Đồ án sản xuất axetylen từ khí thiên nhiên

PHầN I :TổNG QUAN Lý THUYếT 1.1 Giới thiệu khí thiên nhiên [3] Khí thiên nhiên đợc khai thác từ mỏ khí nằm sâu dới mặt đất Trong khí thiên nhiên thành phần chủ yếu me tan (CH 4) chiếm khoảng 93 99% mol lại hợp chất khác nh etan (C2H6), Propan (C3H8) lợng nhỏ butan (C4H8) có thành phần phi hydrocacbon khác nh N2, CO2, H2S, He, H2 nhiều mỏ khí khí thiên thu đợc khí chua tức thành phần có chứa nhiều khí H2S Và CO2 Khí CO2 Và H2S có mặt khí thiên nhiên điều có hại làm tăng chi phí vạn chuyển, làm giảm nhiệt cháy gây ăn mòn đờng ống nồng độ chúng phải đợc khống chế tỷ lệ cho phép chúng phải đợc làm trớc chế biến hoá học Dới bảng số liệu thành phần khí thiên nhiên CHLB Nga Việt Nam Bảng 1: Thành phần khí thiên nhiên [3 74] Thành phần Phần mol Các hydrocacbon 0,75 0,99 Metan 0,01 0,15 Etan 0,01 0,1 Propan 0,01 n-Butan 0,01 n-Pentan 0,01 Iso-Pentan 0,01 Hexan 0,001 Heptan hydrocacbon cao 0,001 Các phi hydrocacbon N2 0,15 CO2 0,1 H2S 0,3 He 0,05 Bảng 2: Thành phàn hoá học khí thiên nhiên khí đồng hành Việt Nam [3 2] Cấu tử CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 CO2 N2 Bạch Hổ 73,0 12 7,0 2,9 2,5 0,7 0,5 Khí đồng hành Đại Hùng 77,0 10 5,0 3,3 1,2 3,0 3,0 Rồng 78,0 3,0 2,0 1,0 1,0 2,0 2,0 Khí tự nhiên Tiền Hải 87,6 3,1 1,2 1,0 0,8 3,0 3,0 Rồng tự 84,0 6,0 4,0 2,0 23,0 4,0 4,0 1.2 Tổng quan axetylen.{3,4,10,II,13,14} Axetylen có vai trò quan trọng công nghiệp hoá học có nhiều ứng dụng trong trình gia công kim loại Nhiệt độ lửa khí axetylen cao nên ngời ta dùng khí axetylen để hàn ,cắt, tẩy gỉ, khử C Từ năm 1940 trở trớc axetylen đợc sản xuất từ canxi cacbua Quá trình sản xuất axetylen từ hydrocacbon bắt đầu đợc nghiên cứu từ sau đại chiến giới lần thứ hai Quá trình ban đầu đợc tiến hành phòng thí nghiệm với mục đích xác định điều kiện biến đổi hydrocacbon parafin thành axetylen Nhờ tích luỹ đợc kinh nghiêm lý thuyết lẫn thực tế công nghiệp nhiệt phân cho phép phát triển thiết kế thiết bị để sản xuất axetylen cách nhiệt phân hydrocacbon nhiệt độ cao Quá trình nhiệt phân trực tiếp hydrocacbon để sản xuất axetylen trình phức tạp, xuất công nghiệp vòng năm mơi năm trở lại Trong công nghệ hydrocacbon bị nhiệt phân nhiệt độ cao (1100 15000C) diều kiện đoạn nhiệt thời' gian phán ứng ngắn (từ 0,005- 02 giây) Sau sản phẩm đợc nhanh chóng làm lạnh để hạ nhiệt độ xuống nhằm hạn chế phản ứng phân huỷ axetylen Nhiệt phân hydrocacbon để nhận axetylen lần đợc thực hãng Wulf - process (Mỹ) để cắt mạch Propan Sau trình nhiệt phân đồng thể mà chất tải nhiệt khí cháy (khói lò) có nhiệt cao Theo phơng pháp ngời :ta đã' xây dựng thiết bị Mỹ, Pháp, Italia Sau ngời ta phát minh đợc phơng pháp cấp nhiệt cách đa oxy vào vùng phản ứng để đốt cháy phần nguyên liệu cấp nhiệt cho lò ngời ta gọi phơng pháp oxy hoá Ngời ta dùng lợng điện để cracking hydrocacbon với mục đích sản xuất axetylen Ngoài ngời ta dùng phơng pháp truyền nhiệt đại để sản xuất axelylen nh nhiệt phân dòng plasma nhiệt độ thấp Các phơng pháp ngày cho phép tổ chức sản xuất axetylen theo sơ đồ công nghệ đơn giản hơn, lò phản ứng nhỏ nhng suất lớn vốn đầu t không cao Kết hợp với việc sử dụng hiệu (tận dụng hợp lý) sản phẩm thu đợc trình nhiệt phân cho phép hạ giá thành sản phẩm axetylen Tuy trình từ nguyên liệu hydrocacbon có suất lớn, thích hợp công nghiệp nhng sản xuất axetylen từ canxi cacbua giữ vai trò định công nghiệp nớc tiềm khí tự nhiên khí đồng hành hay dùng axetylen việc hàn cắt kim loại 1.2.1 Tính chất vật lý [10, 11, 13, 14] Hai nguyên tử cacbon phân tử axetylen trạng thái lai hoá sp, chúng liên kết với liên kết xích ma () hai liên kết Mỗi nguyên tử cacbon liên kết xích ma () với nguyên tử H Độ dài liên kết giảm dần theo thứ tự sau: etan, etylen, axetylen Chất liên kết HC CC Etan 110,2 154,3 Etylen 108,6 133,7 Axetylen 105,9 120,7 Tuy nhiên, theo thứ tự xu hớng hút electron nguyên tử cacbon lại tăng (etan Csp2 > Csp3 Kết liên kết C H có phân cực mạnh: C H làm tăng mô men lỡng cực liên kết làm tăng khả hydro tách dới dạng proton, tính axit axetylen lớn so với etylen etan Do tính axit axetylen làm cho dễ hoà tan dung dịch bazơ, tạo liên kết hydro với chúng Vì thế, áp suất dung dịch không tuân theo định luật Raul Do đặc điểm cấu tạo axetylen nh trình bày mà axetylen dễ dàng tham gia phản ứng nh : phản ứng thế, phản ứng cộng hợp, nguyên tử H, polime hoá phản ứng đóng vòng Sự phát triển phản ứng axetylen có mặt áp suất mở đầu cho nghành công nghiệp hoá axetylen đại W.Reppe (1892- l969), BASF Ludwigshafen (Cộng hoà liên bang Đức) Các nhóm phản ứng quan trọng vinyl hía, etynyl hoá, cacbonnl hoá, polime hoá đóng vòng polime hoá thẳng 1.2.2.2 Các phản ứng quan trọng công nghiệp 1.2.2.2.1 Các phản ứng vinyl hoá sản phẩm: Vinyl hoá phản ứng cộng hợp hợp chất vào