天然氣部分氧化制乙炔技術(shù)的比較

李曉強文甜露

(1．新疆美克化工股份有限公司，新疆庫爾勒841000)

(2．新疆維美化工有限責(zé)任公司，新疆庫爾勒841000)

天然氣部分氧化制乙炔技術(shù)的比較

李曉強1文甜露2

(1．新疆美克化工股份有限公司，新疆庫爾勒841000)

(2．新疆維美化工有限責(zé)任公司，新疆庫爾勒841000)

隨著社會主義建設(shè)的不斷深入，我國工業(yè)領(lǐng)域也隨之取得了巨大的進步，化工業(yè)更是順應(yīng)時代發(fā)展的浪潮，不斷增強生產(chǎn)水平、優(yōu)化生產(chǎn)工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量，推動我國經(jīng)濟的快速發(fā)展。作為化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的重要物質(zhì)，乙炔曾在基本有機化學(xué)工業(yè)中的位置舉足輕重，但是由于石油工業(yè)飛速發(fā)展，使得乙炔在很多領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸被代替，近年來石油價格上漲較快，乙炔的應(yīng)用有了復(fù)蘇的趨勢，需求量也開始有所增加。本文從天然氣部分氧化制乙炔技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和技術(shù)中存在的問題入手，對天然氣部分氧化制乙炔技術(shù)的比較進行了深入探討。

天然氣；部分氧化；制乙炔技術(shù)；比較

作為1，4－丁二醇、醋酸乙烯、聚乙烯醇等物質(zhì)的生產(chǎn)原料之一，乙炔在近年來逐漸受到了化工業(yè)的關(guān)注和重視。由于我國煤炭資源較多而石油資源較少，所以常常采用電石法來生產(chǎn)乙炔，但是電石法對能源消耗量極大，且在生產(chǎn)過程中會對環(huán)境造成一定的污染，所以很多發(fā)達國家都使用了天然氣部分氧化法取代了電石法。在20世紀(jì)70年代，我國引進了第一套天然氣部分氧化制乙炔裝置，經(jīng)過多年的研究與實踐，現(xiàn)如今，我國已經(jīng)全面掌握了天然氣部分氧化制乙炔技術(shù)，并對技術(shù)進行了改進和優(yōu)化，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

1 天然氣部分氧化制乙炔技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及問題

(1) 天然氣部分氧化制乙炔技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀上個世紀(jì)20年代，天然氣部分氧化制乙炔技術(shù)在BASF公司的Berthelot實驗室中誕生。它有效利用了天然氣在部分燃燒時產(chǎn)生的熱能，在乙炔生產(chǎn)中將部分天然氣加熱至1230℃以上，使天然氣的吉布斯自由能較乙炔的吉布斯自由能高。由于乙炔的熱力學(xué)比甲烷的熱力學(xué)穩(wěn)定，所以在反應(yīng)條件下甲烷就會分解成為氫氣和乙炔。用迅速降溫的方式及時終止反應(yīng)，因為乙炔的吉布斯自由能仍然高于炭黑，若不及時終止反應(yīng)，乙炔還將進一步裂解成為炭黑和氫氣。與天然氣的裂解速度相比，乙炔的裂解速度較慢，所以要使用油淬冷或者水淬冷的方式，在10ms內(nèi)獲得乙炔。

(2) 天然氣部分氧化制乙炔技術(shù)是將天然氣部分燃燒，再利用燃燒所產(chǎn)生的能量來使天然氣溫度達到反應(yīng)所需，通過天然氣裂解出乙炔。在天然氣部分氧化制乙炔技術(shù)的生產(chǎn)過程中要消耗大量的天然氣，但是近年來我國的天然氣價格逐年上漲，而煤炭價格有所下降，導(dǎo)致天然氣部分氧化制乙炔技術(shù)與電石法相比，并不存在明顯的經(jīng)濟優(yōu)勢。

在天然氣部分氧化制乙炔技術(shù)生產(chǎn)過程中，會產(chǎn)生大量的炭黑。在我國炭黑的處理方式主要是焚燒或者填埋，使炭黑得不到應(yīng)有的利用，浪費了大量的炭黑資源。其實炭黑是一種寶貴的化工原料，可用作輪胎、活性炭等生產(chǎn)領(lǐng)域，合理利用炭黑資源，不僅可以減少炭黑在處理時對環(huán)境造成的污染，還可以提高天然氣部分氧化制乙炔技術(shù)的經(jīng)濟效益。

