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乙炔工序?qū)W習資料二一年七月十日星期二目錄第一章 原料與產(chǎn)品5第一節(jié) 原料電石5一 性能5二 用途9三 制造方法10四 規(guī)格11五 包裝和儲運11第二節(jié) 產(chǎn)品乙炔12一 性能12二 用途18三 制造方法19四 規(guī)格19五 包裝和貯運20六 安全事項20第三節(jié) 輔助原料21一 液氯21第二章 乙炔的發(fā)生23第一節(jié) 乙炔生產(chǎn)方法的簡單介紹23一 烴類裂解法23二 電石法25三 幾種乙炔生產(chǎn)方法的比較26第二節(jié) 乙炔的發(fā)生原理27二 對原料電石的要求27三 反應原理27第三節(jié) 乙炔發(fā)生工藝控制指標的討論28一 以公用工程的要求28二 原料電石的質(zhì)量28三 乙炔發(fā)生系統(tǒng)的壓力30四 乙炔發(fā)生系統(tǒng)的溫度30五 發(fā)生器的液面31六 加料時貯斗的通氮置換31七 發(fā)生器的加料、攪拌、仃留時間和排渣32八 乙炔發(fā)生的水量32九 乙炔氣柜33十 粗乙炔的質(zhì)量指標34十一 乙炔發(fā)生部分工藝控制指標34第三章 乙炔的清凈36第一節(jié) 乙炔清凈的目的36一 乙炔氣體中的雜質(zhì)36二 乙炔清凈的目的36第二節(jié) 乙炔清凈的方法37一 清凈劑的選擇37二 乙炔清凈方法簡單介紹37第三節(jié) 乙炔清凈原理39一 次氯酸鈉的制備39二 次氯酸鈉的氧化反應40三 酸堿中和反應40四 低溫水洗40五 液滴分離41六 雜質(zhì)進一步用活性炭吸附凈化乙炔41第四節(jié) 乙炔清凈工藝控制指標的討論41一 GF-001的控制41二 TQ-002清凈塔的控制42三 次氯酸鈉的配制43四 綜合洗滌塔的控制43第五節(jié) 工藝流程敘述46一 原料的加入46二 發(fā)生46三 冷卻與調(diào)節(jié)46四 次氯酸鈉的配制47五 次氯酸鈉的氧化47六 堿洗和干燥47第四章 乙炔工序工藝、質(zhì)量控制指標49一 工藝控制指標49二 質(zhì)量控制指標51第五章 乙炔工序的有關工藝計算52一 乙炔的收率52二 電石加料量52三 標準乙炔體積的換算52四 NaOCl（次氯酸鈉）消耗的計算53五 堿消耗量的計算54六 計算實際舉例54第六章 乙炔工序的主要生產(chǎn)設備57第一節(jié) 乙炔發(fā)生器57第二節(jié) 乙炔壓縮機57第三節(jié) 乙炔清凈塔58第四節(jié) 乙炔綜合洗滌塔59第七章 乙炔工序異常現(xiàn)象分析60第一節(jié) 發(fā)生部分60一 電動葫蘆有雜音60二 電動葫蘆滑車60三 電動葫蘆起動不起來60四 一貯斗有壓力60五 活門跑氣61六 一貯斗防爆膜破61七 加料著火或爆炸61八 發(fā)生器溫度偏高61九 二貯斗溫度過高62十 發(fā)生器壓力偏高62十一 發(fā)生器壓力偏低或負壓62十二 發(fā)生器液面偏高63十三 發(fā)生器液面過低63十四 溢流不暢63十五 發(fā)生器錐底堵63十六 連料64十七 氣柜過低64第二節(jié) 清凈部分64一 清凈效果差，精乙炔中H2S、H3P超標64二 清凈系統(tǒng)阻力上65三 TQ-003一般有效氯增長快65四 壓縮機送氣量小或有雜音65五 文丘里真空度低65六 氯氣轉(zhuǎn)子進水66七 轉(zhuǎn)子流量計浮子上不去66八 堿槽爆炸66九 地溝著火爆炸66十 次氯酸鈉配制槽爆炸67十一 TQ-003一段阻力大67十二 漏氯氣的處理6768第一章 原料與產(chǎn)品第一節(jié) 原料電石一 性能1 一般性狀電石的學名叫碳化鈣，分子式CaC2，分子量64.10。化學純碳化鈣幾乎是無色透明的晶體。極純的碳化鈣結(jié)晶是天藍色的大晶體，其顏色與淬火的鋼相似，不溶于任何溶劑中?；瘜W純的碳化鈣只能在實驗室中用直接加熱金屬鈣和純炭的方法制得。通常所說的電石是指工業(yè)碳化鈣而言，其中主要含有碳化鈣外，還含有少量其它雜質(zhì)。含85.3%碳化鈣的電石組成如表1.1所示。