乙炔装置生产工艺及原理

浅析天然气制乙炔装置炭黑循环冷却水工艺

近年来，天然气化工技术的发展速度越来越快，且该类技术的应用范围也越来越广泛，在多种天然气化工技术当中，天然气制乙炔技术是比较重要的。本文介绍了天然气制乙炔装置现场循环冷却水系统工艺流程，分析了该工艺存在的环保、运行等问题，提出了技术改造的方向。通过流程改造和优化，提高了天然气制乙炔装置的环境友好性，延长装置的运行时间。

标签：天然气制乙炔；炭黑；循环冷却水

1、引言

天然气部分氧化制乙炔工艺技术，是天然气化工重要的技术路线之一。通过利用该技术，可以最终取得性能达标的乙炔，还可以在实现甲烷热裂解之后，获取乙炔。反应方程式如下：

2CH4→C2H2+3H2-Q

这个反应过程其实属于一种吸热反应过程，在1500℃的高温下进行。在生成乙炔的同时，产生了大量的CO、CO2、H2和H2O，同时还生成少量的丁二炔、乙烯基乙炔和其它不饱和碳氢化合物以及芳族烃等副产物。由于在高温下，乙炔会进一步分解成炭黑和氢气。为了减少炭黑等副产物的生成，工业中采用了大量冷却水瞬间淬冷裂解气，从而终止反应。在这一过程中，副产的炭黑被水洗下，产生了大量炭黑含量在200mg/m3的低浓度炭黑水。该炭黑水的处理，一直是相关企业生产中的环保难题。

2、传统意义上的炭黑循环流程研究

传统意义上的炭黑循环流程是比较复杂的，不仅需要淬火水和洗涤水，还需要含有炭黑的炭黑水，要通过重力作用，进行总管有效收集，要通过脱气罐把液体收集到炭黑分离槽内，经过一段时间后，炭黑会完全浮在水面上。输送装置上的刮板可以把炭黑浆刮去，通过倾斜平板，把溶液流到炭黑收集槽当中，炭黑浆最终会流入搅拌槽，便于泵抽后处理。图1是传统意义上的炭黑循环流程图。

3、传统流程存在的问题

3.1环保方面问题

传统炭黑水循环系统采用的是敞式流程。在该流程的炭黑分离槽以及双曲型冷却塔中，炭黑水均是直接与空气接触。由于天然气制乙炔的过程中，由于高温反应，产生了丁二炔、乙烯基乙炔和其它不饱和碳氢化合物以及芳族烃等副产物，这些副产物中的一部分会溶解在淬火的炭黑水中，当炭黑水在炭黑分离槽与空气长时间接触的过程中，以及炭黑水在双曲型冷却塔中与空气逆流接触冷却的过程

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。

1.

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。

1.

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。

1 乙炔制备生产工艺流程

一、电石破碎系统

散装电石由轮式破碎机（02Ｌ0101abc）把粒度小于150mm电石加入电石料斗（02Ｌ0102ab）料斗上有160 ×160mm网栅清除大块电石。料斗锥体处有分压装置，减压锥防止料块堆积。电石经振动给料机（02Ｌ0103ab）振动落入1＃电石带式输送机（ 02Ｌ0104ab）经双轨组合行走架（ 02Ｌ01026ab）上安装的永磁除铁器 （02Ｌ0105ab）除去矽铁等铁杂质后，进入鄂式破碎机 （02Ｌ0106ab）把电石块破碎到粒度50－80mm后，再经2＃带式输送机（ 02Ｌ0107）送至3＃带式输送机（ 02Ｌ0108 ），再经电动双轨组合行走架（02Ｌ01027a）上安装的永磁除铁器（ 02Ｌ0209a），进一步除铁后，进入4＃电石输送机（ 02Ｌ0110）通过电子皮带称（ 02Ｌ0129a ）计量后，由带式输送机卸料小车（02Ｌ0111 ）并经筒仓进料切断阀（02Ｌ0112abcdef ）拉进电石筒仓（02Ｌ0113abc）。

