摘要:在天然气裂解制乙炔工艺中,副产的丁二炔、乙烯基乙炔等高级炔组分会自聚形成高级炔聚合物,易在管道内析出会堵塞管道及系统。本研究将以此为主要内容,通过对天然气制造乙炔的研究现状进行分析,对其未来发展方向进行确定,以供参考。
关键词:天然气制乙炔;技术现状;要点
中图分类号:TQ225 文献标识码:A
1 引言
乙炔一种较为重要的化工生产中间体,在化工发展中,对其进行生产,主要的方式有电石法,等离子法和天然气部分氧化法等,其中的电石法应用最为广泛。但是就这种电石法方法来说,其生产过程所对应的污染相对较大,耗能相对较高。在这样的发展情况下,其电石法便被天然气部分氧化法取代。其主要是将天然气在进行燃烧的过程中,其中所产生的能量,能够对另一部分天然气进行加热,以促使达到1230℃或以上,也就需要在吉布斯自由能方面,天然气相对低于乙炔。与此同时,乙炔的热力学更加稳定,并能够对甲烷分解成乙炔和氢气起到一定的促进作用。
2 天然气制乙炔的研究现状
首先,能耗较大。就天然气部分氧化法对乙炔进行生产来说,其发展过程中,主要是将含量在70%的天然气进行应用,显示器部分进行充分燃烧,在进行燃烧过程中所产生的热量能够对浓度为30%的天然气进行裂解反应,从而消耗大量天然气。但是近年来我国天然气价格的变化,煤炭价格出现了显著的降低,所以与电石法相对比,使用天然气氧化法对乙炔进行生产,会将其经济优势进行降低。其次,碳黑的生成量较高,利用率低。在生产过程中,对应的含量则越低,则吨乙炔的天然气消耗量越大,要想在不降低吨乙炔天然气消耗的情况下,将其碳黑的生成量进行降低,这是行业发展中所面临的主要问题。与此同时,从我国天然气乙炔工艺在目前的发展情况来看,其碳黑的生成量会大于焚烧或是填埋,就碳黑来说,其是一种相对宝贵的化工原料,能够在轮胎和活性炭等行业发展中得以有效发展。自动化程度低。就其自动化程度较低等问题来说,我们主要以延迟焦化装置为例,其受到适应性强投资较少等因素的影响,在行业中具有较强的发展前景。但是在实际的应用中,高强度苛刻度就将焦化炉的操作周期缩短,如何针对其进行改进还是尤为重要的。
3 天然气制乙炔生产过程中的影响因素
3.1 进入系统水的影响
在螺杆压缩机压缩过程中,为控制压缩机出口裂化气温度,避免高级炔在高温下聚合,采用级间冷却的两段压缩;为同时除去其中部分聚合物,所以在压缩机内部设计有喷射水,在压缩机的一段和二段出口设置有喷淋冷却水。中间冷却塔和最终冷却塔设计采用抗堵塞的栅格条或规整填料,用大量的循环碳黑水进行喷淋洗涤,可以除去裂化气中大部分炭黑和聚合物;同时,出最终冷却塔的裂化气含有饱和水,甚至夹带过饱和水,预洗塔进出的模拟水量见表2。在冬季低温情况下,为了避免裂化气中聚合物结晶,堵塞压缩机的背压管道,在最终冷却器出口裂化气中还加入3.6MPa蒸汽。所以在进入提浓预洗塔前,需要经过分离器,除去过饱和水,以减轻对运行的影响。
3.2 预洗塔塔底温度的影响
在预洗塔的中、下段吸收了水和高级炔的溶剂除返回塔内进行循环吸收外,还将部分接近饱和的溶剂从塔底取出,送入乙炔气提塔进行气提脱气,以回收其中的乙炔;并在高级炔解吸塔和后续流程中脱除高级炔和水,同时回收溶剂。因为高温有利于气体的解吸,所以为了利于乙炔在乙炔气提塔的充分解吸,需要下段有较高的出口温度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但是,该塔底部NMP中因含有大量极易聚合的高级炔烃(如丁二炔、苯和萘等),随着温度的升高,生成聚合物的聚合速度会显著增加,并且溶剂在高水含量下易水解失效;基于此,不应该使底部出口温度升得过高;而温度低于40℃时,聚合物又极易发生结晶堵塞,从而污染塔填料,所以对塔底部温度的控制非常关键。
3.3 填料选型的影响
