Đề tài Thiết kế phân xưởng sản xuất axetylen từ khí tự nhiên năng suất 25000tấn/ năm pdf

Axetylen là chất có nhiều ứng dụng trong đời sống và công nghiệp, đặcbiệt là trong công nghiệp, axetylen được dùng làm nguyên liệu ban đầu đểtổng hợp các chất hữu cơ quan trọng như :tron

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đề tài

Thiết kế phân xưởng sản

xuất axetylen từ khí tự nhiên năng suất 25000tấn/ năm

Nội dung:

 Tính chất của axetylen

 Ứng dung của axetylen

 Công nghệ sản xuất axetylen

Ngày giao nhiêm vụ thiết kế: 20/02/2004

Ngày hoàn thành nhiêm vụ:

CHỦ NHIỆM KHOA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ( Ký và ghi rõ họ tên)(Ký và ghi rõ họ tên)

KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ SINH VIÊN THỰC HIỆN Điển quá trình làm tốt nghiệp (Ký và ghi rõ họ tên)

Axetylen là chất có nhiều ứng dụng trong đời sống và công nghiệp, đặcbiệt là trong công nghiệp, axetylen được dùng làm nguyên liệu ban đầu đểtổng hợp các chất hữu cơ quan trọng như :

trong nước, sôi ở nhiệt độ 450C Là monome quan trọng để sản xuấtvinylclorua polyme Và các copolyme của nó dùng trong tổng hợp hữu cơ vàchất phụ gia

370C, dùng như hoá chất không gian và trong sản xuất các polyme vàcoplyme như polyvinyl…

axeton, ete, ít tan trong nước, sôi ở 390C và dùng làm chất gây mê

sợi

Ngoài ra từ axetylen người ta còn sản xuất ra các hợp chất hoá học quan trọngkhac như : nhựa, chất bám dính, chất phủ bề mặt, chất dẫn điện hữu cơ và córất nhiều sản phẩm khác đi từ axetylen

Chính vì có rất nhiều ứng dụng như vậy nên axetylen được sản xuất rấtnhiều trên thế giới và các nhà công nghệ luôn luôn nghiên cứu mong tìm racác quá trình công nghệ khác nhau để sản xuất ra axetylen nhằm đem lại hiệuquả kinh tế cao nhất

Axetylen được sản xuất từ hai nguồn nguyên liệu chính là : canxicacbua

và hydrocacbon (dạng rắn, lỏng, khí) Hiện nay Mỹ và các nước châu Âu sảnxuất axetylen từ hydrocacbon còn ở Italia, Nhật, Nam Phi, Ấn Độ axetylenđược sản xuất từ canxicacbua

Sản xuất axetylen từ hydrocacbon là quá trình mới được phát triển khoảng

30 năm gần đây Trong công nghệ này hydrocacbon bị nhiệt phân ở nhiệt độ

ngắn( 0,005  0,02 giây) sau đó sản phẩm được nhanh chóng làm lạnh để hạnhiệt độ xuống nhằm hạn chế các phản ứng phân hủy axetylen.

Công nghệ sản xuất axetylen từ dầu khí chủ yếu là khí đồng hành và khíthiên nhiên đã được biết đến từ lâu, đây là nguồn nhiên liệu rất sẵn có đối vớicác quốc gia có tiềm năng về dầu khí trên thế giới nói chung và Việt Nam nóiriêng, công nghệ này có tính kinh tế cao, không gây ô nhiễm môi trường, rấthợp với xu thế thời đại nơi mà con người đặt vấn đề môi trường lên hàng đầu

Và đề tài này là: " Thiết kế phân xưởng sản xuất axetylen từ khí tự nhiên”

PHẦN 1 : TỔNG QUAN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU

Khí tự nhiên là khí nằm trong tầng chứa khí (mỏ khí) và thành phầnchủ yếu là metan (có thể chiếm đến 97% theo thể tích) Khí tự nhiên là nguồn

đất liền và ngoài biển Hiện nay người ta đã tìm ra mỏ khí tự nhiên với trữlượng lớn ở nhiều nơi trên thế giới như: Liên Xô cũ, Mỹ, Trung Đông, BắcPhi, Nam Mỹ, Canada, Đông Nam A, Mehyco, Uc, Tây Phi, Nhật Bản…

Ở Việt Nam đã phát hiện sự có mặt của khí tự nhiên ở một số nơi như :Tiền Hải (Thái Bình), vùng trũng Nam Côn Sơn (Lan Tây, Lan Đỏ, Hồng

Quá trình khai thác và sử dụng khí tự nhiên còn gặp nhiều khó khăn vàhạn chế do vấn đề khai thác và vận chuyển phức tạp, đòi hỏi vốn đầu tư lớnnhưng lợi ích của nó đem lại đối với nền kinh tế nói chung và nghành côngnghệ hoá học nói riêng là rất lớn

đa dạng hơn cho tổng hợp hữu cơ đang là đề tài thu hút sự quang tâm của cácnhà khoa học đầu nghành, có uy tín trong nước cũng như trên thế giới

Để nhận được sản phẩm riêng trong khí tự nhiên người ta nghiên cứu vàxây dựng các nhà máy chế biến khí với nhiều phương pháp khác nhau và tùythuộc vào mỏ khí (nguyên liệu ban đầu) mà có những công nghệ phù hợpmong đem lại hiệu quả trong qua trình chế biến các hoá chất thương phẩm Đặc biệt ở nước ta tiềm năng về khí khá phong phú Như vậy nước ta cóđiều kiện phát triển công nghiệp dầu khí trên toàn lãnh thổ Khai thác và sửdụng hợp lý nguồn tài nguyên quý giá này Trong tương lai nghành công

CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4

CH3NO2

HCN +NH3 +CO2

Nitro hoá Clo hoá

nghiệp dầu khí sẽ là một nghành công nghiệp phát triển mạnh đóng góp đáng

kể vào sự phát trỉên nền kinh tế của đất nước ta

Bảng 1 Thành phần hoá học trung bình của khí thiên nhiên và khí đồng hành

Như vậy qua bảng 1 ta thấy trong thành phần khí thì metan chiếm

lượng rất lớn trong thành phần khí Và metan là một trong những nguyên liệuquan trọng cho ngành tổng hợp hữu cơ Điều này được thể hiện qua sơ đồ:

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ AXETYLEN

2.1 – TÍNH CHẤT VẬT LÝ :

Axetylen là chất khí không màu, ở dạng tinh khiết có mùi ete yếu (ở nhiệt độ

và áp suất thường) Khi cháy axetylen toả nhiệt lớn nên được dùng để hàn, cắtkim loại Axetylen tan nhiều trong các dung môi khác nhau, tan nhiều trongnước khi ở nhiệt độ thấp

