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(chǎn)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(fā)展快、建廠多。徳國BASF 公司的部分氧化法技術(shù)，技術(shù)上最為成熟，在世界上建廠也最多。前蘇聯(lián)在六十年代就引進了BASF 的部分氧化技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上進行了改進和發(fā)展，結(jié)合國內(nèi)的研究成果建設(shè)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(shù)。

一、相關(guān)介紹

（一）工藝原理

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

其主反應(yīng)如下：

反應(yīng)進行時的裂化氣溫度很高（髙達1500℃)，為防止乙炔的繼續(xù)熱裂解,應(yīng)在極短的時間內(nèi)終止反應(yīng)（反應(yīng)時間1-3ms），即采用淬火水急冷終止反應(yīng)。出乙炔爐的裂化氣經(jīng)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(jīng)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(jīng)分離、除去炭黑后循環(huán)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(huán)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(jīng)加壓到1.1MPa.G 左右并經(jīng)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(yù)洗塔，用適量溶劑循環(huán)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(shù)量的乙炔一起從頂部排出，作為循環(huán)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(jīng)乙炔水洗搭洗滌后送乙炔加壓工序經(jīng)水環(huán)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(yù)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(jīng)加熱后進預(yù)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(jīng)預(yù)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(jīng)真空脫氣后的溶劑經(jīng)換熱、冷卻后循環(huán)使用。

真空脫氣塔的負壓由一組蒸汽噴射器來產(chǎn)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(jīng)冷凝分離溶劑后用真空壓縮機送至預(yù)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(xù)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(huán)溶劑中的聚合物含量限制在一走范圍內(nèi)。

從提濃來的含聚合物溶劑經(jīng)加熱進入蒸發(fā)器，在真空下進行閃蒸，部分溶劑蒸發(fā)，經(jīng)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(fù)得?！A亭，吳國拳縣郊外之野，機素游之所?！盵注] (唐)歐陽詢撰、汪紹楹?！端囄念惥邸肪砭攀而B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?！币姟妒勒f新語箋疏》，第1050頁。

濃縮后的含聚合物溶劑經(jīng)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(qū)外處理?；厥杖軇┓祷厝軇┭h(huán)系統(tǒng).。

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(qū)外處理。

（二）工藝系統(tǒng)

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(huán)冷卻水系統(tǒng)

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(jù)國內(nèi)不同的技術(shù)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(jīng)過艱辛的實驗過程，最終采用了真空轉(zhuǎn)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(quán)宜之計。

考慮到化工單位一般設(shè)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(shù)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(chǎn)品，將其變廢為寶。用泵輸送炭黑真空脫水，經(jīng)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(nèi)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(chǎn)品罐，炭黑包裝成產(chǎn)品。該工藝是將炭黑無害化，資源化利用的技術(shù)。將炭黑變成產(chǎn)品，徹底解決環(huán)保問題，二期造成經(jīng)濟效益。而不足點是：占地面積達，需要人工運轉(zhuǎn)，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(shù)已經(jīng)在向資源有效利用方面發(fā)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(wěn)腳跟穩(wěn)步發(fā)展。

三、結(jié)語

天然氣制乙炔在我國工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域和能源領(lǐng)域始終占據(jù)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(fā)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(yōu)化工藝設(shè)備等方式，逐步完善我國的制乙炔技術(shù)，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。