Способ получения ацетилена из метана. Метан используют для получения ацетилена
Где применяют метан, этилен, ацетилен?
При неполном сгорании метана получают сажу, при каталитическом окислении формальдегид, при взаимодействии с серой сероуглерод.
Термоокислительный крекинг и электрокрекинг метана важные промышленные методы получения ацетилена.
Каталитическое окисление смеси метана с аммиаком лежит в основе промышленного производства синильной кислоты. Метан используют как источник водорода в производстве аммиака, а также для получения водяного газа (т. н. синтез-газа) : Ch5 + h3O #8594; CO + 3h3, применяемого для промышленного синтеза углеводородов, спиртов, альдегидов и др. Важное производное метана нитрометан.
Автомобильное топливо Метан широко используется в качестве моторного топлива для автомобилей. Однако плотность природного метана в тысячу раз ниже плотности бензина. Поэтому, если заправлять автомобиль метаном при атмосферном давлении, то для равного с бензином количества топлива понадобится бак в 1000 раз больше. Чтобы не возить огромный прицеп с топливом, необходимо увеличить плотность газа. Это можно достичь сжатием метана до 2025 МПа (200250 атмосфер) . Для хранения газа в таком состоянии используются специальные баллоны, которые устанавливаются на автомобилях.
Метан и парниковый эффект Метан является парниковым газом. Если степень воздействия углекислого газа на климат условно принять за единицу, то парниковая активность метана составит 23 единицы. Содержание в атмосфере метана росло очень быстро на протяжении последних двух столетий.
Сейчас среднее содержание метана Ch5 в современной атмосфере оценивается как 1,8 ppm (parts per million, частей на миллион) . И, хотя это в 200 раз меньше, чем содержание в ней углекислого газа (CO2), в расчете на одну молекулу газа парниковый эффект от метана то есть его вклад в рассеивание и удержание тепла, излучаемого нагретой солнцем Землей существенно выше, чем от СО2. Кроме того, метан поглощает излучение Земли в тех окошках спектра, которые оказываются прозрачными для других парниковых газов. Без парниковых газов СO2, паров воды, метана и некоторых других примесей средняя температура на поверхности Земли была бы всего 23C, а сейчас она около +15C.
Метан высачивается на дне океана через трещины земной коры, выделяется в немалом количестве при горных разработках и при сжигании лесов. Недавно обнаружен новый, совершенно неожиданный источник метана высшие растения, но механизмы образования и значение данного процесса для самих растений пока не выяснены
info-4all.ru
Как из метана получить ацетилен
Для того чтобы из метана получить ацетилен, необходимо провести реакцию дегидрирования. Прежде чем приступать к ее рассмотрению, проанализируем некоторые особенности углеводорода.
Характеристика ацетилена
Это газообразное вещество, являющееся первым представителем класса непредельных углеводородов (алкинов). Оно легче воздуха, плохо растворимо в воде. Молекулярная формула С2Н2, общая для всего класса СпН2п-2. Ацетилен считается активным химическим веществом, к тому же весьма взрывоопасным. Для того чтобы избежать чрезвычайных ситуаций, его хранят в герметичных стальных емкостях, добавляя к нему древесный уголь.
Получение из алканов
При разложении метана получен ацетилен. Данная химическая реакция осуществляется с использованием катализатора, происходит при повышенной температуре. Исходным веществом выступает первый представитель класса парафинов. При дегидрировании, помимо ацетилена, образуется водород.
Отвечая на вопрос о том, как из метана получить ацетилен, уравнение реакции представим в виде:
2СН4=С2Н2+3Н2
Карбидный способ
Можно из метана получить ацетилен или в качестве исходного вещества взять карбид кальция. Процесс протекает при обычных условиях. При взаимодействии карбида кальция с водой образуется не только ацетилен, но и гидроксид кальция (гашеная известь). Признаками протекания химического процесса будет выделение газа (шипение), а также изменение окраски раствора при добавлении фенолфталеина на малиновый цвет.
При применении в качестве исходного вещества технического карбида, имеющего различные примеси, в процессе взаимодействия наблюдается неприятный запах. Он объясняется присутствием в продуктах реакции таких ядовитых газообразных веществ, как фосфин, сероводород.
Крекинг нефтепродуктов
В настоящее время можно не только из метана получить ацетилен. Основным промышленным методом производства этого представителя алкинов считается крекинг (расщепление) углеводородов. Если из метана получить ацетилен, то энергетические затраты будут минимальными. Помимо недорогого и доступного сырья, такая технология привлекает производителей углеводородного сырья простотой технологического оборудования, применяемого в процессе дегидрирования метана.
Существует два варианта проведения подобного химического процесса. Первый способ базируется на пропускании метана через электроды, раскаленные до 1600 градусов по Цельсию. Технология предполагает резкое охлаждение полученного продукта. Второй вариант дегидрирования метана с получением ацетилена предполагает применение энергии, которая образуется при частичном горении этого алкина.
Баллоны, в которых содержится ацетилен, не могут комплектоваться бронзовыми вентилями, так как в составе бронзы содержится медь. Взаимодействие данного металла с ацетиленом сопровождается получением взрывоопасной соли.