nguyên tử H linh động, nh nớc (H2O), ancols (ROH), thiol, axits hữu vô tạo monome cho phản ứng trùng hợp Có hai loại phản ứng vinyl hoá: * Vinyl hoá dị thể * Vinyl hoá cacbon (C)_ thông dụng Các sản phẩm vinyl hoá công nghiệp axetalđehyt, vinylclorua, vinyl axetat sản phẩm khác Dới số trình vinyl hoá công nghiệp: * Axetaldehyt (phản ứng cộng nớc H2O) Phản ứng đợc Kurêsop nghiên cứu vào năm 1881 Phản ứng tiến hành cách cho C2H2 vào dung dịch xít sunfuríc loãng (H 2SO4) có chứa thuỷ ngân sunfat (HgSO4) đóng vai trò xúc tác Phản ứng qua giai đoạn trung gian tạo ancol vinylíc không bền dễ phân huỷ tạo thành axetaldehyt HC CH + HOH [ CH2=CH- OH] CH3 CHO = O Phản ứng tổng quát: HC CH + H2O CH3CHO Xúc tác: dung dịch xít muối thuỷ ngân, nh HgSO4 H2SO4 Phản ứng pha lỏng 920C * Vinyl clorua: HC CH + HCL CH2 = CHCl Xúc tác: HgCl2/than (C) Phản ứng pha khí nhiệt độ 150 - l800C * Vinyl axetat: HC CH + CH3COOH CH2= CHOOCCH3 Xúc tác: Cd, Zn, muối thuỷ ngân (Hg+2)/than (C) Phàm ứng pha khí nhiệt độ T = 180 - 2000cC * Vinyl ete: gồm bớc phản ứng sau ROH + KOH ROK RO CH = CHK H2 O + C2 H2 RO CH CHK + ROH HH CH = CH + ROK Trong R- gốc alkyl Nhiệt độ phản ứng nằm khoảng T= 120 - 1500C; áp suất đủ cao để tránh làm sôi rợu sử dụng phản ứng, ví dụ áp suất MPa metanol (CH3OH) tạo thành metyl vinyl ete (phản ứng có áp suất cao) H2 O + C2H2 CH OH + KOH CH OK CH CH = CHK CH CH = CHK + CH OH CH O CH = CH + CH 3OH * Vinyl phenyl ete: ' ' ' Phản ứng vinyl hoá với xúc tác KOH HC CH + OH O CH = CH3 Xúc tác KOH * Vinyl sunfit: HC CH + RSH CH2 = CH - S - R Xúc tác KOH * Vinyl este axit cacboxylic cao: HC CH + R-COOH RCOO - CH=CH2 Xúc tác muối kẽm (Zn+2) cadimi (Cd+2) * Vinylamin sử dụng muối kẽm (Zn+2) cadimi (Cd+2) làm xúc tác R1R2NH + HC CH R1R2N - CH=CH2 * N_Vinyl cacbazol, phản ứng vinyl hoá cacbazol dung môi (nh N - metylpyrolidon) 1800C * phản ứng vinyl hoá amôniac, chất xúc tác muối phức Coban (Co) Niken (Ni), nhiệt độ 950C 4HC CH + 4NH3[ 4CH2 = CH - NH2] C2H5 - C5H3N - CH3 + 3NH3 * Phản ứng vinyl hoá axits amin: xúc tác muối Kali (K +) amit HC CH + RCO - NH2 RCO NH CH =CH2 * N-vinyl_2_pyrolidon: Vinyl hoá với pyrolidon c=xúc tác muối kali (K+) pyrolidon Acrylonitril: Là sản phẩm phản ứng vinyl hóa cacbon (C) HCN HCL lỏng với xúc tác CuCl NH4Cl HC CH + HCN H2C = CH CN 1.2.2.2.2 Các phản ứng eytlnyl hoá sản phẩm Etylnyl hoá sản phẩm phản ứng cộng hợp cacbonyl vào Axetylen mà tồn liên kết Reppe phát axetylua kim loại nặng, đặc biệt đồng axetylua (Cu +l) có thành phần CU2C2.2H2O.C2H2 xúc tác thích hợp cho phản ứng aldehyt với axetylen Các chất xúc tác kiềm có hiệu tết đồng axetylua phản ứng etylnyl hoá xeton Phản ứng tổng quát trình etylnyl hoá là: HC CH + RCOR1 HC C - C(OH)RR1 Trong R, R1 gốc alkyl H Những sản phẩm quan trọng từ trình etylnyl hoá sản phẩm rợu propargyl (2_propyl_ o1) butynediol( butyne_ 1,4_diol): HC CH + HCHO HC CCH2OH Xúc tác: Cu2C2.2H2O.2C2H2 HC CH + 2HCHO HOCH2C CCH2OH Xúc tác: Cu2C2.2H2O.2C2H2 Một số phản ứng trình etylnyl hoá sản phẩm amonialkanol amin bậc : H 2O HC CH + ( CH ) N CH OH ( CH ) N CH C CH H2O HC CH + ( CH ) N CH OH ( CH ) N CH C C CH N ( CH ) C H2 C H2 R1R NH R1R N C = CH R1R N CH C CH | CH3 1.2.2.2.3 Các phản ứng cacbonyl hoá sản phẩm: Cacbonyl hoá phản ứng Axetylen CO với hợp chất có nguyên tử H linh động, nh H2O, rợu (ROH), thiol (RSH), amin Những phản ứng đợc xúc tác cacbonyl, kim loại nh NI(CO)4 Ngoài cacbonyl kim loại, halogenua kim loại tạo thàng cacbonyl đợc sử dụng: * Acrylic axit ( ) CH HC + CO + H O CH = CH COOH Ni CO Phản ứng axetylen với H2O ROH CO sử dụng xúc tác Ni(CO)4 đợc công bố W.Reppe Nếu H2O đợc thay thiol, amin, axit cacboxylic ta thu đợc thioeste axỉt acrylic, acrylicamit, anhydrit cacboxylic axit * Etyl acrylat H + NiCl 4C H + 4C H OH + Ni ( CO ) + 2HCl 4CH = CHCOOC H +C H + C H OH + CO CH = CHCOOC H Xúc tác: Muối Niken (Ni), T = 30 - 500C Quá trình bắt đầu theo hệ số phản ứng đầu; sau đó, hầu hết acrylat đợc tạo thành theo phản ứng sau Muối NiO2 đợc tạo thành theo phản ứng đầu đợc thu hồi tái sử dụng để tổng hợp cacbonyl * Hydroquinon đợc tạo thành dung môi thích hợp, ví dụ dioxan, T = 1700C P = 70Mpa, xúc tác Fe(CO)5 2HC CH + 3CO + H2O HO 10 OH+ CO2 Dòng hồ quang có công suất 8000kw với điện áp 7000V, 1150A Catot có tuổi thọ khoảng 800h anot khoảng l50h Sự tạo muội bề mặt điện cực ảnh hởng đến dòng hồ quang 2.1.4.2 Quá trình oxy hoá không hoàn toàn Trong trình phần nguyên liệu đợc đốt cháy đến nhiệt độ phản ứng cấp nhiệt cho phản ứng Các nguyên liệu có chứa cacban nh metan, etan, LNG, LPG, naphta, gasoil, than cốc sử dụng để sản xuất axetylen nhóm phơng pháp nhiệt phân Trong trình oxy hoá không hoàn toàn nguyên liệu đợc trộn với oxy, sau gia nhiệt sơ đợc đa vào lò phản ứng Hỗn hợp sau phản ứng đợc làm nguội nhanh (quá trình tôi) nớc dầu Tôi nớc đơn giản dễ thực nhng không hiệu trình dầu Ngời ta sử dụng hydrocacbon lỏng để làm nguội, nhờ tăng lợng etylen axetylen đợc tạo thành khoảng nhiệt độ 1500 8000 0C Quá trình đợc gọi trình hai bớc Cấu trúc lò đốt quan trọng cần phải đảm bảo đợc yêu cầu công nghệ nh thời gian lu vùng phản ứng phải ngắn, hỗn hợp phản ứng phải đợc phân bố đồng đều, tốc độ dòng khí phải cố định trình phản ứng để đạt hiệu suất phản ứng cao, tránh tợng cháy kích nổ tạo cốc Công nghệ BASF sản xuất axetylen từ khí tự nhiên đợc thực từ năm 1950 Cho đến năm 1983 tổng sản lợng axetylen toàn giới đợc sản xuất theo công nghệ vào khoảng 400000 tấn/năm Hầu hết sử dụng phơng pháp nớc, có nhà máy Đức sử dụng phơng pháp dầu Hình 11: ***** Lò công nghệ BASF đợc trình bày hình vẽ 1 Hỗn hợp oxy hydrocacbon đợc trộn trớc theo tỷ lệ xác định (0,5954) Ban đầu trình cháy phần nguyên liệu sau trình oxy hoá không hoàn toàn hydrocacbon Trong phơng pháp độ chuyển hoá hydrocacbon không phụ thuộc vào tốc độ khí đa vào mà cần khống chế thời gian lu tầng phản ứng nhỏ nhiều so với thời gian phân huỷ trung bình axetylen Gia nhiệt sơ nguyên liệu phản ứng đến nhiệt độ cao đạt đợc trớc đa vào lò phản ứng giảm đợc tiêu hao oxy hydrocacbon nguyên liệu Đồng thời tạo tốc độ lan truyền lửa cao lu lợng dòng lớn lò phản ứng 30 Trong chuyền công nghệ lò phản ứng nhỏ nhng giữ vị trí quan trọng Cấu tạo lò gần giống cho hai trình làm nguội nhanh nớc làm nguội nhanh dầu Tại đỉnh thiết bị tác nhân phản ứng đợc gia nhiệt sơ (đối với metan khoảng 6000C) đợc trộn hỗn hợp thật nhanh với oxy buồng trộn Khi hỗn hợp phản ứng đợc đa vào buồng phản ứng bắt lửa xảy khoảng thời gian vài mili giây tuỳ thuộc vào nguyên liệu hydrocacbon trình gia nhiệt sơ Các hyđrocacbon cao đợc gia nhiệt sơ nhiệt độ thấp so với metan Để tránh thổi ngợc lại hỗn hợp khí buồng trộn tầng phản ứng ngời ta sử dụng thiết bị khuếch tán ống nối từ buồng trộn tới lò đốt Vì thành ống nhẵn luôn có dòng khí đặn qua lỗ nhỏ lò đốt nên thực tế không xảy chuyển động ngợc lại hỗn hợp khí Lò đốt gồm thép đợc làm nguội nớc có nhiều khe nhỏ để hỗn hợp khí qua Tốc độ dòng khí luôn lớn tốc độ lan truyền lửa lửa bên dới đốt ngợc trở lại thiết bị khuếch tán Phía dới lò đốt có đờng ống bổ sung thêm oxy cho hỗn hợp phản ứng Trong điều kiện không thuận lợi lửa xuất phía lò đốt Trong trờng hợp phải ngắt dòng oxy đa vào thiết bị phản ứng thổi ni tơ vào Nitơ dập tắt cháy kích nổ trớc gây cố cho thiết bị Hỗn hợp khí có nhiệt độ cao vùng phản ứng khoảng thời gian vài mili giây sau vào vùng có phun nớc dầu làm mát tức thời đến nhiệt độ 800C (đối với nớc) 200 2500C (đối với dầu) Tác nhân dùng để hỗn hợp sau phản ứng đợc dẫn vào từ hệ thống gồm ống vòng đặt phía dới tầng phản ứng 31 Khí sau phản ứng đến máy nén 300 C Cột làm lạnh Thiết bị đốt nóng Tháp làm lạnh Thiết bị phản ứng Lọc điện Oxy 800C Thu hồi muội Nứơc muối Nguyên liệu Hình vẽ 12 dới mô tả sơ đồ công nghệ sản xuất etylen phơng pháp nhiệt phân oxy hoá không hoàn toàn sử dụng trình nớc dầu a) Thiết bị đốt nóng; b) Thiết bị phản ứng; c) Cột làm lạnh; d) Lọc điện; e)Thu hồi muội; f) Tháp làm lạnh Trong công nghệ nớc, nguyên liệu khí oxy me tan đợc đa qua thiết bị đốt nóng (a) đạt đến nhiệt độ cần thiết khoảng 600 700 0C sau đa vào thiết bị phản ứng (b) xây trình oxy hoá tạo axetylen Hỗn hợp sau phản ứng đợc làm lạnh nhanh nớc đến nhiệt độ khoảng 80 900C, sau hỗn hợp đợc đa qua cột làm lạnh (c) để tiếp tục làm lạnh, tách muội cacbon bụi học Thiết bị lọc điện (d) tiếp sau cho phép tách triệt để muội cacbon bụi học Khí nhận đợc từ đỉnh cột làm lạnh có nhiệt độ 300C đợc đa qua máy nén sang phận tinh chế thu sản phẩm axetylen Muội cacbon đợc thu hồi nhờ phạn lắng gạn (e) Tháp làm lạnh (f) có tác dụng bơm vận chuyển tuần hoàn lợng nớc đa vào hỗn hợp sau phản ứng u điểm công nghệ theo sơ đồ thu đợc axetylen với hiệu suất cao, muội Cacbon bụi học Tuy nhiên có nhợc điểm phải dùng lợng nớc lớn để sản phẩm không tận dụng đợc nhiệt phản ứng 32 Kius sau phản ứng (300C) Khí sau phản ứng BTX Vòng thơm Ngng tụ cao BTX 1000C TB làm lạnh cuối 1100C 180-2200C Thiết bị đun nặng Oxy Thiết bị phản ứng Cột trao đổi nhiệt Sinh hàn không kh? 1400C Lắng gạn Quá trình phân ly khí 1500C Thiết bị cốc hoá Nguyên liệu BTX nhẹ 200-2600C Bơm nén Dầu cặn 5000C Muội than Hình 13 : Sơ đồ công nghệ sản xuất axetylen với trình dầu a) Thiết bị đốt nóng; b) Thiêr bị phản ứng; c) Cột trao đổi nhiệt; d)Bơm nén; e) Thiết bị cốc hoá; f) Lắng gạn; g) Thiết bị làm lạnh cuối Trong sơ đồ hình 13 ngời ta khắc phục đợc nhợc điểm sơ đồ hình 12 cách tận dụng đợc nhiệt phản ứng để nhiệt phân cặn dầu Tơng tự nh sơ đồ ban đầu khí nguyên liệu đợc gia nhiệt đến nhiệt độ khoảng 600 7000C thiết bị đốt nóng (a) sau đợc dẫn vào thiết bị phản ứng (b), hỗn