Файл: Закупра В.А. Современные методы производства и использования нефтехимических продуктов.pdf

спирт и особенно целесообразно в случае отсутствия не­ обходимости увеличения мощностей по фенолу (кумольный метод совместного получения фенола и ацетона).

В табл. 8 сведены удельные расходы пропилена на производство ряда других важнейших продуктов и полу­ продуктов.

Ацетилен. Неуклонное развитие промышленности ор­ ганического синтеза, основывающейся на ацетилене, за­ ставляет отыскивать и развивать наиболее эффективные способы его получения.

* Выход по додецену.

** Включая побочный дихлорпропилен в количестве 13% вес. от окиси пропилена.

В настоящее время основное количество ацетилена получают разложением карбида кальция. Так, в США в 1961 г. от общего количества произведенного ацетиле­ на (360 тыс. т) 80% составлял карбидный ацетилен [179]. Однако в количественном и качественном отноше­ нии быстро развиваются способы производства ацети­ лена, использующие в качестве исходного сырья углево­ дороды: термоокислительный пиролиз, высокотемпера­ турный пиролиз и электропиролиз (электродуговой, электростатический и электроискровой способы).

Произведенные технико-экономические расчеты се­ бестоимости, удельных капитальных затрат, энергоза­ трат и производительности труда в среднем [67] и с уче­ том местных условий различных районов нашей страны [60, 61] позволяют заключить, что способы получения ацетилена из метана в общем более эффективны по сравнению с карбидным. Последний требует большого расхода электроэнергии и сырья: на 1 т ацетилена (электропечной вариант) затрачивается около 6,4 т ка­ менного угля, 2,2 т кокса, 7,5 т известняка и около 39,6 Гдж электроэнергии [95]. И лишь в районах с раз­ витой промышленностью, находящихся вблизи источни­ ков сырья и дешевой электроэнергии, где к тому же ис­ пользуются побочные продукты — себестоимость карбид­ ного ацетилена будет близка к себестоимости ацетилена из углеводородного сырья. Поэтому наряду с развитием методов крекинга для отдельных районов может быть целесообразно развитие новых методов производства ацетилена из карбида кальция [60, 61].

Основным недостатком процессов пиролиза углево­ дородов является то, что образующий ацетилен сильно разбавлен непрореагировавшим сырьем и побочными продуктами. Необходимость в концентрировании и очистке ацетилена значительно повышает его себестои-

29

Мость, так как для большинства химических синтезов необходим ацетилен чистотой не менее 98%.

К наиболее эффективным способам получения ацети­ лена на базе углеводородного сырья относится способ неполного окисления метана (термоокислительный пиро­ лиз). Он получил широкое распространение в странах, имеющих большие запасы природного газа, к примеру в США и Италии [135, 161], и особенно эффективен в случае использования побочного синтез-газа для произ­ водства аммиака или метанола.

Побочные продукты процесса—синтез-газ (ЮОООл!3), углекислота (800 кг), высшие ацетилены (15—20 кг), са­ жа и смолистые вещества (10—12 кг). Непрерывное со­ вершенствование способа термоокислительного пироли­ за метана позволило сделать его наиболее экономичным по сравнению с другими способами на основе углеводо­ родного сырья. В частности, строящаяся в США близ Хьюстона установка производительностью 45,4 тыс. г в год рассчитана на производство из природного газа ацетилена примерно вдвое меньшей себестоимости, чем таковой из карбида кальция [188].

* Аналогичные затраты, но с другими соотношениями расхода пара и электроэнергии, приведены в работе [113] для способа термо­ окислительного пиролиза метана, разработанного бельгийской фир­ мой «СБА».

30

Внастоящее время процесс окислительного пиролиза

всилу удачного конструктивного решения (институт ГИАП) и хороших технико-экономических показателей рекомендуется для внедрения в нашей стране в райо­ нах, богатых природным газом [61, 78, 23].

Электропиролиз углеводородного сырья в дуге по­ стоянного тока * освоен в промышленном масштабе и

характеризуется после термоокислительного пиролиза от­ носительно хорошими показателями по себестоимости и удельным капитальным затратам [61]. Современные ус­ тановки по этому способу расходуют около 32—40 Мдж электроэнергии на 1 кг ацетилена [25] и могут быть ре­ комендованы для районов, располагающих небольшими запасами углеводородного сырья (метана) ** и большим количеством дешевой электроэнергии.

В последнее время большое внимание уделяется изу­ чению высокотемпературных химических процессов в плазме электрической дуги (водородная, азотная или аргонная плазма), позволяющей поднять температуру до 9700° С [123]. Технико-экономические показатели процес­ са синтеза ацетилена из метана в плазме по расчетам близки к таковым для известных электродуговых про­ цессов. В сравнении с методом частичного окисления метана плазменный способ будет иметь примерно

*Разрабатывается также более экономичный вариант с при­ менением переменного тока [95].

**Следует отметить, что при переходе на сырье, содержащее кроме метана этан и пропан, показатели способа электропиролиза резко улучшаются. К примеру, если на установках фирмы «Хюльс» на 100 нм3 природного газа получалось 30 кг ацетилена, 2,6 кг эти­ лена и 123 нм3 водорода (энергозатраты 41 Мдж на 1 кг ацети­ лена), то при пиролизе газов гидрирования угля, содержащих до 40%

31

такие же эксплуатационные расходы, а капиталовложе­ ния более низкие. По-видимому, плазменная горелка впервые в промышленном масштабе будет использована именно для получения ацетилена.

Представляет интерес регенеративный процесс вы­ сокотемпературного пиролиза — процесс «Вульфа», не требующий расхода дорогостоящего кислорода. Однако поддержание высоких температур (около 1600° С), не­ обходимых для пиролиза метана, оказалось очень слож­ ной задачей, и в настоящее время этот процесс в полу­ промышленном масштабе изучается в США только для пиролиза пропана.

Значительно большие успехи достигнуты при осуще­ ствлении пиролиза с гомогенным теплоносителем — горя­ чими продуктами полного сгорания углеводородов и во­ дорода. Во избежание разбавления пирогаза азотом (что значительно усложняет выделение ацетилена) в качест­ ве окислителя применяется кислород, а для снижения смолообразования углеводородное сырье разбавляется паром. Для освоенных в промышленном масштабе уста­ новок пиролиза с гомогенным теплоносителем в качестве сырья используют метан, пропан-бутан или жидкие неф­ тяные фракции (чаще бензины) и наряду с ацетиленом на них с большим выходом получают также этилен.

В 1960 г. фирма «Фарбверке Хёхст» (ФРГ) пустила

способом получают до 0,5—0,54 кг (а на 1 кг метана до 0,4 кг) ацетилена и этилена, соотношения которых зави­

32