序號組 分分子式組成（%）1碳化鈣CaC285.32氧化鈣CaO9.53二氧化硅SiO22.14氧化鐵Fe2O31.455氧化鋁A l2O36氧化鎂mgO0.357碳C1.2表1.1 含85.3%碳化鈣的電石組成2 物理性質(zhì)（1）外觀電石的顏色隨其含碳化鈣的量不同而異，通常為灰色，有時呈棕黃色或黑色。電石新斷面呈灰色，碳化鈣含量較高的電石新斷面呈紫色。電石新斷面暴露在空氣中就會吸收空氣中的水份而失去光澤，變成灰白色粉未。（2）熔點電石的熔點隨其碳化鈣含量的多少而改變。見表1.2和圖1.1。CaC2含量（%）100806952.535.6熔點（）23002000175019801800表1.2電石中碳化鈣含量和熔點的關系圖1.1電石中碳化鈣含量和熔點的關系（3）生成溫度電石的生成溫度為1800。（4）比重電石中碳化鈣的含量越高，其比重越小，一般約在2.22.6之間。溫度不同，電石的比重也不一樣。含80%碳化鈣的電石在12時比重為2.3，含80%碳化鈣的液態(tài)電石比重為1.84。電石的比重與其碳化鈣的關系見圖1.2。圖1.2 電石的比重與碳化鈣的關系（5）溶解度電石不溶于任何已知溶劑中。（6）粘度液態(tài)電石的粘度很大。當溫度一定時，粘度隨碳化鈣含量的增加而增大，而當碳化鈣含量一定時，其粘度隨溫度的降低而增加。液態(tài)電石冷卻后就變成脆性的固體。（7）導電性電石的導電性與碳化鈣的含量有關。通常，電石中碳化鈣的含量越高，其導電性能越好。但是，當碳化鈣的含量降至65%70%時，其導電性最小，比電阻最大，可達120000/cm3；如碳化鈣含量繼續(xù)降低，其導電性則又增加。電石導電性與碳化鈣含量的關系見表1.3 。CaC2電石在各種溫度下的比電阻(/cm3)lg25lg125lg125/ lg25含量(%)255075100125944502.65928156055164504002.912.60.89885002.779115010008703.060.877220020001500130011703.343.070.927387003.94711200005.08634703853102602422.672.380.8960141.1557121.08443.63.53.253.10.560.490.88表1.3 電石的比電阻與CaC2含量和溫度的關系3 化學性質(zhì)(1) 水解反應電石不僅能被液態(tài)水、水蒸汽所分解，而且能被物理和化學的結(jié)合水所分解，其分解產(chǎn)物為乙炔和氫氧化鈣或氧化鈣。電石浸入水中時的反應：CaC2 + 2H2O Ca(OH)2 + C2H2將水滴加在電石上的反應：CaC2 + 2H2O Ca(OH)2 + C2H2CaC2 + Ca(OH)2 2CaO + C2H2用水蒸汽分解電石，與水分解電石的情況一樣，有足量水蒸汽時生成氫氧化鈣；蒸汽量不足且溫度超過200時則生成氧化鈣。(2)氫還原反應在無任何水的條件下，電石在干燥氫氣流中加熱至2200以上時，發(fā)生以下反應：CaC2 + H2 Ca + C2H2生成的金屬鈣在2275開始升華。(3)氧化反應干燥的氧氣在高溫下將電石氧化生成碳酸鈣：2CaC2 + 3O2 2CaCO3 + 2C(4)與氮氣反應粉狀電石與氮氣在加熱時生成碳酸鈣：CaC2 + N2 CaCN2 + C(5)鹵素反應電石與干燥的氯在250時反應，生成氯化鈣和碳。溴與電石的反應更加激烈。CaC2 + Cl2 CaCl2 + CCaC2 + Br2 CaBr2 + 2C(6)硫蒸汽反應硫蒸汽與電石反應生成硫化鈣和二硫化碳：CaC2 + 5S CaS + 2CS2該反應在250生成大量的CS2；在500反應進行的很劇烈，除生成CaS和CS2外，還生成少量的碳。(7)與氨反應粉狀電石在500600下與氨反應，分解成氮和氫；在650下就生成氰氨化鈣、氰化銨和氫：CaC2 + 4NH3 CaCN2 + NH4CN + 4H2(8)與磷、砷反應磷、砷與電石反應生成Ca3P2和Ca3As2，其反應如下：3CaC2 + 2P Ca3P2 + 6C3CaC2 + 2As Ca3As2 + 6C(9)與氯化氫反應氯化氫在加熱時與電石反應析出碳、氫和乙炔。(10)與乙醇反應電石與乙醇反應生成醇化鈣。(11)與鐵反應鐵在赤熱量與電石反應生成鐵鈣合金。(12)與金屬氧化物反應電石可還原鋁、錫、鋅、鐵、錳、鎳、鈷、鉻、鉬、釩等金屬氧化物生成鈣的合金。(13)與重金屬鹽反應電石與重金屬鹽類的水溶液反應生成相應的金屬碳化物，例如：2CaC2 + 2CuCl2 + 2H2O CuC2 + Cu(OH)2 + 2CaCl2 + C2H2用同樣的方法，可用鐵、鎳、鈷、錳和汞的氯化物制得相應的金屬碳化物。