能源化工—第7章天然气制乙炔及其下游产品
天然气制乙炔及下游产品研究开发与展望
天然气制乙炔及下游产品研究开发与展望作者:张文霞来源:《中国化工贸易·中旬刊》2018年第06期摘要:随着化工行业的快速发展,大大提升了天然气制乙炔的应用效率及质量,并使其在石油价格居高不下的情况下发挥出了积极的竞争作用。
本文就基于此,对天然气制乙炔及下游产品的开发与展望进行相关概述。
关键词:天然气制乙炔;下游产品;研究开发天然气制乙炔具有极为活跃的条件,使其能够与多种化学物质进行反应,并衍生出数量众多的有机化合物。
就目前来看,天然气制乙炔可用于生产甲醇或氨,相较于天然制备而言更具有投资成本低、生产效率高等优势。
因此对天然气制乙炔及其下游产品进行深入的研究势必会成为化工企业重要发展战略之一。
1 天然气制乙炔的成本分析将天然气制乙炔成本电石乙炔进行成本对比分析。
我国天然气制乙炔的乙炔尾气为0.25元每立方米,并且将尾气也可生产出一定质量的甲醇,因此其价格仅占天然气的三分之一左右[1]。
不仅如此,天然气制乙炔成本为每吨6063元,生产期间采购的电石为每吨2300元,因此一吨乙炔成本为6601元。
由此可见,天然气制乙炔相较于电石乙炔生产成本而言,具有各资源利用率高,成本可控性强等特征。
2 天然气制乙炔下游产品开发现阶段天然气制乙炔下游产品主要分为石油乙烯、丙烯等,同时此类产品与石油路线存在着竞争的关系;另一类天然气制乙炔下游产品则是乙炔化学专用品,例如聚乙炔以及丁二醇系列等。
2.1 与石油路线相似产品现阶段我国天然气制乙炔下游产品中聚氯乙烯生产能力较高,天然气制乙炔利用率强,具有明显的竞争优势。
通过对天然气制乙炔合成丙烯酸的几种生产方式经济性进行对比,我们不难发现,丙烯法原料成本在生产总成本中占据着重要的位置。
天然气制乙炔丙烯酸成本中乙炔及丙烯成本比例差距过大,且天然气制乙炔生产丙烯酸比丙烯酸氧化成本低10%左右。
2.2 天然气制乙炔专用化学产品天然气制乙炔与二分子甲醇反应会生产丁炔二醇,并且其反应需应一定温度、压力及催化剂条件下进行,留有少量丙炔醇。
天然气制乙炔工艺
天然气制乙炔工艺天然气制乙炔工艺是一种将天然气转化为乙炔的重要工艺流程。
乙炔是一种重要的工业原料,在化工领域有着广泛的应用。
本文将详细介绍天然气制乙炔的工艺和相关技术。
一、乙炔的应用前景乙炔是一种重要的化工原料,具有广泛的应用前景。
它可以用于合成乙炔酸、乙炔醇等有机化合物,也可以用于制备塑料、合成橡胶等。
乙炔的应用领域非常广泛,可以满足人们对于化工产品的需求。
二、天然气制乙炔的工艺流程天然气制乙炔的工艺流程主要包括催化裂解和分离纯化两个步骤。
1.催化裂解催化裂解是将天然气通过加热和催化剂的作用,将其转化为乙炔的过程。
在催化裂解过程中,天然气中的甲烷和乙烷等烃类化合物会被裂解成乙炔和氢气。
催化剂的选择对于乙炔产率和选择性有着重要的影响。
2.分离纯化在催化裂解反应后,产生的乙炔和氢气需要进行分离纯化。
分离纯化的目的是去除其中的杂质,提高乙炔的纯度。
常用的分离纯化方法包括吸附分离、压缩分离和冷凝分离等。
三、天然气制乙炔工艺的优势和挑战天然气制乙炔工艺相对于传统的煤制乙炔工艺具有一些明显的优势。
首先,天然气是一种清洁能源,具有较低的碳排放量。
其次,天然气资源丰富,可以满足乙炔生产的需求。
此外,天然气制乙炔工艺还具有生产过程简单、设备投资较少等优点。
然而,天然气制乙炔工艺也存在一些挑战。
首先,催化剂的选择和设计是关键。
催化剂的活性和稳定性对于乙炔产率和选择性有着重要影响。
其次,分离纯化过程中的能耗较高,需要寻求更加高效的分离纯化技术。
此外,乙炔的储运也是一个关键问题,需要解决乙炔的安全储存和运输技术。
四、天然气制乙炔工艺的发展趋势随着能源结构的调整和环境保护意识的增强,天然气制乙炔工艺将会得到更加广泛的应用。
未来的发展趋势主要包括以下几个方面:1.催化剂技术的创新和改进,提高催化剂的活性和稳定性,提高乙炔的产率和选择性。
2.分离纯化技术的改进,降低能耗,提高分离纯化效率。
3.乙炔的储运技术的改进,解决乙炔的安全储存和运输问题。
天然气制乙炔生产PVC项目的可行性研究
天然气制乙炔生产PVC项目的可行性研究一、背景介绍随着我国经济快速发展,工业化程度逐渐加深,所需的化工原材料的需求也日益增长。
而PVC是一种广泛使用的塑料材料,用途广泛,因此在我国PVC的市场潜力非常大。
天然气作为我国主要的能源,其资源丰富且价格相对稳定,因此,以天然气制乙炔生产PVC,不仅符合我国节能减排的国家政策,也具有广阔的市场前景。
本文主要探讨天然气制乙炔生产PVC项目的可行性,为投资者提供参考。
二、技术路线天然气制乙炔生产PVC的技术路线主要包括以下几个步骤:1. 天然气氢气制备:将天然气经过催化剂催化加氢处理,得到氢气。
2. 乙烯制备:将乙炔和水反应得到乙醇,再将乙醇进一步加热分解得到乙烯。
3. 乙烯氯化:将乙烯和盐酸反应,得到乙烯氯化物。
4. 合成氯乙烯:将乙烯氯化物和乙炔反应,得到氯乙烯。
5. 合成聚氯乙烯:将氯乙烯通过聚合反应合成聚氯乙烯。
三、市场分析PVC的主要用途包括管材、电线电缆、地板、板材、模塑品等,市场需求巨大。
目前,国内市场上的PVC主要由进口来满足。
而天然气制乙炔生产PVC,不仅降低了PVC的生产成本,还能够有效减少对进口原材料的依赖,提高我国的自主生产能力。
另外,随着我国环保政策的逐步加强,PVC的环保性能也成为一个重要的竞争优势。
因此,天然气制乙炔生产PVC项目具有广阔的市场前景。
四、投资分析1. 投资规模:根据生产规模的不同,投资规模也会有所不同。
一般来说,以年产量为5万吨的PVC生产线为例,投资估算大约在15亿元左右。
2. 投资构成:投资构成包括固定资产投资、流动资金投资和预留资金等。
其中,固定资产投资占总投资的60%左右,流动资金投资占总投资的30%左右,预留资金占总投资的10%。
3. 经济效益分析:以年产量为5万吨的PVC生产线为例,该项目的年产值约为20亿元左右,年利润约为4亿元左右。
因此,该项目具有良好的经济效益。
五、风险分析1. 市场风险:受市场需求、价格波动等因素影响,存在市场风险。
中国拟建的天然气部分氧化制乙炔项目
中国拟建的天然气部分氧化制乙炔项目天然气部分氧化制乙炔项目是中国计划中的一个重要能源工程项目。
以下是一篇关于该项目的1200字以上的介绍。
天然气是一种清洁、高效的能源,是现代工业生产中不可或缺的重要资源。
而乙炔是一种重要的化工原料,在合成树脂、塑料、橡胶等行业中有广泛的应用。
由于乙炔的需求量大,传统的乙炔制备方法主要以石油为原料,但中国的石油资源有限,为了保证乙炔的供应,中国开始寻找替代的原料。
天然气是一种丰富的资源,中国的天然气储量居世界前列。
因此,中国提出了利用天然气部分氧化制乙炔的新项目。
