Atsetilen Uglevodorodlardan atsetilen olish

Mavzu: Uglevodorodlardan piroliz, kreking, elektrokreking va boshqa usullarda atsetilen olish

Reja:

1. 
   Atsetilen
   
2. 
   Uglevodorodlardan atsetilen olish
   
3. 
   Kreking usulida atsetilen olish
   

Atsetilen, etin, C2H2 — uch bogʻli toʻyinmagan uglevodorodlarning eng oddiy vakili. Mol.m. 26,04. Rangsiz gaz. Suyuqlanish temperaturasi — 81° (1277 mm sim. ust. da). Qaynash temperaturasi — 83,8°. Toza A. xidsiz. A. yuqori bosim ostida qizdirilsa portlaydi, havo bilan aralash-masi ham portlashi mumkin. A. kalsiy karbidga suv taʼsir ettirib olinadi. U yuqori temperaturada chala oksidlab va elektr kre-king yordamida metandan (tabiiy gazdan) ham hosil qilinadi. A. kimyoviy reaksiyalarga juda yaxshi kirishadi. U birikish reaksiyasiga kirishganda, reaksiya ikki bosqichda boradi, birinchi bosqichda eti-len qatoriga kiruvchi birikmalar hosil boʻlib, ikkinchi bosqichda bular toʻyingan birikmalarga aylanadi. Ani xlorlash reaksiyasidan foydalanib, sanoatda koʻp ishlatiladigan geksaxloretan va trixlo-retilen kabi muhim birikmalar olinadi. A.ga simob tuzlari ishtirokida suv molekulasining birikishi (qarang Kucherov reaksiyasi) natijasida atsetaldegid hosil boʻladi yoki A. katalizator ishti-rokida polimerlansa, kauchuk ishlab chiqarishda xom ashyo vazifasini oʻtaydigan vinilatse-tilen olinadi. A. toʻyinmagan birikma boʻlishiga qaramay, oʻrin almashinish reaksiyalariga ham kirishishi mumkin. A. 1836-yilda kashf qilingan. Uni ilk bor 1862-yil fransuz kimyogari M. Bert-lo kumir va vodoroddan sintez qilgan. Nemis kimyogari F. Vyoler 1862-yilda Ani kalsiy karbiddan kuyidagi reaksiyaga asosan olish mumkinligini koʻrsatib berdi. Bu usul hozir ham texnik usullardan biri sifatida oʻz ahamiyatini saqlab qolgan. Sanoatda A. olishning muhim usuli tabiiy gazlarni termik krekinglashdir. Uni elektrokreking usu-li bilan metanni volta yoyi orqali (1600° da) utkazib olish ham mumkin. A. yoni-shidan koʻp miqdorda issiqlik ajralib chiqqanligi uchun metallarni payvandlashda va har xil mahsulotlarni sintez qilishda ishlatiladi.
Uglevodorodlardan atsetilen olishda yuqori endotermik piroliz reaksiyalarining 4 turi mavjud:
1. Regenerativ piroliz. Bu jarayon olovga chidamli nasadkali pechlarda olib boriladi. Pechlar aw al yoqilgM gazlar bilan isitiladi, so‘ngra qizitilgan nasadkalarga piroliz xomashyosi yuboriladi.
2. Elektrokreking. Bu jarayonda uglevodorod xomashyosi, volt yoyli pechlarda olib boriladi, elektrodlar orasidagi kuchlanish 1 ООО V. 1 t atsetilen olish uchun 13000 kVt soat elektr energiyasi sarf boMadi.
