淺析天然氣制乙炔工藝

（油田氣化工科技公司，陜西 延安 717114）

乙炔的生產方法目前主要有兩種：一是電石法，二是烴類裂解法。

電石法由于能耗高在國外己逐漸被烴類裂解法取代，烴類裂解法有電弧法、熱裂法和部分氧化法三種。等離體裂解法還處研究過程中，尤以部分氧化 法發展快、建廠多。徳國BASF 公司的部分氧化法技術，技術上最為成熟，在世界上建廠也最多。前蘇聯在六十年代就引進了BASF 的部分氧化技術，并在此基礎上進行了改進和發展，結合國內的研究成果建設了多個烴類乙炔工廠，至今還在運行。本公司采用天然氣部分氧化制乙炔的工藝技術。

一、相關介紹

（一）工藝原理

從外界來的天然氣進入脫硫系統，將天然氣中的硫含量降低到15mg/Nm3，經脫硫合格的天然氣送去天然氣預熱爐。與含量高于99.6%的氧氣一起預熱到650℃，在0.54 到0.6 的比例之間進行部分氧化反應。

其主反應如下：

反應進行時的裂化氣溫度很高（髙達1500℃)，為防止乙炔的繼續熱裂解,應在極短的時間內終止反應（反應時間1-3ms），即采用淬火水急冷終止反應。出乙炔爐的裂化氣經冷卻搭冷卻、電濾器除炭黑后，進入裂化氣氣柜或裂化氣壓縮機。

從乙炔爐出的淬火水經焦炭分離器分離焦炭啟與冷卻塔、電濾器排出的炭黑水一起送至炭黑水分離工序經分離、除去炭黑后循環使用，并補充部分軟水。

從部分氧化來的裂化氣與從提濃工序返回的兩種富含乙炔的循環氣匯合，形成含乙炔約11%的混合氣進入裂化氣壓縮機。混合氣經加壓到1.1MPa.G 左右并經冷卻后送到提濃工序進行提濃。

來自裂化氣壓縮機的壓力約1.1MPa.G 的乙炔混合氣進入預洗塔，用適量溶劑循環洗滌，洗除混合氣中的高級炔烴。洗滌后的氣體進入主洗塔。在主洗塔，乙炔、殘余高級炔烴和部分CO2 被溶劑吸收，難溶組分作為尾氣（合成氣）從塔頂排出。主洗塔底排出的富溶劑減壓進入乙炔解吸塔。在塔頂溶劑中的CO2 被塔中上升的乙炔汽提出來，與相當數量的乙炔一起從頂部排出，作為循環氣返回裂化氣壓縮機進口。在塔的中部，乙炔濃度最高處測流抽出粗乙炔，經乙炔水洗搭洗滌后送乙炔加壓工序經水環壓縮機加壓、氣液分離器分離液體 后送去充裝。

乙炔解吸塔下段溶劑與從預脫氣塔頂送來的富乙炔氣逆流接觸，上升氣流中的高級炔被吸收，乙炔濃度進一步提高，在塔的中部達到上述的乙炔濃度高點。塔底排出的溶劑經加熱后進預脫氣塔進行閃蒸，使溶解在溶劑中的乙炔盡可能脫吸出來。

經預脫氣后的溶劑進入真空解吸培，在加熱減壓條件下使溶劑進行沸騰解析，脫除溶解在溶劑中的全部氣體。經真空脫氣后的溶劑經換熱、冷卻后循環使用。

真空脫氣塔的負壓由一組蒸汽噴射器來產生的，抽出的氣體作為商級炔解吸塔的汽提氣進入高級炔解吸。

真空脫氣搭頂，氣相中乙炔濃度還比較高，經冷凝分離溶劑后用真空壓縮機送至預脫氣塔作為汽提氣使用，同時也達到減少乙炔損失的目的。

從主洗塔頂樣出的尾氣，小部分作為汽提氣使用，大部分作為合成氣送乙二醇裝置作原料。

在提濃過程中，少部分高級炔生成聚和物殘留在溶劑中。為了減少聚合物的生成，定期向溶劑中加入堿液阻止溶劑中高級炔烴的聚合。連續從髙級炔解吸塔釜抽一部分溶劑送至溶劑處理工序進行處理，以使循環溶劑中的聚合物含量限制在一走范圍內。