Заключение
Ацетилен применяют в настоящее время в различных производственных областях. Он является ценным сырьем для синтеза этанола, пластмасс, каучуков, уксусной кислоты. Востребован этот представитель класса алкинов при резке и сварке металлов, в качестве яркого света в индивидуальных светильниках.
На базе ацетилена осуществляется синтез взрывчатых веществ, применяемых в виде детонаторов. В реакции окисления этого алкина в кислороде воздуха наблюдается сильное пламя. Не меньшую ценность имеет в химической промышленности и метан. Помимо применения его в качестве исходного вещества для производства ацетилена, он в больших количествах потребляется в качестве природного углеводорода в топливной промышленности. При его сгорании выделяется существенное количество теплоты.
загрузка...
worldfb.ru
Метан применение в получении с ацетиленом
Метан составляет сырьевую основу важнейших химических промышленных процессов получения углерода и водорода, ацетилена, кислородсодержащих органических соединений — спиртов, альдегидов, кислот. Получаемый при термическом разложении метана (реакция 1) мелкодисперсный углерод (газовая сажа) используется как наполнитель при производстве резины, типографских красок. Водород используется в различных синтезах, в том числе в синтезе аммиака. При высокотемпературном крекинге метана (реакция 2) получается ацетилен, необходимая высокая температура (1400—1600 С) создается электрической дугой. Одной из важных областей применения метана является получение так называемого синтез-газа — смеси оксида углерода(П) и водорода (реакции 3 и 4), используемого в дальнейшем для получения многих органических соединений. [c.69]
При возможности использования в качестве дешевого сырья парафиновых углеводородов большего молекулярного веса, чем метан, и при возможности сочетания установки по производству ацетилена с установкой, производящей аммиак и метанол, можно применять процессы пиролиза типа СБА. Объединение установок, производящих и потребляющих ацетилен, с установками для получения аммиака и метанола, ведет при полном использовании промышленных мопщостей к повышению их экономичности. Для создания таких комбинатов требуются очень большие капитальные затраты в течение довольно короткого времени, а также наличие рынков сбыта для всех продуктов. При наличии дешевых парафиновых углеводородов тяжелее метана возможно применение процессов тина процесса Вульфа для производства одного ацетилена (или ацетилена и этилена), не связанного с производством аммиака или другими процессами. Для процесса Вульфа не требуются установки, разделяющие воздух, и, следовательно, отсутствует побочный продукт такого разделения — азот, а выход остаточного газа в результате использования большей его части для обогрева печи и парообразования снижается до минимума. Возможно проведение процесса в таком режиме, когда весь остаточный газ будет расходоваться в самом процессе для обогрева печи, парообразования и для газогенераторного привода компрессоров. Этим обеспечиваются минимальные энергетические затраты и не остается побочных продуктов для использования за пределами установки. Возможно использование установок типа Вульфа или Копперс-Хаше для совместного производства ацетилена и бытового газа. [c.188]
Оказывается, таким образом, что при пиролизе метана с коротким периодом нагрева и в температурных пределах от 1050 до 1200°, могут быть получены лишь относительно невысокие выходы этилена. При этих условиях одновременно образуются как ацетилен, так и другие продукты, при более же высоких температурах превалирует ацетилен. Для оптимальных выходов непредельных углеводородов необходимы неактивные поверхности нагрева (состоящие из таких материалов как кварц, фарфор или медь, которые не ускоряют разложения метана на элементы). Полезным бывает также применение разбавляющих газов. Вследствие необходимости применять высокие температуры и вследствие относительно невысокой степени конверсии, метан не является подходящим сырьем для получения этилена. [c.139]
Широкое применение в нефтехимической промышленности находят также водород, метан и ацетилен. Большое количество водорода используется при получении аммиака из метана получают метанол, формальдегид и пластмассы ацетилен служит сырьем для производства акрилонитрила, тетрахлорэтана, моновинилацетилена, соответственно даюш,их бутадиен-акрило-нитрильный каучук, неопрен, раз-ати личные растворители и пр. [3 ]. [c.258]
Главная ценность статьи Бертло заключалась в обосновании положения что ацетилен, подобно этилену и метану, должен быть прототипом целого ряда углеводородов с общей формулой Сг Нги-а (С = 6), а метод получения ацетилена разложением органических веществ найдет широкое применение в экспериментальной химии. [c.32]
Относительная чувствительность определения углерода, водорода и воды в газах хроматографическим методом составляет не более 10 —При меньших концентрациях применяют различные способы концентрирования примесей [1], что ведет к усложнению процесса анализа, увеличению его длительности и расхода пробы. Абсолютная чувствительность при этом не возрастает и составляет порядка 10 —10 г. Применение электрического разряда позволило нам разработать методики хроматографического определения углерода в летучих неорганических гидридах, инертных газах, водороде и азоте, а также водорода и воды в гелии, аргоне и азоте с относительной чувствительностью до 1 10 % и абсолютной до 10 г. Значительное повышение чувствительности определения углерода, водорода и воды в газах достигнуто за счет перевода их под действием электрического разряда в метан и ацетилен с последующим фиксированием их пламенно-ионизационным детектором (ПИД). Наблюдаемый эф кт обусловлен более высокой чувствительностью ПИД к метану и ацетилену, чем катарометра к двуокиси углерода, водороду и воде. На рис. 1 представлена хроматограмма примесей водорода и воды в гелии, полученная с применением (а) и без применения (б) электрического разряда. [c.202]
