專利名稱：生產(chǎn)乙炔的方法
生產(chǎn)乙炔的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)烴的部分氧化、電弧裂解或熱解制備乙炔的改進(jìn) 方法，其中將得到的含有乙炔和煙灰的物料流供入壓縮機(jī)中。
在工業(yè)上尤其通過(guò)BASF開發(fā)的方法生產(chǎn)乙炔，該方法基于用氧氣部 分氧化烴(優(yōu)選天然氣)。例如如US 5,824,834和"Ullmann，s Encyclopedia of Industrial Chemistry,第六版，2000，電子版，第4.2.1章，，中所述。
使用天然氣時(shí)，首先將烴和氧氣兩種原料預(yù)熱至約500-650。C，然后 將其混合，再后在燃燒室中將其在以所謂的燒嘴板穩(wěn)定的火焰中真正反應(yīng)。 高乙炔收率需要預(yù)熱和預(yù)混。
幾毫秒后通過(guò)噴入水將溫度超過(guò)約1500。C的火焰反應(yīng)驟冷，即快速 冷卻至約90。C阻止火焰中的自由基鏈反應(yīng)。這防止了熱力學(xué)不穩(wěn)定中間 體乙炔的降解。反應(yīng)產(chǎn)物為所謂的裂解氣，該裂解氣是乙炔、粗合成氣(主 要為Eb和CO)、蒸汽和副產(chǎn)物的混合物。這里的副產(chǎn)物之一是煙灰。為 了冷凝大部分蒸汽并因此減少待壓縮的氣體量，通常在壓縮前將裂解氣冷 卻至約30-50°C。
證實(shí)作為副產(chǎn)物形成的煙灰在后續(xù)工藝階段將會(huì)引M煩，因此為了 提高該方法的有效性，試圖將煙灰從裂解氣中分離。
煙灰形成于烴部分氧化過(guò)程的火焰中。由于煙灰在氣相中形成，其包 含通常小于lpm的非常細(xì)的顆粒。如US-5824834中所迷，形成的煙灰量 取決于反應(yīng)器中的程序。大部分煙灰在火爐驟冷中和在下游冷卻塔中被水 沉積。然而仍存在于待壓縮的裂解氣中的煙灰量仍然很大；在BASF方法 中，煙灰通常以約100-1000mg/mS(S.T.P)的濃度存在，但在其他方法中也 可以顯著更大量存在。為了避免用于壓縮氣體的壓縮機(jī)的損壞，根據(jù)現(xiàn)有 技術(shù)將煙灰在裂解氣壓縮前沉積，純化的裂解氣中煙灰含量低于約 20mg/m3(S.T.P)。例如，可將濕法電過(guò)濾器用于沉積。
除去煙灰和冷卻裂解氣后，例如由下列公司GE Oil and Gas， Inc.(3300 Medaust Drive, Oshkosh， WI 54902，美國(guó))，MAN Turbomaschinen AG(46145 Oberhausen ， 德國(guó))或Kobe Steel ， Ltd. ， Compressor division(9-12， Kita-shinagawa 5-chrome， Shinagawa-ku，東京，141-8688，
曰本)制造的螺桿壓縮機(jī)通常用來(lái)壓縮裂解氣。優(yōu)選使用這些高精度制造的 昂貴機(jī)器，因?yàn)樗鼈冞€能將傾向于形成聚合物沉積的氣體壓縮。在操作過(guò) 程中，向壓縮機(jī)中加入少量冷卻用水，可是這些水在壓縮過(guò)程中(即在機(jī)器 中)通常完全蒸發(fā)，因此該螺桿壓縮機(jī)在"干態(tài)"下操作。