(14)與硝酸銀反應硝酸銀與電石反應，生成C2Ag2、AgNO3。(15)與濃硫酸反應濃硫酸與電石反應，生成丁烯醛和樹脂。用重度為1.75的硫酸長時間與電石作用，可生成含硫的化合物。(16)與硫化氫反應硫化氫與電石反應，生成硫化鈣和乙炔：CaC2 + H2S CaS + C2H2二 用途1 化學工業(yè)電石乙炔是基本有機合成和三大合成材料的重要原料，廣泛用來生產(chǎn)丁醇、丁炔二醇、乙醛、丙酮、醋酸、醋酐、丙烯酸、聚氯乙烯、聚乙烯醇和氯丁橡膠等，還可生產(chǎn)乙炔炭黑。2 金屬加工工業(yè)電石大量用于金屬的切割和焊接。3 農(nóng)業(yè)粉狀電石與氮反應生成氰氨化鈣，即石灰氮，它是優(yōu)良的堿性肥料。電石還可用來處理橡膠樹、菠蘿樹和鳳梨樹，以增加產(chǎn)量。4 國防工業(yè)電石生成氰化鈣，進一步生成氫氰酸、硝酸、銨鹽而應用于國防工業(yè)。5 其它工業(yè)氰氨化鈣與氯化鈉加熱生成氰熔體可用于采金工業(yè)、有色金屬工業(yè)、特殊鋼淬火等。用氰氨化鈣生產(chǎn)雙氰胺、三聚氰胺、硫脲等用于醫(yī)藥、印染、和塑料工業(yè)。電石可直接用作脫硫劑。在鋼鐵工業(yè)中，電石制的爐磚可作為煉鋼爐的爐襯應用。粉狀電石可作為化學試劑和測濕劑，分別應用于工業(yè)化學分析和建筑工業(yè)中。電石還有許多新用途正在開發(fā)中。三 制造方法以石灰的炭材（焦炭、無煙煤和石油焦）為原料，在電石爐內(nèi)利用電能在18002000的高溫下反應而制得電石，其反應式如下：主反應 CaO + 3C CaC2 + CO - 46.60 kJ副反應 CaC2 Ca + 2C - 60.71 kJ CaCO3 CaO + CO2 - 177.94 kJ CO2 + C 2CO - 164.12 kJ H2O + C CO + H2 -164.81 kJ Ca(OH)2 CaO + H2O - 108.86 kJ CaSiO3 CaO + SiO2 - 84.16 kJ SiO2 + C Si + 2CO - 573.59 kJ Fe2O3 + 3C 2Fe + 3CO - 452.17 kJ A l2O3 + 3C 2Al + 3CO - 1218.36 kJ MgO + C Mg + CO - 485.67 kJ電石制造工藝流程示意圖見圖1.4 。 石窯氣 灰石 粉灰 直流電 無煙煤反應 破碎 篩分 電石 反應 冷卻 破碎 干燥 破碎 篩分 焦炭 灰焦 爐氣 圖1.4 電石生產(chǎn)工藝流程示意圖四 規(guī)格工業(yè)電石的規(guī)格和粒度見表1.4 和表1.5 。指標名稱指標優(yōu)級品一級品二級品三級品發(fā)氣量L/kg粒度mm811503052952802555180305295280255250300290275250乙炔中磷化氫,%(V/V)0.060.080.080.08乙炔中硫化氫,%(V/V)0.100.100.150.15表1.4 工業(yè)電石標準(GB-10665-89)粒度，mm限度內(nèi)粒度，%2mm篩下物，%8115085 以上3518085 以上325075（16mm以上）4表1.5 工業(yè)電石粒度標準(GB-10665-89)五 包裝和儲運1 包裝電石的包裝用壁厚1.02.0毫米的鐵桶。桶壁呈波紋狀。桶身焊接牢固，氣密不漏，必須干燥。桶頂蓋要有200毫米圓形開口。桶蓋由三或四個螺絲擰緊，嚴密封固。每桶電石凈重1001千克。鐵桶上應有牢固明顯的“防潮”、“防火”、“危險品”等標志。紅、綠、藍、黃四種顏色分別表示電石為優(yōu)級、一級、二級、三級品四個等級。2 儲運電石屬一級遇水燃燒物，危規(guī)編號51013。電石遇水產(chǎn)生乙炔，它在空氣中遇到火花會發(fā)生爆炸。因此，電石應儲存于陰涼、通風、干燥、防火、防水的庫房中，嚴格與強酸類及可燃物隔離，最好專倉專儲。搬運電石桶前應先打開桶蓋放氣。搬運時應輕拿、輕放，嚴禁滾桶、碰撞、磨擦、重放，以防引起火花，發(fā)生爆炸。運輸工具必須有防雨、防水設施，雨天禁止搬運。搬運者在操作時要風鏡、口罩、紗手套。電石桶入倉前應將桶內(nèi)乙炔氣放凈，出倉前亦須將桶蓋打開放完乙炔氣，再加蓋密封。電石桶如漏氣用油拌石棉絨堵塞，嚴禁用電焊或錫焊，以防著火爆炸。