Продукты эти большей частью вырабатываются в значительных количествах (отсюда и название — тяжелый органический синтез), и для их получения используются чаще всего непрерывные процессы с применением катализаторов нередко реакции протекают при высокой температуре, а иногда и при высоком давлении. В качестве сырья в основном органическом синтезе используют простые по строению веп .ества, преимущественно газы. Это углеводороды жирного ряда парафины (метан и его гомологи), олефины (этилен, пропилен, бутилены) и ацетилен, а также окислы углерода (окись и двуокись), водород, водяной пар. В меньших количествах применяются также ароматические углеводороды и их производные. Все эти вещества получают переработкой нефти, ископаемых углей, природного газа они содержатся в природном и попутном нефтяном га.зе (парафины), газах нефтепереработки (парафины и олефины) и в коксовом газе (этилен, пропилен, метан, водород). Двуокись углерода обычно выделяют из различных газов — отходов других производств. [c.254]
Д. С. Циклис и М. Д. Бородина [27] исследовали синтез синильной кислоты из аммиака и метана. Эти авторы опубликовали также результаты, полученные при попытках синтеза ацетилена путем адиабатического сжатия смесей метана с азотом, аргоном, гелием, криптоном и ксеноном [28]. Реакция образования ацетилена из метана не протекала при сжатии чистого метана до 10 кбар. Однако применение смесей метана с указанными выше газами, обладающими меньшей теплоемкостью по сравнению с метаном и обеспечивающими более высокую температуру при адиабатическом сжатии, позволило авторам получить ацетилен при этом содержание ацетилена в газовой смеси достигало 0,5 об. %, что составляло свыше 30% от равновесного выхода ацетилена в этих условиях. [c.148]
Применение алканов. Зная свойства метана, можно составить представление о его применении. Оно весьма разнообразно. Благодаря большой теплотворной способности метан в больших количествах расходуется в качестве топлива (в быту и в промышленности). Широко применяют получаемые из него вещества водород, ацетилен, сажу. Метан служит исходным сырьем для получения формальдегида, метилового спирта, а также различных синтетических продуктов. [c.292]
Однако в последние годы начали находить все большее и большее применение более эффективные методы получения ацетилена—термическим или термоокислительным пиролизом углеводородов. В качестве сырья для получения ацетилена данными способами могут применяться любые предельные углеводороды, как газообразные, так и жидкие. Чаще всего применяется для этой цели метан из-за его доступности и дешевизны. Однако использование других, более тяжелых углеводородов, например пропана или бутана, представляет также практический интерес (при наличии свободных ресурсов их), так как затрата энергии на получение ацетилена из этих углеводородов меньше, чем при получении его из метана, а технологическое оформление процесса вследствие возможности осуществления его при более низкой температуре проще. Применение пропана и бутана является особенно целесообразным в тех случаях, когда по условиям производства требуется и этилен, и ацетилен. [c.197]
Уксусный альдегид может быть получен различными путями дегидрированием или окислением этилового спирта, окислением легких углеводородов—этана, пропана и бутана, присоединением воды к ацетилену. Ацетилен, необходимый для синтеза уксусного альдегида последним из указанных методов, производится из карбида кальция, а также электро- или термокрекингом углеводородов. Кроме того, он может быть получен окислительным пиролизом природных газов (содержащих метан) или газов нефтепереработки, резервы которых в СССР практически неисчерпаемы. Применение этих газов для указанной цели создает возможность эффективного использования весьма доступного технического сырья. [c.216]
Присутствие некоторых примесей в этилене, применяемых в качестве исходного сырья для получения полиэтилена, является недопустимым. Поэтому определение вредных примесей в этилене представляет большой интерес. Для определения таких примесей применен метод масс-спектрометрического анализа. При снятии масс-спектров непригодного (неочищенного) для полимеризации этилена были обнаружены в качестве основных примесей вещества, дающие ионы с массами 15—16 (метан) и 25—26 (ацетилен). Так как ники ацетилена (основная масса 26 и осколочная масса 24) совпадают с осколочными массами этилена, то применяется компенсационный метод измерения с регистрацией на гальванометре. Учитывая то, что основной пик этилена 28 ед. массы и осколочный ник 27 ед. массы присущи только этилену, то для обработкрг результатов нами был применен метод отношений. Для построения градуировочного графика, а также для уточнения интенсивности 11пков с массами 27 и 28 произведена очистка этилена от ацетилена и приготовлены искусственные смеси очищенного этилена [c.100]
В нашей стране наибольшие количества метана используются в качестве бытового газа. Применение метана для органического синтеза — одна из труднейших задач, так как метан наиболее пассивен из всех парафиновых углеводородов. Однако эта задача в настоящее время принципиально (а в ряде случаев н практически) разрешена. Метан может быть превращен путе.м термического крекинга или под действием тлеющих разрядов в зысокореакционноспособный углеводоро д — ацетилен. Можно каталитически окислить метан до муравьиного альдегида или муравьиной кислоты хлорированием метана могут быть получены хлористый метил, хлористый метилен, хлороформ, четырех-хлористый углерод, а нитрованием — нитрометан. Метан также используется для промышленного синтеза синильной кислоты. Важный путь использования метана — конверсия его в окись углерода и водород (исходная смесь для синтеза метанола, син-тина и синтола), протекающая при действии на метан паров воды при высокой температуре в присутствии катализаторов. Наконец, большие количества метана используются для получения сажи (термическое разложение метана на углерод и водород), В Советском Союзе этим путем ежегодно получают сотни тысяч тонн сажи, предназначенной в качестве наполнителя для синтетического каучука и для других целей. [c.32]