hợp sau phản ứng đợc cách phun cặn dầu đến nhiệt độ 200 2500C, lợng dầu cha cháy hết đợc lắng đáy cột đợc bơm trở lại hệ thống bơm màng Hỗn hợp khí sau phản ứng với sản phẩm phân huỷ dầu hydrocacbon thơm (BTX) đợc đa qua trao đổi nhiệt làm khỏi muội cacbon cột trao đổi nhiệt (c) Cột trao đổi nhiệt có phần: phần cuối hỗn hợp khí trao đổi nhiệt với dầu, phần trao đổi nhiệt tiếp tục có tách hợp chất vòng ngng tụ, phần trao đổi nhiệt với hydrocacbon nhẹ (BTX) Sản phẩm khí từ đỉnh cột hỗn hợp axetylen, cacbonic, BTX vv có nhiệt độ 80 0C đợc đa sang thiết bị làm lạnh cuối (g) để tách BTX Khí sản phẩm nhận đợc từ đỉnh tháp có nhiệt độ 300C đợc đa sang máy nén Phần chứa BTX thu đợc đáy tháp đợc đa sang thiết bị lắng gạn (f) để thu BTX, cặn nặng đợc đa sang thiết bị cốc hoá (e) làm việc khoảng 5000C 33 Ưu điểm sơ đồ công nghệ tận đụng đợc nhiệt phản ứng để phân huỷ cặn dầu, sản phẩm trình phân huỷ dầu chủ yếu BTX Nhợc điểm sơ đồ công nghệ axetylen nhận đợc có độ tinh khiết không cao so với phơng pháp nớc, hiệu suất sản phẩm không cao làm lạnh không triệt để Dới trình bày thêm hình vẽ mặt cắt công nghệ BASF (Hình 14) Hình 14: Lò đốt BASF 2.1.4.3 Sự phân tách tinh chế Nếu nhiệt phân metan, khí khỏi lò đốt hỗn hợp có nồng độ axetylen tơng đối thấp phần lớn hỗn hợp gồm H 2, N2, CO, CO2, hydrocacbon không phản ứng đồng đẳng axetylen Trong trờng hợp dùng hydrocacbon cao metan làm nguyên liệu có thêm sản phẩm olefin nh etylen, propylen, propadien, butadien hợp chất thơm nh benzen,naphtalen hydrocacbon cao khác Hầu hết trình sinh lợng đáng kể muội Cacbon nhựa, trớc thực trình phân tách axetylen từ hỗn hợp khí cần phải loại bỏ lợng cặn Việc lách axetylen từ hỗn hợp khí trình trình chuyển hóa khác vấn đề phức tạp Giới hạn nổ rộng axetylen làm hạn chế lựa chọn công nghệ tinh chế có hiệu lớn Kết nghiên cứu phân huỷ, giới hạn nổ axetylen hỗn hợp với khí khác nên tránh điều kiện hoạt động áp suất riêng phần axetylen vợt - 30 Psia nhiệt độ không vợt 200 -220oF Nhiệt độ thấp dẫn tới xuất axetylen dạng lỏng rắn hay đồng đẳng với phân huỷ bất ngờ đột ngột Trong hạn chế tất trình thơng mại để tách axetylen chuyển hóa từ hydrocacbon dựa sở kỹ thuật hấp thụ/giải hấp sử dụng nhiều dung môi chọn lọc Chỉ có vài dung môi đợc sử dụng trình thơng mại nh nớc (Huels), NH3 khan (SBA), metanol lạnh (Montecatini), N-metyl, pyrolidin (BASF), butyrolacton C4H6O2, axeton, dimetyl formamit -hydrocacbon Sự phân tách tinh chế axetylen phức tạp có mặt đồng đẳng cao axetylen khí nhiệt phân, chất hòa 34 tan dung dịch axetylen dễ dàng polyme hoá Loại bỏ hợp chất cần thiết axetylen nguyên liệu cho trình tổng hợp khác.Việc thực cách pha loãng hay cô đặc axetylen với rnột lợng nhỏ dầu khoáng dung môi hữu khác (Schoch, SBA, Wulff) dùng trình chng phân đoạn nhiệt độ thấp (Huels) Quá trình tinh chế BASF với dung môi N-metyl pyrolidin (NMP) Khí cracking đợc tách thành phần chính: - Khí tổng hợp thô - Những đồng đẳng cao axetylen hợp chất thơm (đợc pha loãng khí tổng hợp thô để đảm bảo tính an toàn), đợc sử dụng nh nhiên liệu - Axetylen Hình vẽ dới sơ đồ tinh chế axetylen sử dụng dung môi Netyl pyrolidin (NMP) Khí cracking từ lò đốt đợc nén đa vào thiết bị rửa sơ (b) dùng lợng nhỏ dung môi để tách hầu hết hợp chất thơm axetylen cao ngoại trừ vinyl axetylen Khí từ đỉnh tháp có lợng axetylen lớn đợc chuyển qua thiết bị rửa (d), dung dịch đáy tháp có lẫn lợng nhỏ axetylen đợc cho qua thiết bị cất phần nhẹ (c), dùng lợng khí thải để cất lấy phần axetylen để hồi lu, phần đáy dung dịch NMP chứa axetylen cao, hợp chất thơm vv đa qua tháp cất phần nhẹ chân không (g) phần đỉnh cho hồi lu Hình 15: Sơ đồ tinh chế axetylen sử dụng dung môi N-metyl pyrolidin (NMP) a) Máy nén; b) Thiết bị rửa sơ bộ; c) Thiết bị cất axetylen; d) Thiết bị rửa chính; e) Thiết bị cất phần nhẹ; f) Cột cất chân không; g) Tháp cất phần nhẹ chân không; h) Cột rửa phụ; i) Thiết bị làm lạnh Trong thiết bị rửa khí (d) khí đợc tiếp xúc với lợng lớn dung môi, axetylen, đồng đẳng CO bị hoà tan dung môi, khí thu đỉnh có thành phần CO H2, dung dịch đáy đợc đẩy qua thiết bị cất phần nhẹ (e) Thiết bị cất phần nhẹ (e) hoạt động áp suất nhiệt độ lớn môi trờng chút Trong thiết bị này, dung dịch đáy (d) đợc tới vào dòng khí ngợc từ cột cất chân không (f), axetylen đợc lấy thân tháp Cũng nhờ công đoạn này, lợng CO2 tan dung dịch đợc tách đợc hồi lu lại trớc máy nén (a) đợc chuyển vào khí tổng hợp Dung dịch đáy (e) 35 gồm dung môi NMP axetylen cao hoà tan đợc chuyển qua cột cất chân không (f) qua thiết bị gia nhiệt tới 110- 120 oC Tại (f) dung dịch NMP đợc tách khí giai đoạn áp suất khí (trên) chân không (dới), hàm lợng nớc dung môi đợc điều chỉnh tốc độ đun sôi Tại đáy cột, dung môi đợc tách khí hoàn toàn, đợc lấy làm lạnh cho hồi lu trở lại tháp rửa, khí