乙炔生产技术发展与现状探讨
时间：2021-02-08 16:03:45 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：本文分析了我国乙炔生产技术的研究现状，介绍了国内外天然气生产乙炔技术的研究进展。通过分析与比较，并结合我国天然气生产乙炔企业的实际情况，提出一些合理的建议。
关键词：乙炔；生产；裂解
乙炔在日常生产生活中，除了用于焊接切割以及生产炭黑外，还是一种非常重要的化工中间体，目前主要用于1-4丁二醇、醋酸乙烯、聚乙烯醇、合成纤维等。乙炔的生产方法主要包括电石法、烃类裂解法、裂解煤制取乙炔法等。目前我国工业生产乙炔主要是电石法和部分氧化法，这两种方法工艺比较成熟，但是目前仍存在较多问题。电石法工艺简单，投资较小，但是电石法生产乙炔，不仅在电石生产过程中能耗大、环境污染严重，而且在电石法存在电石渣（含重金属）难处理且污染大以及乙炔气净化过程中的废硫酸处理成本较高，有废硫酸处理资质的公司极少；在目前国家环保政策和形势下，电石法的发展空间将会越来越小。烃类裂解法和裂解煤制取法污染小，发展空间大，所以本文主要介绍烃类裂解法和裂解煤制乙炔法。
1 烃类裂解法
乙炔在800℃以上会分解为炭黑和氢气，在600～650℃容易聚合，所以裂解后的气体都要快速冷却，目前工业通常采用水淬冷法和油淬冷法。
1.1 电弧法
电弧法是利用高电压电极产生电弧，利用电弧提供的能量，使烃类物料裂解来制取乙炔。电弧法制乙炔的设备主要为电弧加热炉。
电弧法是德国Chemseh公司于1940年开发，并成功实现工业化生产。
气体由切线方向进入电弧加热炉，从中心管出来进行淬冷。该方法的原料可以使是大部分气态烃和气化的液态烃，并且未反应的原料和裂解过程中的副产物烃类也可以利用，开停车方便；但是该法基建投资大，电耗非常高，每生产1t乙炔需消耗电约14万kWh，仅适用于电力充沛地区；并且电极寿命短、裂解气中残留甲烷高。经过多年的研究，目前该方法最大产能达到12×104t/a。电弧法在美国、德国、前苏联地区、罗马尼亚均有装置。
1.2 等离子法
在20世纪40年代，等离子体技术就已经被应用于天然气直接转化制乙炔（Huels工艺）过程。日本在1961年开始研究氢作为稀释剂的甲烷热等离子体裂解制乙炔技术，乙炔收率达到73%，美国INEL实验室采用气动骤冷技术使乙炔产率达到90%以上；德国ISP公司建成一套3×104t/a的等离子体制乙炔工业化装置。中科院金属研究所（沈阳）在2005年左右研究了一种新型微波复合直流等离子体技术，该技术利用微波将直流等离子体柱分化為多根丝状等离子体，由于丝状等离子体一方面降低电极单位面积内的能量密度，减少了电极的烧蚀速度。另一方而改善了等离子体与反应气体的混合，从而可以提高反应的转化效率，甲烷转化率可达84.4%，乙炔选择性为75.6%，乙炔收率为63.8%，乙炔能耗达10.8 kWh/kg ，电极寿命超过200 h。但是目前等离子体法生产能力小，最大的单套生产能力仅为600t/a，与目前工业化发展较好的部分氧化法有较大差距。
1.3 蓄热炉裂解法（Wulff法）
该法以C2以上的轻质烃类为原料，通过燃料和空气燃烧加热高温耐火材料，将燃烧后的热量进行储存，温度达到后停止燃烧加热；然后将原料和蒸汽混合通入蓄热炉内，利用高温材料储存的进行裂解反应，生产乙炔和乙烯。待蓄热炉温度降到一定温度后，停止进料，再进行蓄热过程。该方法不需要纯氧、热利用率高，原料灵活；但是蓄热炉内结焦严重，不易清除。美国Wulff公司利用该项专利与Lummus公司合作于20世纪40年代在美国洛杉矶附近建了一套120t/ a的试验装置，之后又扩大到500t/a。之后UCC公司等建立了一系列的该法装置，联产乙炔和乙烯。
1.4 氧化裂解法
1.4.1 部分氧化法
1.4.1.1 国外的部分氧化法发展与研究进展
部分氧化法是BASF公司于20世纪20年代在Berthelot实验室的基础上开发的，并在1945年实现工业化，为多管炉。为了减少烧嘴板下部表面结炭，美国Monsanto公司开发了旋焰烧嘴，在乙炔炉烧嘴的主流道中加入漩涡器，使气体产生旋转，燃烧时形成旋转火焰，同时可以增大燃烧的强度；比利时SBA公司先后开发了SBA-I型、SBA-II型乙炔炉，和美国Kellogg公司合作开发了SBA-Kellogg乙炔炉；前苏联国家氮气工业和有机合成产品科学研究设计院（国内称乌克兰法，目前被爱沙尼亚阿尔维果化学工程公司收购）开发了一种旋焰炉的部分氧化法，其单炉生产能力达到1×104t/ a。
四川天华股份有限公司经过摸索以及参数调整后，目前早起着火的现象偶尔发生。但是乌克兰工艺为水淬冷；据了解，乌克兰相关研究院也在针对炭黑水处理过程不足之处，也在进行环保方面的研究。
1.4.1.2 国内的部分氧化法发展与研究进展
重庆天然气化工研究院研究开发了1×104t/ a的旋焰乙炔炉，采用轻油淬冷，可以联产乙烯。1978年，四川维尼纶厂（简称川维）引进BASF的3×104t/ a传统乙炔生产装置；在不断改进的基础上，于1993年扩建一个列，于2003年扩建一套乙炔装置，并在消耗吸收、持续改进的基础上，川维已经掌握该法生产技术，并在2010年新建一套装置，实现单列1.5×104t/a，总产能达到16×104t/a；并且与新疆美克合作，建成一套天然气制乙炔装置。1992年重庆长寿化工有限公司，单列1.5×104t/a的乙炔装置试车成功，但是后来由于工艺设计不成熟和设备制造等种种原因被迫停产。近年来我国又相继从国外引进多套天然气部分氧化法乙炔炉。
1.4.1.3 部分氧化法存在的不足
部分氧化法，目前在世界范围内工业化应用较为成功，并经过多年来的持续改进，已经比较成熟，但是仍有些技术难题需要改进，主要体现在以下几个方面：