Axetylen có giới hạn nổ lớn 2 đến 81% có khi đến 100% (do quá trìnhpolime hoá axetylen toả nhiệt lớn có thể gây nổ) Ngoài ra axetylen dễ dàngtạo hỗn hợp nổ với clo nhất là khi có ánh sáng Các nguyên tử cacbon trongaxetylen liên kết với nhau ở dạng lai hoá sản phẩm của obitan nguyên tửcacbon Độ dài liên kết giảm theo thứ tự từ etan, etylen, axetylen

Trong điều kiện thường axetylen là chất khí không màu, không độc nhưng

có khả năng gây mê, axetylen tinh khiết có mùi hơi ngọt, axetylen ít tan trongnước nhẹ hơn không khí và được đặc trưng bỏi các hằng số vật lý sau:

13,307 kcal/ m2 Dễ tạo hỗn hợp nổ với không khí trong một giới hạnrộng( 2 81% thể tích axetylen) Tạo hỗn hợp nổ với oxy (2,8 7,8% thể tíchaxetylen) Ngoài ra axetylen dễ dàng tạo thành hỗn hợp nổ với Clo, Flo nhất

là khi có tác dụng của ánh sáng Khi vận chuyển người ta thường pha thêmkhí trơ, hydro, amoniac vào để giảm khả năng cháy nổ Khi phân huỷ

C2H2→ 2C + H2 ∆H298 = - 54,164 cal/mol

Phản ứng phân rã này xảy ra không có oxy nhưng có chất kích hoạt tương

ứng như: tia lửa, ma sát… Khi ở áp suất 2atm thì sự phân rã có đặc điểm cục

bộ và không nguy hiểm Khi ở áp suất cao hơn 2atm sự phân rã có đặc tính nổvới sóng kích nổ lan truyền với vận tốc lớn hơn 1000m/s Ngoài ra sự dễ nổcủa axetylen càng tăng nếu có mặt những kim loại có khả năng tạo thành

hay trong tổng hợp hoá dầu khác người ta cố gắng làm việc ở áp suất <=2atm(giới hạn không nguy hiểm)

Trường hợp phải làm việc trong điều kiện áp suất cao thì người ta làmloãng axetylen bằng nitơ Khi nén axetylen người ta dùng máy nén khí đặcbiệt, có vận tốc chuyển dich thấp, mức độ nén nhỏ và nhiệt độ khí sau mỗi

chú ý tới hệ số an toàn của độ bền, trang thiết bi bảo hiểm

Ở nhiệt độ môi trường và áp suất khí quyển axetylen tinh khiết không

bị phân huỷ bởi nhiệt do va chạm và khi có chất xúc tác Vì vậy axetylenkhông thể hoá lỏng để vận chuyển và bảo quản Axetylen rắn ít bị phân huỷhơn so với dạng lỏng nhưng nó là một vật liệu không ổn định và nguy hiểm Tính chất quan trọng khác của axetylen là khả năng hoà tan của nó lớn hơnnhiều so với những hydrocacbon khác Điều này ta áp dụng hiệu quả trongquá trình vận chuyển, phân tách, bảo quản và làm sạch

Bảng 2: độ hoà tan của axetylen trong một số dung môi hữu cơ ở 200C và1atm

Sự có mặt của các hydrocacbon khác ít ảnh hưởng đến độ hoà tan của

hỗn hợp khí với He, Ar, O2 và không khí lần lượt là 0,538 ; 0,188 ; 0,191

cm2.s-1

Axetylen bị hấp phụ trên than hoạt tính silicoxit và zeolit Các chất hấp phụnày dùng để tách axetylen từ hỗn hợp khí Axetylen cũng bị hấp phụ trên bềmặt kim loại và thuỷ tinh Dung dịch keo của paradi có thể hấp phụ tới 460mg

C2H2/1gPd

Sự thay đổi độ tan của axetylen trong oxy và nitơ lỏng theo nhiệt độ được

mô tả bỡi phương trình:

logx= 0,051.T- 9,49 (N2lỏng)

logx =0,039.T – 8,73 (O2lỏng)

60k < T < 100T

Trong đó x là phần mol của axetylen bị hoà tan

Trong quá trình vận chuyển người ta pha thêm khí trơ vào để giảm bớt khảnăng gây nổ của axetylen

2.2- TÍNH CHẤT HOÁ HỌC:

Axetylen là hydrocacbon không no có liên kết ba trong phân tử do đó có khảnăng hoạt động hoá học cao Liên kết ba trong phân tử axetylen tạo thành do

năng lượng 62,77 kcal/mol

Hai liên kết Ï nằm ở hai mặt phẳng vuông góc nhau, năng lượng phá vỡchúng bằng 38,39 và 26,99 kcal/mol Khi tham gia phản ứng hoá học liên kết

ba bị phá vỡ để tạo thành liên kết đôi hoặc các hợp chất bão hoà

Do tính không no và năng lượng tạo thành lớn nên axetylen có khả năngphản ứng dễ dàng với rất nhiều nguyên tố và hợp chất Vì vậy axetylen đượcdùng làm nguyên liệu thô cho nhiều quá trình tổng hợp khác nhau Trong đóquan trọng nhất là phản ứng cộng, thế nguyên tử H, polime hoá và phản ứngđóng vòng

Axetylen rất dễ tham gia phản ứng tấn công nucleofin hơn so với nhiềuchất Liên kết phân cực C-H làm axetylen có tính axit (pka=25) nên axetylen

dễ hoà tan trong các dung môi bazơ Vì thế áp suất hơi của các dung dịch nàykhông tuân theo định luật Raoult vì tính axit này mà axetylen dễ hoà tan vớicác dung môi thông thường do tạo liên kết hydro với chúng Vì vậy ngoài cáckhả năng tham gia phản ứng cộng hợp, trùng hợp, oxyhoá, axetylen còn thamgia phản ứng thế nguyên tử H bằng kim loại và các phản ứng polyme đóngvòng mạch thẳng…

do đó phải tiến hành trong pha lỏng có xúc tác antrimonitriclorua.