嚴禁用銅制器具跟電石接觸，以免引起爆炸?；馂臅r禁用水、酸、堿和泡沫滅火器撲救，只能用干燥黃沙，二氧化碳滅火劑，干燥碳酸鈉滅火。第二節(jié) 產(chǎn)品乙炔一 性能1 一般性狀乙炔在常溫、常壓下是一種無色、無味的氣體。乙炔的分子式為C2H2，分子量為26.04。工業(yè)電石乙炔中因含有雜質(zhì)磷化氫等而有特殊臭味。在溫度-83.6和0.1MPa壓力下，乙炔變?yōu)闊o色、易流動的液體。溫度繼續(xù)下降，即成為白雪狀物質(zhì)。在0和0.1MPa壓力下，1 升液態(tài)乙炔可得382.5 升氣態(tài)乙炔。2 物理性質(zhì)（1）密度乙炔氣體在不同的溫度和壓力下的密度分別見表1.10和表1.11。溫度 -15-10-505101520253035密度 kg/m31.2391.2151.1931.1711.1501.1311.1101.0911.0731.0551.039表1.10 不同溫度下乙炔的密度溫度壓力(MPa)0.050.10.150.200.583331.171671.765092.36366100.562431.129091.700032.2753150.552541.108981.669352.2337200.5431.089591.639812.19368300.524891.052841.583892.11806400.507961.018581.531852.0478精確度0.000050.0002表1.11 在不同的壓力下乙炔的密度熱容、粘度、導熱系數(shù)乙炔的熱容Cp = 1.683（J/kgK） Cv = 1.361（J/kgK）熱容、粘度、導熱系數(shù)與溫度的關系見表1.12。溫度定壓熱容粘度導熱系數(shù)溫度定壓熱容粘度導熱系數(shù)KJ/molKPas10-3W/（mK）KJ/mo lKPas10-3W/（mK）2006.88413.0665058.7820.16663.2225042.878.64117.570060.1621.35269.530045.4310.3422.3675061.4622.50175.7835047.8111.95827.5580062.6323.61682.0640050.0313.49233.0885063.7224.69987.9245052.0814.94938.8190064.7725.75293.7850053.9716.32644.895065.7326.77899.2355055.6817.66350.66100066.6527.779104.6760057.3218.93856.94表1.12 乙炔氣體熱容、粘度、導熱系數(shù)與溫度的關系溶解度在水中的溶解度乙炔在水中的溶解度隨溫度的 升高而減??；隨壓力的 升高而增大。乙炔氣體在0.1MPa下在水中的溶解度與溫度的關系見表達1.13。乙炔氣體在不同壓力下在水中的溶解度見表1.14。溫度051015202530溶解度1.731.491.311.151.030.930.84C2H2 升/H2O 升溫度405060708090溶解度0.650.50.370.250.150.05C2H2 升/H2O 升表1.13 乙炔氣體在0.1MPa下在水中的溶解度與溫度的關系溫度壓力(MPa)0.10.51.01.52.02.53.04.011.979.43(在0.7MPa以上,水合物即將生成)101.5617.4014.220.3(在2MPa以上,水合物趨向生成)201.2295.8211.416.621.225.028.7301.0064.709.514.017.921.525.030.7表1.14 乙炔氣體在不同壓力下在水中的溶解度（g/kg）在丙酮中的溶解度在0、2.5MPa壓力下，1 升丙酮可溶解乙炔345 升。根據(jù)乙炔能大量溶解在丙酮之中的這一性質(zhì)，將乙炔溶解在丙酮中，在1.5MPa壓力下裝入特制的鋼瓶內(nèi)稱為溶解乙炔。它不易爆炸，便于運輸儲存，使用安全。乙炔氣體在0.1MPa下在丙酮中的溶解度與溫度的關系見表1.15和在不同壓力下在丙酮中的溶解度見表1.16。