Углеводородные газы (метан, зтан, пропан, бутан, этилен, ацетилен) находят применение при производстве пластмасс, синтетических каучуков, химических волокон и т.д. Водород, хлористый водород, оксид углерода и другие широко используются при получении продуктов органического синтеза. Аммиак применяется в холодильной технике, при производстве удобрений и т.д. [c.280]
Э. Бонаугури (Е. Bonauguri). Миланский университет. Италия. Докладчик сообщил об установке оксо-синтеза для получения масляного и изомасляного альдегидов, но не указал производительности этой установки. Весьма интересно его мнение о целесообразности применения оксо-синтеза для производства к-бутилового спирта в более крупном масштабе, например 15 000—30 000 т год. Если же будет вырабатываться 10 000—20 000 тп1год изомасляного альдегида или изобутилового спирта, то найдет ли это количество рынок сбыта по крайней мере в Италии Не более ли целесообразно синтезировать к-бутанол через метан, ацетилен, уксусный альдегид, кротоновый альдегид Не будет ли более удобно при оксо-синтезе остановиться на альдегиде для производства 2-этилгексанола [c.284]
Резчиков В.Г..Кузнецова Т.С.,Зорин А.Д.-В кн. Получение и анализ веществ особ.чистоты.-М.,1978,с.202-207 РЖХим,1979,12Г170. Применение электрического разряда для повышения чувствительности хроматографического определения углерода, водорода и воды в газах. (Предложен метод определения указанных веществ с относительной чувствительностью до 1 10 об.% и абсолютной до 10 г за счет конверсии их в метан и ацетилен в разрядной камере с последующим детектированием пламенно-ионизационным детекторои.) [c.52]
После успешного внедрения в промышленность начавшего развиваться примерно с 1894 г. производства ацетилена из карбида кальция вни,мание к пиро-генетическому способу на время ослабло. Только значительно позднее интерес к этому методу снова возрос в связи с увеличивающимся предложением дешевого органического сырья, как например природный газ. с.месь газообразных парафинов и олефинов крекинга, сырая нефть и различные ее погоны, тяжелые смолы и асфальты. Транспортировка метана, являющегося главной составной частью природного газа, невыгодна для многих районов его добычи, а применение его как топлива и источника сажи ограничено. Поэтому и были начаты поиски способов превращения метана в другае углеводороды. Однако для быстрого разложения метана требуется настолько высокая температура, что образование при этом парафинов и олефинов в больших количествах становится невоз.можньш хогя даже ароматические углеводороды могут быть получены при 1200°, все-таки наиболее важным способом использования. метана обещает быть конверсия его в ацетилен. Вследствие этого высокотемпературный крекинг метана и привлек к себе больше внимания, че.м другие пирогенетические процессы, предложенные для получения ацетилена. В некоторых странах Европы, не богатых запасами природных газов, была изучена также возможность пиролиза газов коксовых печей, водяного газа и содержащих метан смесей, получаемых из окисей углерода и водорода, нередко являющихся дешевыми побочными продуктами. Некоторый интерес как потенциальный источник ацетилена представляет крекинг дешевых нефтяных остатков, асфальтов и смол. Газообразные парафины и олефины и низкокипящие погоны представляют ценность для других целей, поэтому на них как на сырье для получения ацетилена обращалось меньше внимания. [c.38]
chem21.info
Ацетилен из метана - Справочник химика 21
из "Ацетилен, его свойства, получение и применение"
Окись этилена превращали в акрилонитрил (стр. 38), этиленгликоль и диэтиленгликоль, поверхностно-активные вещества (например, игепаль jaHaij eH fO Ha HalsOSOgNa) и т. д. Другим продуктом переработки этилена был хлористый этилен (12 ООО т). Как уже указывалось, не весь этилен, производимый в Германии даже в то время, получали из ацетилена. Около 20 ООО т/го0 получали термическим крекингом или окислительным пиролизом этана. [c.40] Вплоть до 30-х годов единственный промышленный процесс получения ацетилена был основан на реакции карбида кальция с водой. До сих пор в количественном отношении этот процесс является нреобладаюпщм, однако в период широкого распространения ацетилена для различных применений были разработаны новые процессы производства ацетилена, которые развивались параллельно с производством ацетилена из карбида, но не смогли вытеснить его. [c.40] Бертло в 1862 г. получил ацетилен действием электрической искры на метан. В 1866 г. Маклеод обнаружил ацетилен при горении метана в струе кислорода, а в 1867 г. Рейт показал, что ацетилен образуется при проскоке пламени в бунзеновскую горелку. В 1880 г. Юнгфляйш осуществил неполное сгорание газа, содержащего метан. Пропустив газообразные продукты сгорания через медноаммиачный раствор и обработав кислотой выпавший осадок ацетиленида меди, он смог выделить ацетилен. Некоторые исследователи обнаружили ацетилен среди продуктов, образуюпщхся при высокотемпературном пиролизе, и других углеводородов. К 1920 г. в нескольких странах имелось дешевое углеводородное сырье в виде природного, заводского и коксового газа. Возможность использования этого сырья для получения ацетилена стимулировала большое количество исследований в разных странах [76]. [c.40]Вернуться к основной статье
chem21.info
Где применяют метан, этилен, ацетилен?