SbCl3 + Cl2 SbCl5

CH Î CH + 2SbCl5 CHCl2 – CHCl2 + 2SbCl3

Axetylen phản ứng cộng với nhiều axit vô cơ, hữu cơ tạo thành các vinyl

có nhièu giá trị

O O

phản ứng của C2H2 và CO với sự có mặt của octacacbonyldicoban,

phẩm là hỗn hợp cis, trans của bifurandion

CH  CH + 4CO

2.2.2- Phản ứng thế của axetylen

ứng thế với kim loại kiềm , Cu, Ag, Ni, Hg, Co, Zn Tạo thành axetylenitkim loại rất dễ nổ

Kypren được dùng làm chất cach điện

thành C6H6

3C2H2 → C6H6

tạo ra vinyl axetylen

2HC Î CH → CH2= CH- C Î CH

khoảng 15% Hiệu suất 80% tính theo axetylen Vynyl axetylen là nguyênliệu để sản xuất cao su tổng hợp clopren

 Từ C2H2 Reppe đã tổng hợp ra 1,3,5,7 xyclooctatetran với hiệu suất 71%.

Vật liệu tán xạ

Vinyl axetat Thuốc trừ sâu

Dung môi hữu cơ

Thức ăn gia súcDược phẩmCác sản phẩm khác

Ngoài ra axetylen còn dùng để thắp sáng, hàn cắt kim loại trong đómục đích thắp sáng và hàn cắt kim laọi chiếm 30% lượng axetylen sản xuấtra.

Axetylen còn phục vụ trong một số ứng dụng quan trọng khác như:sản xuất làm nguyên liệu cho nghành công nghiệp hoá sinh,hoá polyme vàsản xuất dược phẩm

2.4 MỘT SỐ THÔNG TIN THAM KHẢO VỀ AXETYLEN.

 An toàn trong vận chuyển và tồn chứa: axetylen là một chất hoạt độngngay trong điều kiện thường Axetylen cháy toả ra nhiệt lượng 226,9KJ/mol

sinh ra cacboxit và các sản phẩm phụ như: metan, butylen nên nhiệt trung

đó trong quá trình vận chuyển và tồn chứa rất nguy hiểm Khi vận chuyểnđường ống càng ngắn càng tốt Nếu dài quá thì axetylen sẽ tự nổ Nếu vậnchuyển bằng các thiết bị chứa thì phải tránh va chạm và mồi lửa

 Khi tồn chứa axetylen được hoá lỏng ở 3050atm, ở nhiệt độ thường thì

1,3atm Còn nếu tồn chứa thời gian dài người ta thêm vào khoảng 2%axeton hay xylen để làm giảm giới hạn nổ trên của axetylen

Tóm lại axetylen là chất dễ cháy nổ tồn chứa và vận chuyển rất khó khănnên hết sức cẩn thận và đề phòng đối với hoá chất này các thiết bị phục vụcho hoá chất này cũng phải có cấu tạo và khả năng phòng chống cháy nổcao

Ngoài ra axetylen là một hoá chất rất nguy hiểm ảnh hưởng đến sứckhoẻ con người và môi trường sống Axetylen nguyên chất là một chất ngạc

khoảng 20% thể tích thì gây ngộ độc, ở 30% thì gây ra sự không nhận biếtđược.

CHƯƠNG 3 CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT

ACETYLENES

Mặc dù có thể đi từ nhiều nguồn khác nhau, nhưng chỉ có ba phương phápchính để sản xuất axetylen đó là: thuỷ phân cacbua canxi, hồ quang điện vàoxy hoá không hoàn toàn khí tự nhiên Các quá trình cổ điển liên quan đếncracking nhiệt đã trở nên không còn phù hợp nữa Những tiến bộ trong côngnghệ gần đây đã giúp tạo ra các quá trình hồ quang plasma, cracking dẩu thô

và thiết bị phàn ứng cracking tiên tiến Tuy nhiên các tiến bộ này đa phần mớichỉ dừng lại ở quy mô thử nghiệm do nhu cầu về axetylen không cao

Ở Tây Âu, trừ Đức sử dụng naphtha, nguyên liệu chính để sản xuất axetylen

đó là khí tự nhiên Trong khi đó ở Nhật, phương pháp phổ biến là đi từ cacbuacanxi

Để sản xuất axetylen công nghiệp từ nguồn nguyên liệu hydrocacbon, có rấtnhiều phương pháp cấp nhiệt khác nhau Đây cũng chính là điểm khác biệtgiữa các công nghệ

■Các quá trình cấp nhiệt trực tiếp bằng hồ quang điện (công nghệ Huls,DuPont), hoặc bằng Plasma (công nghê DuPont, Huls, UCC, Cyanamid)

■Các quá trình cấp nhiệt gián tiếp sử dụng khối tiếp xúc (công nghệ Wulff),hoặc hơi ở 2000°c (công nghệ Kureha)

được cung cấp nhờ đốt cháy một phần nguyên liệu Các công nghệ điển hìnhgồm có BASF (nguyên liệu đầu là naphtha), kỹ thuật ngọn lửa chìm (BASF đi

từ nguyên liệu đầu thô và SBA từ metan), Hoechst HTP (đốt cháy khícracking để cấp nhiệt cho phản ứng).

3.1- CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AXETYLEN TỪ THAN ĐÁ HAY CACBUACANXI.

Với sự phát triển của ngành khai thác dầu mỏ hiện nay người ta quantâm nhiều hơn đến hướng sản xuất axetylen từ hydrocacbon Mặc dù vậy quátrình sản xuất axeylen từ than đá vẫn phát triển và đóng một vai trò quantrọng trong công nghiệp hoá học

Xuất phát từ nguồn nguyên liệu rẻ tiền và phong phú là đá vôi và than đá,axetylen được tổng hợp qua các phản ứg sau:

CaO + 3C → CaC2 + CO ∆H =108kcal/mol

nhiệt mạnh

CaC2 + H2O → C2H2 + CaO

Do đó trong sản xuất thương mại, thiết bị sản xuất axetylen phải được thiết kếsao cho có thể tiêu tán nhiệt của phản ứng

Nguyên liệu canxicacbua dùng để sản xuất axetylen được sử dụng ỏ dạng hạt

có kích cỡ (tính bằng mm) 24, 47, 715, 1525, 2550,

5080 Sự phân loại này được qui định thành tiêu chuẩn ở hầu hết các nước

hơn 10m3 axetylen/h) đó là thiết bị loại khô và thiết bị loại ướt

Trong hầu hết các trường hợp đều thu được vôi ở dạng huyền phù

lượng trong phản ứng hoá học và đủ để lấy nhiệt của phản ứng.Canxihydroxit thu được ở dạng bột có độ ẩm 16% Nhiệt của phản ứngđược phân tán bằng cách bay hơi một phần nước trong thiết bị

Vôi bùn H2SO4 NaOCl NaOH

H2O

C2H2 13 14

12

10 9

8 7

1

3

6 5

4

2

3.1.1- Phương pháp ướt.