该项目的主要目的是通过将天然气进行部分氧化反应,得到乙炔作为化工原料。
该项目的建设计划包括建设一座天然气部分氧化制乙炔的生产基地。
该生产基地将以天然气为主要原料,通过高温反应,将天然气中的甲烷部分氧化为乙炔。
而这一反应过程中所需要的氧气则将由空分设备进行提供。
通过这种工艺,天然气中的甲烷可以高效地转化为乙炔,从而满足乙炔的供应需求。
这一项目的建设对中国具有重要意义。
首先,它将推动天然气的利用,提高能源资源的利用效率。
天然气作为一种清洁能源,其燃烧产生的污染物较少,相比石油燃料有更低的碳排放。
因此,通过将天然气转化为乙炔,可以减少对传统化石燃料的需求,降低环境污染。
其次,该项目将促进化工产业的发展。
乙炔是一种重要的化工原料,对合成树脂、塑料、橡胶等行业起到至关重要的作用。
目前,中国的乙炔需求量大,大部分依赖进口。
而通过天然气部分氧化制乙炔项目的建设,中国可以增加乙炔的国内生产,降低对进口的依赖,提高国内化工产业的竞争力。
此外,该项目还将带动相关产业的发展。
在建设过程中,需要大量的设备供应、施工能力等。
这将带动相关产业链的发展,推动相关企业的创新与发展。
同时,项目的建成以后,还将带动物流、燃料供应等配套服务的需求,促进区域经济的发展。
然而,该项目也面临一些挑战。
首先,乙炔的生产过程中需要大量的能源支持,包括天然气和氧气等。
天然气制乙炔精选PPT
甲烷部分氧化法
• 天然气部分氧化热解制乙炔的工艺 包括两个部分,一是稀乙炔制备, 另一个是乙炔的提浓。工艺流程如 下图所示。
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炭黑沉降器
稀乙炔气柜 压缩机
预热塔 反应器
淋洗冷却塔 电除尘器
逆流解吸塔
顶
解 主吸塔
真
吸
空
塔
解
吸
塔
顶吸收塔
二 解 塔
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部分氧化法的不足之处
1)部分氧化法是通过甲烷部分燃烧作为热源来裂解甲烷,因此 形成的高温环境温度受限,而且单吨产品消耗的天然气量过大;
• 乙醇胺结构始终至少有一个氨基,这个氨基提供 了在水中的碱度,促使对于酸性气体硫化氢、二 氧化碳有很高的吸收能力。乙醇胺的结构式中还 有一个羟基,这个羟基的作用可以降低化合物的 蒸汽压,减少气相中乙醇胺的损失,并且增加了 在水中的溶解度,使乙醇胺可以按任意比与水互 溶。乙醇胺吸收硫化氢、二氧化碳,生成硫化物、 酸式硫化物、碳酸盐、酸式碳酸盐,其反应式如 8 下:
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1、乙炔性质 乙炔在常温常压下为无色、可燃性气体。 乙炔本身无毒,具有麻醉性,在高浓度时会引
起窒息。 比空气轻,极易燃烧和爆炸,在空气中爆炸极
限2.3%~72.3%(vol)。 易溶于酒精、丙酮、苯、乙醚等,微溶于水。 在高压下乙炔很不稳定,火花、热力、磨擦均
能引起乙炔的爆炸性分解而产生氢和碳。 与汞、银、铜等化合生成爆炸性化合物,能与
部分燃烧法明显高很多。
缺点是它对操作变化
很敏感,当操作不当时
会导致大量的副产物形
成。
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乙炔尾气的应用
• (1)尾气组成 • 尾气中CO和H2的含量达到90%以上; • H2/CO比约2.11; • (H2-CO2)/(CO+CO2)≈1.75
天然气制乙炔N
天然气制乙炔N摘要:天然气制乙炔工艺中,在乙炔提浓单元,裂解气和循环气的混合气用n-甲基吡咯烷酮(nmp)作溶剂,将乙炔从混合其中回收出来。
在运行中,溶剂中会有高级炔类聚合产物积累。
通过分析聚合物形成的机理极其含量测定方法,通过实验了解各个因素对聚合物含量大小的影响。
关键词:nmp溶剂聚合物天然气制乙炔工艺乙炔提浓装置的主要任务是通过用n-甲基吡咯烷酮(nmp)作溶剂,将裂解生成的含乙炔8%的裂化气分成三种组分:产品乙炔、合成气及高级炔及其同系物的混合物。
这些高级炔在溶剂的吸收和解吸过程中,受温度、压力等的影响,部分烃类在溶剂循环中形成颗粒状固体,悬浮在溶剂中,形成了“聚合物”。
这些聚合物从溶剂中析出,沉积在管道、设备、填料等表面,形成堵塞,影响装置的长周期生产运行。
本文对乙炔提浓装置聚合物形成原因进行分析,并且通过溶剂中聚合物含量测定来分析各因素对于聚合物生成影响最大的因素是什么。
一、聚合物生成的因素1.系统温度和压力炔烃在一定条件下可发生聚合反应,生产链状或环状化合物。
一方面乙炔可以在一定条件下发生自身的亲核加成反应生成乙烯基乙炔。
乙烯基乙炔可以通过还原生成顺式1.3-丁二烯,也可以继续和乙炔发生亲核加成反应,生成连续共轭的不饱和的烯炔化合物。
另一方面3分子的乙炔还可以发生聚合生成一分子苯,4分子的乙炔可以发生聚合生成1分子环辛四烯。
这样由小分子有机物乙炔出发经过一系列增碳链、扩碳环反应,产生各种不同类型的聚合物。
而聚合反应的特点是放热量大、且产物的质量对温度有很大的依赖性。
通常,聚合物温度升高,产物的平均聚合度下降,聚合度分布变宽。
同时温度升高,聚合速度加快,单位时间的放热量增加。
但如果温度偏低,溶剂中有些聚合物会结晶析出。
2.系统水含量水在提浓装置中起到了很大的作用。
真空塔脱气塔底部溶剂中水的含量,在正常运行状态下应处于平衡状态,塔底的温度、压力受水系统含量影响较大。
如果系统中水含量偏低,会引起溶剂的沸点升高,整个脱气塔的控制温度、压力均升高,也加快聚合物的生成速率,导致提浓单元的聚合物含量升高。
天然气制乙炔工艺
天然气制乙炔工艺标题:天然气制乙炔工艺:从基础原理到工业应用的深入探讨引言:天然气制乙炔是一种重要的工业化学过程,它将天然气转化为乙炔这一重要的原料。
本文将从基础原理开始,逐步深入探讨天然气制乙炔的工艺流程、机理以及工业应用。
我们将着重考虑从简到繁、由浅入深的方式来介绍这一过程,以帮助读者全面理解乙炔生产的各个方面。
第一部分:基础知识和原理1. 天然气的组成和性质:介绍天然气的主要成分和性质,重点解释其中与乙炔制备相关的成分。
2. 乙炔的用途和市场需求:概述乙炔的广泛应用领域和市场前景,强调天然气制乙炔的重要性。
第二部分:天然气制乙炔的工艺流程1. 热解法:详细介绍常用的热解法工艺流程,包括催化剂选择、反应条件控制和反应器设计等关键步骤。
2. 氧化法:探讨氧化法制备乙炔的工艺流程,从催化剂种类到气相和液相氧化法的比较优势进行讨论。
第三部分:天然气制乙炔的反应机理1. 热解法的反应机理:解释乙炔生成的反应机理,重点探究催化剂在反应中的作用机制。
2. 氧化法的反应机理:阐述氧化法制备乙炔的反应机理,包括氧化剂和催化剂在反应中的协同作用。
