淺析天然氣制備乙炔的工藝方法

陳瑾怡

摘 要：隨著我國經(jīng)濟技術(shù)的全面發(fā)展，我國的化學科學技術(shù)也有了發(fā)展，近些年發(fā)展的尤為快速。伴隨著化學科學的發(fā)展，天然氣已經(jīng)成為了現(xiàn)在居民的生活的用氣首選，取代了以前應(yīng)用廣泛的煤氣，走進了人們的生活。天然氣作為一種多成分的混合氣態(tài)型化學燃料，天然氣的最主要的組成部分為烷烴，烷烴中占比例較多的是甲烷，其次還含有比較少量的乙烷和丙烷等。天然氣的存在地方有很多種，但是大部分的天然氣都在油田，頁巖層和氣田之中。天然氣具有很多優(yōu)點，例如：天然氣在燃燒以后不會出現(xiàn)廢渣和廢水；相對于煤炭和石油等常用燃料，天然氣的安全性能較高。文章從天然氣制備乙炔工藝入手，展開分析并作討論。

關(guān)鍵詞：天然氣；乙炔；生產(chǎn)工藝

在化學生產(chǎn)行業(yè)，乙炔是作為一種特別重要的化工生產(chǎn)的中間部分所存在，在很多化學產(chǎn)品的生產(chǎn)中都起到非常重要的作用，例如：關(guān)于聚乙烯的生產(chǎn)，關(guān)于丁二醇的成產(chǎn)及關(guān)于醋酸乙烯的生產(chǎn)等，在這些化學產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，乙炔應(yīng)該說是一種必不可少的中間體。在現(xiàn)行的化學生產(chǎn)中生產(chǎn)乙炔的方法主要有三種：第一種是離子生產(chǎn)法；第二種是電石生產(chǎn)法；第三種是天然氣部分氧化生產(chǎn)法。這三種乙炔的生產(chǎn)方法中，以電石生產(chǎn)乙炔的方法最為常用。但是電石生產(chǎn)乙炔的方法會產(chǎn)生很多污染，對周圍的自然環(huán)境產(chǎn)生不利的影響，同時電石生產(chǎn)乙炔的方法的能耗太高，不符合現(xiàn)行國家要求的節(jié)能環(huán)保要求。因此，近年來電石生產(chǎn)乙炔的方法已經(jīng)逐漸被天然氣部分氧化法生產(chǎn)乙炔所取代。基于天然氣部分氧化的生產(chǎn)乙炔的方法較之電石生產(chǎn)乙炔有著很多的優(yōu)點，在未來的乙炔生產(chǎn)中，會逐漸的被廣泛應(yīng)用。

1 我國目前的天然氣部分氧化生產(chǎn)乙炔的方法的發(fā)展

天然氣部分氧化生產(chǎn)乙炔的方法，首先在生產(chǎn)的技術(shù)層面上就一定的生產(chǎn)保障，其次，在經(jīng)濟上也是成本投入比較低的。近些年里，在國際的大環(huán)境中，使用天然氣部分氧化生產(chǎn)乙炔的方法已經(jīng)形成了相當?shù)囊?guī)模，這種乙炔生產(chǎn)方法正在逐漸成為生產(chǎn)乙炔的主要方法。但是在我國，由于缺乏這種方法的生產(chǎn)工藝，所以我國在生產(chǎn)乙炔的過程中，長期的忽視天然氣部分氧化生產(chǎn)乙炔的方法的存在，沒有重視起來，導致我國在這方面的發(fā)展較之國外先進發(fā)達國家有著很大的差距。我國的第一臺天然氣部分氧化生產(chǎn)乙炔的設(shè)備是四川的維尼綸廠在上世紀六七十年代在德國一家化學設(shè)備生產(chǎn)公司引進的。在引進初期，這臺設(shè)備的生產(chǎn)能力可以達到0.75t/a，這臺設(shè)備在當時主要生產(chǎn)的是醋酸乙烯、維綸和聚乙烯醇等化學產(chǎn)品。這一臺天然氣部分氧化生產(chǎn)乙炔的設(shè)備算是我國在這一領(lǐng)域的開拓者，隨著近些年的科學技術(shù)的飛速發(fā)展，我國在天然氣部分氧化生產(chǎn)乙炔的工藝上有了很到的提高，縮短了和國外先進國家在這方面的差距。

2 天然氣部分氧化生產(chǎn)乙炔的裝置的簡述

當前的中國，政府根據(jù)我國的國情現(xiàn)狀，提出了大力發(fā)展巖氣化工行業(yè)，在天然氣的化工行業(yè)采取適當開發(fā)的原則，在這一原則的帶動下，我國的天然氣化工行業(yè)迎來的春天，盼到了發(fā)展的絕佳機會。我國天然氣生產(chǎn)乙炔的企業(yè)中，常用的設(shè)備是巴斯夫5萬t/a的天然氣部分氧化生產(chǎn)乙炔的設(shè)備，這種設(shè)備的主要組成部分是：（1）循環(huán)裝置中的冷卻水系統(tǒng)；（2）甲烷部分氧化裂解；（3）乙炔的提濃；（4）容積的回收等。這四個關(guān)鍵的生產(chǎn)組成部分是天然氣部分氧化生產(chǎn)乙炔的核心，通過對這四種設(shè)備的運用，可以很好的提高天然氣部分氧化生產(chǎn)乙炔的生產(chǎn)率。