由于煙灰極細(xì)，將其沉積是一項(xiàng)非常艱巨的分離任務(wù)，因而需要高資 金成本和非常復(fù)雜的工藝工程。此外，通常使用的濕法電過(guò)濾器尤其對(duì)于 乙炔黑的沉積經(jīng)常造成操作中斷。常見原因是例如斷掉的噴涂絲(裂解氣中 存在的有機(jī)酸是導(dǎo)致其發(fā)生的因素之一)及沉積物的形成(這由水對(duì)煙灰的 不良潤(rùn)濕促進(jìn))。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種制備乙炔的改進(jìn)方法，該方法避免了 上述缺點(diǎn)并允許以使用簡(jiǎn)單工藝工程并具有高可行性及長(zhǎng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的 有效方式制備乙炔。
因此，發(fā)現(xiàn)了一種通過(guò)烴的部分氧化、電弧裂解或熱解生產(chǎn)乙炔的方 法，其中將得到的含有乙炔和煙灰的物料流供入壓縮機(jī)中，其中將吸收該 物料流中存在的大部分煙灰的液體噴入壓縮機(jī)中。
令人驚奇地發(fā)現(xiàn)如果在入口處噴入一定量的水，以使沉積的煙灰在其 中分散的液態(tài)水從壓縮機(jī)中排出，則優(yōu)選用作壓縮機(jī)的螺桿壓縮機(jī)能從裂 解氣中沉積顯著量的煙灰。因此，才艮據(jù)本發(fā)明，固體沉積而不是氣體冷卻 決定了水的噴入量。結(jié)果，可以有利地省去煙灰沉積設(shè)備(通常是電過(guò)濾 器)，并且根據(jù)本發(fā)明，因此可以將裂解氣流直接供入螺桿壓縮機(jī)上。如果 煙灰的存在允許這樣，可以將其他工藝步驟連接于反應(yīng)器和壓縮機(jī)之間。 優(yōu)選在壓縮和同時(shí)發(fā)生的煙灰沉積之前將裂解氣流在附加塔中冷卻，以通 過(guò)蒸汽冷凝降低待壓縮的體積流并降低壓縮機(jī)出口處溫度。煙灰分離器(通 常是電過(guò)濾器)的消除大大簡(jiǎn)化了新設(shè)備情況下的努力并顯著降低了資金
成本。此外，因?yàn)椴辉傩枰僮髅舾械碾娺^(guò)濾器而提高了所有設(shè)備的可行 性并提高了整個(gè)工藝的有效性。
由于螺桿壓縮機(jī)是高精度制造的非常昂貴的設(shè)備，本領(lǐng)域熟練技術(shù)人
員還未曾想到這樣的程序。因此，例如，首先這里主要的氣流需要大尺寸 的螺桿，其次，不考慮這些相當(dāng)大的尺寸，必須確保高速旋轉(zhuǎn)的螺桿之間
的恒定最小距離，該距離為幾個(gè)1/100毫米數(shù)量級(jí)。在以高固體含量(離開
冷卻塔后裂解氣流確實(shí)仍具有高固體含量)操作這些昂貴的機(jī)器時(shí)，還要擔(dān) 心對(duì)該設(shè)備的損害。然而，令人驚奇的是，過(guò)量噴入的液體，優(yōu)選水確保 可以連續(xù)操作。
根據(jù)本發(fā)明，如果以液態(tài)(沒有蒸汽)離開螺桿壓縮機(jī)的水中煙灰含量
為0.05-5重量％，優(yōu)選0,1-1.5重量％，特別優(yōu)選0.15-0.8重量％，則煙 灰的沉積進(jìn)行得特別好，并且長(zhǎng)期沒有問(wèn)題。應(yīng)該避免更高的煙灰含量， 因?yàn)榉駝t的話煙勿水懸浮液的粘度會(huì)因煙灰的極小尺寸而過(guò)度提高。更低 的煙灰含量將需要加入水或較少冷卻蒸汽飽和的裂解氣。該條件首先限定 了在壓縮機(jī)入口處噴入水的最小量，其次限定了噴入水中的最大煙灰量。 