đỉnh cột đợc đẩy trở lại (e), hỗn hợp axetylen cao tách lẫn dung môi nớc đợc đa sang thiết bị cất phần nhẹ chân không (g) Tại đây, khí đợc tới dung dịch đáy tháp cất (c) Hỗn hợp đỉnh lúc chủ yếu axetylen cao, nớc phần nhỏ NMP đợc đa qua cột rửa phụ (li) để tách triệt để NMP sau đa qua thiết bị làm lạnh trực tiếp (i) để tách nớc Axetylen thơng phẩm thu đợc sau đợc pha loãng với khí tổng hợp mang tiêu thụ 2.2 Xông nghệ sản xuất exetylen từ than đá hay cacbua canxi {3, 4, 10, 11, 13} Từ nguồn nguyên liệu than đá ta tổng hợp đợc cacbua canxi sản phẩm khác, ta xem xét song song hai vấn đề: Than đá Hydro hoá phâ n đoạn lỏng Chất tổng hợp thô Ch ng c ất hydro hoá Chất tổng hợp naphta LPG Lò nhiệ t phâ n Plasma Khí hoá Khí tổng hợp Tổng hợp metanol Công nghệ UCC Cốc hoá Cốc Tổng hợp cac bua Metanol Công nghệ Mobil Khí hoá Đồng đẳng hoá Etanol Cracking De hydrat Etylen 36 Axe tylen Hiện trình sản xuất Axetylen từ CaC2 cha đợc tiến hành chủ yếu cho trình cắt hàn kim loại than pin Do CaC tồn trạng thái rắn đợc sử dụng số trình đặc biệt nên Axetylen đợc sản xuất từ CaC2 Tiếp sau canxi cacbua phản ứng với nớc tạo thành axetylen canxi hydroxit, phản ứng toả nhiệt mạnh: CaC2 + 2H2O C2H2 + Ca(OH)2 H = - 129 kj/mol Nhiệt tỏa từ phản ứng cao, đòi hỏi thiết bị phản ứng phải tiêu tán nhiệt tốt Trong trờng hợp phân tán nhiệt không đảm bảo, nhiệt độ khí hoá tăng cao làm nóng đỏ CaC gây phân huỷ sản phẩm C 2H2 thành C H2 theo phản ứng ( ) Vì phản ứng khí hoá cacbua canxi toả nhiệt cao nên yêu cầu kích thớc nguyên liệu khí hoá quan trọng Kích thớc hạt (mm) Tiêu chuẩn số nớc 4, 7, 15, 15 25, 25 Đức DIN 53922, Anh 50, 50 80 BS642:1965, Nhật JIS K 1901-1978 Thêm vào cỡ hạt từ - 3mm đợc sử dụng cho trình sấy khô axetylen Cacbua canxi có số hiệu suất 372,66 điều có nghĩa khí hoá 1kg CaC2 cho 372,66 lít axetylen (C2H2) 150C Và 101,3kPa Trong thơng mại CaC2 có số hiệu suất từ 260 300 Có hai loại thiết bị sản xuất axetylen từ cacbua canxi (với lu lợng sản phẩm lớn 10 m3 sản phẩm /h) thiết bị loại khô thiết bị loại ớt Trong thiết bị loại ớt axetylen đợc chuyển hoá với lợng nớc d đa vào Trong hầu hết trờng hợp thu đợc vôi dạng huyền phù có chứa từ 10 20% trọng lợng canxi hydroxit Nhiệt phản ứng làm tăng nhiệt độ nớc thiết bị thoát thiết bị với huyền phù Trong thiết bị loại khô nớc đợc trộn với canxi cacbua theo tỷ lợng phản ứng hoá học đủ để lấy nhiệt phản ứng Canxi hydroxit thu đợc dạng bột có độ ẩm từ - 6% Nhiệt phản ứng đợc cấp cho trình bay phần nớc thiết bị Các thiết bị đợc phân loại theo áp suất làm việc theo cách phân loại có số thiết bị sau đây: * Thiết bị làm việc áp suất thấp * Thiết bị làm việc áp suất trung bình Các thiết bị áp suất thấp có khả làm việc áp suất cao 0,2 bar có khả chịu đợc áp suất thấp bar Các áp suất thấp 37 đạt đợc việc thử đợc tiến hành điều kiện đặc biệt mà thiết bị chịu đựng đợc (áp suất làm việc cao nhất, đầy nớc, có máy khuấy ) Các thiết bị áp suất trung bình có khả làm việc áp suất cao 1,5 bar có khả chịu đợc áp suất lên tới 24 bar Nói chung áp suất bar phù hợp với thiết bị đợc trang bị đĩa gián đoạn có kích thớc định trớc áp suất tơng ứng 2.2.1 Thiết bị loại ớt Các thiết bị loại ớt đợc sử dụng chủ yếu để sản xuất axetylen với suất nhỏ nh sử đụng cho mục đích hàn cắt Các thiết bị loại ớt làm việc theo nguyên lý sau : Nguyên lý caebua nớc: Khi cacbua đợc trộn với lợng nớc d theo tỷ lệ tơng ứng với tỷ lệ thu khí Hiện hầu hết thiết bị loại ớt làm việc theo nguyên lý Nguyên lý nớc cacbua (thiết bị loại động): Khi nớc đợc thêm theo tỷ lệ quy định vào lớp cacbua đặt giá di động Nguyên lý tiếp xúc (thiết bị giỏ): Khi cacbua đợc giữ cài giỏ nhúng chìm nớc thiết bị Loại thiết bị đợc thiết kế cho áp suất khí đẩy nớc khỏi giỏ tỷ lệ khí thu đợc thấp ngợc lại tỷ lệ khí sản phẩm tăng hút nớc trở lại giỏ 2.2.1./ Thiết bị áp suất trung bình Hình vẽ dới giới thiệu thiết bị làm việc với áp suất trung bình hãng Messer Griesheim MF 1009 Thùng chứa cacbua (a) đợc điền đầy cacbua có kích cỡ hạt - mm Thùng đợc nối với phễu nạp liệu (b) qua van khí đợc loại hết không khí bằng, cách thổi khí ni tơ axetylen vào Cacbua rơi xuống phễu nạp liệu (b) đợc nạp liên tục xuống buồng khí hoá (d) nhờ hệ thống nạp liệu (c) Buồng khí hoá chứa nớc mức quy định tuỳ thuộc: vào thể tích thiết bị Trong buồng khí hoá có thiết bị khuấy để trộn bùn vôi Nhiệt toả trình khí hoá làm nóng khối nớc thiết bi Để trình hoạt động liên tục nhiệt độ nớc không đợc vợt 900C Vì nớc đợc đa thêm liên tục vào buồng khí hoá Khi mực nớc đạt mức quy định van huyền phù (f) (đợc điều khiển nổi) mở cho phép bùn nớc tháo 38 Hình 16: Thiết bị loại ớt áp suất trung bình a) Thùng chứa cacbua; b) Phễul nạp liệu, c) Hệ thống nạp liệu; d) Buồng khí hoá; c) Máy khuâý; f) Van huyền phù; g) Van an toàn Khí axetylen tạo thành