天然气部分氧化制乙炔技术的比较

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1、学兔兔www.xuetutu.com第2期周泽乾等：天然气部分氧化制乙炔技术的比较39天然气部分氧化制乙炔技术的比较周泽乾，李莹珂(1．中国成达工程有限公司，I~t)II成都610041；2．中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司，四川成都610017)摘要：介绍了天然气部分氧化制乙炔的反应原理与工艺流程，并结合项目经验对不同专利商的天然气部分氧化制乙炔技术从几个方面进行了技术比较。关键词：天然气；部分氧化；乙炔；技术比较中图分类号：TQ221文献标识码：B文章编号：1001—9219(2011)02—39

2、-0320世纪5O年代以前，乙炔曾在基本有机化学定，当温度大于1500K，甲烷甚至比乙炔更不稳定，工业中占有重要的地位，被誉为‘有机化工之母’。这就证明甲烷裂解生成乙炔是可能的。但是，乙炔但自上世纪60年代以来，随着石油工业的发展，在相对于碳和氢仍然不稳定，所以工业上为了防止乙E0．u，r)l0日如0蜘许多有机合成领域，乙炔已逐步被石油裂解得到的炔进一步分解，采用淬冷的方法，即用淬冷液喷淋乙烯、丙烯所取代。但是近年来，随着石油价格的大将高温裂解气迅速冷却到约80cc左右，避免深度裂幅攀升，煤化工和碳一化学化工开

3、始复苏，乙炔作解，通常控制裂解气在反应区中的停留时间不超过为生产氯乙烯、醋酸乙烯、1，4一丁二醇等产品的原料3ms～10ms需求量在逐年增加。乙炔的生产方法比较多，主要有电石乙炔法、烃类裂解法、煤制乙炔等方法。烃类裂解法主要又包括烃类电裂解、烃类热裂解、烃类氧化裂解fIj。早在上世纪20年代，BASF公司就开发出烃类氧化裂解制乙炔工艺，并于1945年在德国首次实现了工业化，此工艺于上世纪5O年代早期传人美国并迅速成为生产乙炔的重要方法。2505007501000I2501500175020001反应原理Temp

4、erature图1几种烃类的标准生成自由焓与温度的关系回天然气部分氧化制乙炔作为烃类氧化裂解的Fig．1Temperaturedependenceofstandardfree一种方法，实际上就是靠燃烧部分天然气提供的热enthalpiesofseveralrelatedhydrocarbons量使甲烷发生裂解反应，表观上是燃烧，核心是裂解。部分氧化法制乙炔主要发生如下反应：图1给出了几种烃类的标准生成自由焓。由图部分氧化甲烷反应CH4+ql--Of--+CO+2H：+25．5kJ(1)中可以看到，碳和氢的标准生

5、成自由焓始终为0，如裂解反应2cHc2Hz+3H2-376．8kJ(2)果反应时间足够长的话，烃类裂解的最终产物只会生成二氧化碳反应CH4+2Oz--rCO+2H20+887．6kJ(3)是碳和氢气。从图中还可以看到，甲烷在低温下是CO+H20-÷CO2+H2+41．9kJ(4)非常稳定的，但是随着温度的升高变得越来越不稳综上得出总的反应式45cH4十3o}08c'H'+3c02+-~-25CO+54Hz+28H20(5)收稿日期：2007—10—08；作者简介：周泽乾(1981一)，男，工程师，从事工程设计工

6、作，电邮zeqianzhou@gmail．corn。实际上不是所有的甲烷都能够得到分解。若期望在裂解产品中含有8分子的乙炔，则大约有6分学兔兔www.xuetutu.com天然气化工2011年第36卷子的甲烷未分解，所以总反应式具有如下的形式嘲：来阐述，以期对技术选择与发展有一些借鉴作用。5ICI-h+30~-02÷8c2H2+3}co2+25C0+54H2+28H20+6CH4(6)3。1单管炉与多管炉的比较_r二当然，部分氧化法制乙炔除了这些主要反应乙炔炉根据烧嘴板的形式可以分为单管炉和外，还有一些次要反应

7、，比如乙炔的分解反应和甲多管炉，单管炉一般气流速度较高，这样就避免了烷裂解生成高级炔烃的反应等。回火的发生，保护了乙炔炉的混合室与扩散道。单管炉的反应区一般来说比多管炉反应区的尺寸要大量的研究工作表明，甲烷裂解制乙炔反应可以用自由基理论来解释。小很多，在笔者接触的项目中，每台产能为10000t／a初始反应：的单管乙炔炉的反应区直径为400mm，比每台产能CH广屺·+H·为8300ffa的多管乙炔炉的直径都小。但是，单管炉CH4+H·-÷CH3·+H1也有一些缺点，比如必须选择耐火材料为反应道壁2CH3"—+C2

8、H6衬里；还有由于气流速度较高，故要提高乙炔炉进其中第一个反应，甲烷分解产生甲基和氢原子口的天然气与氧气压力，增加了能耗。自由基，这是反应的控制步骤。在国内的天然气乙炔工厂采用较多的是多管中间反应：炉，多管乙炔炉的燃烧前锋为很多股的小火炬，因C’HH--+C2}I5．+H2而增加了燃烧的总表面。这样就保证了新鲜气体的C2I-I~-CH3"-+C2·+CI-h(8)迅速着火，同时从相邻的