沉積的原因是一方面裂解氣中存在的細(xì)碎煙灰顆粒與另一方面水中存在的 細(xì)碎煙灰顆粒之間非常強(qiáng)烈的混合和相互作用(最終為相對(duì)速度)，該原因 在其他分離器如文丘里洗滌器的情況下也是決定性的。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，存在水循環(huán)以減少水的消耗。循環(huán)的結(jié)果是工 藝水包含煙灰。例如該工藝水也可以在壓縮機(jī)下游的冷卻塔中使用。為了 限制根據(jù)上述條件的yj^環(huán)中的煙灰含量，必須排出從裂解氣中分離出的
煙灰。這例如可以以煙A/水懸浮液(工藝水)形式進(jìn)行，將該懸浮液從工藝 中排出。
為了確保充分沉積，壓縮比必須至少為1:2，優(yōu)選至少1:3。 在本發(fā)明方法的另 一 實(shí)施方案中，也可以通過(guò)噴入油而不是噴入水來(lái) 操作螺桿壓縮機(jī)。這里也可以進(jìn)行本發(fā)明的煙灰沉積。與水相比，油能吸 收最大約20重量％的煙灰。當(dāng)噴入油時(shí)，通常在大過(guò)量油下操作壓縮機(jī)以 使蒸發(fā)不存在問(wèn)題。
類似地，除了油和水外其他液"^f艮據(jù)本發(fā)明也是合適的，例如N-甲基 吡咯烷酮、甲醇、丙酮、汽油、苯或二甲基曱酰胺。優(yōu)選使用的物質(zhì)是已 在各種乙炔工藝中使用的那些，即BASF方法中的N-甲基吡咯烷酮。從壓 縮機(jī)排出的液體中的最大煙灰量取決于各自的物料特性。最終，各個(gè)懸浮 液的粘度必須與上迷水/煙灰懸浮液的粘度相當(dāng)。
優(yōu)選在裂解氣壓縮過(guò)程中煙灰實(shí)質(zhì)上完全沉積。在本發(fā)明方法中，在 離開壓縮機(jī)的氣流中可以得到殘留煙灰的含量小于約20mg/Nm3(S.T.P); 取決于本發(fā)明方法的設(shè)計(jì)，甚至可以得到實(shí)質(zhì)上更低的殘留煙灰含量。與 電過(guò)濾器的使用比較，沒有檢測(cè)到關(guān)于煙灰沉積程度的差別。如果適合， 用于裂解氣后續(xù)分離的溶劑(N-甲基吡咯烷酮)可吸收殘留于裂解氣中的痕 量煙灰。由于溶劑因聚合物形成而必須連續(xù)或至少定期再生，痕量煙灰不 會(huì)引起任何問(wèn)題。
特別在本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施方案中，為了長(zhǎng)期無(wú)故障操作，建議總 是保持壓縮;f幾上游的進(jìn)氣消音器和進(jìn)料濾網(wǎng)濕潤(rùn)以防止煙灰沉積。對(duì)于煙 灰沉積物的常規(guī)去除，在單套(single-train)設(shè)備情況下乙炔生產(chǎn)必被中斷， 而在多套(multitrain)設(shè)備情況下乙炔生產(chǎn)必被減少。
本發(fā)明方法可用于根據(jù)US 5824834的封閉式水驟冷及Ullman所述的 開放式水驟冷。該方法也可用于其他公知的制備乙炔的方法，例如如 Ullman所迷。
本發(fā)明方法允許經(jīng)濟(jì)地制備乙炔。這里作為副產(chǎn)物得到的煙灰的分離 可以工藝工程上簡(jiǎn)單且不涉及多少努力的方式進(jìn)行，同時(shí)在生產(chǎn)中可以獲
得長(zhǎng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。通過(guò)優(yōu)選使用水作為添加的液體，已證明另一優(yōu)勢(shì)是 無(wú)需將與該體系無(wú)關(guān)的其他組分供入該工藝中。
