Файл: Эпштейн Д.А. Химия в промышленности учеб. пособие по факультатив. курсу для учащихся X классов.pdf

Но проведенные исследования позволили сделать вывод об эко­ номической эффективности производства ацетилена из природ­ ных углеводородов.

Сейчас оба способа продолжают развиваться и совершенст­ воваться. Рассмотрим получение ацетилена из углеводородов.

§ 8. Физико-химическая характеристика реакций получения ацетилена из метана

При нагревании метана и других,углеводородов до очень вы­ соких температур образуется газовая смесь, в которой, кроме иепрореагнровавшего метана и водорода, содержатся этилен и другие олефины, ацетилен и высшие ацетиленовые. углеводо­ роды, ароматические углеводороды. Получается также сажа (углерод). Многочисленность продуктов указывает, что этот про­ цесс сложный. Ом включает, очевидно, ряд реакций, протекаю­ щих как параллельно, так и последовательно. Выделим из них реакцию, приводящую к образованию ацетилена:

Эта реакция эндотермическая и обратимая. Равновесие сме­ щается в сторону образования ацетилена и водорода при повы­ шении температуры. Количественные данные о равновесии, по­ лученные расчетным путем, приведены в таблице.

Равновесная степень превращения

метана в ацетилен при давлении 1 am

смещается в сторону образования ацетилена при понижении дав­ ления. Расчеты показывают, что при 1127°С и давлении 0,1 а

без учета других реакций— метан и в особенности ацетилен при нагревании разлагаются (на это указывает образование сажи).

Как зависит равновесная степень разложения ацетилена от температуры и давления? Эта реакция экзотермическая и проте­ кает без изменения числа молей газов:

Равновесие смещается в сторону образования продуктов раз­

рой реакции получение ацетилена станет невозможным, тем более что при высокой температуре и метан разлагается с об­ разованием сажи и водорода.

Ацетилен является промежуточным продуктом, и в качестве конечных продуктов образуются водород и сажа:

2СН4 —-> С 2 Н 2 + ЗН2 —> 4Н2 + 2С

Скорость этих реакций увеличивается при повышении тем­ пературы, но при 1200—1500 °С скорость первой реакции значи­ тельно больше скорости второй реакции.

Согласно закономерностям сложных реакций имеются та­ кая температура и такая продолжительность реакции, при ко­ торых выход промежуточного продукта ацетилена достигает мак­ симума,— это примерно 1500°С и 0,004 сек. При температурах ниже 1000°С скорость разложения ацетилена становится на­ столько малой, что образовавшийся при высокой температуре ацетилен сохраняется — равновесие затормаживается.

§ 9. Оптимальные условия производства ацетилена из метана

Оптимальные температура и продолжительность реакции од­ нозначно определяются требованием получить максимальный вы­ ход ацетилена. Некоторое повышение давления (до 4—5 ат) це­ лесообразно, так как под давлением лучше используются тепло­ та газов пиролиза и упрощается их очистка.

Как создать в реакционной зоне высокую температуру? Воз­ можны различные решения, например используют энергию ду­ гового электрического разряда, смешивают углеводороды с го­ рячими топочными газами, получаемыми при сгорании топлив­ ного газа. Наибольшее применение в последние годы получил

бочных продуктов получают оксид углерода СО и водород.

Для уменьшения расхода кислорода природный газ или дру­ гое углеводородное сырье и кислород следует предварительно подогреть в трубчатых печах, близких по устройству к тем, ко­ торые используют при переработке нефти. Затем их нужно тща-

Полученная газовая смесь содержит в пересчете на сухой газ