Есть дешевый ацетилен
Современные нефтехимические комбинаты формируются вокруг этиленовых установок, любая из которых сама по для себя уже комбинат. В трубчатых печах расщепляют углеводороды бензинов. При всем этом не считая этилена образуются газообразные продукты: метан, водород, бутилены, пропилен, бутадиен, ацетилен и, не считая того, к тому же водянистые — содержащие бензол, толуол, ксилолы.
На различных шагах развития отрасли ценность попутной продукции изменялась. Только этилен постоянно сохранял за собой роль основного сырья органического синтеза, и поэтому его всегда стремились получать с большим выходом. На данный момент пиролиз углеводородов стремятся вести при очень больших температурах в течение толикой секунд, другими словами в очень жестких критериях. Чем жестче режим, тем больше выходит этилена из каждой тонны сырья.
В хим технологии, как и в жизни, достижение главной цели безизбежно приводит к целой цепи последствий — ожидаемых и неожиданных, предпочтительных и ненужных. К хорошему результату приходят через компромиссы, выгоды отыскивают, подсчитывая вероятные утраты. В каждой технологии есть собственный драматургический сюжет, есть он и в производстве этилена.
Масштабами собственного производства этилен должен целофану, роль других потребителей существенно меньше. Но разработка целофана очень капризна, она совсем не терпит каких-то примесей в сырье — этилене, в том числе и ацетилена. А в процессе пиролиза ацетилен выходит непременно. В шестидесятые годы преобладал пиролиз средней жесткости и с каждой тонной этилена выходило менее 5 — 7 кг ацетилена. Да и в таких количествах он был вредоносен полиэтиленовому производству. Потому технологи оснастили этиленовые установки узлами чистки от ацетилена — аппаратами гидрирования. Каталитическое гидрирование было задумано селективным — чтоб водород насыщал ацетилен, превращая его в настолько подходящий этилен. Задачка эта сложная: чуток больше водорода — и он насытит не только лишь ацетилен, да и этилен, превратит его в этан. Часть ценного продукта будет невозвратно потеряна. Так часто и бывало, но при прежних объемах производства с этим достаточно расслабленно мирились.
Росла потребность в этилене, пришло время жестких режимов пиролиза, огромных единичных мощностей этиленовых установок. Выход этилена вырос с 23 до 30%, но возросло и количество попутного ацетилена. Сейчас каждую тонну этилена сопровождают не 5 — 7 кг ацетилена, как до этого, а уже 20 кг. Такая примесь вредоносна не только лишь капризному производству целофана, но даже нетребовательному синтезу этилового 1 спирта. На современной этиленовой установке появляется до 6 тыс. т ацетилена в год, а в технике избавления от него ничего не поменялось: ацетилен продолжают гидрировать, а на самом деле дела уничтожать. И как и раньше с вредом для основного производства, с потерями этилена.
«Ничего не поделаешь,— произнесет другой спец.— Таковы требования к чистоте товарного этилена, а реальное создание не бывает без утрат. Нужно работать, облагораживать катализаторы гидрирования, чтоб, не задевая этилен, так сказать, бескровно, уничтожать ацетилен». Лет 10 тому вспять таковой спец был бы полностью прав. А сейчас — нет, так как в производстве пиролизного ацетилена достигнут таковой количественный предел, при котором ликвидирование продукта представляется уже расточительством. Ничего для себя примесь, количество которой всего только на одной из огромного количества этиленовых установок измеряется тыщами тонн!
Восклицательный символ не может поменять технико-экономической аргументации. Само по себе наличие отхода либо другого излишнего в данной технологии продукта еще не подтверждение необходимости его использования. Во Всесоюзном научно-исследовательском институте органического синтеза (ВНИИОС) разработан процесс выделения ацетилена из газов пиролиза экстрактивной дистилляцией. Если в схеме установки мощностью 300 тыс. т этилена в год сохранить узел гидрирования и дополнить его агрегатом выделения ацетилена, сумма серьезных вложений в установку возрастет всего на 1 %. Это окупится меньше чем за год только экономией от понижения утрат этилена, обыденных при гидрировании. Можно вообщем обойтись без узла гидрирования, а строить только агрегаты для выделения ацетилена. Тогда серьезные вложения в создание этилена вообщем не меняются. Но не в том основная сущность эффекта.
Одно время ацетилен был центральным персонажем всех учебников и монографий по органическому синтезу. Позже его вытеснил этилен. Есть, но, область внедрения, в какой с 1906 г. ацетилен фактически не имеет приличных соперников,— это газопламенная обработка металлов. Вот уже практически 80 лет и огромные стройки, и умеренные мастерские металлоремонта не обходятся без обычных и надежных ацетиленовых «игл» и «ножниц». Потребность в ацетилене для резки и сварки металла исчисляется десятками тыщ тонн. А обходится ублажение этой потребности очень недешево.
Ацетилен вырабатывают из карбида кальция. Для выпуска одной тонны такового ацетилена требуется практически 3,5 т битуминозного угля, более 6 т извести, 10 — 12 тыс. кВт-ч электроэнергии. Но это — в безупречных критериях, при производстве на централизованных ацетиленовых станциях, которых пока не настолько не мало. В сотках тыщ переносных генераторов расходы на получение ацетилена еще больше. На данный момент у нас в стране намечена модернизация производства ацетилена для резки и сварки металла, снабжение потребителей от больших стационарных генераторов. Такие генераторы подразумевают располагать в индустриально развитых и активно развивающихся районах страны.
Но ведь в тех же районах есть либо будут и большие этиленовые установки! И ацетилен на их все равно появляется, и на его получение (настолько нежеланное, но неминуемое) уходят средства, выделенные на создание этилена. Так нужно ли строить стационарные ацетиленовые генераторы, пожирающие дефицитный карбид?
Навряд ли необходимо обосновывать, что попутный пиролизный ацетилен, от которого всеми силами желают избавиться, дешевле специально производимого. Если же кто-то еще колеблется, вот результаты расчетов: себестоимость ацетилена, выделяемого из фракции пиролиза, в 5 раз ниже, чем в производстве из карбида на больших ацетиленовых станциях, в 8 — 10 раз ниже, чем на переносных генераторах. Реализация ацетилена по имеющимся ценам только прибыльна нефтехимическим комбинатам. Прибыльно это и машиностроению, и строительству, ибо на данный момент ацетилен для газопламенной обработки металлов дефицитен.
Невзирая на тривиальные выгоды, дело с выделением ацетилена на пиролизных установках продвигается медлительно. Пока молвят о таковой способности только на одной из новых этиленовых установок. Она уже работает, но в ее схеме есть узел гидрирования ацетилена. Не предусматривается выделение ацетилена и на вновь проектируемых агрегатах. И пока инженеры 1-го ведомства улучшают создание карбидного ацетилена, отыскивают методы экономии каждого его кубического сантиметра, спецы другого ведомства делают лучше средства ликвидирования этого драгоценного газа. Одни забивают гвозди, другие вытаскивают...
Наверняка, не на каждой этиленовой установке можно и необходимо выделять ацетилен. Но на всех установках, где на техническом уровне это может быть, экономически это не только лишь целенаправлено, да и нужно.