3. Gomogen piroliz. Bu piroliz jarayonida metanni kislorodli muhitda yonishi natijasida 2000°C temperaturagacha qizdirilgan yoqilgM gazlar oqimiga xomashyo kiritiladi. Ushbu usulni piroliz boshqa jarayonlari bilan birgalikda olib borish mumkin. Bunda pirolizning birinchi bosqichi issiq gazlariga suyuq uglevodorod bugMari kiritiladi, ulami atsetilenga parchalanish uchun ancha past temperatura kerak boMadi. Atsetilenni birgalikda olish ham mumkin. 4. Oksidlanish pirolizi. Bu jarayon uglevodorodlami ekzotermik yonish reaksiyalari va endotermik piroliz jarayonlari bilan birgalikda bitta apparatda olib boriladi. Uglevodorodlar pirolizining ushbu usullari sanoatda keng qoMlaniladi, lekin ular orasida eng tejamlisi oksidlanish pirolizi hisoblanadi. Kislorod yetishmaganda va yuqori temperaturada metanning yonishi asosan quyidagi reaksiya asosida sodir boMadi: CH4 +02 —> CO + H2 + H20 ; -AH°298=272,2 kDj/mol U juda tez sodir boMadi va atsetilenning hosil boMishini kislorodsiz muhitda sodir boMadi. Shu yerda uglerod oksidi konversiyasi ham ro‘y beradi: C 0 + H20 <-» C 0 2 + H2 Tajribada taxminan 1/3 kislorod suv; 10-15% C 0 2 va 50-55% CO hosil boMishi uchun sarflanadi. Jarayon avtotermik sharoitda sodir boMgani sababli, metanni parchalanishi uchun kerakli =1500°C temperaturani ushlab turishi uchun C R , va 0 2 boshlangMch hajmlari nisbati 100 (60-5-65) boMishi kerak. M etanni o ‘z-o‘zidan bir necha yonishi induksiya davri orqali sodir boMadi, bu induksiya davrining davomiyligi temperatura va bosimga bogMiq. Metan-kislorodli aralashmalar uchun atmosfera bosimi va 600°C da induksiya vaqti ~2. V etanning oksidlanish piroliz reaktorlarini ko‘rib chiqamiz
Uglevodorodlardan atsetilen olishda yuqori endotermik piroliz reaksiyalarining 4 turi mavjud:
Regenerativ piroliz. Bu jarayon olovga chidamli nasadkali pechlarda olib boriladi. Pechlar avval yoqilg'i gazlar bilan isitiladi, so'ngra qizitilgan nasadkalarga piroliz xomashyosi yuboriladi.
Elektrokreking. Bu jarayonda uglevodorod xomashyosi, volt yoyli pechlarda olib boriladi, elektrodlar orasidagi kuchlanish 1000 V. 1 t atsetilen olish uchun 13000 kVt soat elektr energiyasi sarf boiadi.
Gomogen piroliz. Bu piroliz jarayonida metanni kislorodli muhitda yonishi natijasida 2000°C temperaturagacha qizdirilgan yoqilg'i gazlar oqimiga xomashyo kiritiladi. Ushbu usulni piroliz boshqa jarayonlari bilan birgalikda olib borish mumkin. Bunda pirolizning birinchi bosqichi issiq gazlariga suyuq uglevodorod bug'lari kiritiladi, ularni atsetilenga parchalanish uchun ancha past temperatura kerak boiadi. Atsetilenni birgalikda olish ham mumkin.
Oksidlanish pirolizi. Bu jarayon uglevodorodlarni ekzotermik yonish reaksiyalari va endotermik piroliz jarayonlari bilan birgalikda bitta apparatda olib boriladi.
Uglevodorodlar pirolizining ushbu usullari sanoatda keng qo'Uaniladi, lekin ular orasida eng tejamlisi oksidlanish pirolizi hisoblanadi.
Kislorod yetishmaganda va yuqori temperaturada metanning yonishi asosan quyidagi reaksiya asosida sodir boiadi:
CH4+O2 → CO + H2 + H2O; -∆H°298=272,2 kDj/mol
U juda tez sodir bo'ladi va atsetilenning hosil bo'lishini kislorodsiz muhitda sodir bo'ladi. Shu yerda uglerod oksidi konversiyasi ham ro'y beradi:
CO + H2O ↔ CO2 + H2
Tajribada taxminan 1/3 kislorod suv; 10-15% C02 va 50-55% CO hosil bo'lishi uchun sarflanadi.
