乙炔中和工序的改造

浅析天然气制乙炔聚合物生成原因及处理方法

摘要：乙炔是最简单的碳氢化合物之一，有三个非常不稳定的按钮(h-c ≥

c-h)，具有高度的化学活性，能够与许多物质发生反应，生产成千上万种有机化学品。一些以乙炔为基础的产品具有投资低、回报率高和工艺简单等优点，因此，以前被称为生物合成工业之母的乙炔是现代合成塑料、橡胶、纤维等许多有机产品的原材料同时，在精细化学领域，乙炔也有很大的好处，如香料、维生素、药物、表面活性剂、抑制剂等。

关键词：天然气；制乙炔聚合物；原因；处理方法

引言

乙炔是有机合成中最重要的原料，成千上万的化合物可以从乙炔中合成。因此，乙炔及其衍生物如今在许多工业领域有着广泛的应用。在20世纪60年代的工业发展时期，他被称为化学工业之母。今天，乙炔仍然是最重要的化学原料之一。乙炔生产路线以天然气、电石为原料。

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生产装置概况

乙炔装置是一家引进乌克兰天然气制乙炔技术的化工企业。装置设计年产能2.5万吨乙炔，年运行时间为7632小时。乙炔装置包括配气站、裂解工段、压缩工段、提浓工段、焚烧工段、全厂火炬六大区域。裂解工段、压缩工段、提浓工段是本装置的核心工段，包含了从原料天然气到产品乙炔的全部生产流程。

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天然气部分氧化制乙炔生产原理 在天然气部分氧化制乙炔过程中，除了在乙炔炉中生产乙炔外，还会产生少量的甲基乙炔（MC3H4)、乙烯基乙炔（C4H4)、丙烯（P-C3H4)、丁基裂解气经两台同时运行的螺杆式压缩机加压，在提浓单元多次经N－甲基吡咯烷酮溶剂（NMP）吸收-解吸后分离出：浓缩乙炔（产品乙炔）、合成气和高级炔同系物。该乙炔产品可用作1，4－丁二醇、PTMEG、双甲、γ-丁内酯等车间的原料。合成气，contains主要是H2和co，被送至甲醇装置生产甲醇，高级炔同系物被送至焚烧工序燃烧。此外，如果不及时从提浓系统中回收上述改进的炔烃，将对系统的安全性和长时间运行产生更大的影响。随着中国对环保、节能、减排和资源综合利用的高度重视，一些装置设计包括天然气中的高级炔烃，作为该装置加热炉的燃料气。还有一些乙炔厂的设计，如重庆川维，新疆维美，提供高水平锅炉作为燃料气体。由于高级炔中含有大量的高附加值成分，高级炔的回收可以进一步改善天然气制乙炔的技术经济性。

天然气制乙炔工艺研究

摘 要：随着我国科学技术的发展天然气已经开始代替煤气进入千家万户。天然气是一种多组分的混合气态化石燃料，主要的成分为烷烃，其中甲烷的含量较多，还含有少量的丁烷以及乙烷。天然气主要在页岩层、油田以及气田中。天然气燃烧后不会产生废渣废水，对于煤炭以及石油等安全性更高。本文主要针对天然气制乙炔工艺展开研究和分析。

关键词：天然气 制乙炔 工艺研究

乙炔是一种非常重要的化工生产的中间体，在聚乙烯、丁二醇以及醋酸乙烯等生产中有非常重要的作用。乙炔的生产方式主要有离子法、电石法以及天然气部分氧化法等，其中电石法是我国生产乙炔中最常用的方法。但是电石法生产出来的乙炔存在较大的污染且耗能很高，近年来，电石法大多被天然气部分氧化法取代。

一、我国天然气制乙炔发展情况

天然气生产乙炔在技术上有一定保障的，且成本相对较低。国际使用天然气制乙炔已经具有一定的规模了，但是我国长期起来对于这方面的发展不重视，导致发展较为缓慢。我国第一套天然气部分氧化法制乙炔装置是司栓的维尼纶厂在二十世纪七十年代从德国某公司引进的，单列产能能够达到0.75万t/a，当时主要是用于生产维纶、醋酸乙烯以及聚乙烯醇等。对着科技的发展，近年来，我国天然气制乙炔工艺得到了开发[1]。

二、天然气制乙炔的装置概述

目前，我国已经提出了大力发展盐气化工，适度开发天然气化工的政策，给我国三小库存天然化工带来了新的发展机遇。装置采用了巴斯夫5万t/a天然气制乙炔装置的组成部分为：循环冷却水系统、甲烷氧化裂解（部分氧化）、乙炔提浓、容积回收

