12.2.2 Производство ацетилена из углеводородов

Этот метод применяется для получения ацетилена в промышленных масштабах. Суть метода в термическом разложении углеводородов в специальных печах.

Реакция образования ацетилена из элементов

С (графит) + Н2 (газ) = С2Н2 (газ)

сильно эндотермична, т.е. требует большого количества тепла. Чтобы превратить углеводородное сырье, например метан в  ацетилен, нужно нагревать его до 1000-1200ºС, причем очень быстро, а затем быстро охладить:

2СН4 = С2Н2 + 3Н2.

 

   тепло

Быстро нужно делать потому, что эти соединения термодинамически не стабильны, распадаются быстро. На практике время реакции лежит в переделах 0,5–10 мс, а максимальная температура 1400ºС. А затем необходимо газ быстро охладить до 400ºС, чтобы предотвратить его обратное разложение – это т.н. «закалка».

Необходимые условия для такой реакции можно обеспечить в электрическом разряде, пропуская реагент через ядро разряда (электрокрекинг).

Промышленное распространение получил регенеративный (или окислительный) пиролиз. Суть его в быстром нагреве (за доли секунд) пиролизного газа при непосредственном контакте с сильно нагретой твердой поверхностью (1100-1300ºС). Затем газ необходимо быстро охладить до 400ºС. Для нагревания поверхности используют так же пиролизный газ или газ после выделения из него ацетилена в качестве топлива. Схема печи приведена на рис. 12.2.

Понижение давления уменьшает выход ацетилена и удорожает его стоимость. Выход ацетилена зависит от скорости охлаждения (до 400ºС - закалка), чем быстрее, тем лучше.

Давление в цикле поддерживается посредством поршневых или центробежных компрессоров специального исполнения. Такое требование обусловлено способностью ацетилена к возгоранию и взрыву. Это происходит при возникновении в какой-то части объема условий для разложения ацетилена, которое, начавшись в этой части, быстро распространяется на весь объем, всю систему.