Jarayon avtotermik sharoitda sodir bo'lgani sababli, metanni parchalanishi uchun kerakli =1500°C temperaturani ushlab turishi uchun CH4 va 02 boshlang'ich hajmlari nisbati 100 : (60^-65) bo'lishi kerak. Metanni o'z-o'zidan bir necha yonishi induksiya davri orqali sodir bo'ladi, bu induksiya davrining davomiyligi temperatura va bosimga bog'liq. Metan-kislorodli aralashmalar uchun atmosfera bosimi va 600°C da induksiya vaqti =2.
Uglevodorodlardan atsetilen olishda yuqori endotermik piroliz reaksiyalarining 4 turi mavjud: 1. Regenerativ piroliz. Bu jarayon olovga chidamli nasadkali pechlarda olib boriladi. Pechlar avval yoqilg'i gazlar bilan isitiladi, so'ngra qizitilgan nasadkalarga piroliz xomashyosi yuboriladi. 2. Elektrokreking. Bu jarayonda uglevodorod xomashyosi, volt yoyli pechlarda olib boriladi, elektrodlar orasidagi kuchlanish 1000 V. 1 t atsetilen olish uchun 13000 kVt soat elektr energiyasi sarfbo'ladi. 3. Gomogen piroliz. Bu piroliz jarayonida metanni kislorodli muhitda yonishi natijasida 20000 C temperaturagacha qizdirilgan yoqilg'i gazlar oqimiga xomashyo kiritiladi. U shbu usulni piroliz boshqa jarayonlari bilan birgalikda olib borish mumkin. Bunda pirolizning birinchi bosqichi issiq gazlariga suyuq uglevodorod bug'lari kiritiladi, ularni atsetilenga parchalanish uchun ancha past temperatura kerak bo'ladi. Atsetilenni birgalikda olish ham mumkin. 4. Oksidlanish pirolizi. Bu jarayon uglevodorodlami ekzotermik yonish reaksiyalari va endotermik piroliz jarayonlari bilan birgalikda bitta apparatda olib boriladi. Uglevodorodlar pirolizining ushbu usullari sanoatda keng qo'llaniladi, lekin ular orasida eng tejamlisi oksidlanish pirolizi hisoblanadi.
Kislorod yetishmaganda va yuqori temperaturada metanning yonishi asosan quyidagi reaksiya asosida sodir bo'ladi: C~ +02 - CO + H2 + H20; -MIo298=272,2 kDj/mol
U juda tez sodir bo'ladi va atsetilenning hosil bo'lishini kislorodsiz muhitda sodir bo'Jadi. Shu yerda uglerod oksidi konversiyasi ham ro'y beradi: CO + H20 H CO2 + H2 Tajribada taxminan 1/3 kislorod suv; 10-15% CO2 va 50-55% CO hosil bo'lishi uchun sarflanadi. Jarayon avtotermik sharoitda sodir bo'lgani sababli, metanni parchalanishi uchun kerakli = I 500°C temperaturani ushlab turishi uchun C~ va O2 boshlang'ich hajmlari nisbati 100 : (60+65) bo'lishi kerak. Metanni o'z-o'zidan bir necha yonishi induksiya davri orqali sodir bo'ladi, bu induksiya davrining davomiyligi temperatura va bosimga bog'liq. Metan-kislorodli aralashmalar uchun atmosfera bosimi va 600°C da induksiya vaqti =2. tv'etanning oksidlanish piroliz reaktorlarini ko'rib chiqamiz (13- rasm). l3-rasmda ifodalangan 2-reaktorning qobig'i yuqori haroratga chida:nli material bilan qoplangan. Metan va kislorod l-aralashtirish kamerasiga 3-saqlovchi membranali 8-diffuzordan o'tadi va 7- yondiruvchi plitaning naychasiga keladi, u yerga stabillangan kislorod yuboriladi. 4-kamerada metanni chala yonishi natijasida, atsetilen va saja hosil bo'ladi. 6-forsunkalar orqali suv sepiJadi, natijada piroliz mahsulotlari o'sha zahoti sovuydi. Hosil bo'lgan piroliz gazi 5- kameraning pastki qismidan chiqariladi, u yerda hosil bo'lgan koks ham yig'i1adi. Koks suv bilan birgalikda tashqariga chiqariladi. Oksidlanish pirolizining normal sharoitida yonish uchun 55% metan; atsetilen olish uchun 23-25%; saja hosil bo'lishi uchun =4% metan sarf bo'ladi, kislorodni konversiya darajasi 99% ortadi.
