ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Гомогенный пироляз газообразного и жидкого углеводородного сырья из "Подготовка сырья для нефтехимии" В последние годы в промышленности широко применяется получение ацетилена нри неполном горении метана в кислороде. По технико-экономическим показателям этот процесс является одним из наиболее эффективных процессов получения ацетилена из метана. В Советском Союзе он внедряется на ряде заводов на основе переработки природного газа и последующего использования отходящих газов Для производства аммиака и метанола. Образующийся при неполном окислении метана в кислороде ацетилен является термодинамически неустойчивым он легко разлагается на углерод и водород, а также взаимодействует с углекислотой и водяным паром с образованием окиси углерода и водорода. Схема процесса приводится на рис. V. 2. Сырье (природный газ или метан), не содержащее окиси углерода, водорода и высших углеводородов (так как в противном случае оно преждевременно воспламенится), поступает через подогреватель 1, где нагревается до 600° С, в верхнюю часть реактора 3 (в смесительную камеру горелки), куда подается также подогретый до той же температуры кислород в количестве до 65 объемн. % от метана. В результате процесса горения температура в реакторе 3 поднимается до 1500° С продукты реакции охлаждаются до 80° С орошением водой. [c.148] Во избежание обратного проскока пламени реакционное про-страцство отделено от зоны смешения горелочным блоком, который играет роль пламягасителя, пока скорость газа достдточно высока. Более сложно предотвратить самовоспламенение. Установлено, что для смесей метан — кислород воспламенению предшествует индукционный период, продолжительность которого зависит от температуры (например, нри 850° С он немного более 0,1 сек). [c.150] По экспериментальным данным, длина смесительной зоны должна быть по крайней мере втрое больше ее максимальной ширины, средняя скорость газов в точке слияния потоков должна быть не менее 65 м1сек (при 0° С и 760 мм рт. ст.). [c.150] Несмотря на все принимаемые меры, случаи самовоспламенения смеси наблюдаются довольно часто поэтому при возникновении пламени его необходимо локализовать и перенести в реакционное пространство. [c.150] Отделяющий смесительную зону от реакционного пространства горел очный блок, но сечению которого проходят параллельные каналы для газа, выполняет две важные функции 1) препятствует обратному проскоку пламени 2) подает смесь газов в зону горения. [c.150] Обратный проскок пламени можно предотвратить, подобрав такие размеры каналов в горел очном блоке, при которых скорость газа превышает скорость распространения пламени. Смесь газов можно подать в зону горения только в том случае, если линейная скорость поступающего потока меньше скорости тушения потока, т. е. скорости, при которой пламя отрывается. Скорость тушения потока зависит от диаметра канала, по которому проходит смесь газов. Экспериментальные данные показывают, что скорость тушения быстро уменьшается с увеличением диаметра канала (в тех случаях, когда диаметр не превышает 10 мм). При диаметрах более 10 мм отверстие канала оказывает небольшое влияние. Скорость тушения в этом случае составляет 10,05—10,66 м/сек. В старых конструкциях горелочного блока газовые каналы имели максимальный диаметр 10 мм, в более новых эта величина достигает 20, а иногда и 35 мм. [c.150] Конструкция реактора для окислительного пиролиза приводится на рис. V. 3. [c.151] Для уменьшения разложения ацетилена горячие газы на выходе из горелки должны подвергаться закалке, что достигается впрыскиванием воды. Воду нужно впрыскивать мелкими каплями, чтобы увеличить поверхность контакта. [c.151] Описанная конструкция реактора обусловлена проведением процесса в ламинарном или слаботурбулентном потоке. [c.151] Основной частью агрегата является реактор (рис. V. 4), который представляет собой вертикально расположенный реакционный канал 4, сообщающийся с горизонтальной топочной камерой 2. Предназначенная для пиролиза метано-кисло одная смесь поступает в реакционный канал через смеситель 1. Для стабилизации горения в топочную камеру подается кислород (12—16% от количества, вводимого через смеситель). Температура этого потока повышается до 700—800° С за счет сжигания небольшой части метана. [c.152] В месте сопряжения реакционного канала с топочной камерой расположена горловина печи. При устойчивом режиме температура в реакционном канале повышается до 1200—1300° С. Продолжительность пребывания газов в канале 0,005 сек. В нижней части реактора, на выходе из реакционного канала, размещена закалочная камера 6. [c.152] Система с подвижным теплоносителем еще не получила промышленного развития, так как еще не подысканы огнеупорные материалы, устойчивые при высоких температурах пиролиза, а также не разработана надежная конструкция пиролизного агрегата. [c.152] Система со стационарным теплоносителем продвинулась значительно дальше — существует уже два типа промышленных печей. [c.152] Другим вариантом конструктивного оформления процесса со стационарным теплоносителем является пиролиз газообразных углеводородов в попеременно включающихся горизонтальных печах, разработанных фирмой Вульф (США). Печь состоит из двух одинаковых секций (правой и левой), выложенных внутри высокоогнеупорной насадкой. Цикл работы печи состоит из четырех фаз (рис. V. 5). [c.153] В отличие от процесса фирмы Рурхеми остаточное давление в этом процессе поддер Кивается на уровне 0,5 ат, причем сырье разбавляется паром или смешивается с рециркулирующими газами пиролиза, из которых удален ацетилен. Основные режимные показатели работы печей следующие [1281 длительность фазы пиролиза и разогрева 1 мин продолжительность пребывания в зоне реакции 0,03 сек температура выходящих дымовых газов и газов пиролиза 370° С. Метан при пиролизе не разлагается полностью за однократный пропуск поэтому при нормальной работе следует применять рециркуляцию газов пиролиза, из которых выделен ацетилен, в соотношении 1 1 к исходному газу. В этом случае ацетилена в газе содержится около 5,7%, а метана — примерно 17%. Помимо этого в газе пиролиза содержится 60% водорода и около 9,4% окиси углерода. Технологическая схема установки для получения ацетилена по методу фирмы Вульф приведена на рис. V. 6. [c.153] ДЛЯ улавливания ацетилена. В колонне 7 отпаривается диацетилен, поглощенный в абсорбере б, а в стабилизаторе 9 происходит выделение из насыщенного ацетиленом раствора диметилформ-амида более легких газов, возвращаемых на прием компрессора. В колонне 10 отгоняется ацетилен, который собирается в газгольдер 11. [c.154] Эффективность всего процесса в значительной степени определяется конструкцией горелки и смесительной камеры [130]. [c.155] На рис. V. 8 приведен разрез реактора фирмы СБА-Келлог . В этой печи высокотемпературные секции реактора заш ищаются подводом охлаждаюш,ей воды и водяного пара из огнеупора (карбида кремния) сделано лишь простое легкозаменяемое кольцо находящееся в камере сжигания. Температуру в камере сжигания регулируют вводом пара. [c.155] Вернуться к основной статье