從提濃來的含聚合物溶劑經加熱進入蒸發器，在真空下進行閃蒸，部分溶劑蒸發，經冷凝、回收的溶劑返回提濃工序使用。

《晉八王故事》曰：“陸機為成都王所誅，顧左右而嘆曰：‘今日欲聞華亭鶴唳，不可復得。’華亭，吳國拳縣郊外之野，機素游之所。”[注] (唐)歐陽詢撰、汪紹楹校《藝文類聚》卷九十《鳥部上·鶴》，上海：上海古籍出版社，1999年第2版，2015年第5刷，第1563頁。按本段文字末句《世說新語》劉孝標注引作：“華亭，吳由拳縣郊外墅也，有清泉茂林。吳平后，陸機兄弟共游于此十余年。”見《世說新語箋疏》，第1050頁。

濃縮后的含聚合物溶劑經計量槽后進入干餾槽，用蒸汽加熱并在真空下間斷干餾。干餾聚合物殘渣送界區外處理。回收溶劑返回溶劑循環系統.。

從部分氧化來的炭黑水進入脫氣槽脫氣后去炭黑分離池。在此，浮出水面的炭黑，借助分離池輸送器的刮板把炭黑漿刮下,由斜曲槽移入炭黑收集槽，然后用泵送界區外處理。

（二）工藝系統

本裝置主要操作單元有以下部分組成：

1.天然氣的氧化裂解

2.裂解氣的壓縮

3.乙炔的提純

4.NMP 溶劑的回收再生

6.氣柜

7.循環冷卻水系統

二、工藝前景和改進

對于本工藝而言，炭黑處理難是一個大問題。而目前普遍使用的方法是炭黑漿的焚燒處理。根據國內不同的技術來源，部分廠家將低濃度炭黑去焚燒，部分采用絮凝分離加生化處理等方法處理。從90 年代起，開始探索的是將低濃度炭黑漿進行濃縮的方法，經過艱辛的實驗過程，最終采用了真空轉鼓分離的方式。將炭黑漿濃縮為炭黑濾餅進行填埋。然而，炭黑的污染仍然沒有解決，填埋只是權宜之計。

考慮到化工單位一般設有煤鍋爐，濾餅也有一定的熱值。通過實驗：犟驢并通過車運至煤場，讓人工濾餅與煤混合后送入鍋爐燃燒。該技術主要問題是濾餅水分高易造成堵塞，一旦堵塞后果比較嚴重。

第二種方法是使用炭黑漿壓濾處理工藝，采用板框式壓濾機對炭黑進行壓濾處理，效果不好，但是和其他物料混合壓濾效果不錯。美國部分公司使用此法，但炭黑生成少，間斷運行，問題就不明顯。

第三種是炭黑漿制成碳黑產品，將其變廢為寶。用泵輸送炭黑真空脫水，經脫水后送入干燥機中。燃料與風機提供的空氣在尾氣燃燒爐混合，生成1000℃高溫氣流，與冷風混合送入內熱干燥機，炭黑含水量滿足要求，廢氣和炭黑送入回收袋濾器，空氣送至大氣，炭黑進入造粒機造粒，后進入二段干燥機，送出產品罐，炭黑包裝成產品。該工藝是將炭黑無害化，資源化利用的技術。將炭黑變成產品，徹底解決環保問題，二期造成經濟效益。而不足點是：占地面積達，需要人工運轉，造作條件苛刻等問題。

總的來說，天然氣制乙炔工藝的炭黑處理技術已經在向資源有效利用方面發展，而變廢為寶更是主要趨勢，只有這樣，才能在大時代下站穩腳跟穩步發展。

三、結語

天然氣制乙炔在我國工業生產領域和能源領域始終占據重要地位，制作方法也在不斷完善。生成的炭黑的利用化處理也在不斷發展，也有著幾個大的方向。通過降低能耗，提高及其自動化水平，優化工藝設備等方式，逐步完善我國的制乙炔技術，在保護能源和資源的條件下提高能源的利用效率，制成乙炔下游特殊化學品及其衍生物。