浅析天然气制乙炔工艺

（油田气化工科技公司，陕西 延安 717114）

乙炔的生产方法目前主要有两种：一是电石法，二是烃类裂解法。

电石法由于能耗高在国外己逐渐被烃类裂解法取代，烃类裂解法有电弧法、热裂法和部分氧化法三种。等离体裂解法还处研究过程中，尤以部分氧化 法发展快、建厂多。徳国BASF 公司的部分氧化法技术，技术上最为成熟，在世界上建厂也最多。前苏联在六十年代就引进了BASF 的部分氧化技术，并在此基础上进行了改进和发展，结合国内的研究成果建设了多个烃类乙炔工厂，至今还在运行。本公司采用天然气部分氧化制乙炔的工艺技术。

一、相关介绍

（一）工艺原理

从外界来的天然气进入脱硫系统，将天然气中的硫含量降低到15mg/Nm3，经脱硫合格的天然气送去天然气预热炉。与含量高于99.6%的氧气一起预热到650℃，在0.54 到0.6 的比例之间进行部分氧化反应。

其主反应如下：

反应进行时的裂化气温度很高（髙达1500℃)，为防止乙炔的继续热裂解,应在极短的时间内终止反应（反应时间1-3ms），即采用淬火水急冷终止反应。出乙炔炉的裂化气经冷却搭冷却、电滤器除炭黑后，进入裂化气气柜或裂化气压缩机。

从乙炔炉出的淬火水经焦炭分离器分离焦炭启与冷却塔、电滤器排出的炭黑水一起送至炭黑水分离工序经分离、除去炭黑后循环使用，并补充部分软水。

从部分氧化来的裂化气与从提浓工序返回的两种富含乙炔的循环气汇合，形成含乙炔约11%的混合气进入裂化气压缩机。混合气经加压到1.1MPa.G 左右并经冷却后送到提浓工序进行提浓。

来自裂化气压缩机的压力约1.1MPa.G 的乙炔混合气进入预洗塔，用适量溶剂循环洗涤，洗除混合气中的高级炔烃。洗涤后的气体进入主洗塔。在主洗塔，乙炔、残余高级炔烃和部分CO2 被溶剂吸收，难溶组分作为尾气（合成气）从塔顶排出。主洗塔底排出的富溶剂减压进入乙炔解吸塔。在塔顶溶剂中的CO2 被塔中上升的乙炔汽提出来，与相当数量的乙炔一起从顶部排出，作为循环气返回裂化气压缩机进口。在塔的中部，乙炔浓度最高处测流抽出粗乙炔，经乙炔水洗搭洗涤后送乙炔加压工序经水环压缩机加压、气液分离器分离液体 后送去充装。

乙炔解吸塔下段溶剂与从预脱气塔顶送来的富乙炔气逆流接触，上升气流中的高级炔被吸收，乙炔浓度进一步提高，在塔的中部达到上述的乙炔浓度高点。塔底排出的溶剂经加热后进预脱气塔进行闪蒸，使溶解在溶剂中的乙炔尽可能脱吸出来。

经预脱气后的溶剂进入真空解吸培，在加热减压条件下使溶剂进行沸腾解析，脱除溶解在溶剂中的全部气体。经真空脱气后的溶剂经换热、冷却后循环使用。

真空脱气塔的负压由一组蒸汽喷射器来产生的，抽出的气体作为商级炔解吸塔的汽提气进入高级炔解吸。

真空脱气搭顶，气相中乙炔浓度还比较高，经冷凝分离溶剂后用真空压缩机送至预脱气塔作为汽提气使用，同时也达到减少乙炔损失的目的。

从主洗塔顶样出的尾气，小部分作为汽提气使用，大部分作为合成气送乙二醇装置作原料。

在提浓过程中，少部分高级炔生成聚和物残留在溶剂中。为了减少聚合物的生成，定期向溶剂中加入碱液阻止溶剂中高级炔烃的聚合。连续从髙级炔解吸塔釜抽一部分溶剂送至溶剂处理工序进行处理，以使循环溶剂中的聚合物含量限制在一走范围内。