溫度乙炔壓力(MPa)0.0010.0020.0050.010.020.050.10-9062108205-802950117-70163272124204-609184479136-505.510.726.15089.5181-403.26.416.131.559.3125210-302.04.010.220.339.288152-201.32.66.613.526.762112-100.91.84.59.118.1448300.61.33.36.513.032.562100.51.02.44.89.624.246.8200.360.71.83.67.218.136.0300.280.61.42.85.613.927.8表1.15 乙炔氣體在0.1MPa下在丙酮中的溶解度溫度總壓(MPa)0.10.20.30.51.01.52.02.53.0058.0109.5158241526912548.195.313720844775411571041.183.01221823846369581534.072.0107.216133554681111462027.962.494.2142.329337268996012972522.453.582.2136.625941359782210993017.945.772.1113.02503645317109404010.433.054.093.51852894085467095022.741.275.2150.5234321432554表1.16 在不同壓力下,乙炔在丙酮中的溶解度在其它溶劑中的溶解度乙炔能溶解在許多無機和有機的溶劑中，乙炔在某些溶劑中的溶解度見表溶劑乙炔的溶解度溶劑乙炔的溶解度（ 升/ 升）（ 升/ 升）NaCl飽合溶液0.60苯4.00Ca(OH)2飽合溶液0.75汽油5.70CS21.00乙醇6.00水1.10工業(yè)乙酸乙酯14.80四氯化碳2.00丙酮25.00表1.17 乙炔在某些液體中的溶解度著火點的著火溫度乙炔的著火點為305。乙炔與空氣或氧氣混合時的著火溫度見表1.18氣體乙炔，空氣乙炔，空氣乙炔，空氣乙炔，氧氣乙炔，氧氣乙炔，氧氣體積組成50%，50%30%，70%10%，90%80%，20%50%，50%30%，70%著火溫度353374387352235423862表1.18 乙炔與空氣或氧氣混合時的著火溫度自燃點乙炔的自燃點為406440。在空氣中允許之有害濃度一般情況下：C2H2小于0.5毫 升/ 升，如有0.1%PH3存在時：C2H2小于0.0005毫 升/ 升。爆炸性乙炔物理性質(zhì)中最危險的就是其爆炸性，因此，在使用、包裝、儲運中均應引起高度重視。自爆性乙炔屬不飽合烴，很不穩(wěn)定，較易發(fā)生分解爆炸。在高溫高壓下，更具有分解爆炸的危險性。壓力0.15MPa的工業(yè)乙炔，在溫度超過550時，將全部分解爆炸，其反應式為：C2H2-2C+H2溫度小于500時，有接觸劑存在，也能發(fā)生爆炸。有下列物質(zhì)存在時，0.4MPa壓力乙炔發(fā)生分解爆炸的最低溫度見表1.19物質(zhì)最低溫度物質(zhì)最低溫度電石500氫氧化鐵280300氧化鋁490氧化鐵280銅屑460氧化銅240活性炭400表1.19 乙炔在下列物質(zhì)存在時發(fā)生分解爆炸的最低溫度乙炔與其它氣體混合物的爆炸性乙炔與空氣混合時，其混合氣的爆炸極限為乙炔含量2.3%81%(2.5%80%體積),最危險的范圍為7%13%。乙炔與氧混合時，當乙炔的含量為2.3% 93% 在1個大氣壓下加熱至300以上即行爆炸最危險的范圍為O2含量在30% 50%。乙炔與氯氣混合時，在日光作用下就會激烈反應引起爆炸。當乙炔溶解時，其分子為溶劑所分散，此時，乙炔的爆炸能力就降低，而極限壓力（超過此壓力時，乙炔就爆炸分解）則大大增高，例如溶于丙酮中的乙炔，在壓力9.8MPa（表壓）時，雖引火也不致發(fā)生爆炸。濕乙炔的爆炸能力低于乙炔，并隨溫度的增高而減小，當水蒸汽與乙炔之體積為1：1.5時，通常不會發(fā)生爆炸。乙炔爆震速度18003000m/s，爆震發(fā)生的局部壓力為58.84MPa。設備和管道的材質(zhì) 當乙炔在中性或堿性操作條件下，所有設備應禁用紫銅件，并盡量避免使用銅合金，如不可能時，則只利用含銅量低于70%的銅合金。工業(yè)乙炔與金屬銅、銀相互作用時，能生成爆炸性的乙炔銅或乙炔銀，故嚴禁用銅或銀焊條焊接乙炔發(fā)生器等設備和管道。當溫度在500以下時，并無接觸劑存在，而空氣的濃度又未達到爆炸濃度時，在壓力低于0.196MPa(表壓)時則發(fā)生器內(nèi)的乙炔就不可能發(fā)生爆炸分解。