乙炔化工的可行方案

1、乙炔化工可行性報告 學 院：石油化工學院指導老師：梁衛(wèi)東 班 級：化學工程與工藝卓越班姓 名：王詩敏學 號：1403710111時 間：2015.12.111. 研究概述 乙炔作為有機化工產(chǎn)品最基礎的原料之一，化工產(chǎn)業(yè)離不開它。中國是一個富煤、貧油、少氣的發(fā)展中國家，乙炔化工在中國一直占據(jù)著重要地位，電石水解法是生產(chǎn)乙炔的基本方法之一。由于干法乙炔工藝具有水消耗量低、電石渣綜合利用成本低等特點，在氯堿行業(yè)向節(jié)能減排、循環(huán)經(jīng)濟方向發(fā)展的大背景下，其發(fā)展日益得到人們的重視。國家環(huán)保部發(fā)布的氯堿行業(yè)清潔生產(chǎn)標準（聚氯乙烯）中，將干法乙炔工藝列入清潔生產(chǎn)一級標準中，這必將進一步推動該技術的工業(yè)化進程，

2、使其逐步成為乙炔發(fā)生技術的主流工藝。乙炔氣在燃燒時發(fā)生明亮的火焰，作為航標燈的燃料應用于航海、內(nèi)航照明，經(jīng)濟廉價，在礦山及民用照明上也普遍使用。首先介紹了乙炔氣制造業(yè)的概念、環(huán)境、發(fā)展現(xiàn)狀，然后對行業(yè)發(fā)展的重點數(shù)據(jù)指標進行了詳細的分析。隨后，報告具體分析了乙炔氣制造業(yè)的競爭狀況、企業(yè)經(jīng)營狀況及產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，最后報告對乙炔氣制造業(yè)的前景趨勢做出了科學的預測，并重點解析了行業(yè)投資的風險及規(guī)避策略。 1.1項目名稱乙炔化工 1.2項目執(zhí)行單位蘭州理工大學 1.3項目預建地區(qū) 甘肅省白銀市靖遠王家山煤礦產(chǎn)地區(qū)，在此地建立的原因是因其發(fā)達的交通以及豐富的煤炭資源。1.4項目的可執(zhí)行性經(jīng)過研究與礦產(chǎn)經(jīng)濟計

3、算得此項目可以執(zhí)行2.產(chǎn)品介紹乙炔，俗稱風煤、電石氣、電土，是炔烴化合物系列中體積最小的一員，主要作工業(yè)用途，特別是燒焊金屬方面。乙炔在室溫下是一種無色、極易燃的氣體。純乙炔是無臭的，但工業(yè)用乙炔由于含有硫化氫、磷化氫等雜質(zhì)，而有一股大蒜的氣味。 2.1 物理性質(zhì) 純乙炔為無色芳香氣味的易燃氣體。而電石制的乙炔因混有硫化氫H2S、磷化氫PH3、砷化氫而有毒，并且?guī)в刑厥獾某粑?。熔點（118.656kPa）-80.8，沸點-84，相對密度0.6208（-82/4），折射率1.00051，折光率1.0005（0），閃點（開杯）-17.78，自燃點305。在空氣中爆炸極限2.3%-72.3%（vol

4、）。在液態(tài)和固態(tài)下或在氣態(tài)和一定壓力下有猛烈爆炸的危險，受熱、震動、電火花等因素都可以引發(fā)爆炸，因此不能在加壓液化后貯存或運輸。微溶于水，溶于乙醇、苯、丙酮。在15和1.5MPa時，乙炔在丙酮中的溶解度為237g/L，溶液是穩(wěn)定的。分子構型：直線型雜化類型：sp雜化中心原子孤電子對數(shù)：0通常計量單位：m³；mm³；cm³；密度：標準氣壓下1.17Kg/m³；在25攝氏度狀況下，密度1.12Kg/m³。包裝方法：鋼質(zhì)氣瓶 2.2 化學性質(zhì) 乙炔（acetylene）最簡單的炔烴，又稱電石氣。結構式H-CC-H，結構簡式CHCH，最簡式（又稱實驗式

5、）CH，分子式 C2H2，乙炔中心C原子采用sp雜化。電子式 H：CC：H乙炔分子量 26.4 ，氣體比重 0.91（Kg/m3），火焰溫度3150 ，熱值12800 （千卡/m3） 在氧氣中燃燒速度 7.5 ，純乙炔在空氣中燃燒2100度左右，在氧氣中燃燒可達3600度?；瘜W性質(zhì)很活潑，能起加成、氧化、聚合及金屬取代等反應。氧化反應a可燃性：2CH+5O4CO+2HO（條件：點燃）現(xiàn)象：火焰明亮、帶濃煙，燃燒時火焰溫度很高（>3000），用于氣焊和氣割。其火焰稱為氧炔焰。b被KMnO4氧化：能使紫色酸性高錳酸鉀溶液褪色。CH + 2KMnO + 3HSO=2CO+ KSO + 2MnS