从提浓来的含聚合物溶剂经加热进入蒸发器，在真空下进行闪蒸，部分溶剂蒸发，经冷凝、回收的溶剂返回提浓工序使用。

《晋八王故事》曰：“陆机为成都王所诛，顾左右而叹曰：‘今日欲闻华亭鹤唳，不可复得。’华亭，吴国拳县郊外之野，机素游之所。”[注] (唐)欧阳询撰、汪绍楹校《艺文类聚》卷九十《鸟部上·鹤》，上海：上海古籍出版社，1999年第2版，2015年第5刷，第1563页。按本段文字末句《世说新语》刘孝标注引作：“华亭，吴由拳县郊外墅也，有清泉茂林。吴平后，陆机兄弟共游于此十余年。”见《世说新语笺疏》，第1050页。

浓缩后的含聚合物溶剂经计量槽后进入干馏槽，用蒸汽加热并在真空下间断干馏。干馏聚合物残渣送界区外处理。回收溶剂返回溶剂循环系统.。

从部分氧化来的炭黑水进入脱气槽脱气后去炭黑分离池。在此，浮出水面的炭黑，借助分离池输送器的刮板把炭黑浆刮下,由斜曲槽移入炭黑收集槽，然后用泵送界区外处理。

（二）工艺系统

本装置主要操作单元有以下部分组成：

1.天然气的氧化裂解

2.裂解气的压缩

3.乙炔的提纯

4.NMP 溶剂的回收再生

6.气柜

7.循环冷却水系统

二、工艺前景和改进

对于本工艺而言，炭黑处理难是一个大问题。而目前普遍使用的方法是炭黑浆的焚烧处理。根据国内不同的技术来源，部分厂家将低浓度炭黑去焚烧，部分采用絮凝分离加生化处理等方法处理。从90 年代起，开始探索的是将低浓度炭黑浆进行浓缩的方法，经过艰辛的实验过程，最终采用了真空转鼓分离的方式。将炭黑浆浓缩为炭黑滤饼进行填埋。然而，炭黑的污染仍然没有解决，填埋只是权宜之计。

考虑到化工单位一般设有煤锅炉，滤饼也有一定的热值。通过实验：犟驴并通过车运至煤场，让人工滤饼与煤混合后送入锅炉燃烧。该技术主要问题是滤饼水分高易造成堵塞，一旦堵塞后果比较严重。

第二种方法是使用炭黑浆压滤处理工艺，采用板框式压滤机对炭黑进行压滤处理，效果不好，但是和其他物料混合压滤效果不错。美国部分公司使用此法，但炭黑生成少，间断运行，问题就不明显。

第三种是炭黑浆制成碳黑产品，将其变废为宝。用泵输送炭黑真空脱水，经脱水后送入干燥机中。燃料与风机提供的空气在尾气燃烧炉混合，生成1000℃高温气流，与冷风混合送入内热干燥机，炭黑含水量满足要求，废气和炭黑送入回收袋滤器，空气送至大气，炭黑进入造粒机造粒，后进入二段干燥机，送出产品罐，炭黑包装成产品。该工艺是将炭黑无害化，资源化利用的技术。将炭黑变成产品，彻底解决环保问题，二期造成经济效益。而不足点是：占地面积达，需要人工运转，造作条件苛刻等问题。

总的来说，天然气制乙炔工艺的炭黑处理技术已经在向资源有效利用方面发展，而变废为宝更是主要趋势，只有这样，才能在大时代下站稳脚跟稳步发展。

三、结语

天然气制乙炔在我国工业生产领域和能源领域始终占据重要地位，制作方法也在不断完善。生成的炭黑的利用化处理也在不断发展，也有着几个大的方向。通过降低能耗，提高及其自动化水平，优化工艺设备等方式，逐步完善我国的制乙炔技术，在保护能源和资源的条件下提高能源的利用效率，制成乙炔下游特殊化学品及其衍生物。