Есть Дешевый Ацетилен

Современные нефтехимические комбинаты формируются вокруг этиленовых установок, каждая из которых сама по себе уже комбинат. В трубчатых печах расщепляют углеводороды бензинов. При этом кроме этилена образуются газообразные продукты: метан, водород, бутилены, пропилен, бутадиен, ацетилен и, кроме того, еще и жидкие — содержащие бензол, толуол, ксилолы.

На разных этапах развития отрасли ценность попутной продукции менялась. Лишь этилен неизменно сохранял за собой роль основного сырья органического синтеза, и потому его всегда стремились получать с наибольшим выходом. Сейчас пиролиз углеводородов стремятся вести при очень высоких температурах в течение долей секунд, то есть в чрезвычайно жестких условиях. Чем жестче режим, тем больше получается этилена из каждой тонны сырья.

В химической технологии, как и в жизни, достижение главной цели неизбежно приводит к целой цепи последствий — ожидаемых и непредвиденных, желательных и нежелательных. К оптимальному результату приходят через компромиссы, выгоды ищут, подсчитывая возможные потери. В каждой технологии есть свой драматургический сюжет, есть он и в производстве этилена.

Масштабами своего производства этилен обязан полиэтилену, роль других потребителей значительно меньше. Но технология полиэтилена чрезвычайно капризна, она совершенно не терпит каких-либо примесей в сырье — этилене, в том числе и ацетилена. А в процессе пиролиза ацетилен получается обязательно. В шестидесятые годы преобладал пиролиз средней жесткости и с каждой тонной этилена получалось не более 5 — 7 кг ацетилена. Но и в таких количествах он был вреден полиэтиленовому производству. Поэтому технологи оснастили этиленовые установки узлами очистки от ацетилена — аппаратами гидрирования. Каталитическое гидрирование было задумано селективным — чтобы водород насыщал ацетилен, превращая его в столь нужный этилен. Задача эта непростая: чуть больше водорода — и он насытит не только ацетилен, но и этилен, превратит его в этан. Часть ценного продукта будет безвозвратно потеряна. Так нередко и случалось, но при прежних объемах производства с этим довольно спокойно мирились.

Росла потребность в этилене, настало время жестких режимов пиролиза, больших единичных мощностей этиленовых установок. Выход этилена вырос с 23 до 30%, но увеличилось и количество попутного ацетилена. Теперь каждую тонну этилена сопровождают не 5 — 7 кг ацетилена, как прежде, а уже 20 кг. Такая примесь вредна не только капризному производству полиэтилена, но даже неприхотливому синтезу этилового 1 спирта. На современной этиленовой установке образуется до 6 тыс. т ацетилена в год, а в технике избавления от него ничего не изменилось: ацетилен продолжают гидрировать, а по сути дела уничтожать. И по-прежнему с ущербом для основного производства, с потерями этилена.

«Ничего не поделаешь,— скажет иной специалист.— Таковы требования к чистоте товарного этилена, а реальное производство не бывает без потерь. Надо работать, улучшать катализаторы гидрирования, чтобы, не задевая этилен, так сказать, бескровно, уничтожать ацетилен». Лет десять тому назад такой специалист был бы абсолютно прав. А сегодня — нет, потому что в производстве пиролизного ацетилена достигнут такой количественный рубеж, при котором уничтожение продукта представляется уже расточительством. Ничего себе примесь, количество которой всего лишь на одной из множества этиленовых установок измеряется тысячами тонн!

Восклицательный знак не может заменить технико-экономической аргументации. Само по себе наличие отхода или другого лишнего в данной технологии продукта еще не доказательство 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 капитальных вложений в установку увеличится всего на 1 %. Это окупится меньше чем за год только экономией от снижения потерь этилена, обычных при гидрировании. Можно вообще обойтись без узла гидрирования, а строить лишь агрегаты для выделения ацетилена. Тогда капитальные вложения в производство этилена вообще не изменяются. Но не в том главная суть эффекта.

Одно время ацетилен был центральным персонажем всех учебников и монографий по органическому синтезу. Потом его вытеснил этилен. Есть, однако, область применения, в которой с 1906 г. ацетилен практически не имеет солидных конкурентов,— это газопламенная обработка металлов. Вот уже почти 80 лет и гигантские стройки, и скромные мастерские металлоремонта не обходятся без простых и надежных ацетиленовых «игл» и «ножниц». Потребность в ацетилене для резки и сварки металла исчисляется десятками тысяч тонн. А обходится удовлетворение этой потребности чрезвычайно дорого.

Ацетилен вырабатывают из карбида кальция. Для выпуска одной тонны такого ацетилена требуется почти 3,5 т битуминозного угля, более 6 т извести, 10 — 12 тыс. кВт-ч электроэнергии. Но это — в идеальных условиях, при производстве на централизованных ацетиленовых станциях, которых пока не так много. В сотнях тысяч переносных генераторов расходы на получение ацетилена гораздо больше. Сейчас у нас в стране намечена модернизация производства ацетилена для резки и сварки металла, снабжение потребителей от крупных стационарных генераторов. Такие генераторы предполагают размещать в индустриально развитых и интенсивно развивающихся районах страны.

Но ведь в тех же районах есть или будут и крупные этиленовые установки! И ацетилен на них все равно образуется, и на его получение (столь нежеланное, но неизбежное) уходят средства, выделенные на производство этилена. Так надо ли строить стационарные ацетиленовые генераторы, пожирающие дефицитный карбид?

Вряд ли нужно доказывать, что попутный пиролизный ацетилен, от которого всеми силами хотят избавиться, дешевле специально производимого. Если же кто-то еще сомневается, вот результаты расчетов: себестоимость ацетилена, выделяемого из фракции пиролиза, в 5 раз ниже, чем в производстве из карбида на крупных ацетиленовых станциях, в 8 — 10 раз ниже, чем на переносных генераторах. Реализация ацетилена по существующим ценам исключительно выгодна нефтехимическим комбинатам. Выгодно это и машиностроению, и строительству, ибо сейчас ацетилен для газопламенной обработки металлов дефицитен.

Несмотря на очевидные выгоды, дело с выделением ацетилена на пиролизных установках продвигается медленно. Пока что поговаривают о такой возможности лишь 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 одного ведомства совершенствуют производство карбидного ацетилена, ищут способы экономии каждого его кубического сантиметра, специалисты другого ведомства улучшают средства уничтожения этого драгоценного газа. Одни забивают гвозди, другие вытаскивают...

Наверное, не на каждой этиленовой установке можно и нужно выделять ацетилен. Но на всех установках, где технически это возможно, экономически это не только целесообразно, но и необходимо.