4 Amaliy mashg‘ulot: Metanni to‘g‘ri oksidlantirish usulini о‘rganish

METANNI TERMOOKSIDLASH PIROLIZI. Piroliz-bu moddalani yukori xarorat natijasida parchalashdir. Vodorodni kimyoviy usulda olishga tabiiy gazni pirolizi maxalida asitelen bilan birga olinadigan vodorod xam kiradi. Asitelen kimyo sanoatilda kauchuk, plastmassa, spirtlar, kimyoviy tola va boshkalar igshlab chikarishda xamda metallarni kesish va payvandlashda ishlatiladi. Shu vaktga kadar asitelenni kalsiy karbididan olishgan:
CаС2+2Н20=Са(ОН)2+С2Н2+Q (4.1.1.)
Ammo bu usulda avvalgi kalsiy karbidini olish uchun elektr energiyasi ko‘p sarflanadi. Shuning uchun,hozirgi eng qulay-bu tabiiy gaz tarkibidagi metanni pirolizidir:
2СН4=С2Н2+3Н2-376,45кж (4.1.2.)
Asitelenni muvozanatdagi konsentrasiyasi 1970Kda eng ko‘p bulib,25% (xajmiy)ga tengdir. Bu vaktda ko‘plab vodorod chikadi, ya’ni asitelenga karaganda uch marta ortik vodorod olinadi. Bu reaksiya endotermik bulgani uchun metanni 1670-1770K gacha (1400-15000 S) qizdirish lozim va bunga kerak buladigan issiqlikni reaksiyaga kirishayotgan tabiiy gazni bir qismini kislorodda yoqish hisobiga (ya’ni termooksidlash hisobiga)olinadi:
CН4+2О2=СО2+2Н20+Q (4.1.3.)
1770K dan yuqorida asetilen uglerod va vodorodga parchalana boshlaydi: C2Н2=2С+Н2-Q (4.1.4.)
uchun xam, piroliz sanoati xarorat 1670-1770K atrofida amalga oshiriladi. Metanni juda qisqa vaqt 0,01sek.-0,003sek.dan oshirmay qizdirish kerak, aks holda asitelen intensiv holda uglerod «S»ga parchalanib ketadi:
С2Н2=2С+Н2-Q (4.1.4.)
Bunga yo‘l qo‘ymaslik uchun reaktordan chiqayotgan gaz aralashmani «chiniqtirish» kerakdir, ya’ni reaksion gaz aralashmasini 1570:1770K dan 350- 360K (80-900 C) gacha tezlikda sovutmoq kerakdir, bu esa reaktordan chiqayotgan gaz aralashmasiga suv purkash bilan amalga oshiriladi. Metanni asitelenga o‘tish xajm kengayishi ya’ni 2 mol metan 4mol asitelen va vodorod aralashmasi hosil qilish bilan ketgani uchun bosimni kamaytirish yoki metanga inert gaz qo‘shib, asitelen olishdir. Ammo, qurilmaning unumdorligini oshirish, apparatlar o‘lchamini qisqartirish uchun 4MPagacha bosim qo‘llaniladi, lekin bu holda reaksiya chapga ketib qolmasligi uchun harorat esa biroz qo‘tariladi. Piroliz mahalda ketadigan ushbu umumiy reaksiyada:
45СН4+30,2502=8С2Н2+3,5СО2+25,5СО+54Н2+25Н20(буг) (4.1.5.)
Kislorod va metanni optimal nisbati (0,60-0,67-1)ga tengdir. Reaktorda portlash ro‘y bermasligi uchun reaktorga kelayotgan gaz aralashmasi tezligi reaksiya natijasida hosil bo‘layotgan alangani tarqalish tezligidan bir necha marta ortiq bo‘lishi kerak. Xozirgi vaqtda qo‘llaniyotgan reaktorlar ikki turga bo‘linadilar: 1) Bir kanalli va 2) Ko‘p kanalli.
Bir kanallida gazning tezligi 150-300m/sek.bulib,uning afzalliklari: Alangani orqaga tarqalishiga yo‘l qo‘ymaydi: Yenish xarakteri yuqori turbulent bo‘lgani uchun jarayon juda intengsiv ketadi. 3) Reaksion issiqlikni atrofga bexuda yo‘qolishi kamayadi. 86 Uning kamchiliklari: 1) Yuqori haroratga chidamli qimmatbaholi g‘ishtlar kerakligi, 2) qo‘llanadigan kislorodni 0,4MPa gacha siqish uchun elektr energiyasi sarfi borligidir. Ko‘p panelli reaktorlarda nisbatan kichik tezlik (50-60m/sek.) qullanadi. Piroliz jarayonidan va reaktoridan so‘ng joylashgan «chiniqtirish» kamerasidan gazning gazning taxminan tarkibi (%,hajmiy); SN4 S2N2 N2 SO2 SO N2O 2,3 7,4 47,4 2,5 20,2 20,2 Bu aralashma bilan birga uglerod qurilma (qorakuya) 2,5g/m3 quruq gazgacha boradi. Yuqoridagi gaz aralashmasidan asitelenni dimetilformamid, N-metil pirrolidon eritmalarida selektiv absorbsiyalab yoki suyuq ammiakda past xaroratda xamda aseton, metanolda absorbsiyalab ajratib olinadi. Shunday keyin hosil bo‘lgan sintez-gaz quyidagi tarkibda bo‘lishi mumkin (% hajmiy): N2 SO SN4 N2 C2N2 SpNm
61,9 28,3 6,8 2,3 0,1 0,6 Bunday gaz so‘ngra metan va uglerod monooksidi konversiyasiga N2+N2 aralashmasi olish uchun yuboriladi. Odatda, bu vaqtda, quvursimon uchoqli konvertor o‘rniga metanni qonli konvertorda bug‘-xavoli konversiyasi ishlatiladi: Uglerod monooksidi esa bug‘ ishtirokida 2 pog‘onali konvertorda konversiyalanadi.