淺析天然氣部分氧化法制乙炔的反應(yīng)平衡

胡君

摘要：隨著我國對天然氣氧化法研究的加深，很多研究者都在致力于研究以及分析部分氧化法制乙炔的反應(yīng)平衡，而這一方法主要就是建立在其反應(yīng)方程的主體分析利用上，同時還要綜合分析其反應(yīng)中一系列與反應(yīng)相關(guān)的影響因素對這一部分氧化法反應(yīng)平衡限度的影響，在此基礎(chǔ)上著重分析天然氣的甲烷轉(zhuǎn)換率，同時還要考慮反應(yīng)中乙炔、氫氣、一氧化碳等氣體的收率，這樣我們才能綜合研究分析天然氣的部分氧化法，進(jìn)而提高其選擇性。

關(guān)鍵詞：乙炔;天然氣;反應(yīng)平衡;轉(zhuǎn)換率;收率

前言：隨著我國社會的進(jìn)步，我們當(dāng)今社會對能源的依賴性也是越來越高，天然氣資源也不例外。但是，我國的天然氣在東部較少，西部以及東南部儲量豐富，因此我們可以在這些儲量豐富的地區(qū)來將其生產(chǎn)的天然氣用部分氧化法來制作我們所需的化工原料乙炔，通過在其產(chǎn)地的深加工來進(jìn)一步的提高我們天然氣資源的附加值，這對我國化工業(yè)的進(jìn)步完善是有著非同一般的意義，同時也是解決我國能源問題的一個很好應(yīng)對方法，所以本文就是在這一社會前提下，對我國現(xiàn)行的天然氣部分氧化法進(jìn)行了相關(guān)的綜述以及分析，通過探究其在制備乙炔反應(yīng)過程中的反應(yīng)平衡的理論研究，從不同的方面對天然氣部分氧化法進(jìn)行了相關(guān)的理論探究，研究了其分解特性和循環(huán)物流特性，對以后該方法的完善以及進(jìn)一步深化還是意義重大的[1]。

一、天然氣部分氧化法研究現(xiàn)狀

就我國目前的研究現(xiàn)狀而言，我國研究天然氣深化加工的研究者本來就少，而研究天然氣部分氧化法的人那就是更少了，所以利用其氧化制乙炔的研究相比于國際一流水平還是有著一定的差距，同時我國參與該部分氧化法研究的人中，對甲烷、氧氣和部分氧化法其相關(guān)反應(yīng)產(chǎn)物熱力學(xué)性質(zhì)研究的人更是鳳毛麟角，所以我國的天然氣部分氧化法的研究還有待深入。就我國目前已經(jīng)發(fā)表的與天然氣部分氧化法相關(guān)的著作和文章而言，經(jīng)過總結(jié)以及大數(shù)據(jù)分析處理其研究特性后，本文發(fā)現(xiàn)我國的大部分研究文章以及論著都是研究的其反應(yīng)的甲烷熱力學(xué)分解數(shù)據(jù)，同時這些研究還多數(shù)局限于其相應(yīng)的獨(dú)立反應(yīng)上，像我們現(xiàn)在新性的多重反應(yīng)體系研究基本沒有。所以本文就是在這一前提下，總結(jié)分析了其反應(yīng)室中甲烷在多重分解反應(yīng)體系中所發(fā)揮的熱力學(xué)作用，致力于其相關(guān)的碳域、氧域， C2H2， 氫氣， 一氧化碳， 一氧化氮，水和碳等相關(guān)成分的研究分析，通過大數(shù)據(jù)分析法得出其相應(yīng)的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)[2]。

二、獨(dú)立反應(yīng)數(shù)和反應(yīng)方程

在這一化學(xué)序列反應(yīng)方程式中我們使用-號來表達(dá)乙炔燃燒室中所消耗的物質(zhì)也就是反應(yīng)物，而+號呢則是用來表達(dá)我們所反應(yīng)生成的物質(zhì)，0代表反應(yīng)物平衡，都消耗沒有剩余。

三、天然氣分解反應(yīng)系統(tǒng)的熱力學(xué)分析

我們可以發(fā)現(xiàn)反應(yīng)1的平衡常數(shù)是和反應(yīng)室的溫度變化成負(fù)相關(guān)的，其對應(yīng)的數(shù)量級的下降還是很明顯的;而反應(yīng)2的平衡常數(shù)也是和反應(yīng)1是相同的，其也是隨著溫度的升高而逐步的進(jìn)行降級。但是我們發(fā)現(xiàn)反應(yīng)3則就是恰恰相反，該反應(yīng)的平衡常數(shù)是與溫度呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系的，也就是隨著其增加而逐步的升高。而反應(yīng)4就是一直呈現(xiàn)平穩(wěn)狀態(tài)，始終處于0.3左右，這就表明其受溫度變化的影響較小。最后，反應(yīng)5的平衡常數(shù)則是受溫度變化影響最明顯的，其數(shù)量級隨著溫度的下降是異常的明顯。所以，我們通過圖三就可以總結(jié)出來，在其余反應(yīng)條件不變的情況下，溫度對反應(yīng)1、2、5的影響是呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)的關(guān)系，而與反應(yīng)3則是呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，但對反應(yīng)4則是幾乎沒有影響的，同時這5個反應(yīng)中，對溫度變化反應(yīng)最敏感的是反應(yīng)5，當(dāng)溫度上升到一定的水平后，其平衡常數(shù)會處于一個相對較低的數(shù)值[5]。

總 結(jié)

總的來說，本文主要就是研究了天然氣部分氧化法制乙炔的反應(yīng)平衡，該研究與分析通過了大數(shù)據(jù)分析，并且還進(jìn)行了天然氣分解反應(yīng)系統(tǒng)的熱力學(xué)研究總結(jié)，本文主要是在三個方面來詳細(xì)的講解該氧化方法的：首先是總結(jié)其相應(yīng)的研究概述，指出現(xiàn)行研究的優(yōu)缺點(diǎn);其次是通過對其獨(dú)立反應(yīng)數(shù)以及反應(yīng)方程的相關(guān)數(shù)據(jù)以及相關(guān)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)式的綜述來講解其反應(yīng)制乙炔的原理;最后通過對其對應(yīng)的分解反應(yīng)的相關(guān)的熱力學(xué)分析來闡述反應(yīng)溫度對其各反應(yīng)的影響[6]。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉光明.烏克蘭天然氣制乙炔裂解爐運(yùn)行探討[J].石化技術(shù)，2018（10）：209.

[2]唐利鐘，張福海.淺析天然氣部分氧化法制乙炔的反應(yīng)平衡[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2017（09）：174+258.

[3]劉利德，包慶山，龔小虎，趙云峰，保積龍，馬占武，程瑞波.天然氣制乙炔生產(chǎn)PVC工藝簡介[J].聚氯乙烯，2011（12）：11-13.

[4]王志方.天然氣制乙炔工藝的氫能利用與多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)[D].北京化工大學(xué)，2018.

[5]王志方，鄭丹星.天然氣制乙炔與燃料電池的集成系統(tǒng)[J].華北電力大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）.2018（03）：51-56.

[6]楊原濤.部分氧化法天然氣制乙炔工藝技術(shù)探討[J].化工設(shè)計(jì)通訊.2017（08）：111.