第四部分:天然气制乙炔的工业应用1. 石油化工领域:介绍乙炔在石油化工领域的主要应用,如乙炔焊接和合成乙醛等。
2. 化学合成领域:探讨乙炔在化学合成领域的应用,如乙炔酸和乙炔乙酸乙酯等的合成。
总结与回顾:本文针对天然气制乙炔工艺从基础原理到工业应用的各个方面进行了深入探讨。
我们从介绍基础知识和原理开始,详细介绍了天然气制乙炔的工艺流程和反应机理,并重点关注了其在石油化工和化学合成领域的工业应用。
通过阐述这些内容,读者可以全面、深刻且灵活地理解天然气制乙炔的相关问题。
对于天然气制乙炔这一工艺,我认为它在能源转化和化学工业中具有重要地位。
天然气作为一种丰富且环保的能源资源,通过制备乙炔可以进一步拓宽其应用领域。
此外,乙炔作为一种重要的化学品,在石油化工和化学合成领域拥有广泛的用途,为解决能源需求和推动经济发展起到了积极的作用。
天然气制乙炔及下游产品研究开发与展望
天然气制乙炔及下游产品研究开发与展望曾 毅 王公应(中国科学院成都有机化学研究所) 摘 要 天然气是化工的重要原料,以天然气为原料生产合成氨、甲醇、乙炔三大产品。
乙炔的下游产品可以分为两大类,一类是石油乙烯、丙烯等也可生产的下游产品,如氯乙烯、醋酸乙烯和丙烯酸等;另一类是乙炔专用化学品,如炔醛法化学品(1,4-丁二醇系列)乙炔基醚、聚乙炔等。
在石油价格居高不下的情况下,乙炔化工在某些领域将具有明显的竞争优势。
文中着重阐述了国内天然气制乙炔与电石法乙炔生产成本比较,重点还介绍了乙炔羰基合成丙烯酸、1,4-丁二醇系列产品的研究进展。
关键词 天然气 乙炔 丙烯酸 1,4-丁二醇 γ-丁内酯1 引 言乙炔含有极活泼的叁键,它能与许多物质进行化学反应,衍生出几千种有机化合物,乙炔曾被称为“有机合成工业之母”。
尽管在近30年受到廉价的乙烯原料的巨大冲击,但在生产1,4-丁二醇系列(γ-丁内酯、四氢呋喃)、炔属精细化学品(叔戊醇、2,5-二甲基己二醇、β-紫罗兰酮、β-胡萝卜素)、丙烯酸(酯)和醋酸乙烯等以乙炔为原料的技术路线仍然具有竞争优势,以天然气制乙炔的尾气可用于生产合成氨或甲醇,比直接用天然气制备的投资低,成本也分别降低20%或30%以上[1~3]。
在国外,天然气制乙炔在基本有机化工原料领域仍然占有相当重要的地位。
美国乙炔生产能力19×104t/a,其中以天然气制乙炔的生产能力为12×104t/ a,约占60%;西欧乙炔生产能力26×104t/a,以天然气制乙炔的生产能力23×104t/a,约占90%;东欧乙炔生产能力49×104t/a,采用天然气原料的生产能力32×104t/a,约占64%[4,5]。
1.1 国外乙炔市场需求及消费结构由于各国化工产业的结构不尽相同,乙炔的消费结构也有所区别,现举西欧地区近期乙炔的市场需求及消费结构[6],见表1。
天然气制乙炔
1、乙炔性质 乙炔在常温常压下为无色、可燃性气体。 乙炔本身无毒,具有麻醉性,在高浓度时会引 起窒息。 比空气轻,极易燃烧和爆炸,在空气中爆炸极 限2.3%~72.3%(vol)。 易溶于酒精、丙酮、苯、乙醚等,微溶于水。 在高压下乙炔很不稳定,火花、热力、磨擦均 能引起乙炔的爆炸性分解而产生氢和碳。 与汞、银、铜等化合生成爆炸性化合物,能与 氟、氯发生爆炸性反应。 在乙炔的发生和管道中的乙炔的压力保持在 1atm的表压以下。 乙炔溶解在丙酮等溶剂及多孔物中才能安全运 输和贮存;装入钢瓶内应存放在阴凉通风干燥之 处,库温不宜超过30℃。
烃裂解制乙烯时,如温度过高,乙烯就会进一步脱氢转化为乙 炔,但乙炔在热力学上很不稳定,易分解为碳和氢。
甲烷裂解为乙炔时,也经过中间产物乙烯,但因 很快进行脱氢, 故其总反应式可写为:
甲烷部分氧化法
• 天然气部分氧化热解制乙炔的工艺
包括两个部分,一是稀乙炔制备, 另一个是乙炔的提浓。工艺流程如 下图所示。
电弧裂解炉结构:
• • • • • • • • • 以天然气或C1~C4烃为原 料,同时作为放电气体沿切线 方向进入既是反应器又是电弧 发生器的中空柱形区,形成旋 涡运动,然后通过外加电能产 生电弧。 天然气在电弧高温区内被 裂解形成含乙炔的裂解气,然 后沿中心管出来急冷。
电弧法的优缺点
• 电弧法要求天然气中的CH4的含量要较高。 • 以甲烷的量为92.3 %的天然气使用电弧法裂解 所得裂解气制的烃类体积分数(%)如下表所示 • 。 • CH4 C2H2 C2H4 C2H6 C3H4 C3H6 C3H8 C4H6 丁二烯 乙 烯基乙炔 • 16.3 14.5 0.90 0.04 0.40 0.02 0.03 0.02 0.01 0.10
分析天然气制乙炔聚合物生成原因及处理的方法
分析天然气制乙炔聚合物生成原因及处理的方法摘要:乙炔是碳氢化合物之一,化学活性较高,能与众多物质发生反应,生产多种有机化学品。
同时,以乙炔为主要原料所生产出的产品投资成本较低,回报率更高,在精细化学领域中也能突出乙炔的优势及特点。
但在天然气制乙炔过程中会因温度、速度、溶剂等因素影响生产聚合物,无法保证产品质量与乙炔纯度,还需生产单位在此方面特别分析,结合具体原因高效处理保证综合成效最大化。
关键词:天然气;乙炔;聚合物;生成原因;处理方法引言:有机合成中最重要的原理是乙炔,在乙炔及衍生物广泛应用阶段为各领域发展提供多样且充足的原料,能对各领域创新发展起到较强的促进作用。
在天然气制乙炔过程中会生成聚合物,影响因素较多,需在整个作业环节中细致分析,并对作业人员的综合能力提出更高要求,确定天然气制乙炔流程及标准,通过实践经验的总结,以预防机制为根本,对处理方法的高效落实,处理成效有较强的基础保障。
一、天然气制乙炔的生产原理天然气制乙炔除了在乙炔炉中生产外还会产生少量其他物质,如:乙烯基乙炔、丁基裂解气、甲基乙炔、丙烯等,一般情况下需在两台螺杆式压缩机同时加压下在提浓单元中进行多次处理,才能分离出高级炔同系物或浓缩乙炔。
其中,高级炔同系物在焚烧工序中燃烧,会对系统安全性有较大影响。
再考虑我国生态环境保护标准及要求,为达到减排、节能、降耗目标,能在根本上控制各类污染物的排放标准性。
再加上天然气中的高级炔烃装置设计,增加燃料气,能使高级炔回收得到进一步改善,保证天然气制乙炔的技术经济性,也能确保综合成效最大化。
二、天然气制乙炔聚合物生成原因(一)采出不及时在盐湖化工天然气制乙炔过程中会因高级炔的采出不及时,发生不稳定的炔烃反应,在聚合物聚合并碳链持续增加的情况下生成聚合物,数量持续增多,增大控制难度,无法保证乙炔纯度。
同时,在现场作业时还需借助螺杆压缩机作业,抽出高级炔,由于携带溶剂被冷却系统温度控制不佳、压缩机入口阀开度偏小等会引发设备故障问题,阻碍后续工作标准化开展的同时还无法保证系统中抽吸乙炔与水含量的平衡性[1]。
【doc】由天然气制乙炔及其综合利用
