Лекция №11 Ацетиленді өндіру

Метаннан ацетилен алғандағы жүретін кейбір реакциялардың термохимиялық және термодинамикалық сипаттамалары

жүктеу/скачать 148,67 Kb.

бет	2/5
Дата	18.01.2023
өлшемі	148,67 Kb.
	#165798
түрі	Лекция

1 2 3 4 5

Байланысты:
Лекция -11

Метан пирорлизінің механизмі.
Ацетилен өндірудің өнеркәсіптік үдерістері.

Метаннан ацетилен алғандағы жүретін кейбір реакциялардың термохимиялық және термодинамикалық сипаттамалары

K₁ 2CН₄ = С₂Н₂ + 3H₂		К₂ СН_{4 =}С + 2Н₂	К₃ С₂Н₂₌ 2C + Н₂
(ΔН₂₉₈ = 91 ккал/моль; ΔG = 96 290— 64,7 Т кал/моль; 1220°С-де ΔG^о = 0)		(ΔН₂₉₈ = 20,4 ккал/моль; ΔG° = – 21470 + 26,0 Т кал/ моль; 552°С-де ΔG° = 0)	(ΔH₂₉₈ = – 54 ккал/моль; ΔG° = 53 350 – 12,7 Т кал/моль; 3923°С-де ΔG° = 0)
Температура, °С	СН₄-тің С₂Н₂-гі конверсиялау дәрежесі, %	Тепе-теңдік концентрациялар, %
		Н₂		С₂Н₂
500	0,00	100		0
1000	4,84	100		0
1500	66,00	99,98		0,02
2000	99,90	99,92		0,08
3000	99,99	94,80		5,20
5000	100	42,50		57,50

Метан пирорлизінің механизмі. Босрадикалдық механизм жалпыға бірдей қабылданған. Метан пиролизінің өнімдерінде ·СН₃, :СН₂ және СН радикалдары байқалған.
Бос радикалдар арқылы метаннан үш байланыспен байланысқан екі көміртек атомынан тұратын ацетилен қалайша түзілуін түсіндіру үшін көптеген сұлбалар ұсынылды. Олардың ішінде алдымен этан түзіледі деген пікір бойынша екі механизм қабылданған.
1-механизм
Бұл сұлба бойынша метилен (:СН₂) радикалынан алдымен этан түзіледі, содан соң дегидрлеу реакциясы нәтижесінде этилен түзіледі, этилен әрі қарай ацетиленге дейін дегидрленеді:
СН₄ :СН₂ + Н₂
:СН₂ + СН₄ СН₃СН₃
СН₃СН₃ СН₂ = СН₂+ Н₂
СН₂=СН₂ С₂Н₂ + Н₂

Этилен екі метилен радикалдарынан да түзілуі мүмкін:

2 :СН₂ СН₂ = СН₂

2- механизм
Екінші сұлба бойынша этан реакцияның алғашқы кезеңдерінің бірінде пайда болған метил радикалдарының реакциясының өнімі болып табылады:

СН₄ ·СН₃ + ·Н

·СН₃ + СН₄ СН₃- СН₃ + ·Н

Этан сондай-ақ екі ·СН₃ радикалдарынан түзілуі де мүмкін

2·СН₃ СН₃ — СН₃ (тізбектің үзілуі)

Мынадай реакциялар да болуы мүмкін:

·Н + СН₄ ·СН₃+ Н₂ (тізбектің өсуі)

2Н·  Н₂ (тізбектің үзілуі).

Ацетилен, бірінші сұлбадағыдай, этаннан және аралық этиленнен де дегидрлеу реакциясының нәтижесінде түзіледі.

Ацетилен өндірудің өнеркәсіптік үдерістері. Ацетиленді алудың өнекәсіптік үдерістерін жүзеге асырғанда негізгі қиыншылық-жылудың көп мөлшерін жылдам және бірқалыпты тарату. Ол ацетиленге инверсияланудың жарамды дәрежесіне жету үшін жоғары температуралырды қолдану қажеттілігімен байланысты. Басқа мәселе – реактордан шығатын газдарды күрт суыту қажеттілігі; оны ацетиленнің ыдырауын тоқтату мақсатымен жүргізеді, ол салыстырмалы түрде оңай шешіледі. Әдетте ыстық газдар ағынына суды бүркиді. Технолог шешуге тура келетін соңғы мәселе – газдардың құрамында аз концентрацияда (7-13% көлем) болатын ацетиленді бөліп алу және тазарту. Ацетиленді осы пиролиз газдарынан жарамды еріткіштерімен селективті жұтқызу арқылы бөледі, сосын әрі қарай қыздыру арқылы немесе басқа жолдармен бөліп алады. Селективті еріткіш ретінде су қолданылған болса, кейіннен басқа селективтілігі жақсы еріткіштер: N-метилпироллидон, ацетон, диметилформамид, диметилсульфоксид қолданды.
Қажетті жылуды жеткізу тәсілі бойынша метанның пиролизінің өнеркәсіптік үдерісінің келесі түрлері белгілі: пештердегі (регенеративті пештер көмегімен қыздыру) пиролиз, электрлік доғадағы пиролиз және автотермиялық пиролиз (дербес жандыру көмегімен қыздыру). Олардың біріншісі – метанды пештерде пиролиздеу – қазіргі кезде сирек қолданады.

жүктеу/скачать 148,67 Kb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 2 3 4 5