Применение метана Метан — наиболее термически устойчивый насыщенный углеводород. Его широко используют как бытовое и промышленное топливо и как сырьё для промышленности. Так, хлорированием метана производят метилхлорид, метиленхлорид, хлороформ, четырёххлористый углерод. При неполном сгорании метана получают сажу, при каталитическом окислении — формальдегид, при взаимодействии с серой — сероуглерод. Термоокислительный крекинг и электрокрекинг метана — важные промышленные методы получения ацетилена. Каталитическое окисление смеси метана с аммиаком лежит в основе промышленного производства синильной кислоты. Метан используют как источник водорода в производстве аммиака, а также для получения водяного газа (т. н. синтез-газа) : Ch5 + h3O → CO + 3h3, применяемого для промышленного синтеза углеводородов, спиртов, альдегидов и др. Важное производное метана — нитрометан. Автомобильное топливо Метан широко используется в качестве моторного топлива для автомобилей. Однако плотность природного метана в тысячу раз ниже плотности бензина. Поэтому, если заправлять автомобиль метаном при атмосферном давлении, то для равного с бензином количества топлива понадобится бак в 1000 раз больше. Чтобы не возить огромный прицеп с топливом, необходимо увеличить плотность газа. Это можно достичь сжатием метана до 20–25 МПа (200–250 атмосфер) . Для хранения газа в таком состоянии используются специальные баллоны, которые устанавливаются на автомобилях. Метан и парниковый эффект Метан является парниковым газом. Если степень воздействия углекислого газа на климат условно принять за единицу, то парниковая активность метана составит 23 единицы. Содержание в атмосфере метана росло очень быстро на протяжении последних двух столетий. Сейчас среднее содержание метана Ch5 в современной атмосфере оценивается как 1,8 ppm (parts per million, частей на миллион) . И, хотя это в 200 раз меньше, чем содержание в ней углекислого газа (CO2), в расчете на одну молекулу газа парниковый эффект от метана — то есть его вклад в рассеивание и удержание тепла, излучаемого нагретой солнцем Землей — существенно выше, чем от СО2. Кроме того, метан поглощает излучение Земли в тех «окошках» спектра, которые оказываются прозрачными для других парниковых газов. Без парниковых газов — СO2, паров воды, метана и некоторых других примесей средняя температура на поверхности Земли была бы всего –23°C, а сейчас она около +15°C. Метан высачивается на дне океана через трещины земной коры, выделяется в немалом количестве при горных разработках и при сжигании лесов. Недавно обнаружен новый, совершенно неожиданный источник метана — высшие растения, но механизмы образования и значение данного процесса для самих растений пока не выяснены
этилен применяется для получения этилового спирта, полиэтилена. Метан это стероид, орального применения. Ацетилен применяется в промышленности в качестве горючего для газовой сварки и резки металлов, а также в качестве сырья для различных химических производств.
метан — наиболее термически устойчивый насыщенный углеводород. Его широко используют как бытовое и промышленное топливо и как сырьё для промышленности. Так, хлорированием метана производят метилхлорид, метиленхлорид, хлороформ, четырёххлористый углерод. При неполном сгорании метана получают сажу, при каталитическом окислении — формальдегид, при взаимодействии с серой — сероуглерод. Термоокислительный крекинг и электрокрекинг метана — важные промышленные методы получения ацетилена. Каталитическое окисление смеси метана с аммиаком лежит в основе промышленного производства синильной кислоты. Метан используют как источник водорода в производстве аммиака, а также для получения водяного газа (т. н. синтез-газа): Ch5 + h3O → CO + 3h3, применяемого для промышленного синтеза углеводородов, спиртов, альдегидов и др. Важное производное метана — нитрометан. Автомобильное топливо Метан широко используется в качестве моторного топлива для автомобилей. Однако плотность природного метана в тысячу раз ниже плотности бензина. Поэтому, если заправлять автомобиль метаном при атмосферном давлении, то для равного с бензином количества топлива понадобится бак в 1000 раз больше. Чтобы не возить огромный прицеп с топливом, необходимо увеличить плотность газа. Это можно достичь сжатием метана до 20–25 МПа (200–250 атмосфер). Для хранения газа в таком состоянии используются специальные баллоны, которые устанавливаются на автомобилях. Метан и парниковый эффект Метан является парниковым газом. Если степень воздействия углекислого газа на климат условно принять за единицу, то парниковая активность метана составит 23 единицы. Содержание в атмосфере метана росло очень быстро на протяжении последних двух столетий. Сейчас среднее содержание метана Ch5 в современной атмосфере оценивается как 1,8 ppm (parts per million, частей на миллион). И, хотя это в 200 раз меньше, чем содержание в ней углекислого газа (CO2), в расчете на одну молекулу газа парниковый эффект от метана — то есть его вклад в рассеивание и удержание тепла, излучаемого нагретой солнцем Землей — существенно выше, чем от СО2. Кроме того, метан поглощает излучение Земли в тех «окошках» спектра, которые оказываются прозрачными для других парниковых газов. Без парниковых газов — СO2, паров воды, метана и некоторых других примесей средняя температура на поверхности Земли была бы всего –23°C, а сейчас она около +15°C. Метан высачивается на дне океана через трещины земной коры, выделяется в немалом количестве при горных разработках и при сжигании лесов. Недавно обнаружен новый, совершенно неожиданный источник метана — высшие растения, но механизмы образования и значение данного процесса для самих растений пока не выяснены.