由天然气制乙炔及其综合利用继续教育?===.堕.由天然气制乙炔及其综合利用PRO口UCTIOKOFACETYLENEFROMNATURAL GASANDlTSCOMPREHENSIVEUTILlZ^TJON1天然气铺乙炔的回晨天然气的主要成分是甲烷,其次是氢和瓶碳烃类.天然气主要作为氨厂加压两段催化蒸汽转化法制合成氨的原料气,也大量用作生话燃料.随兰大台成材料硬有机台成产品的发展,己炔用置越来越大,用天然气制乙抉也越来越受重视.宜1903年,挪威在工业电孤炉中威功地台威氟的鲁化物后,出现了研究气体放电化学的热潮._杨末仁z2/1006年,别尔捷洛用电裂解甲烷制乙炔获得成功.1020~1928年间,摄多研究者共同完成了实验室电裂解甲烷制乙抉的任务,并大大撵低了电耗.3940年,德国韵I?G公司在赫尔斯建立了第一个电裂解甲豌制乙块的工业装置,使用7000W电弧炉,每立方米乙炔耗电幅MJ/m',接近电石乙炔电耗.七十年代对等离子体法电裂解甲烷制l乙抉进行了不少研究.西搏已有7500kW和looookW交流等为每天生产4吨是指经过重结晶,脱水,干燥届的得实产_品,在粗结晶处理,重结晶精制过程中还要损失一部分,其中包括在一定温晓下,部分爨基磺酸水解所造成硫酸盐的损失,困此反应过程中所放出的热量是上述数值的1.5措左右,即70.68x10'x 1.5;10.6x10?kl这是一笔数字可观的钷量,相当于发热量5000x4.1ski的工业用蝶507.17吨燃烧后放出的热置,很值得我们认真考虑,并加以利用.5亲热利用的途径.能源短缺一直是困扰人类生存和发展的重要困素之一.我国虽然蕴藏着丰富的煤,石油和天然气等资原,但与世界人均能源占有量相比议居中下等水平,何况我国目前能潦利甩的水平但相当子工业发达啻家的25~30%,因此有效开发工业生产中废热的剽用,是我们今眉的一项重要任务.据了解,目前多数中小氨基磺酸生产厂都没有对反应热加以利用,而是采取控制加料速赛,延长反应时间和自然散热的办法进行生产.如能采取有效的冷却措施,用冷却永把反应热带走,就脂使反应热得到-蛊理的利用.反应器夹套也就变成了燕热锅炉.产生的热水用于予热重绪晶用的水和母液所需热量如下.(1)加热水和母液需要热量为:15000+1x(75~20)×4.15;3.678GJ每年需要热量9.196x10.kJ(2)氨基磺酸洛解所需热量为I5000÷O.09704×19×25x10=244.7GJ当然,若使尿素与发烟硫酸正常反应也需要J殛收一定量,而反应过程遣出的CO,也要带走一部分热量,这几部分热量的总和但为生成热的12%.目前许多生产厂没有充分利用反应热的主要原因是控制问题,即反应器夹套通人冷却水量的控制和出口水温的控制问露.就国前我国的装备水平而言,这两个问燕都撮容易解决.不过夹套内冷却水温度不宜过高,也不能过低,否刚食带来不皇}全因素,影响安全生产.一般地说,出口水温不应超过6O.C,反应釜装料系数应不太子35%左右.通过冷却水带出的热量可以部分用卡弱雌蘑培塌黼量结晶温度不够时再逢当补宽热量.在气温较l氐的地区,也不妨利用余热枭取瞪,或者在生产氪基磺酸的同时,利用50—6O副产稀碱酸生产其它硫酸盐产品时加以有教利用.我们希望今后生产氪基磺酸的盘业能把反应热利用起来,卑可怡节省一些宝责舯能据},为子孙后代造福《化学工程9iii4,I992(总弟28期)予体裂解装置.中国科学院成都有机化学研究所同天津化工厂台作,于1970年至1971年进行了lsckW 等离子体裂解天然气制乙炔的中问试验.1930年捧国的F?菲歇尔首先研究了甲烷部分氧化制乙炔的方法.1948年在诺瓦拉建立日产2Ot乙块和8Ot甲醇的工业装置.1988年四川雏尼纶厂己l进西德BASF公司专利.用甲烷部分氧化法年产28.7kt乙炔.每吨乙炔耗天然气60O0m,氧气3390m',生产成本低于电石乙块.-f它方法如蓄热炉裂解甲烷制乙炔.此法要求在0.O1M童真空下操作,投资六,成本高.乙炔产串只有4o定:占.尚未实现工业化..1959年日本功刀泰硕等研究出常压加氢热裂解甲烷制乙映代替真空热裂解翩乙炔,使乙炔产率达56.1977年报道了甲烷裘面真空热裂解法.乙炔单程收率达76.我国长春应用化学研究所及化工部西南北工研究所曾对天然气加氧热裂解法作过探索性试验.并取得较好结果,认为是一个具有发展前建和值得推广开发的者接..2生产方法及其比较2.■看乙螺洼用焦炭和生石灰在电沪中融摇生成电石,电石加永屁应生成乙抉气,或溶乙炔于丙酮中生成落解乙炔t每吨电石约产乙快3OOm',乙炔耗电59.6~.6.8MJcNm,耗焦炭2.6kglNm'采用大容量电炉(39ookW以上),同对l果甩闭式反应炉回收co,在千式乙块发生器中回收消石获等措施.乙炔电耗可降刭52.4MI/m'.r此法缺点是能耗高,污染严重(粉尘,废气和废渣).设备复杂且庞大.投资费用高.2.2●一一甲麓■乙螺1940年德国在赫尔斯所建工业装景使用的是700okW电弧炉.使甲烷通过高温电弧裂解为乙炔,氧气和乙炔同系物等.产品中氧气含量高选60%.襄1为产品气的组成其它还有"千碳黑,湿炭黑,甲基乙炔,乙烯基乙炔,乙基乙缺,甲基丁二炔,己兰块,苯表1电裂解甲烷翩乙炔产品气大致组成—---r———1—-——r—————T—————1-----———一己炔l氢气j乙烯1氧氰酸苯1豢l丁二炔竺::鎏5二基乙炔等.其中很多可用于合成备种有份值的有机化学品,氢气可用竹:合成氨的原料气.虽然电裂解法电耗高选45MJm.乙炔,由干融产品的综合利用仍是一个很有竞争力的天然气利用方法.副产物的分离已有成熟的技术,特别是与合成氨厂的空分氯冼,深冷分离结合,取长补短,缩短分离工艺路线砖合成氨工艺路线,更可充分发挥其经济效益.特别是此法具有设各简单,投资省,污染小的优点,更不容忽视.长期以来.研究者在电裂解甲烷制乙块的工艺条件探讨和设备改进方面作了大最工作.研究结果表明,增加放电电压和放电频串都有利于降低电耗.提高反应物温度有利于阵低电耗,巳可在预热时回收部分能量.降低反应物压强有利于提高产牺中乙炔浓度和制止炭黑的生成,但降压不利于操作且增加了动力消耗.由实验所得能量消耗可降至36~41.4AiJ『m.乙抉.考虑综合利用所带来的经济效益及污染小的优点,使此法具有竞争力及开发价值.表2电裂解甲烷的最佳能量收率辉光l95.4lo6ol1720J6378.0j41.82.5锋■予作法电曩解甲槐翻乙炔等离子体法是用电能来提供裂解反应所需要的高温.首先使氢,氮或氩气通过一对放电电投,在电弧作用下气体分子电离,吸收大量能量后形成温度高于3oOOK的等离子流,引起甲烷的裂解反应而生成乙炔尉产物.据中科院成都有机化学研究所的"等离子体法天然气裂解制乙炔ISOW中间试验技术总结"舟怊.乙炔的电耗可降至44.4MJ肚g.喷咀热效率化学工程师》d/l092(总第28期和寿命巳搂近国外太型装置水平.国外等离予法剥解石脑油翩乙缺倪耗电33.]MJ/kg,乙炔浓度速l3.7,可见甲烷与适量高碳烃(ca—C=)混合有可能降低电耗,增加乙炔浓度.