tập trung mặt nớc đợc thu hồi Hệ thống nạp liệu (c) đợc điều khiển áp suất khí, có nghĩa tỷ lệ nạp canxi cacbua vào buồng khí hoá phụ thuộc trực tiếp vào tỷ lệ khí thu hồi Nguyên liệu cacbua phễu nạp liệu (b) thờng đủ cho máy làm việc nhng thùng (a) lại đợc nạp đầy cacbua chuyển nguyên liệu xuống phễu (b) tạo khả làm việc liên tục Thiết bị loại ớt có suất 75 m3/h Thùng cacbua chứa đợc 1000 kg cacbua 2.2.1.2 Thiết bị áp suất thấp Loại thiết bị làm việc theo nguyên lý cacbua nớc tơng tự nh thiết bị áp suất trung bình Trong thiết bị thờng nắp thêm phận giữ cho dòng khí sản phẩm ra, thờng chuông nổi: Ngợc lại với thiết bị áp suất trung bình tốc độ nạp liệu đợc điều khiển áp suất axetylen loại tốc độ nạp liệu vi trí chuông phận giữ axetylen, có nghĩa lợng khí sản xuất đợc 2.2.1.3 Sản phẩm Khí axetylen tổng hợp thiết bị loại ớt sử dụng cho việc hàn cắt mà không cần qua giai đoạn làm sạch: Trong vài trờng hợp dòng khí khỏi thiết bị đợc nối với tháp rửa khí để tách hạt rắn giọt lỏng Phần bùn vôi tạo thành đợc đa vào bể lắng ngầm canxi hydroxit lắng xuống dới dạng vôi hồ chứa 35 - 75% trọng lợng nớc (còn gọi vôi ớt) 2.2.2 Thiết bị loại khô Thiết bị tổng hợp loại khô đợc sử dụng chủ yếu sản xuất axetylen với sản lợng lớn dùng cho mục đích tổng hợp hoá học So với thiết bị loại ớt, u điểm thiết bị loại khô canxi hyđroxit khô tạo thành vai trò sản phẩm phụ đợc sử dụng làm nguyên liệu cho nhiều trình sản xuất khác dễ dàng, rẻ tiền, đa dạng so với vôi bùn thu đợc Hơn có canxi hydroxit khô có khả sử dụng cho trình lái sải xuất cacbua Hai tiêu chuẩn quan trọng việc thiết kế thiết bị loại khô tỷ lệ khí hoá cao loại bỏ nguy hiểm nhiệt gây Để tăng c - 39 ờng khả phản ứng bề mặt cacbua thô ngời ta dùng loại thiết bị nh : trống quay, máy khuấy cánh, sàng rung Một số yếu tố ảnh hởng đến hiệu suất khí hoá cacbua nh : tỷ trọng, độ xốp cấu trúc tính thể cacbua nhng yếu tố ảnh hởng lớn đến hiệu suất khí hoá bề mặt riêng Vì thiết bị loại khô sử dụng cacbua mịn, (có kích cỡ từ - mm) cho hiệu suất cao Dây chuyền sản xuất axetylen theo nguyên lý khô Knapsack đợc ứng dụng rộng rãi giới đợc mô tả hình vẽ 17 dới đây: Hình 17: Dây chuyền sử dụng thiết bị loại khổ 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 1, k) Tháp rửa cấp 2; I) Thùng ngâm khí Các hạt cacbua có kích cỡ - mm rơi từ băng tải (a) vào thùng nạp liệu (b) Băng tải đa nguyên liệu tới thùng chứa cacbua Do dòng cacbua đợc nạp tuần hoàn nên thùng nạp liệu (b) đầy Do lớp cacbua thùng (b) thực tế đóng vai trò van ngăn khí thiết bị khí hoá hệ thông dây chuyền Cacbua đợc nạp vào thiết bị khí hoá (e) quà bánh xe hình (c) băng tải nạp liệu (d) Hiện thiết bị khí hoá lớn có đờng kính 3,5 m chiều cao tổng cỡ m Trong thiết bị có tối đa 13 đĩa, đĩa đợc thiết kế dạng vành khăn có lỗ tròn luân phiên gần với thiết bị Một máy khuấy đợc đặt xen kẽ đĩa cánh khuấy Trục máy khuấy chuyển động làm quay cánh khuấy ngang bề mặt đĩa Khối cacbua rơi xuống đĩa cao lúc với nớc đa vào để sản xuất Hỗn hợp phản ứng bao gồm cacbua, nớc canxi hydroxit đợc khuấy trộn cánh khuấy theo phía hớng viền, rơi xuống điã thứ Khi hỗn hợp phản ứng đạt tới đĩa cuối hầu nh toàn khối cacbua bị khí hoá Canxi hydroxit chứa khoảng 6% nớc, rơi xuống buồng chứa vôi (f) lớp vôi dầy khoảng mm đóng vai trò nh van ngăn khí thiết bị khí hoá hệ thống băng tải vân chuyển vôi Vôi đợc tháo liên tục Khí sản phẩm thoát khỏi thiết bị qua băng tải trang chứa 25% axetylen 75% nớc Lợng nớc kết trình tản nhiệt phản ứng Tuỳ thuộc vào tải trọng thiết bị lơng bụi hydrat vôi mang theo axetylen lên tới vài trăm kg Băng tải trang (h) giữ lại phần lớn lợng bụi đa chúng trở lại thiết bị Phần bụi lại đợc đa 40 với khí sang tháp rửa khí cấp (i) Tại bùn vôi đợc phun vào khí axetylen nóng (khoảng 90oC) để rửa bụi vôi, phần nớc ngng tụ có làm lạnh đồng thời Trong tháp lửa cấp (k) khí axetylen đợc tới nớc phun từ đỉnh tháp để làm lạnh khí xuống dới 40oC, nớc tiếp tục bị ngng tụ Đồng thời tháp khí amoniac lẫn khí sản phẩm bị loại bỏ Khí axetylen rời khỏi tháp rửa qua thùng ngâm khí kín Sản phẩm thu đợc lẫn lợng tạp chất dạng hợp chất sunfua photphorua Dây chuyền knapsack phù hợp với lợng cacbua nạp vào 15 tấn/h, tơng đơng với sản lợng axetylen 3750 m3/h Trong toàn trình thu đợc khoảng 17,5 canxi hydroxit/h : áp suất thiết bị loại áp suất thấp xấp xỉ 1,15bar ( 1,15kPa) 2.2.3 Phơng pháp sản xuất axetylen trực tiếp từ than đá (quá trình hồ quang) Từ đầu năm 1960, ngời ta tiến hành loạt thí nghiệm chuyển hoá than đá thành axetylen sử dụng phơng pháp hồ quang plasma Kết đợc tổng hợp nh sau : * Có thể thu đợc hiệu suất axetylen đến 30% * Do khả đốt than nhanh dới tác dụng tia plasma mà sản lợng khí tổng hợp thu đợc cao so với chất bốc than đo điều kiện tiêu chuẩn Khí plasma H2 làm tăng hiệu suất