touch.otvet.mail.ru
Способ получения ацетилена из метана
Изобретение относится к способу получения ацетилена окислительным пиролизом метана в присутствии кислорода и катализатора, характеризующемуся тем, что катализатор нагревают пропусканием через него электрического тока до температур 700-1200°С, в качестве катализатора используют термообработанный на воздухе при температурах 900-1100°С фехралевый сплав, а соотношение метан:кислород изменяют в интервале значений 5:1-15:1. Применение настоящего способа позволяет увеличить выход и селективность процесса. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.
Изобретение относится к области нефтеперерабатывающей, нефтехимической промышленности и к газопереработке, а именно к способу получения ацетилена из метана.
Как известно, до сих пор не существует приемлемой технологии использования попутных и нефтяных газов, которые десятками миллионов тонн в год сжигаются в факелах. Есть несколько направлений по разработке технологий утилизации этого углеводородного сырья, по которым проводятся исследования. Это, например, разложение C1-С3 парафинов с получением водорода в качестве основного целевого продукта. Другой путь - превращение природного газа в химические продукты, который основан на сложном энерго- и капиталоемком процессе предварительного превращения в синтез-газ.
В последнее время вызывает интерес одноступенчатый процесс превращения метана в химические продукты, например, высокотемпературный (≥900°С) окислительный пиролиз C1-С3 газов до ацетилена. Факт образования ацетилена при неполном сгорании углеводородов известен давно (Евланов С.Ф., Лавров Н.В. // Научные основы каталитической конверсии углеводородов, 1977, с.210-232). При оптимизации выхода ацетилена упор делался на конструирование различных видов горелок и подбор различных условий сгорания углеводородного сырья. Процесс окислительного пиролиза имеет ряд особенностей: очень короткая продолжительность нахождения исходных веществ в реакторе (несколько миллисекунд), высокая температура реакции (1200-1400°С), давление - атмосферное или несколько повышенное, резкое охлаждение реакционных продуктов до температуры ниже 300°С с использованием в качестве охлаждающей среды воды или масла (резкое охлаждение позволяет предотвратить разложение получаемого ацетилена на углерод и водород).
В патенте EP №0178853 приводится технология, согласно которой часть метана частично сжигают, и высокотемпературную газовую смесь (Т>1000°С) пропускают через псевдоожиженный или фонтанирующий слой частиц инертного материала: шамота, кварца, корунда, диоксида циркония, карборунда и др. для уменьшения температурного градиента в потоке газа. При этом максимальная селективность и выход по С2+-углеводородам равны 30% при конверсии метана 62.8% при 1151°С.
Недостатком указанного способа является то, что часть метана расходуется в качестве топлива для нагрева всей массы газа до 1200-1400°С. Кроме того, для сохранения менее прочных, чем метан, молекул С2+ углеводородов применяется закаливание всей смеси водой, т.е. быстрое охлаждение смеси до ~300°С, что весьма усложняет технологию.
Известны работы по исследованию окислительной конденсации метана, в которых основное внимание уделялось поиску катализаторов и исследованию механизма реакции, протекающей при 650-850°С (В.С.Арутюнов, О.В.Крылов. Окислительные превращения метана. М.: Наука, 1998). Именно при указанных температурах (650-850°С) возможно получение значительных выходов этана и этилена при окислении метана.
Наиболее близким к предлагаемому является способ получения углеводородов С2-С4, где впервые был использован термин «каталитический окислительный пиролиз метана» (А.с. СССР №1216937, прототип). Данный способ осуществляют при 800-950°С, времени контакта 0,1-2,5 с, содержании в исходной смеси 10-20 об.% кислорода и 90-80 об.% метана в присутствии катализатора состава, мол.%: Bi2O3 0,95-7,59 и МеО 92,41-99,05, где Me - Mg, Ca, Sr, Ва. Катализатор позволил увеличить выход углеводородов С2+ до 10 мол.% на пропущенный метан при селективности 78,5%. Тем не менее, основными продуктами являются этан и этилен. Ацетилена в получаемой смеси нет, и конверсия метана очень мала - до 20%, что дает низкие выходы по продуктам.
Целью данного изобретения является увеличение выхода и селективности процесса по ацетилену за счет использования катализатора нового типа и изменения технологии окислительного пиролиза.