CaO + 3C → CaC2 + CO

ứng toả nhiều nhiệt

CaC2 +2H2O → C2H2 + Ca(OH)2∆H= - 1339kcal/mol

xuất an toàn vì lượng nước dư đó dễ thu nhiệt của phản ứng

Ta có các trường hợp sau:

nước dư với một tốc độ khí tương ứng với tốc độ khí thoát ra

chế vào trong thùng chứa cacbua

xúc cố định

Trong cả ba trường hợp tren thì trường hợp “cacbua trong nước” được sửdụng nhiều hơn cả do có ít nguy hiểm và dễ sử dụng nhất Trường hợp này

lập điều kiện để tháo nhiệt

Hình.1- Sơ đồ dây chuyền sản xuất axetylen đi từ cacbuacanxi bằng

phương pháp ươt.

1 Toa chứa; 2 Đường ray; 3 Bồn áp suất; 4,7 Sinh hàn; 5 Thiết bị lắng; 6.Thiết bị tổng hợp Axetylen; 8,9,10 Tháp tưới; 11 Thùng chứa khí "ướt"; 12.

Thiết bị chắn ngọn lửa; 13 Thiết bị nén

được làm lạnh trong bộ làm lạnh (7) được tách khỏi phần ngưng và chuyển

axetylen được giải phóng khỏi phần dư amoniac tan trong nước lúc tái sinh vàlúc ngưng tụ tại bộ làm lạnh (7) Sau đó khí chuyển đến thiết bị lọc (9) vớidòng hồi lưu là dung dịch hipoclorua natri Cuối cùng chuyển đến bộ lọc kiềm(10) để làm sạch do bị nhiễm ở tháp hipoclorua natri Đối với tất cả nhữngdung dịch hấp thụ thì hoàn lưu được thực hiện nhờ bơm ly tâm Phần dungdịch đã sử dụng được lấy ra khỏi hệ một cách định kỳ và thay dung dịch mới.Axetylen đã làm sạch được thu lại trong thùng chứa ướt (11) từ đây nóchuyển đi tiêu dùng bằng thiết bị nén khí (13) (hoặc máy thổi ga) Sau khi quavan thuỷ lực bảo hiểm hoặc thiết bị chắn lửa (12)

Tạp chất và làm sạch axetylen

Axetylen đỉa từ thiết bị phản ứng 6 có nồng độ cao nhưng vẫn còn lẫnnhiều tạp chất như: NH3, H2, PH3 và một số khí khác Các khí tạp chất này cólẫn trong axetylen là do các tạp chất có trong canxicacbua dưới tác dụng vớinước tạo thành

Ca3N2 + 6H2O → 3Ca(OH)2 + 2NH3

CaS + 2H2O → Ca(OH)2 + H2S

Những tạp chất này rất có hại khi chế biến hoá chất axetylen, bởi vìchúng có khả năng làm mất hoạt tính hoặc làm bẩn ngộ độc xúc tác Vì vậylàm sạch là một giai đoạn bắt buột trong sản xuất

Phương pháp làm sạch có hiệu quả là dùng các hợp chất hoá học:

Để làm sạch người ta dùng dung dịch NaClO để oxyhoa tạp chất axit tươngứng

4NaClO + PH3→ H3PO4 + 4NaCl

4NaClO + H2S → H2SO4 + 4NaCl

4NaClO + SiH4→ SiO2 + 2H2O + 4NaCl

4NaClO + AsH3→ H3AsO4+4NaCl

Hai tiêu chuẩn quan trọng nhất trong việc thiết kế thiết bị loại khô là tỉ

lệ khí hoá cao và loại bỏ những nguy hiểm do sự quá nhiệt gây ra Trong cácthế hệ đầu của thiết bị loại khô này, người ta sử dụng các loại thiết bị nhưtrống quay, máy khuấy cánh, sàng rung để làm tăng cường khả năng phảnứng bề mặt cacbua thô

Mặc dù có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất khí hoá của cacbuanhư: tỷ trọng, độ xốp và cấu trúc tinh thể cacbua nhưng yếu tố ảnh hưởng lớnnhất đến hiệu suất khí hoá đó là bề mặt riêng Vì vậy nguyên liệu cacbua sửdụng phải mịn đều (0  3mm) thường chỉ mất thời gian nhỏ so với sử dụngcacbua thô, kết quả là hiệu suất cao

Dây chuyền sản xuất xetylen sử dụng thiết bị loại khô của knapsackđang được sử dụng rộng rãi trên thế giới

Hình 2: Dây chuyền sử dụng thiết bị loại khô của knapsack

a) Băng tải; b) thùng nạp liệu; c) Bánh quay hình sao; d) Băng tải nạp liệu;e) Thiết bị khí hoá; f) Bunke chứa vôi; g) Băng tải tháo vôi; h) Băng tải trang;i) Tháp rửa cấp; k) Tháp rửa khí cấp 2; l) Thùng kín ngâm khí

Các hạt cacbua mịn cỡ hạt 0  3mm rơi từ băng tải (a) vào thùng nạpliệu (b) Băng tải đưa nguyên liệu tới từ thùng chứa cacbua Do dòng cacbualuôn được nạp tuần hoàn nên thùng nạp liệu là một van ngăn khí giữa thiết bịkhí hoá và hệ thống dây chuyền Cacbua được nạp vào thiết bị khí hoá (e) quabánh xe hình sao (C) và băng tải nạp liệu (d) Hiện nay thiết bị khí hoá lớnnhất có đường kính là 3,5m và chiều cao tổng cở là 8,0 m Trong thiết bị cótối đa 13 đĩa tròn Các đĩa được thiết kế hình vành khăn có các lỗ tròn luânphiên ở gần vỏ thiết bị Một máy khuấy được đặt ở giữa và xen kẽ ở giữa cácđĩa là các cánh khuấy Trục cánh khuấy chuyển động làm quay các cánhkhuấy ngang về mặt đĩa

Khối cacbua đầu tiên rơi xuống đĩa cao nhất cùng lúc với nước đưa vào

để sản xuất Hỗn hợp phản ứng bao gồm cacbua, nước và canxi hydroxit đượckhuấy trộn bởi các cánh khuấy theo phía hướng ra ngoài viền, rơi xuống đĩathứ hai, quay trở lại theo hướng tâm, Khi hỗn hợp phản ứng đạt tới đĩa cuối

Thùng cacbua Nước rửa

Axetylen Vôi bùn

cùng, hầu như toàn bộ khối cacbua đã bị khí hoá Canxi hydroxit, còn chứakhoảng 6% nước, rơi xuống buồng chứa vôi (1) ở đây một lớp vôi dày khoảng2mm đóng vai trò như là một van ngăn khí giữa thiết bị khí hoá và hệ thốngbăng tải vận chuyển vôi Vôi được tháo ra liên tục.