3 天然氣部分氧化生產(chǎn)乙炔的工藝

我們在此以生產(chǎn)50000t/a的乙炔裝置為例來進行天然氣部分氧化生產(chǎn)乙炔的工藝介紹。要生產(chǎn)50000t/a的乙炔裝置的氧化裂解單元，我們就要由大約六套的生產(chǎn)能力在7500t/a的具有獨立氧化裂解功能的裝置構(gòu)成。

（1）簡介裂解氣壓縮的構(gòu)成。裂解氣壓縮的單元是由兩部分組成，一部分是2臺螺旋式的氣壓縮機，另一種就是洗滌用的洗滌塔。整個過程可以看做是螺旋氣壓縮機將內(nèi)部氣壓升至1.1MPa左右，之后再進入到洗滌塔中，最后在洗滌塔中和冷卻水交匯，通過逆流的方式進行接觸，在冷卻水的作用下達到冷卻的作用，經(jīng)過冷卻之后的氣體就會被送至乙炔的提純單元中。

（2）簡介乙炔的提純單元。在進入乙炔提濃單元之前，裂解氣體中的乙炔大約的濃度為8%左右，經(jīng)過氣壓縮機入口的處理，我們可以將乙炔的濃度提高到10%左右，這都是因為壓縮機的裂解氣體及循環(huán)氣體對天然氣的作用結(jié)果?，F(xiàn)在的天然氣在提純單元之中，會按照含碳量的多少的細微不同、炔烴在溶解劑之中的溶解度差異和壓力，溫度的不同使物質(zhì)的溶解劑中的溶解度發(fā)生變化的化學原理，通過使用N-甲基吡咯烷酮當做是提濃單元的溶解劑，通過這種溶劑，我們能夠行之有效的解析和回收裂解氣體和循環(huán)氣體中的乙炔，達到提純乙炔的目的。因為在解析吸收工序中的氣體及液體較小的原因，通常使用的板式塔沒有辦法進行提純操作，效率也會大打折扣，所以在提純乙炔中，我們選擇丁二炔吸收塔來行使填料塔的作用。這樣的話，乙炔的吸收塔中的填料塔就是從丁二炔吸收塔中獲得的。經(jīng)過上述過程處理，已經(jīng)除去丁二炔的乙炔回合高級冷卻混合器及填料塔的塔頂流下的NMP溶劑，以逆流的方式進行接觸。因為NMP在進入填料塔是已經(jīng)經(jīng)過了液氮的冷卻作用，所以NMP的溫度會比丁二炔吸收塔的溶劑的溫度低很多。這個時候，乙炔及NMP中溶解度遠遠高于乙炔的氣體就會被100%吸收，而那些不溶于NMP溶劑的氣體就會經(jīng)過填料塔的塔頂進行排出，著這一過程中，被排出的氣體主要有三種：第一種是氣體被送進了乙炔生產(chǎn)的解析塔中，隨后經(jīng)由解析塔就會流入生產(chǎn)甲醇的裝置及生產(chǎn)合成氨的裝置，作為生產(chǎn)這兩種化學產(chǎn)品的生產(chǎn)原料；第二種是被送到了合成氣火炬中；第三種是又重新返回到了螺桿壓縮機的進入口處。

（3）當熱力解析塔作為填料塔使用時，熱力解析塔的壓力為0.1

2MPa，這時從乙炔的吸收塔被吸收的乙炔溶劑和從真空解析塔中已經(jīng)含有的乙炔，同樣是通過溢流的方式和高級乙炔類進行接觸，特別是和高級乙炔類中的粗乙炔接觸，通過不同壓力對溶解劑的不同的化學原理，來分離較純的乙炔產(chǎn)品。而已經(jīng)被循環(huán)使用的非乙炔類氣體，我們在生產(chǎn)中，統(tǒng)一叫做循環(huán)氣體。這些循環(huán)氣體會經(jīng)由填料塔的塔頂處流入螺旋壓縮機的進入口處。

（4）用于乙炔生產(chǎn)中的洗滌塔我們通常的選擇是泡罩塔，通過部分的解析塔中的引出乙炔和被輸入泡罩塔中的冷凝液通過逆流的方式進行分接觸，通過這種方式來吸收已經(jīng)揮發(fā)的NMP溶劑，這時的乙炔就會被分解成三個部分提純出來，這其中，溶解度相對而言較高的乙炔氣體會第一個被解析塔解析出來，其他的依次類推。

（5）乙炔溶劑的再生的部分闡述。整個生產(chǎn)過程在運行中，溶解劑會產(chǎn)生很多的高級炔類的聚合物沉淀，我們在生產(chǎn)中能更好，更多的將聚合物從設(shè)備生產(chǎn)體系中除去，在生產(chǎn)過程中，特別的加入了丁二炔解析塔底部的排除溶劑進入乙炔氣體的回收單元之中，丁二炔解析塔中的解析溶劑會第一時間用蒸汽升溫的辦法來加熱蒸汽中的蒸汽，使他們揮發(fā)，這樣就會提升了循環(huán)溶劑中的聚合物的質(zhì)量濃度，更好的進行了乙炔溶劑的再生作業(yè)。

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