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.