H2S、PH3、及SiH4等雜質(zhì)對乙炔的聚合和分解過程不發(fā)生顯著的影響。當乙炔與銅鹽、銀鹽及汞鹽的水溶液相互作用時，能生成具有爆炸性的各種乙炔化物。水合性乙炔與水接觸時，能生成由一分子乙炔和六分子水組成的晶體，形態(tài)如冰雪狀，稱為水合晶體。此水合晶體的平衡狀態(tài)決定于溫度和壓力，這兩者之間的關系見表1.20壓力 MPa(表壓)0.58860.78480.98071.1771.47151.96142.45252.943極限溫度2468101213.515表1.20 乙炔水合晶體在平衡狀態(tài)時的溫度和壓力的關系3 化學性質(zhì) 加成反應加氫反應乙炔在催化劑存在下能與氫加成。其反應如下：CHCH + H2 CH2CH2 加氯反應 CHCH + Cl2 CHClCHClCHClCHCl + 1/2Cl2 CHClCCl2CHClCCl2 + 1/2Cl2 CCl2CCl2加鹵化氫反應CHCH+ HCl CH2 CHCl2CHCH + HCl CHCClCH2加氫化氰反應CHCH + HCN CH2 CHCN加醋酸反應CHCH + CH3COOH CH2CHCOOCH3（2）水合反應CHCH + H2O CH3CHO（3）氨化反應3CHCH + NH3 甲基吡啶（4）炔化反應乙炔與丙酮進行炔化反應生成甲基丁炔醇，再經(jīng)選擇加氫和脫水可得異戊二烯，其反應如下：CHCH + CH3COCH3 CH2C(CH3)CH CH2 + H2O（5）縮合反應乙炔與一分子甲醛反應生成丙炔醇。乙炔與兩分子甲醛反應生成 1，4-丁炔二醇，再經(jīng)加氫反應就生成 1，4-丁二醇，其反應如下：CHCH + HCHO CHCCH2OHCHCH +2HCHO HOCH2CCCH2OHHOCH2CCCH2OH +2H2 HO(CH2)4OH（6）分解反應乙炔在高溫下分解成炭黑和氫氣。CHCH 2C + H2（7）聚合反應兩分子乙炔可聚合成乙烯基乙炔。三分子乙炔可聚合成二乙烯基乙炔和苯，其反應如下：2CHCH H2CCHCCH3CHCH CH2CHCCCHCH23CHCH C6H6（8）其它反應乙炔與CO、醇、硫醇等反應可制取丙烯酸及其衍生物。CHCH + CO + H2O CH2CHCOOH二 用途1 化學工業(yè)乙炔廣泛的應用于基本有機化工合成和三大合成材料。如丁醇、辛醇、乙醛、醋酸、二氯乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯、1，4-丁二醇、丙烯酸等。合成樹脂中的聚氯乙烯，合成纖維單體中的丙烯腈、聚乙烯醇，合成橡膠中的氯丁橡膠等。乙炔還可以用作許多精細化工產(chǎn)品的原料。2 金屬加工業(yè)乙炔大量用于金屬的切割和焊接。3 其它工業(yè)乙炔可生產(chǎn)炭黑用于制造干電池、無線電原料、導電橡膠等。三 制造方法最早生產(chǎn)乙炔的方法是電石乙炔法，50年代后才開始以天然氣、石油氣或易汽化的液態(tài)烴類如石腦油凝析油等為原料的烴類裂解法來生產(chǎn)乙炔。根據(jù)供熱方式的不同，烴類裂解法又可分為電弧法、高溫裂解法、蓄熱爐裂解法和部分氧化法。日前，工業(yè)上生產(chǎn)乙炔采用比較多的方法是電石乙炔法和天然氣部分氧化法。四 規(guī)格電石乙炔、天然氣乙炔、溶解乙炔的規(guī)格分別見表1.21、1.22和1.23。指標名稱指標工業(yè)乙炔照明乙炔乙炔 vo l%97.597.5磷化氫vo l%0.060.02硫化氫vo l%0.10.05表1.21 電石乙炔規(guī)格組分C2H2He、ArCO2惰性氣體組成vo l%99.750.100.030.12表 1.22 天然氣乙炔規(guī)格指標含量乙炔 vo l%98.0磷化氫vo l%硝酸 銀試紙不變色或呈淡黃色硫化氫vo l%表 1.23 溶解乙炔規(guī)格五 包裝和貯運1 包裝工業(yè)乙炔可包裝在專用的鋼瓶內(nèi)。溶解乙炔包裝在內(nèi)充活性炭和丙酮溶液的特別鋼瓶內(nèi)。2 輸送工業(yè)乙炔大部分用管道輸送，少量乙炔用車船輸送。溶解乙炔鋼瓶用車船輸送。乙炔為易燃、易爆氣體，在管道內(nèi)輸送的流速要小于6m/s，輸送壓力要小于0.14MPa。3 儲存乙炔可儲存在鐘罩式氣柜內(nèi)，乙炔鋼瓶要儲存在離火源和熱源有規(guī)定距離的倉庫內(nèi)。六 安全事項1乙炔為易燃、易爆氣體，要按相應的規(guī)范、標準、規(guī)定處理。