天然氣制乙炔

1、天然氣制乙炔 天然氣的組成天然氣的組成 天然氣，是一種多組分的混合氣態(tài)天然氣，是一種多組分的混合氣態(tài)化石燃料化石燃料，主，主要成分是要成分是烷烴烷烴，其中甲，其中甲甲烷甲烷占絕大多數(shù)，另有少量占絕大多數(shù)，另有少量的的乙烷乙烷、丙烷丙烷和和丁烷丁烷。它主要存在于。它主要存在于油田油田、氣田氣田、煤層煤層和和頁(yè)巖頁(yè)巖層。天然氣燃燒后無(wú)廢渣、廢水產(chǎn)生，層。天然氣燃燒后無(wú)廢渣、廢水產(chǎn)生，相較相較煤炭煤炭、石油石油等能源有使用安全、熱值高、潔凈等能源有使用安全、熱值高、潔凈等優(yōu)勢(shì)。天然氣又可分為等優(yōu)勢(shì)。天然氣又可分為伴生氣伴生氣和非伴生氣兩種。和非伴生氣兩種。依天然氣蘊(yùn)藏狀態(tài)，又分為構(gòu)造性天然氣、水溶性

2、依天然氣蘊(yùn)藏狀態(tài)，又分為構(gòu)造性天然氣、水溶性天然氣、煤礦天然氣等三種。而構(gòu)造性天然氣又可天然氣、煤礦天然氣等三種。而構(gòu)造性天然氣又可分為伴隨分為伴隨原油原油出產(chǎn)的濕性天然氣、不含液體成份的出產(chǎn)的濕性天然氣、不含液體成份的干性天然氣。干性天然氣。 脫硫的方法 ： 目前，國(guó)內(nèi)外已見的天然氣脫硫方法名目繁多，不下數(shù)十種。如果脫硫劑的狀態(tài)來(lái)分，則天然氣脫硫法可以分為干法和濕法兩大類。 干法采用固體型的脫硫吸附劑這類固體物質(zhì)包括天然泡沸石、分子篩和海綿狀氧化鐵等。 醇胺法脫硫的基本原理 乙醇胺是無(wú)色的液體，常壓下沸點(diǎn)為170，比重為1.019g/cm，它是一種有機(jī)堿溶液，它的堿性與氨相似，是氨的衍生物。

3、 乙醇胺結(jié)構(gòu)始終至少有一個(gè)氨基，這個(gè)氨基提供了在水中的堿度，促使對(duì)于酸性氣體硫化氫、二氧化碳有很高的吸收能力。乙醇胺的結(jié)構(gòu)式中還有一個(gè)羥基，這個(gè)羥基的作用可以降低化合物的蒸汽壓，減少氣相中乙醇胺的損失，并且增加了在水中的溶解度，使乙醇胺可以按任意比與水互溶。乙醇胺吸收硫化氫、二氧化碳，生成硫化物、酸式硫化物、碳酸鹽、酸式碳酸鹽，其反應(yīng)式如下：1、乙炔性質(zhì)、乙炔性質(zhì) 乙炔在常溫常壓下為無(wú)色、可燃性氣體。乙炔在常溫常壓下為無(wú)色、可燃性氣體。 乙炔本身無(wú)毒，具有麻醉性，在高濃度時(shí)會(huì)引乙炔本身無(wú)毒，具有麻醉性，在高濃度時(shí)會(huì)引起窒息。起窒息。 比空氣輕，極易燃燒和爆炸，在空氣中爆炸極比空氣輕，極易燃燒和

4、爆炸，在空氣中爆炸極限限2.3%72.3%（vol）。）。 易溶于酒精、丙酮、苯、乙醚等，微溶于水。易溶于酒精、丙酮、苯、乙醚等，微溶于水。 在高壓下乙炔很不穩(wěn)定，火花、熱力、磨擦均在高壓下乙炔很不穩(wěn)定，火花、熱力、磨擦均能引起乙炔的爆炸性分解而產(chǎn)生氫和碳。能引起乙炔的爆炸性分解而產(chǎn)生氫和碳。 與汞、銀、銅等化合生成爆炸性化合物，能與與汞、銀、銅等化合生成爆炸性化合物，能與氟、氯發(fā)生爆炸性反應(yīng)。氟、氯發(fā)生爆炸性反應(yīng)。 在乙炔的發(fā)生和管道中的乙炔的壓力保持在在乙炔的發(fā)生和管道中的乙炔的壓力保持在1atm的表壓以下。的表壓以下。 乙炔溶解在丙酮等溶劑及多孔物中才能安全運(yùn)乙炔溶解在丙酮等溶劑及多孔物

5、中才能安全運(yùn)輸和貯存；裝入鋼瓶?jī)?nèi)應(yīng)存放在陰涼通風(fēng)干燥之輸和貯存；裝入鋼瓶?jī)?nèi)應(yīng)存放在陰涼通風(fēng)干燥之處，庫(kù)溫不宜超過(guò)處，庫(kù)溫不宜超過(guò)30。 乙炔的生產(chǎn)原料主要為電石和天然氣 乙炔的生產(chǎn)原料主要為電石和天然氣。 電石法：仍在工業(yè)上普遍應(yīng)用的乙炔合成方法，但工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家乙炔生產(chǎn)的原料已轉(zhuǎn)移到廉價(jià)的天然氣和液態(tài)烴。 天然氣制乙炔：比電石法制乙炔更加經(jīng)濟(jì)、更加環(huán)保，已成為工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)乙炔的主導(dǎo)方法。 天然氣制乙炔基本原理 烴裂解制乙烯時(shí)，如溫度過(guò)高，乙烯就會(huì)進(jìn)一步脫氫轉(zhuǎn)化為乙烴裂解制乙烯時(shí)，如溫度過(guò)高，乙烯就會(huì)進(jìn)一步脫氫轉(zhuǎn)化為乙炔，但乙炔在熱力學(xué)上很不穩(wěn)定，易分解為碳和氫。炔，但乙炔在熱力學(xué)上很不穩(wěn)定