Предлагаемый способ получения ацетилена окислительным пиролизом метана в присутствии кислорода включает использование в качестве катализатора термообработанного на воздухе при 900-1100°С фехралевого сплава в виде спиралей, лент, стержней и других форм. Нагревание катализатора осуществляют пропусканием через него электрического тока до температур 700-1200°С, а соотношение метан: кислород изменяют в интервале значений 5:1-15:1.
Контакт кислородсодержащих смесей на основе метана в определенных пропорциях СН4/О2 (воздух) с проволокой из термообработанного фехраля, нагрето и электрическим током до температур от 750°С до >1200°С дает каталитический эффект с изменением селективности по С2-углеводородам по сравнению с газофазным, окислительным пиролизом метана. Газовая смесь подается холодной, и только контакт с раскаленным фехралевым сплавом приводит к каталитическому эффекту. Так как газовая смесь подается холодной, проскок части холодного газа приводит к резкому охлаждению продуктов реакции, образовавшихся при контакте с высокотемпературной фехралью, т.е. к закаливанию продуктов окислительного пиролиза и повышению выхода C2-углеводородов, в первую очередь, ацетилена.
В качестве катализатора использован сплав «фехраль» в виде различных форм, преимущественно в виде проволоки диаметром 0,25 мм.
Марка сплава: Х 23 Ю5 Т, состав: С - до 0,05%; Si - до 0,5%; Mn - до 0,3%; Ni - до 0,6%; S - до 0,015%; Р - до 0,03%; Cr - 22-24% Се - до 0,1%; Ti - 0,2-0,5%; Al - 5-5,8%; Ca - до 0,1%; остальное железо. Изготовитель - ОАО металлургический завод «Электросталь», ГОСТ 12766 1-90.
Подготовка фехраля включала в себя несколько операций: проволоку или ленту массой 0,26-0,28 г скручивали в спираль с внешним диаметром 5 мм, обезжиривали промыванием в ацетоне и прокаливали на воздухе в муфельной печи при температуре 1000°С в течение 21 ч. В результате такой окислительной термообработки на поверхности сплава образуется оксидный слой, состоящий в основном из оксида алюминия.
Подготовленную таким образом спираль надевали на керамическую трубку диаметром 2 мм и помещали в проточный реактор.
Схема установки для окислительного пиролиза метана представлена на чертеже: а - вид спереди, б - вид сбоку. Схема установки включает кварцевый реактор 1, фехралевую спираль 2 на керамической трубке 3, лабораторный автотрансформатор (ЛАТР) 4, окно из оптического кварца 5 и оптический пирометр 6 с лазерным наведением на спираль.
Реактор работает следующим образом. На спираль 1 при помощи ЛАТР'а 3 подают напряжение, что позволяет нагревать ее до необходимых температур от 700 до 1200°С. Фиксацию температуры проводят с использованием оптического пирометра 6 (ПД-7, производитель ОАО НПП «Эталон», г.Омск) с лазерным наведением на спираль. Для этого реактор снабжен окном из оптического кварца 5. На разогретую проволоку подают исходный реакционный газ. Газ контактирует с разогретой спиралью и выходит. Пробу смеси после реактора направляют на хроматографический анализ, который проводят на хроматографе марки ЦВЕТ-500М. Содержание остаточного метана, а также образующегося этана, этилена и ацетилена фиксируют с помощью детектора по ионизации в пламени. Условия хроматографирования: капиллярная колонка с неподвижной фазой SiO2 длиной 15 м, давление газа-носителя - азот - 1 кгс/см2, расход воздуха 300 мл/мин, расход водорода 30 мл/мин, температура колонки 50°С.
Предлагаемый способ проиллюстрирован примерами.
Пример 1.
Реакционную смесь состава: 15 об.% метана и 85 об.% азота (без кислорода, соотношение метан/кислород 1/0) пропускают через реактор при температуре спирали 1100°С с объемной скоростью 76 мл/мин. Спираль изготовлена из проволоки диаметром 0,25 мм. Конверсия метана и селективности по продуктам приведены в таблице.
Пример 2-3.
Аналогичны примеру 1, но реакционную смесь пропускают через реактор при температуре спирали 760°С и 890°С соответственно. Спираль изготовлена из ленты шириной 1 мм и толщиной 0,4 мм. Конверсия метана и селективности по продуктам приведены в таблице.
Пример 4.
Аналогичен примеру 1, но реакционную смесь пропускают через реактор при температуре спирали 970°С. Конверсия метана и селективности по продуктам приведены в таблице.
Пример 5.
Аналогичен примеру 1, но реакционную смесь состава: 15 об.% метана, 1 об.% кислорода (соотношение метан/кислород 15/1) и 84 об.% азота пропускали через реактор при температуре спирали 1170°С.
Пример 6 и 7.
Аналогичны примеру 5, но реакционную смесь пропускают через реактор при температуре спирали 1000°С и 960°С.
Пример 8.
Аналогичен примеру 5, но реакционную смесь пропускают через реактор при температуре спирали 830°С. Спираль изготовлена из ленты шириной 1 мм и толщиной 0,2 мм.
Пример 9.
Аналогичен примеру 5, но реакционную смесь пропускают через реактор при температуре проволоки 750°С.
Пример 10.