2嚴禁在生產(chǎn)和儲存的場所使用明火、吸煙、穿釘子鞋。禁止用鐵器敲打設備和管道，以免產(chǎn)生火花引起爆炸。3乙炔系統(tǒng)發(fā)生火災時通N2保護，可用二氧化碳滅火劑撲救，不得用四氯化碳滅火。4乙炔管道不能產(chǎn)生負壓。當管道內(nèi)凍結(jié)時，只允許用熱水或蒸汽加熱，嚴禁用火或其它熱源加熱。5乙炔設備檢修時，必須用N2加以置換，使乙炔含量小于0.5%。6乙炔瓶庫如與氧氣、可燃、易燃物品庫鄰近布置時，其間要用防火墻隔開。7乙炔鋼瓶要輕裝輕卸，不得在地上滾動，也不得從高處往下扔。8乙炔生產(chǎn)的設備、管道、和管線不得用銅配件。第三節(jié) 輔助原料一 液氯分子式 Cl2 分子量 70.9061 性質(zhì) 黃綠色液體，沸點-34.6。熔點-100.98。在常壓下就汽化成氣體故需壓力下包裝在鋼瓶中才能儲存和運輸。有毒性，具有窒息的氣體，吸入人體能嚴重中毒，有強烈刺激性臭味和腐蝕性。在日光下與其它易燃氣體混合時發(fā)生燃燒和爆炸。氯是很活潑的元素，可以和大多數(shù)元素（或化合物）起反應。2 用途 液氯一般汽化后使用，用途極為廣泛。為強氧化劑，用于紡織造紙工業(yè)的漂白，自來水的凈化、消毒，鎂及其它金屬的煉制。制取農(nóng)藥、洗滌劑、塑料、橡膠、醫(yī)藥等各種含氯化合物。3 規(guī)格 見表1.24 GB5138-85指標名稱指標指標名稱指標氯含量，%（V/V）99.6水分含量，%（mm）005表1.24 GB5138-854 包裝及儲運 1000kg、500kg、400kg等鋼瓶包裝。鋼瓶外應標明“氯”及“有毒壓縮氣體”標志。液氯屬極毒品，危規(guī)編號：31001。應儲存在陰涼、通風的庫房中。宜專庫專儲。切勿與易燃物、易爆物及氨氣共儲或拼車運輸。庫溫不超過35，防止日光照射，儲存時鋼瓶應戴上安全帽。經(jīng)常檢查閥門是否漏氣，應由熟悉鋼瓶結(jié)構的人員旋緊閥門螺絲，如無法修理，應將漏氣鋼瓶即送自來水廠使用或浸入石灰乳中。工作人員須戴防毒面具。失火時，可以用水澆救。消防人員應戴防毒面具。第二章 乙炔的發(fā)生第一節(jié) 乙炔生產(chǎn)方法的簡單介紹自然界中不存在天然的乙炔，工業(yè)上生產(chǎn)乙炔的方法目前有：烴類裂解法、天然氣乙炔法和電石乙炔法。一 烴類裂解法由石油及天然氣制取乙炔，在世界各國發(fā)展較快，并逐漸取代電石乙炔法。我國石油及天然氣的蘊藏十分豐富，為烴類裂解法制取乙炔提供了廣闊的前景。目前，四川省已經(jīng)建成了一座用天然氣制取乙炔的生產(chǎn)裝置。天然氣中的甲烷及石油氣中的乙烷、丙烷等裂解均可以生產(chǎn)乙炔，同時也可生產(chǎn)出乙烯等其它產(chǎn)品。2CH4 C2H2 + 3H22CH4 C2H4 + 2H2C2H6 C2H2 + 2H2C2H6 C2H4 + H2C3H8 C2H4 + CH4當溫度達到1500時生成乙炔的速度比生成乙烯的速度大的多，甲烷、乙烷、丙烷制造乙炔時要吸收大量的熱。2CH4 C2H2 + 3H2 - 89.9 Kca l/mo lC2H6 C2H2 + 2H2 - 80.4 Kca l/mo2/3C3H8 C2H2 + 5/3H2 - 75.1 Kca l/mo從上面可以看出，生產(chǎn)每克分子乙炔所需的熱量，隨著烴類原料分子量的增加而減少。壓力對乙炔的生成是有影響的，上述反應均是分子數(shù)增加的反應。從理論上來講，減壓對反應是有利的，但從反應速度（即動力學）來考慮，減壓則不利。其生產(chǎn)方法可分為電弧裂解法、再生法、部分氧化法、等離子流裂解法、石腦油裂解法等。下面只將電弧法、再生法、部分氧化法作一簡單的介紹。1 電弧裂解法利用電弧的能量，使天然氣迅速通過高達3000的電弧區(qū)將氣體在極短的時間內(nèi)加熱到1500，發(fā)生裂解反應。通過后，氣體采用噴水的方法，迅速冷卻到1500，即得到稀乙炔。電弧反應器，使用直流電，電壓700伏，電流850900安，電弧的功率為700000瓦，爐中反應氣體最高溫度1600。從爐中出來的反應氣除乙炔外，還含有大量氫、乙烯、碳黑。先冷卻到80除去碳黑。例如，甲烷的單轉(zhuǎn)化率為50，100kg的天然氣（內(nèi)含80kg的甲烷）經(jīng)裂解反應，得45kg乙炔，9.2kg乙烯，5.3kg碳黑，143立方米氫氣。