6、，易分解為碳和氫。 甲烷裂解為乙炔時(shí)，也經(jīng)過(guò)中間產(chǎn)物乙烯，但因甲烷裂解為乙炔時(shí)，也經(jīng)過(guò)中間產(chǎn)物乙烯，但因很快進(jìn)行脫氫，很快進(jìn)行脫氫， 故其總反應(yīng)式可寫為：故其總反應(yīng)式可寫為： 甲烷部分氧化法 天然氣部分氧化熱解制乙炔的工藝包括兩個(gè)部分，一是稀乙炔制備，另一個(gè)是乙炔的提濃。工藝流程如下圖所示。 預(yù)熱塔預(yù)熱塔反應(yīng)器反應(yīng)器炭黑沉降器炭黑沉降器淋洗冷卻塔淋洗冷卻塔電除塵器電除塵器稀乙炔氣柜稀乙炔氣柜壓縮機(jī)壓縮機(jī)頂吸收塔頂吸收塔頂解吸塔頂解吸塔主吸塔主吸塔逆流解吸塔逆流解吸塔真空解吸塔真空解吸塔二解塔二解塔部分氧化法的不足之處 1）部分氧化法是通過(guò)甲烷部分燃燒作為熱源來(lái)裂解甲烷，因此）部分氧化法是通過(guò)甲

7、烷部分燃燒作為熱源來(lái)裂解甲烷，因此形成的形成的高溫環(huán)境溫度受限高溫環(huán)境溫度受限，而且單噸產(chǎn)品消耗的，而且單噸產(chǎn)品消耗的天然氣量過(guò)大天然氣量過(guò)大； 2）部分氧化法必須建立空分裝置以供給氧氣，）部分氧化法必須建立空分裝置以供給氧氣，因有氧氣參加反應(yīng)，因有氧氣參加反應(yīng)，使生產(chǎn)運(yùn)行處于不安全范圍內(nèi)使生產(chǎn)運(yùn)行處于不安全范圍內(nèi)，因而須增設(shè)復(fù)雜的防爆設(shè)備。，因而須增設(shè)復(fù)雜的防爆設(shè)備。 氧的存在還使氧的存在還使裂解氣中有氧化物存在，增加了分離和提裂解氣中有氧化物存在，增加了分離和提濃工藝段的設(shè)備投資；濃工藝段的設(shè)備投資； 3）裂化氣組成比較復(fù)雜裂化氣組成比較復(fù)雜，C2H2為為8.54%、CO為為25.65%、

8、CO2為為3.32%、CH4為為5.68%和和H2為為55%。 這給分離提濃工藝的消耗及這給分離提濃工藝的消耗及人員配置等諸方面都帶來(lái)了人員配置等諸方面都帶來(lái)了麻煩，從而麻煩，從而增加了運(yùn)行成本。增加了運(yùn)行成本。 電弧法電弧法制乙炔是利用氣體電弧放電產(chǎn)生的高溫對(duì)天然氣進(jìn)行熱裂電弧法制乙炔是利用氣體電弧放電產(chǎn)生的高溫對(duì)天然氣進(jìn)行熱裂解制得乙炔的。解制得乙炔的。 電弧裂解爐結(jié)構(gòu)： 以天然氣或C1C4烴為原 料，同時(shí)作為放電氣體沿切線 方向進(jìn)入既是反應(yīng)器又是電弧 發(fā)生器的中空柱形區(qū)，形成旋 渦運(yùn)動(dòng)，然后通過(guò)外加電能產(chǎn) 生電弧。 天然氣在電弧高溫區(qū)內(nèi)被 裂解形成含乙炔的裂解氣，然 后沿中心管出來(lái)急冷。

9、 電弧法的優(yōu)缺點(diǎn) 電弧法要求天然氣中的CH4的含量要較高。 以甲烷的量為92.3 %的天然氣使用電弧法裂解所得裂解氣制的烴類體積分?jǐn)?shù)（%）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 優(yōu)點(diǎn) 迅速地作用在反應(yīng)物上，烴轉(zhuǎn)化為乙炔比部分氧化法明顯高很多； 做到了原料的循環(huán)利用，提高了原料利用率，并提高了乙炔產(chǎn)率。 缺點(diǎn)對(duì)操作變化很敏感，當(dāng)操作不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致大量的副產(chǎn)物形成，因此不能很好地控制甲烷的裂解程度，因而盡管已經(jīng)工業(yè)化，但并未得到廣泛使用。 部分氧化法 天然氣生產(chǎn)乙炔中應(yīng)用最多的方法，但成本較高，還必須建立空分裝置以供給氧氣。 由于有氧氣參加反應(yīng)，使生產(chǎn)運(yùn)行處于不安全范圍內(nèi)，因而必須增設(shè)復(fù)雜的防爆設(shè)備。 氧的存在使裂解氣中有氧化物存在，在分離和提濃時(shí)費(fèi)用提高， 成本電弧法： 利用電弧所產(chǎn)生的高溫來(lái)使天然氣裂解成乙炔的，裂化氣中殘余甲烷相對(duì)較多。 優(yōu)點(diǎn)是能量能迅速的作用在反應(yīng)物上，烴轉(zhuǎn)化為乙炔比蓄