三、天然气制乙炔工艺研究

首先需要生产能力为5万t/a乙炔装置的氧化裂单元，由6套临近的，生产能力大约为7500/a的独立氧化裂装置组成。

1.裂解压缩单元

裂解气压缩单元由两台螺杆压缩机、洗涤塔组成。通过螺旋杆压缩机升压至1.1MPa后进入洗涤塔，然后与冷却水逆流接触进行冷却，冷却后送完提浓单元。

溶解乙炔生产工艺及设备

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一、 溶解乙炔旳生产措施

工业上生产溶解乙炔旳措施重要有三种。

第一种是用天然气（其重要成分为甲烷）裂解法。运用甲烷为原料加热至1500~1600℃旳高温，然后迅速冷却裂解制得乙炔气；

第二种是烃类裂解法。以乙烷、液化石油气、煤油等高碳烃类为原料，经1000℃以上旳高温裂解制得乙炔气；

第三种措施就是运用电石与水反应生产乙炔气。

从以上三种措施制取乙炔比较，前两种裂解法制取旳乙炔气纯度较低，裂解反应后除了产生少许乙炔气之外，尚有大量旳其他副产品（如：氢、一氧化碳及其他气体）等。为了得到高纯度旳乙炔气还必须对裂解后旳气体进行分离提纯，因而工艺流程长、设备复杂，建厂投入资金大，较难推广。运用电石制取乙炔气已经有悠久旳历史，并且具有工艺流程短，设备简朴，操作以便，产品纯度高，投资资金少等长处，被国内外广泛采用。但用电石法制取乙炔气与裂解法相比生产成本要高某些。

二、 溶解乙炔旳生产工艺流程溶解乙炔旳生产工艺流程有多种。运用电石法制取溶解乙炔旳生产工艺流程（如图1）所示。电石 水 （图1） 电石与水在发生器中持续反应生产粗乙炔气，通过冷却分离贮存在贮气柜中。贮气柜内旳乙炔气经入净化器，在净化器中用化学措施除硫化氢、磷化氢等杂质气体，从而等到纯乙炔气。纯乙炔气在除去水分后，进入乙炔压缩机，将乙炔气压缩至不不小于或等于2.5Mpa，压缩后旳高压乙炔气经高压油水分离器、高压干燥器清除乙炔气中旳油分和水分。再通过阻火器进入乙炔气灌排，将乙炔气充入已加好丙酮旳合格乙炔瓶中，使乙炔气溶解在丙酮里，从而得到溶解乙炔。充装完毕后，乙炔瓶静止一段时间，经检查合格后出厂，供顾客使用。电石法生产旳溶解乙炔工艺流程，重要由乙炔气发生、粗乙炔气净化、乙炔气压缩、高压乙炔干燥、乙炔充灌和出厂检查等工序构成。根据选用旳设备不一样，各溶解乙炔生产厂旳工艺流程也有较大旳差异。

目前我国溶解乙炔工艺流程重要分两大类；一类按乙炔发生器操作条件来分，另一类按乙炔气净化方式来分。

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目 录

第一章：概述

第二章：乙炔生产所需原辅材料的规格

第三章 乙炔生产原理和影响因素

第四章：生产过程叙述

第五章：主要设备结构性能

第六章：乙炔装置岗位操作法

第七章：乙炔生产工艺控制指标

第八章：常见故障及处理方法

第九章：生产危害及安全防护措施

第十章：事故案例

2 第一章：概述

乙炔是重要的基本有机化工原料。

工业生产乙炔采用的方法为电石法和甲烷部分氧化法，电石法是由煤生产乙炔的传统方法，但存在着工艺流程长，能耗高，原料运输费用高，特别是环境污染严重等问题，发达国家于1994年已全部关闭了此法的生产装置。我国电石产量居世界之首，目前仍在采用这种工艺生产乙炔，因此迫切需要开发一条煤洁净高效生产乙炔的新途径。而采用等离子体进行煤转化制取乙炔是实现煤洁净转化的理想手段之一。

太原理工大学、中科院目前建立了我国首套具有自主知识产权的等离子体热解煤制乙炔实验装置，填补了我国在该领域的研究空白，乙炔的能耗降到了 10～11．2千瓦时／千克。

等离子体的作用：等离子体富集极活泼的离子、电子、激发态原子、分子及自由基，煤-等离子体反应中，自由基起到了重要作用。使用该方法乙炔产率可达到29~31％，最高 达59.9%。

反应原理： 粉煤 + H => C2H2

煤与乙炔的H/C很接近，故以煤为原料直接生产乙炔应该是最合理的工艺路线。尤其对于象我国这样的煤藏量丰富的发展中国家来说，该工艺有着十分重要的意义。用等离子法将煤粉高温闪点裂解生产乙炔在经济上还缺乏足够的竞争力，但其发展潜力世人皆知。

目前我公司一期PVC项目采用电石法生产乙炔：

一、乙炔性质

学名：乙炔 英文名：acetylcnc；ethine

分子式是C2H2 结构式是：H-C三C-H，

分子量26．038。

1、物理性质

在常温、常压下为无色气体，比空气略轻。工业上生产的乙炔因含有硫、磷等杂质而带有特殊的刺激性臭味，密度是1.173克／升，相对密度是0.91(空气；乙炔的沸点是-83.6℃、凝固点是-85℃。微溶于水及乙醇，能溶于丙酮、氯仿和苯。在水中的溶解度随温度的升高而降低。