Khí sản phẩm thoát khỏi thiết bị qua băng tải trang chứa 25% axetylen và75% hơi nước Lượng hơi nước chính là kết quả quá trình toả nhiệt của phảnứng, lượng bụi hydrat vôi mang theo axetylen có thể lên tới vài trăm kg Băngtải trang H giữ lại phần lớn lượng bụi này và đưa chúng trở lại thiết bị chính.Phần bụi còn lại được đưa cùng với khí sang tháp rửa cấp 1 tại đây bùn vôi

ngưng tụ do có sự làm lạnh đồng thời Trong tháp rửa cấp 2 (k) Khí axetylen

hơi nước tiếp tục ngưng tụ tại đây Đồng thời tại tháp này khí amoniac lẫntrong axetylen cũng bị loại bỏ

Khí axetylen rời khỏi tháp rửa qua thùng ngâm khí kín sản phẩm thuđược vẫn còn lẫn tạp chất dạng hợp chất sunfua và photphorua Dây chuyềncủa knapsack phù hợp với lượng cacbua nạp vào là 15 tấn/h, tương đương với

17,5 tấn canxi hydroxit/h Áp suất trong thiết bị 1,15 bar

Thiết bị tổng hợp loại khô của hãng Shawinigan cũng sử dụng nguyênliệu mịn đều và có nhiều ứng dụng khác nhau.Thiết bị loại này bao gồmnhiều đĩa chồng lên nhau

Canxi hydroxit tạo thành (còn gọi là vôi cacbua) có ứng dụng rộng rãi,

ví dụ trong công nghiệp xây dựng (để điều chế vễ xây xi măng); trong côngnghiệp hoá học (để trung hoà và tái sinh trong lò cacbua) trong công nghiệp(như sản xuất phân bón); và để tinh chế nước và xử lý nước thải

3.1.3- Phương pháp sản xuất axetylen trực tiếp từ than đá.

Từ đầu những năm 1960 người ta đã tiến hành một loạt các thí nghiệm

về sự hoá than để tạo thành axetylen sử dụng phương pháp hồ quang hoặcplasma Kết quả thu được như sau:

- Có thể thu được hiệu suất axetylen 30%

- Do khả năng đốt than rất nhanh dưới tác dụng của tia plasma mà sảnlượng khí tổng hợp thu được cao hơn chất bốc than đo ở điều kiện tiêu chuẩn

Hình 3: Sơ đồ nguyên lý thiết bị plasma nhiệt phân than của hãng AVCO

Lò hồ quang của AVCO bao gồm cột catốt phủ vonfram làm lạnh bằngnước Lò hồ quang được định hướng bởi từ trường bao quanh anốt, nó làmanốt của lò quay quanh và tránh sự cháy bùng

bên ngoài catốt Ngoài ra người ta còn đưa vào các dòng khí không than đibao quanh bên ngoài anốt và catốt như một lớp vỏ bọc (còn gọi là khí vỏ).Khi đi ngang qua vùng hồ quang Các hạt than được gia nhiệt nhanh chóng.Chất bốc được tách ra và được bẻ gãy tạo thành axetylen và các sản phẩmphụ, phần cặn rắn bao gồm các hạt cốc mịn bao bọc bởi bồ hóng Sau thờigian cư trú khoảng vài phần nghìn giây, hỗn hợp cốc - khí được làm nguộinhanh bởi nước hoặc khí Công nghệ hồ quang của hãng Hulss cũng có hệ thống

Khí vỏ Than đá

Nam Khí vỏ

Nước làm mát

Nam

làm lạnh sơ bộ tương tự Áp suất của hệ có thể biến đổi trong khoảng từ 0,2 đến1,0 bar.

Ngoài axetylen, trong khí thoát ra còn có một lượng CO tuỳ thuộc vàolượng oxy ở trong than Do sự có mặt của N và S trong than nên các sản phẩm

người ta phải thiết kế thêm hệ thống tách khí Phụ thuộc vào hàm lượng hydrotrong than, mà quá trình có thể tự có đủ hydro thậm chí là thừa Tổng hiệusuất khí của than dựa trên hàm lượng chất bốc trong than có từ 33  50% Vìvậy 50% còn lại sẽ là than gỗ Cho đến nay những thí nghiệm đưa than gỗ vào

sử dụng trong công nghiệp chế biến cao su vẫn chưa thu được kết quả Do đóthan này vẫn chỉ được sử dụng cho việc khí hoá hoặc làm nhiên liệu

3.2- CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AXETYLEN TỪ KHÍ THIÊN NHIÊN VÀ HYDROCACBON.

3.2.1 - Cơ sở nhiệt động học của quá trình nhiệt phân hydrocacbon.

Quá trình phân huỷ hydrocacbon ở nhiệt độ cao thành axetylen baogồm nhiều phản ứng thuận nghịch Với nguyên liệu là hydrocacbon nhẹ (khí

tự nhiên và khí đồng hành), quá trình nhiệt phân có thể có các phản ứng:

2CH4  C2H2 + 3H22CH4 C2H4 + 2H2

C3H6 C2H4

C2H2

Hình 4: Năng lượng tự do Gibbs của các hydrocacbon phụ thuộc vào nhiệt độ

Nhiệt độ K

24- 20- 16- 12- 8- 4-

Từ đồ thị hình 4 thấy rằng: Ở nhiệt độ thường axetylen không thể tạo

thành từ các hydrocacbon khác.Năng lượng tự do Gibbs của axetylen giảmkhi tăng nhiệt độ trong khi năng lượng tự do Gibbs của các hydrocacbon khác

khác Điều đó có nghĩa là quá trình sản xuất axetylen từ metan đòi hỏi thựchiện ở nhiệt độ cao hơn quá trình sản xuất từ hydrocacbon nặng hơn

Thiết kế phân xưởng sản xuất axetylen từ khí thiên nhiên 25

Nhiệt độ K

k Hình 5: Đường cong cân bằng của phản ứng nhiệt phân metan phụ thuộc vào nhiệt

Từ đồ thị hình 5 cho thấy axetylen bắt đầu tạo thành ở nhiệt độ cao hơn

cần phải cung cấp năng lượng lớn

Tuy nhiên ngay cả ở nhiệt độ cao axetylen vẫn kém bền hơn các cấu tửtạo nên axetylen tức là kém bền hơn C và H2 tồn tại tới 4200 0k

C2H2 2CR + H2R - G298 = - 209,3 kJ/molQuá trình phân huỷ tạo muối cacbon theo các phản ứng sau:

ứng Để hạn chế quá trình tạo muội phải giảm nhanh nhiệt độ hỗn hợp khíphản ứng bằng cách phun nước hoặc phun dầu, gọi là quá trình "tôi" bằngnước hoặc bằng dầu

Người ta thấy rằng, với phản ứng phân huỷ axetylen, áp suất không ảnhhưởng mà yếu tố chính ảnh hưởng đến phản ứng đó là nhiệt độ và thời gianphản ứng, thời gian phản ứng càng dài sự phân huỷ axetylen càng tăng, hàmlượng axetylen thu được càng thấp

a-Cơ chế của quá trình.