Реакционную смесь состава: 15 об.% метана, 1 об.% кислорода (соотношение метан/кислород 15/1) и 84 об.% азота пропускают через реактор при температуре спирали 1160°С и скорости потока через реактор 80 мл/мин.
Пример 11.
Аналогичен примеру 10, но реакционную смесь состава: 20 об.% метана, 1,33 об.% кислорода (соотношение метан/кислород 15/1) и 78,67 об.% азота пропускают через реактор при температуре спирали 1150°С.
Пример 12.
Реакционную смесь состава: 15 об.% метана, 1,67 об.% кислорода (соотношение метан/кислород 9/1) и 83,33 об.% азота пропускают через реактор при температуре проволоки 760°С. Скорость потока 75 мл/мин. Спираль изготовлена из проволоки диаметром 0,25 мм.
Пример 13 и 14.
Аналогичны примеру 12, но реакционную смесь пропускают через реактор при температуре проволоки 850°С и 930°С соответственно. Спираль изготовлена из ленты шириной 1 мм и толщиной 0,4 мм.
Пример 15, 16 и 17.
Аналогичны примеру 12, но реакционную смесь пропускают через реактор при температуре проволоки 1040°С, 1110°С и 1230°С соответственно.
Конверсия метана и селективности по продуктам приведены в таблице. Как видно из таблицы, данное изобретение позволяет получать ацетилен с селективностью до 41,8% и этилен с селективностью 3,3%, конверсия метана 56,4%.
Значительно увеличен общий выход по С2 - углеводородам - 25,5% (максимальный по прототипу составляет 9,7%).
1. Способ получения ацетилена окислительным пиролизом метана в присутствии кислорода и катализатора, отличающийся тем, что катализатор нагревают пропусканием через него электрического тока до температур 700-1200°С, в качестве катализатора используют термообработанный на воздухе при температурах 900-1100°С фехралевый сплав, а соотношение метан:кислород изменяют в интервале значений 5:1-15:1.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что термообработанный фехралевый сплав используют в виде спиралей, лент, стержней.
www.findpatent.ru
Как получают ацетилен из метана
Ацетилен представляет собой вещество, относящееся к классу алкинов. Иными словами, это углеводород, который имеет в каждой молекуле тройную связь. При этом химическая формула ацетилена выглядит следующим образом: С2Н2. Само по себе это вещество является бесцветным газом, который значительно легче воздуха. Получают ацетилен из метана. Вещество является химически активным и взрывоопасным.
Как получить ацетилен
Из метана в домашних условиях получить ацетилен очень сложно. Самый простой метод выделения данного газа – это реакция воды с карбидом кальция. Многие из вас, наверное, помнят, как бросали в лужи кусочки этого вещества и какая происходила реакция. При этом отмечалось бурное шипение. Что касается карбида кальция, то он постепенно таял, образовывая большое количество пены. Подобную реакцию можно записать так:
СаС2+2Н2О=С2Н2+Са(ОН)2.
Многие используют технический карбид кальция, который содержит большое количество примесей. В результате этого при реакции с водой вещество выделяет неприятный запах. Возникает он из-за образования вместе с ацетиленом незначительного количества паров ядовитых газов. Чаще всего это фосфин, сероводород и так далее. Этот способ считается самым распространенным, так как получить ацетилен из метана можно только при помощи специального оборудования.
Получение в промышленности
Как получают ацетилен из метана в промышленных условиях? В настоящее время применяется только один метод – крекинг. В процессе получения ацетилена осуществляется разрыв связей -С-С. Происходит это в присутствии катализаторов и при воздействии достаточно высоких температур. Для получения используется метан – природный газ. Это недорогое и легкодоступное сырье. Именно по этой причине крекинг является наиболее обоснованным методом как в экономическом плане, так и в техническом.
Как осуществляется крекинг
Осуществить превращения "метан - ацетилен" можно несколькими способами. В первом случае природный газ пропускают через предварительно раскаленные электроды. При этом температура может доходить до 1600 °С. После нагрева происходит быстрое охлаждение. Второй способ основан на использовании тепла, которое образуется в результате частичного сгорания ацетилена.
Уравнения реакций "метан - ацетилен" записываются следующим образом:
- В I случае: 2СН4 = С2Н2 + 3Н2.
- Во II случае: 6СН4 + 4О2 = С2Н2 + 8Н2 + 3СО + СО2 + 3Н2О.
Специалисты не рекомендуют использовать для хранения ацетилена баллоны, оснащенные вентилями из бронзы. Ведь в состав этого сплава входит медь. Так как ацетилен химически активен, он может вступить в реакцию с металлом. В результате этого образуются взрывоопасные соли.
Применение ацетилена
Ацетилен – это вещество, которое широко применяется в различных промышленных отраслях. Чаще всего этот газ используют при изготовлении этилового спирта в качестве основного сырья. Помимо этого, ацетилен применяют для получения определенных видов каучука, уксусной кислоты и пластмассы.
Активно используется данный газ и при проведении сварочных работ, а также при резке различных металлов. Стоит отметить, что при окислении кислородом ацетилена образуется сильное пламя. Газ является источником достаточно яркого света в светильниках автономного типа. На основе ацетилена производят взрывчатые вещества, которые в дальнейшем применяются как детонаторы.
4u-pro.ru