等离子体法虽然对电耗降低不多,但乙炔收率达62.5.据日本文献报道,可谜83.比电裂解法有所提高,特别是减少了炭黑的生成和后分离的负担裂化产品气申高乙炔含量选0.32—0.86,其中二乙蚨含量约占高乙蛲的70,可生成更多更有用的北工原料,提高其利用价值一此法工艺流程和设备比较简单,一次投资誊,不需空分设备,投资倪为电石法妁一半.原料遣应性广,可使用它烃娄,甚至旋作原料生产乙炔.裂|c匕气的组分比较单易分离.菇生产成本高于部分氧化法,相当于电百乙炔永平.襄8等离子法由天然气制乙炔实验数据吱诜气中天然气天热气乙抉收章电耗裂化气舌:分析(p-)颓热温窿CH-clH?c±H=H=丙二烯I.甲基乙炔丁二烯二乙炔乙烯基乙£CH.10.I65O685.462.345.O5.3lo..!.lo.南s.OO310.2210.05012.1350880.361.75.47.070.82l11.0680.∞}0.o17l0..41I.008l0.210.052 2.4天然气蕾分氯化洼翻z炔此法首先将氧和甲烷的混台气体预热Nsooc,再经平行的多孔烧咀聩人燃烧窒,在1600.C下反应约0.O03s,进行淬冷熄火停止反应,反应后气休经水洗,通过焦炭过滤器除去炭黑.1000Nm甲烷和6000Nm'氧气可得1800Nm.裂化气,其组成如下t表4部分氧化法裂解气组成()C●Hi詈CH8.5甲烷转化率倪有3O,其申CO+Ht约占809,可以作为台成氨,合成甲醇的原料.四川准尼纶厂Bf进西德专利,暴甩多管烧咀扳,淬火冷却,加上比较完整的自动连锁装置,乙炔提浓分离后的尾气用于合成甲酵,乙炔生产成本低于电石乙炔,为综台利用天然气开辟了道路.此法需要较复杂的空分设备,投资费为电石法的1.5倍.己缺收率倪有3O争;,远低于等离子法,尾气副产物中可资利用的化工中间体也不及等离子法丰富由于其生产成本低,目前已进行了规模较大的工业开发.5综合和用的一点设想~从前面的敏述和比较可见,等离子法不仅设备简单,投资省且污染小,副产大最氢气和化工审问体,经济利用债值极高.缺点则是电耗高,成奉高于部分氧化法,接近电石乙炔法.为了降低成本.除改进等离子设备本身的结构,回收能量,降低电耗外,主要应从综台手l佣和联台生产方面寻找出路.例如,H?Epemen的电裂解试验表明,甲烷预热至50~8o0.C,在ZsSpa压强下,反应产物中含乙快19.5,其电耗为35.6tMJ/Nm.,甲烷总转化率达87.罗马尼亚林希诺夫化工厂小型电弧裂化车间每小时产裂化气1800Nm.,采用N—M-p用承溶披吸收分离箱尾气达1600Nm/h,台Ht64.35, CH.28.O,乙烷3.48,乙烯3.48,Nt0.598,CHz0.092oA尾气热值l『m.茅将尾气合成氨,理论上每小时产氨521k年产氦37sot,可供一个小氨厂用.只需加空分筑洗,即可取代小氨厂造气,变换,脱硫,铜洗等工段.可蜀见的产品有]000t/a乙炔及乙烯,芮二衙,苯,萘,氧氰酸i丙烯j阻嵌黑等.而且基奉无废气和废液娣废渣污染.其经济效益是显而易见的.J化学工程师411o9~(总第28期)参考文献(略)。
17、天然气作化工原料解析
CO + H2O = CO2 + H2 + 41kJ/mol
过程中的副反应有: CH4 = C + 2H2 - 82.5kJ/mol 2CO = CO2 + C + 172.5kJ/mol
一、天然气制合成氨
③ 合成气中CO变换
在合成氨及制氢装置中,均需要将合成气中的CO转化为CO2,
同时生产H2。反应式如下: CO + H2O = CO2 + H2 + 41kJ/mol CO变换反应系放热反应,低温有利于CO的转化。早期采用的 高温变换只能将CO浓度降至3%,后开发出低温变换可降至 0.2%~0.5%。目前多数工艺采用高温变换串低温变换的流程,前 者用以加快反应,后者用以达到足够的CO变换率。
图1 ICI低压甲醇合成工艺流程图
二、天然气制甲醇及其它含氧化合物
Ⅱ) Lurgi低压合成工艺 Lurgi低压甲醇合成工艺流程如图2所示,该工艺是由德国 Lurgi公司研制成功的。该工艺与ICI低压合成工艺的区别是反
应器的设计不同。Lurgi低压合成工艺采用管壳型反应器,催 化剂装在管内,反应热由管间的沸腾水蒸发移出,副产中压蒸 汽。 Lurgi低压甲醇合成工艺的优点是:合理地利用了反应热, 醇净值高,循环气量小,合成系统设备尺寸小,开车方便,调 控灵敏。缺点是:反应器结构复杂,材质要求高,装填催化剂 不便。
大型化。因此发展了压力为10MPa左右的甲醇合成中压法。它 能更有效地降低建厂费用和甲醇生产成本。
二、天然气制甲醇及其它含氧化合物
(4)天然气制甲醇工艺的研究开发动向 目前以天然气为原料制甲醇的工业生产路线已取得巨大成 就,但该路线也存在重要的缺点,主要是合成甲醇的单程转化
天然气制乙炔生产PVC项目市场前景分析
天然气制乙炔生产PVC项目市场前景分析天然气制乙炔生产PVC项目市场前景分析随着中国经济的迅猛发展,PVC(聚氯乙烯)作为一种高强度、耐腐蚀、绝缘、防水、耐候性好等特性的高分子材料,广泛应用于建筑材料、塑料制品、电线电缆、汽车零部件、医疗器械、给排水管道等领域,市场需求潜力巨大。
然而,传统的PVC生产过程需要乙烯作为原料,而乙烯资源的供应有限,且无法满足市场对PVC的需求,因此天然气制乙炔生产PVC成为了当今PVC行业的一大发展方向。
天然气制乙炔生产PVC项目就是利用清洁能源天然气为原料,经过一系列化学反应生产乙炔,再加入液氯进行氧化反应,最终得到PVC。
与传统的PVC生产方式相比,天然气制乙炔生产PVC具有以下几点优势:1. 原料资源充足,成本更低天然气储量丰富,采取天然气制乙炔生产PVC的方式可以大大降低原料成本,提高PVC的成本竞争力,使企业在市场上更具有优势。
2. 环保节能,符合现代化工理念传统PVC生产过程中需要大量的化石能源,如煤炭和石油,而且产生的CO2、SO2等排放物会严重污染环境。
天然气作为清洁能源,其燃烧产生的二氧化碳、氮氧化物和颗粒物等污染物排放量均远低于传统能源,因此天然气制乙炔生产PVC符合现代化工理念,更符合环保节能的发展方向。
3. 技术成熟,具有良好的市场前景天然气制乙炔生产PVC技术已经发展成熟,商业化生产进展顺利。
目前国内已经有多个生产PVC的企业采用了天然气制乙炔的生产方式,如海螺水泥、大东方化工等。
此外,随着国家对环保政策的要求越来越高,对清洁能源的需求越来越大,以及消费者对环保材料的偏好,未来PVC市场需求量将会快速增长,天然气制乙炔生产PVC项目市场前景良好。
总之,天然气制乙炔生产PVC项目是目前PVC行业发展的趋势和方向,具有广阔的市场前景和客观的优势。
当前,中国政府大力推进天然气利用的政策和计划,鼓励企业采用清洁能源生产,而天然气制乙炔生产PVC正是这一趋势下的重要战略选择。