axetylen * Hình vẽ dới trình bày sơ đồ nguyên lý thiết bị plasma nhiệt phân than hãng AVCO Hình 18: Lò hồ quang tập đoàn AVCO (Mỹ) bao gồm catốt phủ Vonfram làm lạnh nớc anốt đợc làm lạnh nớc Lò hồ quang đợc định hớng từ trờng bao quanh anốt, làm anốt lò quay nhanh tránh cháy bùng Nguyên liệu than đá thô tinh đợc đa vào lò dòng khí H2 bên catốt Ngoài ngời ta đa vào dòng khí không than bao quanh bên anốt catốt nh lớp vỏ bọc (còn gọi khí vỏ) Khi ngang qua vùng hồ quang hạt than dợc gia nhiệt nhanh chóng Chất bốc bị tách bị bẻ gãy tạo thành axetylen sản phẩm phụ, phần cặn rắn lại bao gồm hạt cốc mịn bao bọc bồ hóng Sau 41 thời gian c cỡ vài phần nghìn giây, hỗn hợp cốc-khí đợc làm nguội nhanh nớc khí Công nghệ hồ quang hãng Huls có hệ thống làm lạnh sơ tơng tự áp suất hệ biến đổi khoảng từ 0,2 - bar Dây chuyền thử nghiệm Huls sử dụng lò Plasma tơng tự nh trình cracking dầu thô nhng với công suất 500 KW Than khô đợc đa thẳng vào tia plasma, than bị tách tạo thành axetylen sản phẩm phụ khác lò phản ứng Dòng thiết bị đợc làm lạnh sơ hydrocacbon sản xuất etylen đợc làm lạnh trực tiếp nớc dầu Than cấu tử có nhiệt độ sôi cao đợc tách cyclon tháp rửa khí Vấn đề đặt việc thiết kế lò phản ứng đạt đợc khả trộn lẫn nhanh đồng thanvà tia plasma, tránh tạo muội cacbon thành thiết bị Một lợng nhỏ muội đợc, loại bỏ nớc theo chu kỳ Thời gian làm việc thiết bị hãng AVCO 2,5h hãng Huls 5h Hình 19: ảnh hởng tỷ tia Plasma đến trình cracking than Theo thực nghiệm mà Huls AVCO công bố thời gian phản ứng tốt yếu tố nh lợng tia plasma, điện áp suất có ảnh hởng đến hiệu suất axetylen (điều đợc trình bày hình vẽ trên) Ngoài chất lợng chất bốc than kích cỡ hạt than ảnh hởng đến hiệu suất axetylen Khí thoát trình axetylen có lợng CO tuỳ thuộc vào lợng oxy than Do có mặt ni tơ lu huỳnh than nên sản phẩm phụ khác đợc tạo thành nh HCN, CS2,COS mecaptan Do ngời ta phải thiết kế thêm hệ thống tách khí Hình 20: ảnh hởng áp suất đến hiệu suất axetylen lợng yêu cầu riêng 2.3 So sánh phơng pháp Quá trình sản xuất axetylen từ than đá hay cụ thể sản xuất axetylen từ canxi cacbua phơng pháp truyền thống nguồn cung cấp phần lớn lợng axetylen phục vụ thơng mại u điểm phơng pháp thu đợc axetylen đậm đặc, dễ dàng loại bỏ tạp chất, độ cao Ngoài sản xuất axetylen canxi cacbụa dựa nguồn than đá dồi rẻ tiền Nhợc điểm phơng pháp chi phí lợng điện lớn cho công đoạn sản xuất canxi cacbua, vốn đầu t cho dây chuyền sản xuất lớn, việc 42 vận chuyển nguyên liệu không thuận tiện, điều kiện làm việc nặng nhọc có nhiều bụi sinh trình sản xuất Phơng pháp sản xuất axetylen nhiệt phân than đá sử dụng hồ quang điện phơng pháp trực tiếp, giá đầu t thấp, tiến hành qua nhiều công đoạn Hiện trình sản xuất axetylen trực tiếp từ than đá sử dụng hồ quang đợc nghiên cứu thử nghiệm Mặc dù phơng pháp có giá thành đầu t thíp lơn so với phơng pháp nhng hiệu suất axetylen thấp nên cha đợc đa vào sản xuất quy mô công nghiệp: Phơng pháp sản xuất axetylen từ khí thiên nhiên có u điểm nguồn nguyên liệu rẻ, dồi dào, phơng pháp sản xuất đơn giản, cho hiệu suất cao Mặt khác 'quá trình đợc thực pha khí nên việc vận chuyển tự động hoá đợc diễn dễ dàng Sản phẩm phụ khí tổng hợp có giá trị hạ đợc giá thành sản phẩm Nhợc điểm phơng pháp không tận dụng đợc nhiệt sinh phản ứng Nhng xét cách toàn diện phơng pháp có tính kinh tế cao Trong phơng pháp sản xuất axetylen với nguồn nguyên khí thiên nhiên phơng pháp nhiệt phân oxy hoá không hoàn toàn cho hiệu cao phơng pháp nhiệt điện nên đợc sử dụng rộng rãi công nghiệp Hiện hai phơng pháp sản xuất axetylen từ cacbua canxì từ khí thiên nhiên đợc áp dụng Nhng việc áp dụng phơng pháp nguồn nguyên liệu sẵn có nơi đặt nhà máy quy địnhh Nếu nơi có nguồn than đá đá vôi dồi đào ta nên áp dụng phơng pháp sản xuất axetylen từ than đá đá vôi Nếu nơi có mỏ khí tự nhiên có trữ lợng tơng đối lớn, nguồn sản phẩm phụ tiêu thụ đợc ta nên áp dụng phơng pháp sản xuất axetylen từ khí thiên nhiên 2.4 Thuyết minh dây chuyền công nghệ Nguyên liệu khí tự nhiên oxy kỹ thuật sau đợc gia nhiệt sơ đến khoảng 600oC đợc đa vào thiết bị phản ứng Khí tự nhiên oxy kỹ thuật sau qua vùng trộn (buồng khuếch tán) để đảm bảo cho hỗn hợp khí đợc trộn đồng đều, nguyên liệu sau đợc trộn qua hệ thống phân phối khí (đây hệ thống gồm nhiều ống nhỏ có nhiệm vụ chia khí cháy thành cụm nhỏ tránh cháy ngợc trở lại hỗn hợp) đến vùng phản ứng Trong vùng phản ng phần khí thiên nhiên oxy kỹ thuật cháy để tạo nhiệt độ cần thiết cho việc hình thành axetylen (khoảng 1100 1500 0C) 43 Thời gian lu hỗn hợp khí nhiệt phân ngắn khoảng 0,005 - 0,02 giây để tránh phân huỷ sản phẩm Sau hỗn hợp khí nhiệt phân đợc nớc đến nhiệt đô 80oC Sau trình phần muội cacbon tạo thành đợc tách với nớc Sau xong khí nhiệt phân đợc đa qua phận làm lạnh tách muội (bao gồm làm lạnh nớc lọc điện) Sau khí nhiệt phân đợc nén đến áp suất 10at cho sang trình tinh chế axetylen dùng dung môi chọn lọc n-metyl Pyrolidon (đã trình bày phần trên) Để tăng hiệu cho trình ngời ta cho dung môi khí nhiệt phân ngợc chiều Phần khí tổng hợp thô đợc thoát đỉnh tháp khí dung môi đợc tách nhiều bậc cách giảm áp tăng nhiệt độ Dung môi chứa khí hấp phụ đợc đa sang tháp chng phần nhẹ (làm việc 1,2at) Sản phẩm Axetylen lấy sờn thiết bị phản ứng Dung lôi NMP đợc nhả hấp phụ hoàn toàn bậc thiết bị chng chân không Dung môi sau nhả hấp phụ đợc tuần' hoàn trở lại thiết bị hấp thụ Lợng dung môi tuần hoàn đợc trích liên tục 2% để tách polyme đóng bánh 44 [...]