Методы получения ацетилена, страница 2

Стехиометрические коэффициенты этого эмпирического уравнения зависят от условий подогрева, соотношения О2 : СН4, состава сырья, конструктивных особенностей реактора, потерь теплоты в зоне закалки, возможности сажеобразования. Процесс окислительного пиролиза имеет наибольшее распространение по сравнению с другими методами получения ацетилена из углеводородного сырья. Разработаны реакторы производительностью 5000 – 8500 т ацетилена в год. В промышленном масштабе нашли применение реакторы, работающие на предварительно подготовленных смесях природного газа и кислорода. Конструкции разного типа различаются по методам стабилизации пламени, методом предотвращения проскока и отрыва пламени.

6.Электрокрекинг газообразных углеводородов. При зажигании электрического разряда в среде газообразных углеводородов происходит расщепление молекул на радикалы, рекомбинация которых приводит к образованию ацетилена, его гомологов, сажи, водорода и некоторого количества этилена.  Электрокрекинг природного газа нашел промышленное применение.

7. Электрокрекинг жидких углеводородов. В этом способе к реактору, заполненному жидкими углеводородами, подводится напряжение. При этом в жидкости возникает множество коротких дуг. Вблизи этих электрических дуг углеводороды нагреваются до температуры, необходимой для крекинга. Реакционные газы практически не содержат сажи, которая остается в жидкости. Целесообразно использование в качестве сырья малоценных нефтяных и каменноугольных фракций и остатков: мазута. Гудрона, антраценового масла и др.

8.Получение ацетилена в плазменных струях. Метод проведения реакции в плазменной струе, извлеченной из дугового промежутка, имеет значительные преимущества перед дуговым методом(см. п. 6),когда дуга горит непосредственно в среде углеводородов. Объясняется это тем , что температура в зоне электрической дуги имеет сложное распределение, в результате чего при химических реакциях образуется большое число разнообразных углеводородов и элементарный углерод в виде сажи.

В плазмохимических процессах углеводородное сырье подается в высокотемпературный поток теплоносителя вне зоны разряда. В этом случае электродуговая камера(плазмотрон) и реакционная камера(реактор) пространственно разделены. Отдельно, как и в электродуговом способе, выполняется закалочная камера. Проведение целевой химической реакции в плазменной среде приводит к уменьшению выхода побочных продуктов.

При анализе процесса было сделано предположение, что в плазменной струе превращение метана в ацетилен происходит по механизму, предложенному  Касселем:

Рассмотрим результат решения системы уравнений гидродинамики и химической кинетики для случая превращения метана в ацетилен в плазменной струе(рис 1). Этот график, полученный для условий мгновенного перемешивания , отражает ряд общих закономерностей плазмохимических процессов. Например, температурная кривая имеет довольно сложный характер: вначале температура уменьшается, затем, пройдя минимум, начинает быстро повышаться. Понижение температуры на первых стадиях рассматриваемой реакции происходит со скоростями около 10⁹ – 10¹⁰ К/с. Это объясняется протеканием эндотермической реакции разложения метана.

Таким образом, в начале рассматриваемого процесса происходит быстрое охлаждение плазменной струи, которое приводит к частичной закалке продуктов реакции. Такая закалка называется “автозакалкой” в отличии от принудительной закалки, осуществляемой специальными внешними воздействиями. Интенсивная “автозакалкой” продуктов плазмохимического синтеза является одной их характерных особенностей эндотермических плазмохимических процессов.

Понижение температуры сменяется повышением в следствии выделения тепла при образовании углерода. По мере роста температуры процесс разложения ацетилена ускоряется, поэтому повышение температуры плазменной струи является не желательным. Для его устранения необходимо провести принудительную закалку.