传统化工企业优化升级战略下,天然气制乙炔生产PVC项目的应用展望
传统化工企业优化升级战略下,天然气制乙炔生产PVC项目的应用展望近年来,随着国内环保意识的逐渐增强和政策的制定,传统化工企业优化升级已经成为了企业可持续发展的主要途径。
在这样的环境下,天然气制乙炔生产PVC项目的应用展望也愈加受到了关注。
本文将就此进行探讨,以期对未来的企业决策提供参考。
一、天然气制乙炔生产PVC的背景和现状天然气制乙炔生产PVC,是指利用天然气进行化学反应,产生乙炔,再通过乙炔处理生产出聚氯乙烯(PVC)。
该方法克服了传统制备方法中大量消耗石油等化石能源的弊端,切实解决了能源持续供应的难题,并且形成了生产成本更低廉、环保性更优越的新型PVC生产方法。
目前,我国已经形成了以天然气为主要原料的乙炔生产PVC 体系。
然而,由于各家企业的技术水平和生产条件的不同,导致了产品的质量、性能和稳定性等方面存在较大差异。
因此,加强技术研发和升级优化已经成为了企业发展的重要方向。
二、天然气制乙炔生产PVC的优势和应用前景1、低成本天然气是一种相比其他化石能源而言价格低廉的清洁能源,采用天然气生产乙炔,相比传统的石油生产方法成本更低,可以大幅降低生产成本。
2、环保传统石油制乙炔的生产过程中会产生大量的二氧化碳等污染物,而天然气直接转化为乙炔时产生的CO2较少,企业排放量也会受到明显降低。
3、PVC市场需求大PVC作为一种广泛应用于建筑、电力、冶金、包装等领域的通用材料,在市场上的需求量非常大。
使用天然气生产乙炔,同时具备较低品质和较高品质两种选择,可以满足不同领域需求的不同规格、质量、性能等需求,具有很好的市场竞争力。
4、PVC产品功能不断升级随着当今科技的不断发展和创新,PVC的功能也在不断被优化和升级。
在利用天然气生产乙炔的基础上,PVC产品的新型化研发和应用也将更具优势,为企业带来更多的机会和盈利空间。
三、优化升级方案的详解传统化工企业的优化升级是一个历史性的发展趋势,通过升级改造、技术创新、产品差异化等方式,实现企业改革、提质增效和市场竞争力等综合目标。
能源化工—天然气制乙炔及其下游产品分析PPT学习教案
图17.3 BASF转化炉示意图
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4)乙炔提浓 稀乙炔气中含有一定量的炭黑,在提浓前需将其除
去,通常使用过滤器将炭黑含量降至3mg/m3以下。 N-甲基吡咯烷酮(NMP)及二甲基甲酰胺(DMF)
是常用的乙炔提浓溶剂,也有工艺使用低温液氯作乙炔 溶剂。天然气乙炔常使用NMP作为提浓溶剂。
毒,具麻醉性,能与空气中的氧反应生成易爆炸的过氧化 物及有恶臭的二聚体等,需注意其安全环保问题。
除此之外,还有生成1,1-二氯乙烷和乙醛的副反应。 因此整个装置包括合成和产品回收精制两个工序 。
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图17.9 乙炔气相法制氯乙烯工艺流程示意图 1-混合器;2-反应器;3-水洗塔;4-碱洗塔;5-低沸塔;6-高沸塔
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➢ 氯丁二烯 氯丁二烯的完整名称应为2-氯-l,3-丁二烯。
内耐火材料中,然后通入原料在常压及1200~1500℃ 的条件下,裂解成乙炔及乙烯等。
可使用的原料有包括天然气在内的各种烃类,当 以丙烷为原料时,乙炔与乙烯的比例在35:1~1:3.5间, 单程通过时总的乙炔及乙烯产率达到51~59%。
此工艺使用DMF为提浓溶剂。
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(2)电弧法
电弧法是在电炉内的两电极间通入高电压(7kV)、 强电流(1150A)形成电弧,电弧产生的高温K可使甲 烷及其他烃类裂解生成乙炔,气流在电弧区的停留时 间仅为0.002s。
2CH4=C2H2+3H2-381kJ/mol CH4+O2=CO+H2O+H2+278kJ/mol CO+H2O=CO2+H2+41.9kJ/mol C2H2=2C+H2-227kJ/mol 除以上反应外,还有乙炔聚合生成高级炔烃、烯烃 及芳烃等的反应。
天然气制乙炔产业链概念
天然气制乙炔产业链概念天然气制乙炔产业链是指利用天然气作为原料生产乙炔的一系列工艺流程和产业环节。
乙炔是一种重要的有机化工原料,广泛应用于石油化工、化学材料、电子工业、金属切割焊接等领域。
首先,天然气是天然气制乙炔产业链的起点。
天然气是一种由甲烷等气体组成的天然燃料,含有高达90%以上的甲烷。
在天然气中提取乙炔是一种高能耗的过程,需要借助特定的工艺和设备。
其次,天然气提取和净化是天然气制乙炔产业链的第二步。
由于天然气中含有其他杂质和不利于乙炔制备的组分,需要通过脱硫、脱水、除尘等工艺来提取和净化天然气。
这样可以提高乙炔的纯度,同时降低对设备的腐蚀和操作的不稳定性。
第三步是天然气制乙炔。
在天然气经过净化后,需要经过蒸汽重整、裂解或者部分氧化的工艺将甲烷转化为乙炔。
蒸汽重整是通过高温和催化剂作用将甲烷和蒸汽进行重整反应得到乙烯和氢气,然后将乙烯和氢气进行裂解得到乙炔。
裂解则是通过高温和催化剂作用将甲烷直接裂解为乙炔和氢气。
部分氧化是将甲烷与一定量的空气在催化剂作用下发生反应生成乙炔、一氧化碳和二氧化碳。
第四步是乙炔的精馏和分离。
乙炔与其他气体如氩气、氮气、二氧化碳在温度和压力条件下具有不同的沸点和溶解度,通过精馏和分离过程可以将乙炔纯化。
第五步是乙炔的后续加工。
乙炔可以进一步加工生产各种有机化工产品。
例如,乙炔可以通过氢化反应制备乙烯,乙烯是一种非常重要的有机化工原料,广泛应用于塑料、纤维和橡胶等行业。
此外,乙炔可以通过聚合反应制备聚乙烯、聚丙烯等塑料材料。
最后,乙炔的应用和销售是天然气制乙炔产业链的终点。
乙炔作为一种重要的有机化工原料,被广泛应用于石油化工、化学材料、电子工业、金属切割焊接等领域。
随着各个行业的发展,对乙炔的需求也不断增加。
天然气制乙炔产业链的发展还面临一些挑战和机遇。
一方面,天然气资源的丰富和低成本使得天然气成为乙炔制备的理想原料,从而推动了天然气制乙炔产业链的发展。
另一方面,随着环境保护和可持续发展的要求,对于乙炔生产和使用过程中的环境污染问题也提出了更高的要求。
天然气制乙炔工艺的氢能利用与多联产系统的开题报告
天然气制乙炔工艺的氢能利用与多联产系统的开题报告一、选题背景随着全球能源需求的急剧增长和传统能源资源的逐渐枯竭,人们开始逐渐关注可再生能源和低碳能源的开发及利用。
氢能作为一种“清洁能源”,由于其无二氧化碳排放、高效率和高能量密度等优点,成为研究的热点之一。