6、O+4HO加成反應可以跟Br、H、HX等多種物質(zhì)發(fā)生加成反應。如：與Br的加成現(xiàn)象：溴水褪色或Br的CCl溶液褪色所以可用酸性KMnO溶液或溴水區(qū)別炔烴與烷烴。與H2的加成1. CHCH+H CH=CH與HX的加成如：CHCH+HCl CH=CHCl氯乙烯用于制聚氯乙烯“聚合”反應三個乙炔分子結合成一個苯分子：由于乙炔與乙烯都是不飽和烴，所以化學性質(zhì)基本相似。在適宜條件下，三分子乙炔能聚合成一分子苯。但苯的產(chǎn)量不高，副產(chǎn)物又多。如果利用鈀等過渡金屬的化合物作催化劑，乙炔和其他炔烴可以順利地生成苯及其衍生物。在一定條件下，乙炔也能與烯烴一樣，聚合成高聚物聚乙炔。在Ni（CN）2，80120，1.

7、5MPa條件下，4分子乙炔聚合主要生成環(huán)辛四烯。金屬取代反應（可用于乙炔的定性鑒定）將乙炔通入溶有金屬鈉的液氨里有氫氣放出。乙炔與銀氨溶液反應，產(chǎn)生白色乙炔銀沉淀。乙炔具有弱酸性，因為乙炔分子里碳氫鍵是以SP-S重疊而成的。碳氫里碳原子對電子的吸引力比較大些，使得碳氫之間的電子云密度近碳的一邊大得多，而使碳氫鍵產(chǎn)生極性，給出H+而表現(xiàn)出一定的酸性。（pKa=25)將其通入硝酸銀或氯化亞銅氨水溶液，立即生成白色乙炔銀（AgCCAg）和棕紅色乙炔亞銅（CuCCCu）沉淀，可用于乙炔的定性鑒定。這兩種金屬炔化物干燥時，受熱或受到撞擊容易發(fā)生爆炸，如反應完應用鹽酸或硝酸處理，使之分解，以免發(fā)生危險。注

8、意：乙炔在使用貯運中要避免與銅接觸。酸堿反應炔烴中CC的C是sp雜化，使得CspH的鍵的電子云更靠近碳原子，增強了C-H鍵極性使氫原子容易解離，顯示“酸性”。連接在CC碳原子上的氫原子相當活潑，易被金屬取代，生成炔烴金屬衍生物叫做炔化物。CHCH + Na CHCNa + 1/2H2（條件液氨）CHCH + 2Na CNaCNa + H2 （條件液氨，190220）CHCH + NaNH2  CHCNa + NH3CHCH + Cu2Cl2 （2AgCl）+2NH4OH CCuCCu(CAgCAg） + 2NH4Cl +2H2O（注意：只有在三鍵上含有氫原子時才會

9、發(fā)生，用于鑒定端基炔RHCH）。其他化學特性乙炔與銅、銀、水銀等金屬或其鹽類長期接觸時，會生成乙炔銅（Cu2C2）和乙炔銀（Ag2C2）等爆炸性混合物，當受到摩擦、沖擊時會發(fā)生爆炸。因此，凡供乙炔使用的器材都不能用銀和含銅量70%以上的銅合金制造。3.產(chǎn)品制作 3.1電石的性質(zhì) 碳化鈣(CaC2)俗稱電石。工業(yè)品呈灰色、黃褐色或黑色，含碳化鈣較高的呈紫色。其新創(chuàng)斷面有光澤，在空氣中吸收水分呈灰色或灰白色。能導電，純度愈高，導電性愈好。在空氣中能吸收水分。加水分解成乙炔和氫氧化鈣。與氮氣作用生成氰氨化鈣。碳化鈣是無機化合物。遇水立即發(fā)生激烈反應，生成乙炔，并放出熱量。碳化鈣是重要的基本化工原料，

10、主要用于產(chǎn)生乙炔氣。也用于有機合成、氧炔焊接等。 3.2電石的制作1）碳酸鈣(石灰石)高溫悶燒后生成氧化鈣(生石灰)2) 工業(yè)碳煤(大碳)高溫下脫硫生成工業(yè)焦炭!(焦炭)3) 氧化鈣(生石灰)和工業(yè)焦炭!(焦炭)在高溫高壓下生成碳化鈣!(電石)具體實現(xiàn)方法如下：生產(chǎn)方法有氧熱法和電熱法。一般多采用電熱法生產(chǎn)電石，即生石灰和含碳原料(焦炭、無煙煤或石油焦)在電石爐內(nèi)，依靠電弧高溫熔化反應而生成電石。生產(chǎn)流程如圖所示。主要生產(chǎn)過程是：原料加工；配料；通過電爐上端的入口或管道將混合料加入電爐內(nèi)，在開放或密閉的電爐中加熱至2000左右，依下式反應生成電石：GaO+3CCaC2+CO。熔化了的碳化鈣從爐