Quá trình nhiệt phân hydrocacbon ở nhiệt độ cao xảy ra theo các phảnứng thuận nghịch sau:

C2H6  C2H2 + 2H2 H298 = 311 kJ/molCác phản ứng trên là các phản ứng thu nhiệt, cân bằng chuyển dịch

Phản ứng xảy ra theo cơ chế chuỗi gốc

CH4 : CH2 + H2 : CH2 + CH4 C2H6

C2H6 C2H4 + H2

C2H4 C2H2 + H2

C2H2 2C + H2Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy sự tạo thành axetylen tiến hànhqua giai đoạn trung gian tạo thành .CH3, :CH2, :CH Quá trình phân huỷ metan

có cơ chế chuỗi gốc như sau:

diaxetylen CH  C - C  CH

b- Động học quá trình nhiệt phân các hydrocacbon nguyên liệu.

Hiệu suất axetylen quá trình nhiệt phân hydrocacbon được xác địnhbằng động học tiến hành phản ứng: tốc độ tạo thành axetylen cần phải caohơn tốc độ phân huỷ của nó thành các chất đơn giản Vì thế để đạt được hiệusuất cao với sản phẩm chính là axetylen cần phải hạn chế các phản ứng khôngmong muốn bằng cách làm lạnh nhanh sản phẩm phản ứng (quá trình "tôi").

Quá trình phân huỷ từng hợp chất riêng biệt của hỗn hợp hydrocacbonkhí được giả thiết như sau: Quá trình phân huỷ metan là phản ứng bậc 1, tốc

2 - 2 : thời gian phản ứng (giây)

Hằng số tốc độ của phản ứng phụ thuộc vào nhiệt độ theo phương trình:

giây thì chủ yếu nhận được hydro, metan và các sản phẩm lỏng Khi nhiệt độcao hơn (800  9000C) sẽ tạo ra etylen là chính và một lượng rất nhỏ

có hoặc có với lượng không đáng kể Phương trình tốc độ phân huỷ etan nhưsau:

−

dC C

2 H 6

dT =k C C2H6

Giá trị hằng số tốc độ k ở các nhiệt độ khác nhau ở bảng dưới đây

Thời gian tiếp xúc (giây) Hằng số tốc độ

- Ở 7500c và 1 atm

axetylen là sản phẩm chính của quá trình phân huỷ etylen Khi tăng nhiệt độtốc độ phân huỷ etylen và mức độ chuyển hoá thành axetylen tăng lên Khi

lượng muội cacbon đáng kể Giảm áp suất và pha lỏng hỗn hợp phản ứng sẽlàm chậm tốc độ phân huỷ và polime hoá etylen, nâng cao hiệu suất axetylen

Nhiệt phân propan xảy ra theo phương trình bậc 1

Sự phân huỷ propan xảy ra theo hai hướng cơ bản sau:

C3H8  C2H4 + CH4

C3H8 C3H6 + H2Propylen được tạo thành trong điều kiện phản ứng cũng bị phân huỷthành etylen và metan Nhiệt độ của quá trình có ảnh hưởng rõ rệt đến thành

huỷ etylen và propan.Do vậy axetylen nhận được khi nhiệt phân propan là doquá trình phân huỷ các sản phẩm bậc nhất như etylen và propylen

Thay đổi áp suất từ 1 đến 7 atm ít ảnh hưởng đến thành phần của sảnphẩm cuối khi nhiệt phân parafin Chỉ khi áp suất thấp hơn áp suất khí quyển,thành phần sản phẩm bắt đầu phụ thuộc vào áp suất riêng phần ban đầu củaparafin Vì thế khi nhiệt phân metan, etan, propan, điều kiện để nhận đượcaxetylen với hiệu suất cao là áp suất riêng phần của hydrocacbon nhỏ nhiệt độcao và thời gian phản ứng rất ngắn.

Quá trình nhiệt phân butan cũng sảy ra trong điều kiện tương tự nhưnhiệt phân propan Các sản phẩm phân huỷ n-butan là : butan-1, butan-2,hydro,metan,etan, etylen và propylen.Khi tăng nhiệt độ, sản phẩm chủ yếucủa quá trình nhiệt phân butan là etylen và axetylen

Trong công nghiệp, nguyên liệu được sử dụng chủ yếu là hỗn hợp cáchydrocacbon như: Phân đoạn etan - propan, propan - propylen hay butan -butylen Động học nhiệt phân các hydrocacbon như vậy chưa được nghiêncứu đầy đủ, tuy nhiên có thể thấy rằng sự phân huỷ hydrocacbon nào đó cótrong hỗn hợp sẽ bị ảnh hưởng khi có mặt hydrocacbon khác

c Động học tạo thành và phân huỷ axetylen.

Ở nhiệt cao, axetylen được tạo thành sẽ tiếp tục bị phân huỷ và thamgia vào các phản ứng phụ khác như polyme hoá, tạo muội cacbon làm giảmhiệu suất axetylen

Đối với nguyên liệu là khí tự nhiên, cấu tử metan chiếm chủ yếu (trên90%) Sự tạo thành axetylen khi nhiệt phân metan chỉ bắt đầu xảy ra khi nhiệt

Để đạt được độ chuyển hoá cao thì yêu cầu nhiệt độ cao hơn (gần

Hình 6: Đồ thị phụ thuộc độ chuyển hoá metan vào nhiệt độ và thời gian phản ứng

0,2 0,1 0,005 0,004 thời gian phản ứng, giây

khoảng từ 60 đến 80% Hiệu suất axetylen tăng khi tăng nhiệt độ và giảm thờigian phản ứng như kết quả nhận được trên hình 7

Như vậy tồn tại thời gian phản ứng thích hợp tại một nhiệt độ phản ứngnhất định cho phép đạt được hiệu suất axetylen là cực đại Phản ứng tạo thànhaxetylen khi nhiệt phân metan là phản ứng bậc 1