... Quá trình oxy hóa: ở nhiệt độ phòng Axetylen không tham gia phản ứng với oxy; tuy nhiên, nó tạo thành hỗn hợp nổ với không khí và oxy Với tác nhân oxy hoá nh ozon (O3), axit crôrnic (H2CrO4) Axetylen tạo thành axit foocmic (HCOOH), CO2 và các sản phẩm bị oxy hoá khác 13 phần ii: các quá trình công nghiệp sản xuất axetylen 2.1 Công nghệ sản xuất axetylen từ khí thiên nhiên và hydrocacbon [3, 4, 10, 11,... mật độ của khí sản phẩm vì nó là đại lợng tỉ lệ nghịch với độ sâu phân huỷ 2.1.4 Các công nghệ sản xuất axetylen từ khí thiên nhiên và từ hydrocacbon Để sản xuất axetylen ngời ta dùng phản ứng nhiệt phân hydrocacbon ở nhiệt độ cao, tuỳ theo cách cấp nhiệt để thực hiện phản ứng nhiệt phân hydrocacbon thành axetylen mà ngời ta chia thành nhóm các phơng pháp sau: + Quá trình nhiệt điện + Quá trinh oxy... + H2 Axetylua của đồng có tính nổ, ví dụ Cu 2C2.H2O, có thể thu đợc từ phản ứng của muối đồng (I) trong dung dịch amôniắc lỏng hoặc bằng phản ứng của muối đồng (II) với Axetylen trong dung địch kiềm có mặt chất phụ trợ nh hydroxylamine Các Axetylua đồng có thể tạ thành từ oxits đồng và các loại muối đồng khác Do đó, không sử dụng nguyên liệu bằng kim loại đồng trong hệ thống có mặt Axetylen Axetylua... biến để thu hồi axetylen, etylen Khi dùng nguyên liệu là khí tự nhiên với thành phần (% thể tích) đợc cho dới đây: Me tan 92,3% Butan 0,4% Etan 1 ,4% Ni tơ 5,4% Propan 0,5 % Ngời ta thu đợc khí sản phẩm có thành phần (thể tích) nh sau: Axetylen 14,5 Metan 16,3 Metyaxetylen 0,4 Etan 0,03 Di axetylen 0,6 Propan 0,02 Vinyl axetylen 0,1 Bezen 0,3 Dimetyl axetylen 0,01 Toluen 0,02 Metyl vinyl axetylen 0,04... dòng khí phải cố định trong quá trình phản ứng để đạt hiệu suất phản ứng cao, tránh hiện tợng cháy kích nổ và tạo cốc Công nghệ của BASF sản xuất axetylen từ khí tự nhiên đã đợc thực hiện từ năm 1950 Cho đến năm 1983 tổng sản lợng của axetylen trên toàn thế giới đợc sản xuất theo công nghệ này vào khoảng 400000 tấn/năm Hầu hết đều sử dụng phơng pháp tôi bằng nớc, chỉ có một nhà máy ở Đức sử dụng phơng... với dung môi là N-metyl pyrolidin (NMP) Khí cracking đợc tách thành 3 phần chính: - Khí tổng hợp thô - Những đồng đẳng cao hơn của axetylen và các hợp chất thơm (đợc pha loãng bằng khí tổng hợp thô để đảm bảo tính an toàn), đợc sử dụng nh nhiên liệu - Axetylen Hình vẽ 1 5 dới đây là sơ đồ tinh chế axetylen sử dụng dung môi Netyl pyrolidin (NMP) Khí cracking từ lò đốt đầu tiên đợc nén và đa vào thiết... liệu khí tự nhiên là 2400 m 3/h, thời gian lu của khí trong lò hồ quang khoảng vài mi li giây và sản phẩm thu đợc gồm 680kg axetylen, 46 kg etylen, 1900m3 khí H2 và 145 kg muội Ngoài ra còn có các đồng đẳng của axetylen chiếm khoảng 1,15% thể tích Lợng muội chiếm 9,4% trọng lợng nguyên liệu ban đầu Hydro sinh ra trong quá trình nhiệt phân đợc dùng để tổng hợp amoniac còn etylen đợc dùng để sản xuất. .. các điện cực đồng trục để' sản xuất ra axetylen từ hydrocacbon khí Theo phơng pháp này đã xây dựng đợc thiết bị công nghiệp với năng suất 25 tấnaxetylen/năm Sau này phơng pháp ngày càng đợc hoàn thiện hơn, ngời ta đa thêm vào hỗn hợp phản ứng sau khi đi ra khỏi vùng tia lửa điện một lợng nguyên liệu mới , nhờ thế nhiệt độ của hỗn hợp khí sau quá trình nhiệt phân giảm xuống một cách đáng kể (từ 1500 -... phân tách axetylen từ hỗn hợp khí cần phải loại bỏ lợng cặn này Việc lách axetylen từ các hỗn hợp khí của các quá trình trình chuyển hóa khác nhau là một vấn đề rất phức tạp Giới hạn nổ rất rộng của axetylen đã làm hạn chế sự lựa chọn các công nghệ tinh chế có hiệu quả lớn hơn Kết quả nghiên cứu sự phân huỷ, giới hạn nổ của axetylen và hỗn hợp của nó với các khí khác đã chỉ ra rằng nên tránh các điều... định của Axetylen lại cao hơn so với các hydrocacbon khác Mặt khác, đờng thẳng Axetylen trên đồ thị cắt các đờng hydrocacbon mạch dài hơn trớc tiên (vị trí nhiệt độ thấp) và cuối cùng là cắt đờng metan Vì vậy quá trình sản xuất Axetylen từ nguồn nguyên liệu metan (khí tự nhiên) cần nhiệt độ cao nhất Đờng cong cân bằng của phản ứng nhiệt phân metan phụ thuộc vào nhiệt độ mô tả bằng hình vẽ 2 sau: Axetylen,