11、底取出后，經(jīng)冷卻、破碎后作為成品包裝。反應中生成的一氧化碳則依電石爐的類型以不同方式排出：在開放爐中，一氧化碳在料面上燃燒，產(chǎn)生的火焰隨同粉塵起向外四散；在半密閉爐中，一氧化碳的一部分被安置于爐上的吸氣罩抽出，剩余的部分仍在料面燃燒；在密閉爐中，全部一氧化碳被抽出實驗裝置如圖1。 圖1. 電石的制作3.3乙炔的制作干法乙炔生產(chǎn)的基本原理及工藝電石法：乙炔是以電石和水反應生成乙炔,反應式如下：CaC2+2H2OCa（OH）2+C2H2+130kJ/mol根據(jù)電石和水加入的方法不同，可分為干法與濕法2種。濕法乙炔工藝是將粒徑為50mm左右的電石加入到過量的水中，與水進行水解反應，反應放出的熱由水帶

12、走。其耗水量大，多于理論量17倍，電石渣漿含水量大，綜合利用的成本較大，乙炔收率低。干法乙炔工藝是將水加入到電石中，生成的氫氧化鈣廢渣以粉狀從反應器中排出。其基本原理是用稍過量的水來與電石反應，利用水能夠快速汽化，蒸發(fā)潛熱大的特點來轉(zhuǎn)移反應熱。在干法乙炔反應中，由于電石與水混合不均勻，除了上述反應外還會發(fā)生如下反應：CaC2+Ca（OH）2CaO+C2H2干法乙炔生產(chǎn)工藝的基本流程是將50mm左右的塊狀電石經(jīng)過超細破碎機的破碎和篩分裝置的分離，將電石破碎為3mm以下的細顆粒電石，經(jīng)過斗式提升機提升到緩沖料倉，通過電石計量裝置加入到干法乙炔發(fā)生器，將水（水與電石的質(zhì)量比為1.21.01.31.0

13、）以霧態(tài)形式噴在粉狀電石上使之水解，保證氣相溫度為95左右，固相溫度為100120，反應放出的熱由水汽化的水蒸氣與乙炔氣一起帶走，未反應完全的粉狀電石自發(fā)生器上部逐漸向下部移動，邊移動邊水解，產(chǎn)生的電石渣含水量為6%左右，自干法發(fā)生器底部通過鎖氣閥排出發(fā)生器，再通過FU埋刮板機輸送到下一個工段。從發(fā)生器出來的氣體經(jīng)過洗滌裝置將氣體攜帶的電石渣粉塵捕集，干凈的乙炔氣送到下一工段進行冷卻，整個乙炔的制取裝置如圖2。整個乙炔的制取裝置 如圖23.4選擇干法乙炔工藝的優(yōu)點：1安全性（1）加料過程的安全性電石的加入是連續(xù)進行的，減少了逐斗加料由于氮氣置換不合格帶來的危險性，由于對每個發(fā)生器連續(xù)進料，消除

14、了抽負壓的可能性，提高了發(fā)生系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。（2）故障狀態(tài)的安全性發(fā)生器內(nèi)電石是與微過量的水進行反應，在整個PVC系統(tǒng)出現(xiàn)緊急停車時，由于水量的不足，導致反應快速停止，不至于因發(fā)生器內(nèi)電石與水繼續(xù)反應生成乙炔氣，致使乙炔氣柜超高進而乙炔氣大量放空，降低了緊急停車造成事故的幾率。同時，由于物料在系統(tǒng)中是連續(xù)進出，干法乙炔工藝的自動化程度比濕法乙炔工藝高，遇到故障可立即停止反應。2經(jīng)濟性（1）由于采用連續(xù)入料，消除了逐斗加料導致的乙炔氣放空量，提高了乙炔的收率，減少了電石的消耗，降低了生產(chǎn)成本。（2）在水泥生產(chǎn)中，煤耗基本占到整個熟料生產(chǎn)成本的一半以上。干法乙炔工藝電石渣含水只有6%左右，濕