提浓装置采用鲍尔环填料,很难达到一年一修;并随着负荷的提升,鲍尔环的不抗堵塞、压力降高等缺点逐渐暴露出来。经过模拟研究和工业化试用,逐步将乙炔提浓更换为IMPAC填料,不仅对乙炔提浓装置的生产负荷有较大提升,而且提高了抗堵塞性能,延长了装置的运行周期,创造了较好的经济效益。研究表明:型号同为Dg50的填料,在相同气体流通量下,IMPAC填料的压力降比鲍尔环低30%~40%;在相同压力降下,气体流通量比鲍尔环高20%~30%;传质效率比鲍尔环高20%以上。由IMPAC填料与金属鲍尔环填料的性能参数比较可知,IMPAC填料具有比表面积高,填料因子大,填料效率高,孔隙率高,抗堵塞能力强等优点,所以可以在不改变塔径及塔高的前提下,只需更换填料,就能显著提高塔的处理能力;并且,IMPAC填料特别适用于容易聚合、分解等热敏性物料的分离和提纯。
4 我国天然气乙炔发展思考
4.1 加强对淬火介质热源的回收利用
要加强对淬火介质热源的回收利用,通常是将水淬冷方法进行应用,进而实现将温度的1400℃降低到100℃,但是受到其淬火后碳黑水热的对应品质相对较低,其难以进行有效的回收和利用,其通常会导致热量的大量损失。在这种情况下,其则需要将低温热源进行有效应用,像发电等,其则能够有效提高其部分氧化工艺的热效率。将相关装置的自动化水平进行提高。在进行乙炔炉制造的过程中,我国发展现状通常是将人工刮碳进行应用,这就在会在很大程度上降低工作效率,并在一定程度上增加劳动力,但是无论是BASF还是乌克兰制乙炔炉,其通常都采用自动刮碳装置。也就是说,需要我国化工行业在发展的过程中,增强对此问题的重视程度,能够积极引进国外的先进技术,促进我国自动装置发展水平的提高,进而提高天然气制乙炔工艺技术发展水平的有效增强。
4.2 经过化工设备进行优化
经化工设备进行优化,将碳黑和高级炔的生产率降低。就碳黑来说,每生产1t乙炔其对应的碳黑生产量大约为50kg,但是在实际的发展过程中,要想将裂化和其中的淬火水黑炭进行去除,则需要将碳黑分离槽和除尘器等设备进行应用,但是就这些设备的应用来说,其不仅会导致能耗的增加,而且会导致操作难度得以提高。而就高级炔来说,其在生产的过程中,在裂化气中的含量是相对较低的,但是受到其自身性质与乙炔性质相对相似等因素的影响,又很容易出现聚合反应,使得其乙炔的分离提纯工作变得异常困难。在这种情况下,促进相关生产设备的优化,保证生产工艺的高效性,降低其碳黑和高级炔的生成,则能够在有效降低耗能的情况基础上,保证操作过程的便捷性。
5 结束语
开展天然气制乙炔技术研究现状与思考,在明确我国天然气制乙炔的研究现状的基础上进行我国天然气乙炔发展思考,针对部分氧化法天然气制乙炔工艺技术的发展来说,其在工业生产中是相对重要的,其在应用的过程中,与电石法进行相比较,则更具有污染低,保证我国建设发展的持续推进。
参考文献:
[1] 赵生斌.天然气制乙炔高级炔废气回收工艺[J].石化技术,2018,25(09):35.
[2] 陈海滨.天然气制乙炔装置副产炭黑处理技术[J].化工设计通讯,2018,44(07):57-58.
[3] 陈海滨.净化天然气制乙炔的废硫酸处理利用研究[J].当代化工研究,2018(05):54-55.
[4] 李晓强,文甜露.天然气部分氧化制乙炔技术的比较[J].化工管理,2017(30):104.
[5] 贾永校.天然气制乙炔技术研究现状与思考[J].化工管理,2017(29):155.
论文作者:齐治杰
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第14期
论文发表时间:2019/9/10
标签:乙炔论文; 天然气论文; 填料论文; 碳黑论文; 过程中论文; 高级论文; 电石论文; 《工程管理前沿》2019年第14期论文;