C=Co.e−(k1 +k2) vµ − dc

dτ = C (k1+ k2)

Lượng metan biến đổi thành axetylen được tính như sau:

C=C'` e rSup { size 8{ - k rSub { size 6{3} } τ} } `` ital } } `` ital vµ`` { { ital dc'} over {dτ} } =k rSub {3} size 12{ τ} } `` ital } } =k rSub {3} size 12{ c'}} { ¿

Từ đó: C

C ''= Co k1

2(k1+k2) [1−e−(k1 +k2)]

c-k3

Nồng độ cực đại của axetylen ở thời gian phản ứng thích hợp

Cmax= 1

k1+k2 ln

k1+k2+k3

k3

Hiệu suất cracking hiệu dụng (tức là mức độ biến đổi metan đến axetylen)

η=2c} over {c rSub { size 8{0} } - c} } `= { {k rSub { size 8{1} } } over {k rSub { size 8{1} } +k rSub { size 8{2} } } } e rSup { size 8{ - k rSub { size 6{3} } τ} } `` ital } } } { ¿¿¿

Khi  = 0 thì  = 100%

với tốc độ tạo thành nó và đó chính là yếu tố động học cơ bản cho phép nhậnaxetylen Tỷ số giữa tốc độ tạo thành và phân huỷ axetylen có thể điều chỉnhđược bằng cách thay đổi áp suất Khi giảm áp suất tỷ số này tăng lên, cụ thểkhi giảm áp suất từ 0,197 xuống 0,039 atm tỷ số tốc độ tạo thành và phân huỷaxetylen tăng lên 3 lần Các quá trình nhiệt phân metan đến axetylen có thểxem như tập hợp các phản ứng phân huỷ metan, etan, etylen và axetylen

Hình 7: Đồ thị phụ thuộc hằng số tốc độ phản ứng vào nhiệt độ

Hình 8: Đồ thị hiệu suất sản phẩm axetylen phụ thuộc thời gian phản ứng ở nhiệt độ 19000C

0 1 2 3 4 5 , mili giây

100 75 50 25 0 C,%

huỷ etan k2 lớn hơn 3 lần hằng số tạo thành k1 ( nghiã là k2>k1 ) Vì vậy trongthực tế nhiệt phân metan nồng độ etan nhận được rất nhỏ, và ngay cả nhiệt độcao nồng độ của etan trong sản phẩm cũng không cao

Trên hình 8: đưa ra quá trình tính toán độ chuyển hoá của metan thành

Trong đó: r = k4/k1, với k là hằng số tốc độ chuyển hoá etan thành axetylen.

Trong điều kiện sản xuất, để hạn chế các phản ứng phân huỷ, polime hoá cácsản phẩm, người ta thực hiện quá trình "tôi" sản phẩm bằng cách tưới trực tiếpnước vào sản phẩm Khi đó có thể xảy ra phản ứng axetylen và hơi nước

C2H2 + 2H2O  2CO + 3H2Tốc độ phản ứng này thường không lớn và khi có sự giảm đột ngột nhiệt độkhi "tôi" phản ứng này thực tế không xảy ra

còn tạo thành các hợp chất không no khác nhau Vì thế trong hỗn hợp khínhiệt phân còn có cả H2, metan, etylen, vinyl axetylen, benzen

3.2.2- Lựa chọn nguyên liệu để sản xuất axetylen.

Nguyên liệu để sản xuất axetylen có thể sử dụng các hydrocacbon ởdạng khí hoặc lỏng hoặc hỗn hợp của chúng Tuy nhiên thành phần hoá họccủa nguyên liệu là một yếu tố quan trọng quyết định đến hiệu suất các sảnphẩm chính của quá trình (axetylen và etylen ) Kết quả tốt nhất nhận đượckhi nhiệt phân n-parafin, đồng thời nhiệt phản ứng phụ thuộc trực tiếp vàokhối lượng phân tử của hydrocacbon nguyên liệu Ví dụ:

C2H6 C2H2 + 2H2 H298 = +71,4 kcal/mol2C3H8 3C2H2 + 5H2 H298 = +70,9 kcal/mol

C4H10 2C2H2 + 3H2 H298 = 69,3 kcal/molNhư vậy từ các phương trình phản ứng cho thấy phản ứng tạo axetylen

từ metan đến butan có khả năng xảy ra, trong đó nhiệt phân metan tốn nhiềunăng lượng hơn cả Nhiệt phân izo - parafin và naphta cho hiệu suất cao

Nguyên liệu kém hiệu quả nhất là hydrocacbon thơm, khi phân huỷ, lượngaxetylen nhận được không đáng kể mà lại tạo nhiều cốc, nhựa.

Thành phẩm của nguyên liệu xác định nhiệt độ và áp suất của quá trình.Khối lượng phân tử của hydrocacbon nguyên liệu càng lớn độ bền nhiệt càngthấp nên nhiệt độ phản ứng thích hợp cũng giảm xuống

của nó trong vùng phản ứng là nhỏ nhất (nhỏ hơn 0,01 giây) Quá trìnhchuyển hoá metan ở áp suất dư từ 0,1 đến 0,2 atm xảy ra tới độ sâu phân huỷ

là 30 % và nồng độ axetylen trong khí đạt được vào khoảng 10% thể tích

Etan là nguyên liệu tiện lợi để sản xuất axetylen Nếu nhiệt phân ởnhiệt độ cao vừa phải, nó là nguyên liệu tốt nhất để nhận etylen, ở nhiệt độcao, hiệu suất axetylen từ nguyên liệu là etan cũng rất lớn Với điều kiện quá

giây, hiệu suất axetylen đạt được cực đại 17% thể tích

Propan và butan cũng như các parafin nặng hơn cũng được sử dụng đểsản xuất axetylen, đồng thời nhận được etylen và các olefin khác Ngoài rangười ta có thể dùng cả xăng hay phân đoạn Keroxen để làm nguyên liệu Khităng tỉ trọng của nguyên liệu, hiệu suất tổng cộng của các hydrocacbon không

no (axetylen, etylen, ) có tăng nhưng hiệu suất nhựa và cốc cũng tăng lênđáng kể

Trong quá trình nhiệt phân, chế độ nhiệt là yếu tố cơ bản xác định hiệusuất của sản phẩm Để điều khiển chế độ nhiệt, ngăn ngừa sự tạo muội cacbon

và tạo nhựa trong lò phản ứng, người ta thường pha thêm hơi nước vào Đểtránh giá hiệu suất axetylen trong quá trình nhiệt phân, người ta dùng hai đạilượng: Độ chuyển hoá tổng cộng (còn gọi là hệ số nhiệt phân tổng cộng) và