二、电石上料系统

进入筒仓的电石经筒仓减压锥（02Ｌ0114a-abcd,b-abcd,c-abcd）减轻压力后，打开筒仓出料切断阀（02Ｌ0115a-abcd,b-abcd,c-abcd）进入电机自动给料机（02Ｌ0116,a-abcd,b-abcd,c-abcd）落入5＃电石带式输送机（02Ｌ0117ab）输送至6＃电石带式输送机（02Ｌ0118）,经双轨组合行走架（02Ｌ0127b）安装的永磁除铁器（02Ｌ0109b）进一步除铁后，送至7＃带 2 式输送机（02Ｌ0119）再经电子皮带秆（02Ｌ0129b）检斤后经7＃电石带式输送机卸料小车卸料到电石加料斗（02Ｌ0121abcdef）中．

三、乙炔发生系统

电石加料斗内电石，经斗内减压锥（02 Ｌ012abcdef）及电石加料斗出料切断阀（02Ｌ0123abcdef）经电机振动加料机（02Ｌ0124abcdef）及电机称量胶带给料机（02Ｌ0125abcdef）过称，落入乙炔加料斗（02Ｖ0201abcdef）内，打开经过Ｎ2置换后的二贮斗活门（02Ｘ0201abcdef）的把料加入上贮斗（02Ｖ0202abcdef），再经Ｎ2置换后，关闭上贮斗排空阀（0204abcdef）及上料斗充Ｎ2阀（0201

第1篇

一、实验目的

1. 掌握乙炔的实验室制取方法。

2. 了解电石与水反应生成乙炔的原理。

3. 掌握乙炔的收集、检验和除杂方法。

4. 培养实验操作技能和安全意识。

二、实验原理

电石（CaC2）与水反应生成乙炔（C2H2）和氢氧化钙（Ca(OH)2）。反应方程式如下：

CaC2 + 2H2O → C2H2↑ + Ca(OH)2

乙炔是一种无色、无味的气体，具有还原性，可燃烧，燃烧时火焰呈黄色，并伴有黑烟生成。实验中，乙炔的制取过程中可能产生硫化氢（H2S）、磷化氢（PH3）等杂质气体，需进行除杂处理。

三、实验器材

1. 电石

2. 饱和食盐水

3. 分液漏斗

4. 圆底烧瓶

5. 导气管

6. 水槽

7. 洗气瓶

8. 溴水

9. 高锰酸钾溶液

10. 氢氧化钠溶液 11. 硫酸铜溶液

12. 镊子

13. 试管

14. 滴管

15. 铁架台

16. 铁夹

17. 火柴

18. 烧杯

19. 玻璃棒

四、实验步骤

1. 准备实验装置，将圆底烧瓶固定在铁架台上，导气管连接至烧瓶，并将烧瓶放入水槽中。

2. 用镊子取适量电石，放入烧瓶中。

3. 打开分液漏斗的上口，使饱和食盐水缓慢滴入烧瓶中，与电石反应。

4. 观察实验现象，记录乙炔的产生情况。

5. 将混合气体通过盛有硫酸铜溶液的洗气瓶，除去硫化氢、磷化氢等杂质气体。

6. 用溴水检验乙炔，观察溴水是否褪色。

7. 用高锰酸钾溶液检验乙炔，观察高锰酸钾溶液是否褪色。

8. 点燃乙炔，观察火焰颜色和燃烧情况。

五、实验现象

1. 电石与水反应剧烈，产生大量气泡，烧瓶内温度升高。

2. 混合气体通过硫酸铜溶液后，颜色逐渐变浅，表明杂质气体被除去。

3. 溴水和高锰酸钾溶液褪色，表明乙炔存在。

4. 点燃乙炔，火焰呈黄色，并伴有黑烟生成。 六、实验结果

1. 成功制取乙炔气体。

2. 乙炔气体具有还原性，可燃烧，燃烧时火焰呈黄色，并伴有黑烟生成。