在天然氣部分氧化制乙炔技術(shù)生產(chǎn)過程中，由于刮碳技術(shù)的不同，效率也有所不同。自動刮碳對技術(shù)生產(chǎn)中的影響較小，所以生產(chǎn)效率較高；而我國大多數(shù)采用人工刮碳，所以生產(chǎn)效率較低。

為了提高乙炔的收率，必須及時終止反應(yīng)，將裂解溫度由1400℃降低到80℃，在采取水淬冷的方法后，會使80℃時的低溫?zé)嵩吹貌坏接行Ю?，造成了熱量的大量浪費。

2 天然氣部分氧化制乙炔技術(shù)的比較

(1) 管爐的比較乙炔的生產(chǎn)管爐可根據(jù)燒嘴板形式的不同，分為單管爐和多管爐。單管爐的氣流速度較高，可以有效的避免回火現(xiàn)象，使混合室與擴散道得到了保護。與多管爐相比，單管爐的反應(yīng)區(qū)較小，但是乙炔爐進口的天然氣與氧氣壓力過大，使能源消耗有所增加。而且為了安全生產(chǎn)，單管爐必須選擇耐火材料作為反應(yīng)道壁的襯里。目前我國多使用多管爐，多管爐的燃燒面積大，在保障了天然氣燃燒程度的同時，還能從相鄰的火炬中吸入燃燒產(chǎn)物來穩(wěn)定燃燒。而且它只需要不大的襯里，甚至完全不需要襯里。

(2) 裂解氣氣柜和控制水平的比較

作為連接著裂解氣生成工序和壓縮工序的中間步驟，裂解氣氣柜可以有效的穩(wěn)定裂解氣壓力，為下一步工序的順利進行奠定了堅實的基礎(chǔ)。但是在新一代的BASF技術(shù)中，運用了前饋控制取代了裂解氣氣柜。首先在在裂解氣洗滌塔的出口位置設(shè)置取壓點，并與火炬管線的壓力調(diào)節(jié)閥聯(lián)鎖；再在在裂解氣壓縮機的進口位置設(shè)置取壓點，并與壓縮機的外循環(huán)裂解氣返回管線聯(lián)鎖。當(dāng)進口位置的壓力過高時，在經(jīng)過裂解氣量的計算后，將部分裂解氣導(dǎo)入火炬，使進口的壓力得到緩解；當(dāng)進口位置的壓力過低時，就可增加外循環(huán)，穩(wěn)定出口壓力。

(3) 裂解氣冷卻與炭黑分離的比較

在目前的天然氣部分氧化制乙炔技術(shù)生產(chǎn)過程中，炭黑水采用的是開式循環(huán)，指的是炭黑水會在洗滌炭黑后匯集在沉降池中，將炭黑除去后炭黑水會進入雙曲冷卻塔進行冷卻，并為回收再利用做準(zhǔn)備。

新一代的BASF天然氣部分氧化制乙炔技術(shù)采用閉式循環(huán)，炭黑水在裂解氣洗滌塔中是循環(huán)使用的，并且在循環(huán)中保持溫度一致。只有在防止炭黑含量超標(biāo)時，才會將部分炭黑水導(dǎo)出循環(huán)，進行炭黑分離。

3 結(jié)語

工業(yè)是國民經(jīng)濟的主導(dǎo)，只有加強工業(yè)化建設(shè)，才能全面促進我國的經(jīng)濟發(fā)展。在工業(yè)生產(chǎn)中，天然氣部分氧化制乙炔技術(shù)具有著重要位置，相信隨著科技水平的不斷進步，天然氣部分氧化制乙炔技術(shù)也將逐步完善，實現(xiàn)生產(chǎn)水平和生產(chǎn)效益的雙重提高，推動我國工業(yè)化進程的全方位發(fā)展。

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[3]陳立春,蔡春艷,周賢洪.天然氣制乙炔可行性探討[J].聚氯乙烯,2000,02:5-11.