độ chuyển hoá đến axetylen (còn gọi là hệ số nhiệt phân hữu ích) được địnhnghĩa như sau:

Q = Tổng số mol axetylen và olefinTổng số mol nguyên liệu

X = Số mol axetylenTổng số mol nguyên liệuNgoài ra để đặc trưng cho quá trình người ta còn dùng đại lượng độ sâu

người ta phán đoán độ sâu phân huỷ theo tỷ trọng của khí sản phẩm vì nó làđại lượng tỉ lệ nghịch với độ sâu phân huỷ

3.3- CÁC CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AXETYLEN TỪ HYDROCACBON

1 Quá trình cấp nhiệt trực tiếp.

Bản chất của quá trình là sự phóng điện trong môi trường hydrocacbonkhí, sẽ xảy ra sự đốt nóng cục bộ hỗn hợp khí và cắt mạch là các phân tử của

nó thành các gốc tự do, tái hợp các gốc tự do này dẫn tới tạo thành axetylen

và các đồng đẳng của nó, mội cacbon, hydro và các hydrocacbon cao hơn

Quá trình nhiệt điện có những ưu điểm sau:

- Nguồn năng lượng cho quá trình không phụ thuộc vào nguyên liệuhydrocacbon

- Tiêu hao hydrocacbon có thể giảm đến 50%

- Với điều kiện năng lượng điện có sẵn và rẻ thì sử dụng quá trình nàykinh tế hơn

Năm 1962, hãng Dupont (Mỹ) đã phát minh ra loại lò hồ quang với cácđiện cực đồng trục để sản xuất axetylen từ hydrocacbon khí Theo phương

Sau này, phương pháp ngày càng hoàn thiện, người ta đưa thêm vàohỗn hợp phản ứng sau khi ra khỏi vùng tia lửa điện một lượng nguyên liệumới, nhờ thế nhiệt độ của hỗn hợp khí giảm từ 1500 1600 xuống

trình đã nâng cao được hiệu suất axetylen và etylen trên một đơn vị điện năngtiêu hao Quá trình hai giai đoạn đã được các hãng Chenishe - Werke Huls vàDupont áp dụng trong công nghiệp

Lớp cách điện Buồng trộn

Catôt Lớp cách điện Buồng trộn

Plasma hydro

Sau này quá trình nhiệt điện để sản xuất axetylen bằng dòng plasmanhiệt độ thấp của hydro hay argon Điều đó cho phép giảm được 20 30% tiêuhao điện năng trên một đơn vị axetylen thương phẩm

Nguyên liệu của quá trình là hydrocacbon khí, lỏng hoặc rắn, có thể sửdụng than Cấu trúc lò hồ quang và sơ đồ tinh chế sản phẩm thích hợp cho cácloại nguyên liệu hydrocacbon khác nhau Với nguyên liệu là hydrocacbondạng khí, chỉ có thể sử dụng quá trình một giai đoạn cho hồ quang tiếp xúctrực tiếp với dòng khí Còn với nguyên liệu lỏng hoặc rắn, có thể sử dụng quátrình một giai đoạn hoặc hai giai đoạn Đầu tiên hydro được đốt nóng trong lòđốt, sau đó nguyên liệu lỏng hoặc rắn được phun vào dòng plasma hydro

Hình 1.1: Lò hồ quang điện của Huls với nguyên liệu khí, lỏng hoặc rắn

Quá trình nhiệt điện được thực hiện trong thiết bị phản ứng dòng mộtchiều công suất 8200kw Điện áp tạo hồ quang là 7000V, cường độ dòng điện

là 1150A, hệ số cos = 0,7 0,75 Chiều dài của buồng hồ quang có thể tới1m Các điện cực được làm lạnh bằng nước Tất cả các phần của thiết bị phảnứng được chế tạo bằng thép

Nguyên liệu là khí hydrocacbon được đưa vào buồng trộn theo hướngtiếp tuyến với thành buồng, do đó tạo nên dòng xoáy chuyển động xuống

chuyển động quay của dòng khí mà cũng quay tròn chuyển động xuống anốtphía dưới Khi đó các điểm chạm của hồ quang vào thành điện cực luôn luônthay đổi, điều đó cho phép tránh được sự đốt cháy điện cực

vào để "tôi" sản phẩm khí, nhanh chóng hạ nhiệt độ xuống còn khoảng

đó rửa bằng nước (hoặc dầu) để tách hết cặn muội và nhựa rồi đưa đi chế biếnthu hồi axetylen, etylen

Hình 1.2 Sản xuất axetylen từ hydrocacbon theo công nghệ hồ quang điện

1.3 Các quá trình Plasma

Nhiệt độ cao cần cho quá trình sản xuất axetylen có thể đạt được nhờ plasma nhiệt, bằng cách sử dụng hồ quang hoặc các hộ thống cao tần Trong các liộ hồ quang, quá trình ion hoá khí (argon, hydro ) đạt dược nhò dẫn đòng khí này qua hồ quang điện, được mồi lửa và duy trì giữa catỏt phát xạ nhiệt và anôt (thường là vòi phun) Trong các hệ cao tần, khí bị ion hoá nhờ đưa qua một ống làm bằng oxyt silìc được đặt trong cuộn solenoid tài dòng điện tần số cao, thường là từ 5 đến 60 MHz Một số nhà máy sử dụng công nghệ này đã được thử nghiệm ở Mỹ, Nga và Tây Đức.

Nguyên liệu cho các quá trình này rất đa dạng, có thể từ metan tới dầu thố, và thậm chí cả than đá Nếu đi từ than đá, để sản xuất 1 tẩn axetylen cần

sử dụng 2 5 tấn than và 8000 kW giờ điện

2 Quá trình cấp nhiệt gián tiếp.

Kể từ khi nhà máy đầu tiên được xây dựng nãm 1952 tại Maywood,California, với nâng suất 500 tấn/ năm do Wulff-Acetylene Company thiết kế,công nghệ này đã phát triển rất mạnh ở Mỹ và Tây Âu Tuy nhiên, hiện nay,

vì những lý do kỹ thuật liên quan tới vấn đề tạo ra lượng quá lớn muội than,

và vì những lý đo kinh tế này sinh từ giá thành ngày càng tăng của naphtha,

phần lớn các nhà máy hoạt động theo công nghệ này đã phải đóng cửa.

Lò phản ứng Wulff (hình 2.1) có kết cấu từ những mảnh carborundum (hình thành từ quá trình nấu chảy cốc và cát trong lò điện ), có khoan những

lỗ nhỏ cho phép khí lưu thông