此法的缺點是需耗大量的電能。2 再生法（又稱蓄熱爐法）是利用甲烷直接與預熱器表面接觸，使要裂解的甲烷達到所需的溫度，在裂化爐中用燃燒氣體使填料加熱到1000，然后通入甲烷，發(fā)生裂解反應。裂解是強烈的吸熱反應，填料很快被冷卻。故在反應器中進行裂化的時間很短，只有一分鐘左右，然后把它重新加熱。這一過程是周期性的，一分鐘加熱，一分鐘反應。反應條件：絕對壓力80mmHg，溫度14001500，接觸時間0.01秒，甲烷轉(zhuǎn)化率70，乙炔效率50。此法電能只在造真空、分離壓縮氣體時用，熱量依靠燃燒氣體供給。由于降須在真空條件下，周期時間短進行反應，須高度自動化。3 部分氧化法（又稱不完全燃燒法）部分氧化法制乙炔是目前世界各國制取乙炔的最主要方法。它的特點在于不僅能得到乙炔，而且能得到大量的合成氣體（CO、H）為化工綜合利用天然氣開辟了廣泛的途徑。利用燃燒部分甲烷來獲得裂解反應所需要的溫度。2CH4 C2H2 + 3H2 - 89.9 Kca l/mo lCH4+3/2O2 CO + 2H2O + 125 Kca l/mo lCH4+2O2 CO2 + 2H2O + 195 Kca l/mo l從上述反應式中可知，氧氣的比例很重要。它的比例取決于氣流速度、保溫情況、預熱溫度和爐型結(jié)構等。一般氧化控制在0.60.65時最佳。部分氧化法生成的氣體組成如下：C2H2 89%CO 2426%CO2 34%H2 56%CH4 67%此法的乙炔效率約為30（重量）。乙炔生成后，反應氣體必須立即驟冷，防止乙炔熱介。得到大量的尾氣（CO），可以用于合成氨、甲醇等。此法每生產(chǎn)一噸乙炔，可以得到副產(chǎn)品合成氨3.5噸。消耗電能較少，每公斤精制乙炔只需1.5度電。但此法需建立空分車間制氧。二 電石法電石法是用電石與水反應制取乙炔。電石是由生石灰及焦炭在電爐內(nèi)用電極熔融制成。CaO + 3C CaC2 + CO - 112.4 Kcal/mol從理論上計算，生產(chǎn)一噸電石需2000度電。但實際需28003000度電。工業(yè)用電石，一般只含CaC2 7080，尚有CaO 20左右，還有硅、磷、硫、鐵等雜質(zhì)。我廠采用開放式電石爐，其副產(chǎn)品CO與空氣中的氧作用，變成CO2放到大氣中。在國內(nèi)不少電石爐采用密閉式的，以回收副產(chǎn)品CO，作為生產(chǎn)或生活燃料。理論上，一公斤純電石在20、760g下，可生產(chǎn)347 升乙炔氣。但由于雜質(zhì)的存在，工業(yè)用電石的發(fā)氣量在230300 升/公斤。由電石發(fā)生乙炔，根據(jù)工藝過程的特點可 分為濕法和干法。1 濕法乙炔發(fā)生濕法是將電石投入過量的水中，每公斤電石需1020公斤水。反應放出的熱量大部分被水所吸收。其雜質(zhì)為石灰乳。水澄清后返回發(fā)生器使用。渣漿用泵送至排渣場。CaC2+2H2O C2H2 + Ca(OH)2 + 30.4 Kca l/mol根據(jù)發(fā)生器的型式，又可分為立式和臥式兩種。立式發(fā)生器的優(yōu)點是乙炔純度高，操作溫度低，較安全。2 干法乙炔發(fā)生干法是把少量的水灑在電石上，水量一般為理論量的1.21.3倍。反應熱靠過量的水蒸發(fā)吸收掉，維持正常的操作溫度（100110），其反應式為：CaC2 + H2O CaO + C2H2 干法生產(chǎn)使用的電石粒度小（小于），其渣為干的粉末，容易處理。設備復雜，移動設備多，嚴密性高，操作技術要求高，故目前采用此法的廠不如濕法的多。我廠生產(chǎn)是采用濕法乙炔發(fā)生。3 濕法和干法乙炔發(fā)生的比較序號項目干法濕法1電石質(zhì)量及粒度粉未狀不能用低級品及粉未2發(fā)生器生產(chǎn)能力大小3操作法連續(xù)間歇式半連續(xù)4發(fā)生器溫度1001108055發(fā)生器壓力定壓定壓6乙炔純度98.5%左右98.5%以上7H3P含量0.050.08%0.050.07%8H2S含量0.020.05%30 ml/m39經(jīng)清凈后的乙炔純度良良10電石收率97%9496%11電石消耗略大小12使用水量少多13用N2量少多14工時少多15沉淀池不需需要大的16熟石灰較易不易17操作技術要求高一般18設備要求復雜簡單三 幾種乙炔生產(chǎn)方法的比較指標電石法電弧法部分氧化法丙烷裂解法基本建設投資