15、法乙炔工藝電石渣含水30%，利用電石渣制水泥，干法工藝比濕法工藝可以減少58kgce/t電石的熱耗，降低水泥生產(chǎn)的能耗。4.應急處置4.1吸入：迅速脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給予輸氧。如呼吸停止，立即進行人工呼吸，就醫(yī)。4.2呼吸系統(tǒng)防護：一般不需要特殊防護，但建議特殊情況下佩帶合適的自吸過濾式防毒面具（氧氣含量與空氣中氧含量一致或接近時）。4.3眼睛防護：一般不需要特殊防護，高濃度接觸時可戴化學安全防護眼鏡。4.4身體防護：穿防靜電工作服。4.5手防護：戴一般作業(yè)防護手套。4.6其他防護：工作現(xiàn)場嚴禁吸煙。避免長期反復接觸。進入罐、限制性空間或其他高濃度區(qū)作業(yè)，必須有

16、人監(jiān)護。4.7泄漏應急處理：迅速撤離泄漏污染區(qū)人員至上風處，并進行隔離，嚴格限制出入。切斷火源。建議應急處理人員戴自給正壓式呼吸器，穿防靜電工作服。盡可能切斷泄漏源。合理通風，加速擴散。噴霧狀水稀釋、溶解。構筑圍堤或挖坑以收容產(chǎn)生的大量廢水。如有可能，將漏出氣用排風機送至空曠地方或裝設適當噴頭燒掉。漏氣容器要妥善處理，修復、檢驗后再用。4.8有害燃燒產(chǎn)物：一氧化碳、二氧化碳。4.9滅火方法：切斷氣源。若不能切斷氣源，則不允許熄滅泄漏處的火焰。噴水冷卻容器，可能的話將容器從火場移至空曠處。4.10滅火劑：霧狀水、泡沫、二氧化碳、干粉。5.診斷要點：（1）吸入一定濃度后有輕度頭痛、頭昏。（2）吸入

17、高濃度時先興奮、多語、哭笑不安，繼而頭痛、眩暈、惡心、嘔吐、步態(tài)不穩(wěn)、嗜睡。（3）嚴重者昏迷。（4）乙炔急性毒性主要是因為高濃度時置換了空氣中的氧，引起單純性窒息作用，缺氧是主要致死原因。5.1預防措施：停止吸入，癥狀迅速消失。實際上，乙炔中毒者的癥狀部分由于混入的磷化氫、硫化氫和其他氣體所致。應注意有否混合氣體中毒，尤其是磷化氫中毒的可能性，以便及時搶救。5.2急性毒性：純乙炔屬微毒類，具有弱麻醉和阻止細胞氧化的作用。高濃度時排擠空氣中的氧，引起單純性窒息作用。乙炔中常混有磷化氫、硫化氫等氣體，故常伴有此類毒物的毒作用。人接觸100 mg/m3能耐受3060 min，20%引起明顯缺氧，30

18、%時共濟失調(diào)，35%下5 min引起意識喪失，含10%乙炔的空氣中5 h，有輕度中毒反應。5.3亞急性和慢性毒性：動物長期吸入非致死性濃度該品，出現(xiàn)血紅蛋白、網(wǎng)織細胞、淋巴細胞增加和中性粒細胞減少。尸檢有支氣管炎、肺炎、肺水腫、肝充血和脂肪浸潤。6.注意事項6.1操作密閉操作，全面通風。操作人員必須經(jīng)過專門培訓，嚴格遵守操作規(guī)程。建議操作人員穿防靜電工作服。遠離火種、熱源，工作場所嚴禁吸煙。使用防爆型的通風系統(tǒng)和設備。防止氣體泄漏到工作場所空氣中。避免與氧化劑、酸類、鹵素接觸。在傳送過程中，鋼瓶和容器必須接地和跨接，防止產(chǎn)生靜電。搬運時輕裝輕卸，防止鋼瓶及附件破損。配備相應品種和數(shù)量的消防器材及泄漏應急處理設備。6.2儲存乙炔的包裝法通常是溶解在溶劑及多孔物中，裝入鋼瓶內(nèi)。儲存于陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。庫溫不宜超過30。應與氧化劑、酸類、鹵素分開存放，切忌混儲。采用防爆型照明、通風設施。禁止使用易產(chǎn)生火花的機械設備和工具。儲區(qū)應備有泄漏應急處理設備。6.3運輸采用鋼瓶運輸時必須戴好鋼瓶上的安全帽。鋼瓶一般平放，并應將瓶口朝同一方向，不可交叉；高度不得超過車輛的防護欄板，并用三角木墊卡牢，防止?jié)L動。運輸時運輸車輛應配備相應品種和數(shù)量的消防器材。裝運該物品的車輛排氣管必須配備阻火裝置，禁止使用易產(chǎn)生火花的機械設備和工具裝卸。嚴禁與氧化劑、酸類、鹵