天然气制乙炔技术现状与思考

第33卷第1期现代化工

Jan．2013

2013年1月Modern Chemical Industry 天然气制乙炔技术研究现状与思考

安

杰

(中国石化集团四川维尼纶厂，重庆401254)

摘要：分析了我国天然气部分氧化法生产乙炔技术的现状，介绍了国外天然气部分氧化法生产乙炔技术的研究进展。通过

分析比较并结合我国天然气化工企业的实际情况，提出了一些合理的意见。

关键词：乙炔；部分氧化；油淬冷；天然气中图分类号：TQ221．24+2文献标志码：A 文章编号：0253－4320（2013）01－0005－04

Actuality and thoughts of natural gas to acetylene technology

AN Jie

（SINOPEC Sichuan Vinylon Works ，Chongqing 401254，China ）

Abstract ：The actuality of acetylene production from natural gas through partial oxidation in China is analyzed．Research progress of some natural gas to acetylene technology is introduced．Some reasonable suggestions are put forward according to the actual situation of domestic natural gas chemical enterprise．

Key words ：acetylene ；partial oxidation ；oil quench ；natural gas

收稿日期：2012－09－27

作者简介：安杰（1982－），男，硕士，助理工程师，主要从事乙炔技术开发工作，

8171842@163．com 。乙炔是一种重要的化工生产的中间体，在1，

4－丁二醇、醋酸乙烯、聚乙烯醇等的生产中具有较强的竞争力。乙炔生产的方法主要有电石法、天然气部

分氧化法、

等离子法等，其中电石法一直是我国生产乙炔最主要的方法，也是由我国多煤少气贫油的国

情所决定的。由于电石法生产乙炔污染较大、能耗较高，在北美和西欧，电石法大都被天然气部分氧化

法所取代。等离子法是近年来发展起来的以煤或天然气为原料生产乙炔的一种方法，具有煤或天然气消耗量低，转化率高的特点，但是由于电能消耗较大和电极容易损坏等原因，该方法至今尚未工业化。部分氧化法生产乙炔是BASF 公司于20世纪20年代在Berthelot 实验室的基础上开发的，经过几十年的发展，已经成为欧美国家生产乙炔的主要方法。

天然气部分氧化法生产乙炔是利用天然气部分燃烧产生的大量热量将另一部分天然气加热到1230ħ以上，此时，乙炔的吉布斯自由能低于天然气的吉布斯自由能，即在此温度下，乙炔的热力学稳定性高于甲烷，甲烷分解为乙炔和氢气。然而，此时乙炔的吉布斯自由能仍然高于炭黑，为了防止乙炔分解为炭黑和氢气，获得理想的乙炔收率，需要及时终止自由基反应，在工业上通常采用油淬冷或者水淬冷的方式来实现，由于天然气分解为乙炔的反应速度大于乙炔分解为炭黑和氢气的速度，在10ms 的反应时间内乙炔能获得理想的收率。

1我国天然气部分氧化法生产乙炔发展现状

我国第一套天然气部分氧化法制乙炔装置是四川维尼纶厂于20世纪70年代从德国BASF 公司引进的，单列产能为0.75万t /a ，用于生产醋酸乙烯、聚乙烯醇以及维纶。经过几十年的消化吸收，四川维尼纶厂已经掌握了该套技术并在此基础上成功开

发了1万t /（a ·列）、1.5万t /（a ·列）乙炔炉，总产能也由原来的3万t /a 扩大到16万t /a 。

近年来，随着我国四氢呋喃以及聚氨酯产业的发展，先后从国外引进了多套乙炔炉，其中典型的就是乌克兰的旋焰炉以及BASF 的多管炉，其主要应用如表1所示。

我国天然气乙炔技术近年来取得了很大的进步，但仍然有些技术问题尚待解决，主要体现在以下几个方面：

（1）能耗较大。天然气部分氧化法生产乙炔的特点就是利用70%的天然气部分燃烧产生的能量来加热30%的天然气至反应温度并发生裂解反应，其中部分燃烧过程消耗了大量的天然气，随着国内

天然气价格节节攀升以及煤炭价格的下降，天然气部分氧化法生产乙炔与电石法相比，其经济优势会

进一步的降低。

（2）炭黑生成量高且得不到有效的利用。炭黑是部分氧化法制乙炔的副产物，其生成量随着氧比的不同而不同，一般而言，氧比越高，炭黑含量越低，

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现代化工

第33卷第1期

表1

国内天然气乙炔技术应用情况

单位

产能/（万t

·a －1）技术来源

特点下游产品

四川天华股份有限公司3乌克兰国立化学工程研究设计院旋焰炉

BDO （产能6万t /a ）；四氢呋喃（4.6万t /a ）

四川天赋军安实业有限公司4乌克兰国立化学工程研究设计院旋焰炉9万t /a 1，

4－丁二醇重庆弛源化工有限公司 2.2

乌克兰国立化学工程研究设计院旋焰炉 4.6万t /a 聚四氢呋喃重庆化医集团25（乙炔项目，其中

乌克兰6）

乌克兰国立化学工程研究设计院、BASF 公司旋焰炉，多管炉PVC ，PVA 川维

16

自有技术多管炉醋酸乙烯青海盐湖集团

4.5（一期），5（二期）BASF 公司多管炉PVC 、尿素、合成氨新疆维美化工有限责任公司 2.16（一期），

4（二期）川维

多管炉

BDO

但吨乙炔天然气消耗量越大，如何在不降低吨乙炔

天然气消耗的前提下降低炭黑的生成量，仍然是一个艰巨的课题。此外，目前国内天然气乙炔工艺生成的炭黑往往用于焚烧或填埋，而炭黑作为一种宝贵的化工原料，在轮胎、活性炭等领域都有广泛的利

用，

合理开发利用炭黑，将会提高部分氧化法制乙炔的经济性。

（3）自动化程度较低。以刮炭操作为例，BASF 与乌克兰的技术均采用了自动刮炭技术，与人工刮炭相比，自动刮炭对反应的影响较小，效率更高。（4）热量利用效率较低。在传统的BASF 工艺中，为了获得最佳的乙炔收率，需要及时将裂化气从1400ħ降低到80ħ，工业装置往往采用水淬冷的方法，而80ħ的低温热源难以利用，这造成了大量的热量损失。

（5）产品乙炔提纯过程中需要采用酸洗、碱洗

等工艺，造成废酸、废碱处理困难。部分氧化过程中会产生少量的甲基炔、丙二烯等，这些物质与乙炔的

性质非常相似，以至于在采用NMP 、DMF 提纯时无法彻底的将他们除去，为了达到指定的纯度，常常需

要用浓硫酸、

氢氧化钠等进行洗涤，而产生的废酸、废碱难以处理，造成了很大的环境压力。

2国外天然气乙炔技术研究进展

国外以天然气为原料生产乙炔技术研究较快的

有BASF 部分氧化技术以及乌克兰的旋焰炉技术。此外，随着页岩气的开发以及天然气价格的下降，美国以天然气为原料经乙炔生产乙烯以及轻油的技术也开始出现，其中具有代表性的就是美国synfuels 公司的GTE 以及GTL 工艺

。

a —预热炉；

b —乙炔炉；

c —冷却塔；

d —米尔泵；

e —焦炭；

f —分离器；

g —终冷塔

图1BASF 油淬冷（AOP ）工艺流程简图

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