 400-500 гПа до 10   до 500   Перемешиванием   Суспензия в воде мало-пригодная для утилизации	Небольшим избытком испаряющейся воды 110-115   >500   Разбрызгиванием и пе-ремешиванием Сухая известь-пушенка Используется в строй-материалах

 

Генераторы "мокрого типа" делятся по способу подачи воды:

- "карбид в воду" — наиболее безопасны, т.к. куски карбида сразу погружаются в избыток воды (исключаются перегревы и обеспечивается лучший отвод тепла,

- "вода на карбид";

- контактные (вода и карбид находятся в постоянном контакте).

 

Схема генератора "карбид в воду" (рис.23.1)

*******************************************

 

Куски карбида кальция (50—80 мм) загружаются в промежуточный бункер 1, куда подается азот для вытеснения воздуха. Затем открывается коническая пробка 2 и карбид подается в питающий бункер 3, откуда автоматически секторным барабаном 4 дозируется через трубу 6 конец которой погружен в суспензию, заполняющую аппарат на 3/4 объема.

Аппарат представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд (8) с коническим днищем. Равномерное распределение кусков карбида по сечению аппарата обеспечивается питающим конусом 5 на конце трубы. Разложение карбида происходит на наклонных перфорированных полках. Карбид перемещается на полках от центра к периферии и обратно скребковыми мешалками 10. С помощью мешалки с кусков карбида снимается также слой известкового ила.

 

Известковое молоко (водная суспензия гидроксида кальция) непрерывно выводится из нижней части генератора на отстаивание.

 

Осветленный раствор с добавленной к нему свежей водой возвращают в реактор на разложение карбида, чем предотвращается потеря растворенного в воде ацетилена и экономия воды. Подача воды регулируется автоматически в зависимости от потребности в ацетилене. Шлам (твердый кокс и ферросилиций) оседает на дне и собирается в шлюзовом затворе 11, из которого его периодически выгружают. Ацетилен отводят из верхней части генератора (в случае завышения рабочего давления через гидрозатвор 7).

 

Рис.23.1—Схема ацетиленового генератора системы "карбид в воду"

 

 

Рис.23.2—Технологическая схема очистки карбидного ацетилена от примесей

 

Очистка карбидного ацетилена от примесей (рис.23.2).

******************************************************

Концентрация генераторного ацетилена > 99%.

Примеси (аммиак, сероводород и др.) обусловлены разложением водой соединений в карбиде кальция (нитридов, сульфидов, фосфидов). Эти вещества оказывают вредное влияние на процессы дальнейшей переработки ацетилена, отравляя катализаторы.

Образовавшийся в генераторе (6) ацетилен охлаждается в холодильнике (7) и проходит очистку в последовательных ороситель­ных скрубберах (8-10):

8 — очистка от аммиака раствором серной кислоты;

9 — очистка от сероводорода раствором гипохлорита:

 

Н₂ SO₄ + 4 NаСl O + 2 NаОН ¾® Nа₂ SO₄ + 4 NаС1 + 2 Н₂О;

 

10 - очистка от следов хлора (со 2 скруббера) раствором щелочи.

 

Очищенный ацетилен собирается в "мокром" газгольдере (11), откуда ацетиленовым компрессором (13) через мокрый огнепеградитель (12) подается потребителю.