Технология использования сжатых газов (стр. 32 )

Ацетилен хранят в специальных сосудах, баллонах емкостью обычно до 40 л (по воде). Если нужно большее количество – то делают рампу (батарея баллонов). Баллоны заполняют пористой массой, которую пропитывают ацетоном, т. к. раствор ацетона с ацетиленом снижает порог пожаро-взрывоопасности. Баллон 40 л вмещает до 6 м3 ацетилена при
16 атм. Баллоны изготавливают из стали методом штамповки и сварки (рис. 12.3).

Рисунок 12.3 – Ацетиленовый вентиль с разрывной

мембраной

В качестве пористой массы применяют активированный уголь, волокнистый асбест, вискозу, шерсть, вату, пемзу, пробку и т. п.

Ацетилен располагается в порах массы, не создавая больших объемов. В случае возникновения взрывного распада, он локализуется, не распространяясь на всю массу газа.

Большие количества ацетилена хранят в газгольдерах. Газгольдер может быть сухой (с сильфонами) или мокрый (с водой) (рис. 12.4).

Объема газгольдера должно хватить на аварийный период работы технологической установки, если прекращена подача газа в газгольдер, обычно около 20 мин – для устранения неисправности или остановки всей технологической линии. Должны быть установлены сигнализаторы верхнего и нижнего допустимых положений колокола.

В небольших количествах для технологических нужд предприятия ацетилен перевозят в баллонах со всеми необходимыми предосторожностями.

min

max

Рисунок 12.4 – Мокрый газгольдер

В технологических линиях химических производств транспортирование газа производится по трубам, с выполнением ряда специфических требований опять же вызванных пожаро - взрывоопасностью. Схема внутризаводской транспортировки ацетилена приведена на рис. 12.5.

Рисунок 12.5 – Схема подачи ацетилена на химзаводе:

1 – мокрый газгольдер; 2 – дренажный затвор;

3 – огнепреградитель с водяным орошением; 4 – защитная труба с вентиляцией; 5 – водяной затвор против обратного удара;

6 – сепаратор влаги

Необходимо соблюдать правила:

1 Во всех участках и аппаратах системы должно быть избыточное давление ацетилена, чтобы избежать подсоса воздуха.

2 Перед заполнением сети ацетиленом (после остановки, ремонта) должна быть выполнена продувка инертным газом – азотом.

Огнепреградитель – это аппарат, предназначенный для пламегашения путем быстрого отвода тепла возникшего пламени большой поверхностью насадки, которой заполнен аппарат.

Назначение насадки – раздробить поток газа на мельчайшие струйки и создать большие поверхности, которые омываются горячим газом. В качестве насадки применяются спрессованные из хаотически навитой стальной проволоки пробки, кольца Рашига, спрессованные порошковые материалы. Кольца Рашига диаметром 25 мм эффективны при орошении их водой.

Обычно сосуды и аппараты, работающие под давлением, оснащаются защитными устройствами – предохранительными клапанами или мембранами, которые срабатывают на открытие в атмосферу или разрываются соответственно при достижении максимального давления в рабочей полости.

Применение механических мембран для предотвращения детонации и взрывного повышения давления ацетилена не эффективны из-за большой скорости процесса детонации.

Мембраны полезны в реакторах и сосудах, где ацетилен содержится в жидкой фазе. Здесь они могут предотвратить взрыв.

Особого подхода требует даже выбор диаметра труб для прокачки ацетилена. Чем меньше диаметр труб, тем выше то минимальное давление, при котором мгновенное сгорание ацетилена переходит в детонацию и взрыв.

В качестве огнепреградителя может быть использован водяной затвор. При нормальной работе ацетилен пробулькивает через воду, освобождается от унесенной воды в сепараторе и поступает к потребителю. Это устройство работает для защиты от взрыва с обеих сторон и от производителя, и от потребителя ацетилена.

12.4 Особенности конструкции газодувок

Применяются центробежные компрессоры, т. к. они дают газ без пульсации и в них нет механического трения рабочих органов, что приводит к местному нагреву, а это взрывоопасно для ацетилена.

Газ всасывается из мокрого газгольдера. Если его влажность высока, то необходима осушка газа. На выходе из компрессора горячий газ необходимо охлаждать до 50ºС и ниже, чтобы в трубах была минимальная конденсация. Газоохладитель имеет встроенный сепаратор с автоматическим конденсатоотводом выпавшей жидкости. Конденсат отводится и перекачивается обратно для использования в качестве запирающей жидкости или, т. к. он насыщен ацетиленом, в ацетиленовый генератор, что уменьшает потери ацетилена.

Вообще говоря, в газгольдере содержится смесь газов, содержащая всего лишь 7,6 – 9% объемных ацетилена. Остальное – это: СО 25 – 30%; Н2 50 – 57%; СН4 3 – 5%; СО2
3 – 4%. Эта смесь называется пиролизным газом.