与此同时,乙炔作为一种重要的中间体化合物,在化工、石油、冶金等工业领域中有着广泛的应用和需求。
天然气制乙炔技术作为一种新型的乙炔制备方法,具有能源消耗低、生产成本低等优点,近年来也受到了广泛关注。
然而,天然气制乙炔工艺中产生的氢气并未得到充分利用,导致能源浪费和环境污染问题。
因此,本课题旨在研究天然气制乙炔工艺中氢气的利用问题,探索氢能与多联产系统的结合,以提高能源利用效率和减少环境污染。
二、研究目的本课题将主要针对以下目标展开研究:1.研究天然气制乙炔工艺中氢气的利用途径和方法;2.探索氢能与多联产系统的相互结合,实现能源效率的提高;3.综合考虑多种因素,设计出一种高效、环保的天然气制乙炔与氢能利用的多联产系统。
三、研究内容1.相关文献综述。
对天然气制乙炔工艺、氢能利用、多联产系统等相关领域的学术研究进行梳理和综述,掌握前沿技术和研究进展。
2.天然气制乙炔工艺中氢气的利用。
对当前天然气制乙炔工艺中氢气处理、储存、运输和利用等方面的问题进行深入研究,找出适合现有工艺和条件的氢气利用途径和方法。
3.多联产系统设计。
根据天然气制乙炔工艺和氢气利用的需求,结合多联产系统的基本原理和特点,设计出能够兼顾经济效益和环保效益的多联产系统。
四、研究意义1.推动天然气制乙炔工艺和氢能利用技术的升级和进步,实现可持续化发展目标;2.提高能源利用效率,减少资源浪费和环境污染问题;3.为企业实现多联产系统的应用提供技术支持和参考。
五、研究方法本课题将主要采用文献综述和实验研究相结合的方法。
通过查阅和分析相关文献和国内外研究成果,了解天然气制乙炔工艺中氢气处理、储存、运输和利用的现状和问题。
天然气法制乙炔在未来化工行业中的应用前景
天然气法制乙炔在未来化工行业中的应用前景摘要:随着我国经济的发展,各种工艺的发展,石油资源日渐枯竭,于是以其他资源如天然气和煤代替石油为原料,生产基本化工原料的乙炔生产工艺方法和技术则得到了格外的关注和发展。
本文就天然气法制乙炔展开论述,简单介绍了这种未来化工行业的重要方式,以及它在我国的发展现状,从而深入分析了天然气法制乙炔在化工行业领域的应用前景。
关键词:天然气法制乙炔天然气部分氧化法电弧法等离子法一、天然气法制乙炔的简单介绍目前,天然气是当今世界的三大支柱能源之一,而在石油的日渐减少时,天然气的挖掘日益增多,天然气法制乙炔的技术也需要不断创新。
天然气法制乙炔在工业上有三种方法:部分氧化法、电弧法和等离子法。
部分氧化法是利用甲烷部分氧化后裂解,然后再对裂解的气体进行压缩得到乙炔,通过对乙炔提浓,对溶剂进行回收,对废物进行脱除和焚烧处理便得到了高纯度的乙炔。
通过循环冷却水系统,将杂质分离出来,获得乙炔与其他附加产品。
电弧法天然气制乙炔是利用电弧所产生的高温来使天然气裂解成乙炔的。
由于这种方法没有生成电流气,因此就没有更高温度的等离子射流,电能的利用率低于等离子法,所以裂化气中残余甲烷相对较多。
天然气等离子法制乙炔则不需要供给氧气,所以在工业化生产中只需要天然气、电和水即可。
这种方法是利用电离的方式产生等离子体,然后等离子体热裂解天然气产生的裂化气,再通过水淬冷,最后用物理和化学的方法将乙炔分离和提浓,便获得了所需要的产品和大量氢气。
二、我国天然气法制乙炔的现状在20年代60年代初,我国就已经开始了天然气制乙炔的技术并已取得了成果。
中国的天然气制乙炔的方法主要是采用部分氧化法,天然气部分氧化法利用旋焰炉和多管炉制乙炔,多项试验之后取得了一定的成果,而且在技术经济指标上,与国外的水平不相上下。
在我国天然气的消费中,它主要应用在化工和工业燃料领域。
在化工行业主要是用天然气来生产合成氨和甲醇;而少数化工厂如重庆长寿四川维尼纶厂则是利用天然气来制乙炔,从而生产醋酸、醋酸乙烯、聚乙烯醇、维尼纶,得到的尾气则用来生产甲醇。
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(3)等离子体转化工艺
等离子体是物质存在的第四种状态,它是气体分子 受热、受激放电而离解和电离产生的电子、离于、原 子、分子及自由基等高化学活性物质组成的集合体, 具正负电荷总量相等。等离子体可分为高温等离子体、 热等离子体和低温等离子体。低温等离子体以其非平 衡性、低能耗及低温下的高反应活性而被用于有机合 成反应。
(3)乙炔法制氯丁二烯的生产工艺 氯丁二烯的生产有两条路线,一是以乙炔为原料,二聚
为单乙烯基乙炔(MVA),再以氯化氢加成;一是以丁二 烯氯化,异构后脱除HCl。此处仅介绍乙炔路线。 1)乙炔二聚
以Cu2C12-NH4Cl的微酸性溶液为催化剂,乙炔可二聚 为乙烯基乙炔、其反应为:
2CH≡CH→CH2 = CH-C≡CH 除主反应外,还有生成二乙烯基乙炔、乙炔基丁二烯、
17.2.2 天然气制乙炔的其他方法
(1)乌尔夫(Wulff)法 此工艺先以燃料和空气完全燃烧将热量积蓄于炉
内耐火材料中,然后通入原料在常压及1200~1500℃ 的条件下,裂解成乙炔及乙烯等。
可使用的原料有包括天然气在内的各种烃类,当以 丙烷为原料时,乙炔与乙烯的比例在35:1~1:3.5间, 单程通过时总的乙炔及乙烯产率达到51~59%。
除此之外,还有生成1,1-二氯乙烷和乙醛的副反应。 因此整个装置包括合成和产品回收精制两个工序 。
图17.9 乙炔气相法制氯乙烯工艺流程示意图 1-混合器;2-反应器;3-水洗塔;4-碱洗塔;5-低沸塔;6-高沸塔
17.5.2 氯丁二烯 氯丁二烯的完整名称应为2-氯-l,3-丁二烯。
(1)氯丁二烯的用途 氯丁二烯几乎全部用于生产氯丁橡胶,氯丁橡胶具有抗
(1)流程长 (2)投资高
17.4.3 炔醛法生产工艺
(1)工艺原理
炔醛法生产1,4-丁二醇过程中有如下反应:
HC≡CH+HCHO→HC≡C-CH2OH HC≡C-CH2OH+HCHOHO → CH2OH-C≡C-CH2OH HOCH2-C≡C-CH2OH+H2 → HOCH2CH=CHCH2OH HOCH2CH=CHCH2OH+H2 → HOCH2CH2CH2CH2OH
图17.3 BASF转化炉示意图
பைடு நூலகம்
4)乙炔提浓 稀乙炔气中含有一定量的炭黑,在提浓前需将其除
去,通常使用过滤器将炭黑含量降至3mg/m3以下。 N-甲基吡咯烷酮(NMP)及二甲基甲酰胺(DMF)
是常用的乙炔提浓溶剂,也有工艺使用低温液氯作乙炔 溶剂。天然气乙炔常使用NMP作为提浓溶剂。
图17.4 NMP提浓乙炔流程图 1-乙炔吸收塔;2-一段解吸塔;3-二段解吸塔;4-辅助塔;5-泵;6-冷却器;7-热交换器;
乙炔的下游产品
17.2 天然气制乙炔生产工艺
目前工业上生产乙炔的方法有烃类裂解法和电石 法.此外乙烯装置也可副产少量乙炔早期还开发了电 弧法等以烃类为原料制乙炔的方法。电石乙炔的生产 成本是天然气乙炔部分氧化法的1.74倍。