Piroliz gazlarining tarkibi va ularni ajratish. Piroliz natijasida hosil bo'lgan reaksiya gazlarining tarkibi murakkab bo'lib, faqat oksidlanish va gomogen pirolizda 7-9% elektrokreking va regenerativ pirolizda esa 11-14% atsetilen hosil bo'ladi. Gazlaming asosiy komponentlari quyidagicha: H2-45-55%;CH4-5-25%; oksidlanish va gomogen pirolizda CO 26-27%; CO2 3-4%; atsetilen gomologlari oksidlanish pirolizida 0,2-0,3% boshqa hollarda esa 1,0-1,5% tashkil qiladi. Atsetilen metanolda, atsetonda (-70°C gacha sovutilganda), dimetilformamidda va N-metilpirrolidonda yaxshi eriydi. Dastlab, atsetilen sajadan tozalanadi, so'ngra aromatik birikmalardan va atsetilen gomologlaridan ajratiladi, shundan so'ng atsetilen tozalandi. Tozalash bosqichli desorbsiya usuli bilan amalga oshiriladi.
Kislorod va metan 1 va 2 trubkasimon pechlarda 600-700° C da qizdiriladi va 3-reaktorga yuboriladi. U yerda piroliz jarayoni sodir bo'ladi, suv bilan purkalangandan keyin hosil bo'lgan gazlar 80°C temperaturada reaktordan suvli 4-skrubber orqali 5-nam plyonkali elektrofiltrga keladi. U yerda sajadan tozalanadi. Gazlar 6-sovutgichdasuv bilan sovutiladi. Keyingi hosqichda gazlami 7-forabsorberda oz miqdordagi dimetilformamid yoki N- metilpirrolidon bilan yuviladi va 8-gazgolderga jo'natiladi. Reaktoming gidravlik zatvori va sajaushlovchi apparatdan kelayotgan suv tarkibida 2-3% saja va kam uchuvchan aromatik birikmalar ho'ladi. Ulami 9-tindirgichga yuboriladi, uning tepa qismidan saja va smolalar yig'ib olinadi va yoqish uchun yuboriladi. Tindirgichdagi suv reaktorga qaytariladi, undan gazlami purkab sovutishda qo'lIaniladi, ortiqcha suv tozalashga yuboriladi. Shu tariqa, oqova suvlardan foydalanishning yopiq tarmog'i, ya'ni chiqindisiz texnologiya paydo bo'ladi. 8-gazogolderdagi gaz 10-kompressor yordamida == I MPa bosimgacha siqiladi, sovutgichlar orqali o'tib sovutiladi va separatsiya qilinad:. II-absorberda dimetilformamid yoki N-metilpirrolidan bilan yuviladi, yutilmagan gazlar (H2, Cl4, CO, CO2) esa 12-skrubberdan o'tadi, u yerda suvli kondensat bilan yuvilganda ular bilan birga kelgan erituvchi ajratib olinadi. Shundan so'ng gazni yoqilg'i yoki sintez-gaz sifatida qo'Uash mumkin. ll-absorberdagi eritma atsetilen va uning gomologlaridan iborat, shuningdek, uning tarkibida ozgina CO2 va boshqa gazlar aralashmasi ham mavjud. U 13-drossel ventildan o'tadi va birinchi bosqichli 14-desorberga keladi. Kubdagi bosimni 0,15 MPa gacha pasayishi va haroratni 40°C ko'tarilishi natijasida eritmadagi atsetilen va kam eruvchan gazlar desorbsiyalanadi. Atsetilen yuqoriga harakatlanayotganda eritmadagi CO2 ni yuqoriga siqib chiqariladi, CO2 oz miqdordagi atsetilen va boshqa gazlar bilan birgalikda desorbeming tepa qismidan chiqib ketadi. Chiqish vaqtida suvli kondensat bilan yuviladi va erituvchidan xalos bo'ladi. Ushbu gazlar kompressorga qaytariladi.