Компрессор предназначен для сжатия газов пиролиза, идущих в отделение концентрирования ацетилена.

Рассмотрим компрессорную установку ТКД 1/11-7/14 производства фирмы GHH (Германия), смонтированную на Северодонецком объединении «Азот» (рис. 12.6).

Производительность компрессора 540 нм3/мин, мощность электродвигакВт, частота вращения 7513 об/мин. ЦК 2 корпусной, 4 секционный с 3 промежуточными охладителями. Расположение рабочих колес на валу по схеме «спина к спине».

Во избежание подсоса воздуха извне всасывающий трубопровод всегда находится под некоторым избыточным давлением, иначе срабатывает сигнализация.

Рисунок 12.6 – Схема турбокомпрессорной установки

для сжатия ацетилена

Важная проблема – надежное запирание концевых уплотнений, чтобы не подсасывало воздух и чтобы ацетилен не прорывался наружу.

Т. к. давления невысокие, применяются лабиринтные уплотнения, которые снабжены промежуточной полостью, в которую подается нейтральный газ (азот) под некоторым избыточным давлением от специальной заводской азотной системы (рис. 12.7). Необходимое давление азота обеспечивается специальным регулятором.

Рисунок 12.7 – Концевое лабиринтное уплотнение с

буферным газом

Часть азота через лабиринты проникает внутрь компрессора и смешивается с пиролизным газом, не ухудшая его, а наоборот, разбавляя уменьшает взрывоопасность, т. к. азот является флегмализатором. А другая часть – выходит наружу, смешиваясь с атмосферным воздухом и откачивается вентиляцией.

Больше никаких специальных узлов не применяется. В остальном ацетиленовый компрессор – обычная конструкция.

Материалы. Для компрессора, аппаратов и сосудов применяются чугуны, нержавеющие стали. Недопустимы для ацетилена и его смесей: медь, серебро и их сплавы. Однако использование латунных и бронзовых фитингов, штуцеров, допустимо.

Одной из особенностей эксплуатации компрессорной установки является осаждение сажи, особенно в газоохладителях на горячей стороне. Сажа появляется в газе при высокотемпературном пиролизе в печах. Сажа не только создает нежелательные отложения и уменьшение сечений элементов проточной части трубопроводов, но загрязняет технологический газ, но и создает предпосылки для возгорания даже при невысоких параметрах газа, имеющих место в нагнетательном тракте. Особенно вероятно это при продувках воздухом, например, при пробной прокрутке компрессора на воздухе после ремонта или реконструкции.

12.5 Применение ацетилена

Ацетилен и его различные соединения являются сырьем для синтеза многих химических продуктов. Получаемая при гидротации ацетилена уксусная кислота является важным компонентом при производстве пластических масс. При взаимодействии ацетилена с хлористым водородом образуется винил, а с уксусной кислотой винилацетат – ценные синтетические материалы.

Ацетон получают, пропуская смеси ацетилена с водяным паром над катализаторами при повышенной температуре. Ацетон – отличный растворитель.

При пропускании ацетилена через раствор хлористой меди получают винилацетилен – сырье, из которого получают искусственный каучук.

Из этих соединений получают клей ПВА и многое другое.

Большое распространение ацетилен получил в технологии машиностроения, других отраслях народного хозяйства при газопламенной обработке металлов: сварка, пайка, наплавка, закалка и т. п.

Суть газовой сварки (автогенная сварка) – состоит в соединении нагретых до жидкого или пластического состояния поверхностей деталей с добавлением (или без) присадочного материала. Применяется горелка (рис. 12.8 а).

Суть резки состоит в химической реакции металла с кислородом, при этом металл предварительно сильно нагревается ацетиленово-кислородным пламенем. Применяется резак (рис. 12.8 б).

Рисунок 12.8 – Схемы ацетиленовой горелки (а) и

резака (б)

Контрольные вопросы к теме 12

1 Перечислите основные свойства ацетилена.

2 В чем состоит практическое значение ацетилена?

3 Какие существуют методы получения ацетилена?

4 Как получают ацетилен из карбида кальция? Какие применяются аппараты, их устройство?

5 В чем суть получения ацетилена методом теоретического разложения?

6 Как устроена и как работает печь для электростанции ацетилена?

7 Как и в чем хранят ацетилен? Какие особенности аппаратов?

8 Основные принципы построения внутризаводской подачи ацетилена по трубам.

9 Как борются с предупреждением пожара и взрывоопасности ацетилена?

10 Какие методы и устройства для предотвращения распространения взрыва в технологической линии?

11 Укажите особенности конструкции газодувок для ацетиленосодержащих газов.

12 Как осуществляются уплотнение вала газодувки?