天然气部分氧化法制乙炔可副产大量合成气,能 够用以生产甲醇或合成氨。
烃类裂解法以天然气中的甲烷以及其他烃类为原 料,其主导方法为天然气部分氧化法,这是当前工业 上生产乙炔最经济合理的路线。
8-预热器;9-气体洗涤器;10-真空泵;11-压缩机;12-再沸器
(2)稀乙炔的提浓
乙炔提浓主要用N-甲基吡咯烷酮为乙炔吸收剂进行吸收 富集。
过程:稀乙炔与回收气、返回气混合后经压缩到1.2MPa 进预吸收塔以除去少量水、萘及高级炔烃;然后进入主 吸收塔在2035C下用N-甲基吡咯烷酮吸收乙炔。尾气 CO和H2含量很高,可作合成气。
整个生产过程可分为炔醛缩合、丁炔二醇加 氢和产品分离精制三个工序。
低压炔醛法生产1,4-丁二醇工艺的特点:
1)反应对原料质量要求严格;
2)炔醛缩合反应条件不苛刻.使用Cu-Bi催化剂, 103kPa,70~90℃,乙炔转化率可达99%甲醛 单程转化率28%,总转化率也可达98%,选择性 为97.6%;
表17.4 各种BDO生产工艺优缺点
工艺 炔醛法 丁二烯法 丙烯醇法 顺酐法
优点
(1)工艺成熟、经验丰富 (2)流程较短 (3)产品收率高,副产少 (4)催化剂寿命长 (5)投资较低,适于大生产
(1)原料来源丰富 (2)操作条件温和 (3)废液少
(1)投资低 (2)催化剂寿命长 (3)蒸汽可有效利用 (4)副产品可出售
除此之外,使用天然气为原料生产乙炔的方法还 有高温裂解的乌尔夫(wulff)法及电弧法等。
17.2.1 天然气部分氧化法制乙炔工艺
天然气部分氧化法制乙炔的典型工艺是BASF工艺。 (1)BASF法工艺原理及流程
2CH4=C2H2+3H2-381kJ/mol CH4+O2=CO+H2O+H2+278kJ/mol CO+H2O=CO2+H2+41.9kJ/mol C2H2=2C+H2-227kJ/mol 除以上反应外,还有乙炔聚合生成高级炔烃、烯烃 及芳烃等的反应。
所以,部分氧化炉出口气除含有目的产品乙炔外, 还有CO,H2,CO2,水蒸气、未反应的CH4及O2等组 分,还有一定量的炭黑。
2)工艺流程 BASF法工艺流程包括原料预热、反比炉、骤冷 (防止乙炔
的进一步分解)、分离炭黑及乙炔提浓等工序。
图17.2 BASF天然气部分氧化法制乙炔工艺流程图 1-氧气预热器;2-天然气预热器;3-转化炉;4-冷却塔;5-电滤器;6-气柜;7-炭黑浮升器;
能源化工工艺学
Energy Chemical Industry Technology
第17章 天然气制乙炔及其下游产品
17.1乙炔及其下游产品
1. 乙炔的性质和用途
纯乙炔在常温常压下为无色而略有酯香味的气体,但用电石生产的乙 炔因含有硫化氢及磷化氢等杂质而有臭味。乙炔的化学性质非常活泼。
用途: “有机化学之母”。最重要的化工原料,几乎所有的有机化工 产品都可以溯源到乙炔。产生高温火焰氧焊氧割、制乙炔炭黑等。
燃烧、抗老化、抗臭氧、耐磨和耐化学腐蚀等一系列优点; 用于制作汽车部件、电线电缆复合层、胶管胶带、粘合剂、 防火垫及密封圈等;液体氯丁橡胶则广泛用于各种腐蚀设备 的衬里和密封。
(2)氯丁二烯的性质 氯丁二烯为无色,易挥发、易燃、有辛辣味的液体,有
毒,具麻醉性,能与空气中的氧反应生成易爆炸的过氧化物 及有恶臭的二聚体等,需注意其安全环保问题。
主、预吸收塔出富液必须循环使用:经换热、节流后进 预解吸塔主吸收塔尾气反吹上部回收气送压缩机 塔下部在80%真空度下解吸高级炔烃贫液循环。
主吸收塔出富液循环过程:
节流后进入逆流解吸塔二解塔部分乙炔气反吹 回收气返回压缩机中部出浓乙炔气。
逆流解吸塔富液预热后送入二解塔进行乙炔二次解吸 吸收液进真空解吸塔在116C将残余气体解吸 贫液返回主吸收塔 尾气处理后放空。
甲烷虽然很稳定,但使用等离子体也可将其激发而 转化为C2烃、合成油、炭黑和氢气等。
17.3 醋酸乙烯
1. 醋酸乙烯的性质和用途
醋酸乙烯为无色可燃液体,有醚的味道。
醋酸乙烯是醋酸乙烯酯的简称,是生产维 尼纶纤维的单体.也是重要的有机化工原料,用 于生产聚醋酸乙烯、聚乙烯醇、涂料、浆料、 粘合剂、薄膜、乙烯基共聚树脂等化工产品。
17.4 1,4-丁二醇
17.4.1 1,4-丁二醇的性质用途
1,4-丁二醇(BDO)常温下为油状液体,冷却时产生 针状结晶,溶于水、醇,微溶于醚。
吸湿、可燃,为低毒物质。其中间产品丙炔醇为剧毒 物,1,4-丁炔二醇为有毒物,在高温或某些杂质存在下会 发生爆炸性反应。
作为重要的有机中间体,其传统用途是生产四氢呋喃 (THF)、γ-丁内酯(GBL)及吡咯烷酮等。新兴用途则 是生产聚对苯二甲酸丁二醇脂(PBT)、聚氨酯(PU)、 聚四氢呋喃 (PTPMEG,制弹性纤维)及乙烯基吡咯烷酮 等。
(3)丁炔二醇加氢
图17.7 丁炔二醇加氢制丁二醇流程图 1-催化剂浆料槽;2-低压加氢反应器;3-离心分离器;4-精密过滤;5高压加氢反应器
(4) 产品分离精制
图17.8 五塔产品分离精制流程图
17.5 氯乙烯及乙炔的其他下游产品 17.5.1 氯乙烯
(1)氯乙烯的用途 氯乙烯98%以上用于生产聚氯乙烯(PVC),它 还可以与其他单体生产共聚物。
此工艺使用DMF为提浓溶剂。
(2)电弧法
电弧法是在电炉内的两电极间通入高电压(7kV)、 强电流(1150A)形成电弧,电弧产生的高温K可使甲 烷及其他烃类裂解生成乙炔,气流在电弧区的停留时 间仅为0.002s。
裂解气以烃类急冷而可出附加的裂解得到乙烯等, 经后续的分离系统而得乙炔等各种产品。
电弧法的优点是烃类的转化较部分氧化法更加快 速而完全,可使用各种原料且开停车方便,缺点是电 耗高达10kW·h/kg以上,且电极寿命短,特采用双炉操 作。
乙炔与醋酸生成酯酸乙烯的反应式如下:
除主主反应外,还有一些生成乙醛、丁烯醛、二乙烯基乙炔从丙酮等的副反应。 因此,整个装逞包括反应和产品分离精制两部分。 反应可在气相或液相条件下进行。乙炔液相法是最早工业化的方法,因所用催化剂乙基硫 酸汞有毒、价贵且耗量大,加以副反应多,收率低,现已为乙炔气相法所替代。 在乙炔气相法中。Borden工艺系以天然气乙炔为原料开发的方法,在国外占有较大比例; Wacker工艺则是以电石乙炔为原料的典型工艺,二者主要的区别是在乙炔原料的精制方面。 (2)Borden工艺 Borden法是目前以天然气乙炔为原料的主流气相合成法,合成部分仍然采用电石乙炔的 Wacker法的基本工艺,吸收部分改为以配酸为吸收别,代替原来的低温分离,提高了冷化和 回收效率。
(2)氯乙烯的性质 氯乙烯为无色易燃易爆气体.有毒,为致癌物,
(3)乙炔法制氯乙烯工艺 生产氯乙烯既可用乙炔为原料,包可用乙烯作原料。乙
炔法曾是生产氯乙烯最主要的方法,由于电石乙炔路线能 耗高、污染严重,国外已逐渐淘汰.但天然气乙炔路线仍有 一定的发展空间。 1)工艺原理及流程