天然气制乙炔技术研究现状与思考

李守鹏 赵来 (青海盐湖工业股份有限公司化工分公司乙炔厂，青海 816000)

现阶段，随着经济的发展，技术的进步，乙炔的生产方法也不仅仅只有一种。现阶段，主要的生产方法有电石法、天然气部分氧化法、等离子法等。尤其是电石法，一直在我国的乙炔生产中有着广泛应用，这也是由我国多煤少气贫油的能源现状所决定的，但是，电石法生产乙炔的方法会对环境的污染严重，能源消耗也很大。欧美国家对于乙炔的生产，主要采用的是天然气部分氧化法。等离子法是近几年新兴的生产方法，但是由于很多技术方面的因素，并没有得到普及。所以，在世界范围内，天然气部分氧化法仍然是生产乙炔的主要工艺。

1 天然气部分氧化法生产乙炔的现状分析

1.1 天然气部分氧化法制乙炔

部分氧化法始于上世纪20年代，在BASF公司的Berthelot实验室，产生了世界上最早的部分氧化法，用于生产乙炔。而天然气部分氧化法生产乙炔的工作原理是这样的：利用天然气部分燃烧产生的热量，将一部分的天然气加热到1230摄氏度以上，在这样的环境下，天然气的吉布斯自由能是高于乙炔的吉布斯自由能的。也就是说乙炔的热力学稳定性要比甲烷好，所以，甲烷就会分解成为氢气和乙炔，其化学反应方程式为2CH4=C2H2+3H2，此时，乙炔的吉布斯自由能仍然高于炭黑，为了防止乙炔裂解成为炭黑和氢气，应该及时终止自由基反应[1]。现阶段，最常用的方法是油淬冷或者水淬冷，由于乙炔的裂解速度低于天然气的裂解速度，所以，在10ms的反应时间内获得乙炔。

1.2 我国天然气制乙炔技术的现状分析

现阶段，我国的天然气部分氧化法制乙炔的工艺不断取得进步，乙炔的生产效率和生产总量也不断增加。但是仍然有很多技术问题没有得到妥善解决。目前，我国天然气制乙炔的技术问题主要集中体现在以下几个方面：首先要提的就是能耗较大。在能源消耗方面，其生产工艺的特点就是利用70%的天然气燃烧对30%的天然气进行加热从而发生裂解反应。随着天然气价格的不断攀升，该方法的经济优势也不断下降[2]。其次，在生产乙炔的过程中，炭黑生成量高且得不到有效利用，是我国天然气制乙炔所面临的重要技术问题。在天然气部分氧化制乙炔的过程中，如果淬冷环节的效果不佳或者反应时间过长，乙炔就会进一步被裂解成炭黑，导致天然气制乙炔的生产效率不高。另外，炭黑得不到有效利用也是一种经济损失。第三，我国的天然气制乙炔工艺的自动化程度不高，尤其是刮炭操作，我国在生产过程中普遍采用人工刮炭，导致炭对裂解反应的影响较大，效率也不高。第四，我国的天然气制乙炔工艺流程中，热量损失严重，通过水淬冷环节之后热量再利用难以实现。第五，在对乙炔进行提纯的过程中，往往采用酸洗、碱洗等工艺，虽然实现了对乙炔的提纯，但是对废酸、废碱的处理问题也成为了一大难题，从而造成了严重的环境问题。

2 促进我国天然气制乙炔技术的发展建议

2.1 降低淬冷过程的能源消耗

虽然天然气制乙炔技术具有能耗低、污染小的优点，但是与国外技术相比，仍然存在很大差距。尤其是制乙炔过程中的能耗问题。为此，应该在生产过程中重视淬火介质热源的回收与利用，从而使天然气制乙炔工艺的能源消耗控制在一个较低的范围内。在制乙炔的实践中，由于淬火后的炭黑水热品质较低，回收利用难度非常大，从而导致能源消耗严重。如果对这些低温热源进行有效利用，必然会提高天然气制乙炔工艺的热效率[3]。

2.2 提高装置的自动化水平

如果将生产装置的自动化水平不断提高对于生产质量和效率的提高有着重要意义。比如国外的乙炔炉都普遍采用自动刮炭装置，极大地提高了生产效率。但是国内的天然气制乙炔过程中，人工刮炭更为普遍，劳动强度大暂且不说，生产效率也得不到提高。

2.3 对工艺设备加以优化

众所周知，乙炔在深度裂解后的产物就是炭黑，在传统的工艺中，天然气制乙炔会产生大量的炭黑，为了除去炭黑等物质，除尘器等设备就不得不加入到生产装置中，能耗骤然增加，操作难度也不断提高。尤其是高级炔，由于该物质与乙炔性质相似、极易聚合，大大增加了乙炔提纯的难度。为此，在天然气制乙炔工艺中，对工艺设备进行优化，是减少炭黑和高级炔产量的重要手段，也是提高生产效率、降低能耗的重要手段。

3 结语

天然气制乙炔在工业生产中占据着重要地位，随着技术的发展，其工艺也不断完善。但是仍然存在很多问题没有得到妥善处理。通过降低淬冷过程的能耗、提高自动化水平、优化工艺设备等手段，我国的天然气制乙炔技术必然能够得到完善。另外，开发新技术也是必不可少的措施。通过对天然气低温等离子制乙炔技术的开发和完善，我国的天然气制乙炔的生产效率必然会大大提高。

[1]安杰.天然气制乙炔技术研究现状与思考[J].现代化工,2013,33(1):5-8.

[2]姚文涛.浅谈天然气制乙炔净化装置中高级炔含量的控制[J].天然气化工,2014,(4):60-62.

[3]吴跃明.天然气制乙炔装置炭黑循环冷却水工艺研究[J].广东化工,2014,41(13):173-174.