實(shí)施例
有關(guān)包括水驟冷的BASF方法的描迷可以在Ullman中找到。根據(jù)US 05824834，改變?cè)O(shè)備操作模式，從而允許密閉體系中的工藝水再循環(huán)并因 此可以防止含污染物的工藝水與大氣接觸。


圖1顯示了本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施方案。將原料天然氣(1)和氧氣(2)
在燃燒的預(yù)熱器(3)中預(yù)熱。在混合區(qū)(4)將其混合并在燃燒室(5)中以火焰反 應(yīng)進(jìn)行反應(yīng)。通過(guò)噴入工藝7jc(6)火焰在燃燒室下方被驟滅。所謂的裂解氣
(7) ，這里指含有乙炔和煙灰的物料流，大致在極限冷卻溫度下進(jìn)入冷卻塔
(8) 并用蒸汽飽和。在所述冷卻塔中，借助冷卻的工藝水(9)冷卻裂解氣，并 以此冷凝大部分蒸汽。工藝的啟動(dòng)和停止需要火舌(IO)。將含有 200mg/m3(S.T.P.)煙灰的裂解氣(ll)冷卻到約40°C(45 000m3(S.T.P)/h干 燥)，接著借助二級(jí)螺桿壓縮機(jī)(12)將其壓縮，先從1.1絕對(duì)巴壓縮到4.2 絕對(duì)巴，然后壓縮到ll絕對(duì)巴，煙灰被沉積。將含有0,15重量％煙灰的 7.5m3/h工藝水(13)噴入壓縮機(jī)的每一級(jí)中。除氮?dú)馔?，將軟?14)用作所 謂的密封液以隔絕大氣，結(jié)果是該軟水以4m3/h進(jìn)入工藝水循環(huán)。在第一 級(jí)(15)出口處，溫度為85°C，水中煙灰含量為0.22重量％。經(jīng)過(guò)每個(gè)壓縮 級(jí)后，通過(guò)冷卻塔(17)中冷卻的工藝水(16)將裂解氣冷卻至40。C。壓縮后， 將裂解氣(18)分離成其組分，例如如Ullman所述。將壓縮和后續(xù)冷卻過(guò)程 中冷凝的水和《1入到循環(huán)中的軟水與存在的煙灰一起排出(19)。水循環(huán)過(guò) 程中的煙灰含量取決于引入到循環(huán)中的水量(冷凝的蒸汽+軟水)及沉積的 煙灰量，其對(duì)應(yīng)于作為煙灰/水懸浮液排出的量。
在另 一工作實(shí)施例中，兩個(gè)壓縮機(jī)級(jí)入口前和進(jìn)氣消音器后的啟動(dòng)濾
網(wǎng)保持永久安裝。濾網(wǎng)防止如來(lái)自裝配或維護(hù)活動(dòng)的螺桿之類的異物穿透 而損壞壓縮機(jī)。為了防止煙灰沉積物的形成，用2m3/h水噴射壓縮機(jī)第一 級(jí)入口處的啟動(dòng)濾網(wǎng)。市售無(wú)空氣高壓實(shí)心錐噴嘴適合該目的，并在5巴 的進(jìn)氣壓力下操作。選擇啟動(dòng)濾網(wǎng)的開啟角和距離以確保盡可能均勻和完 全的潤(rùn)濕。如果適合，這里考慮高流速的裂解氣。由于不噴入水，必須每 隔三個(gè)月清洗濾網(wǎng)，其結(jié)果是在單套i殳備情況下乙炔生產(chǎn)必;故中斷，而在 多套設(shè)備情況下乙炔生產(chǎn)必被減少。在該工作實(shí)施例中，第二級(jí)的啟動(dòng)濾 網(wǎng)不必保持濕潤(rùn)。因此，實(shí)際上煙灰在第一級(jí)已被完全沉積。
權(quán)利要求
1. 一種通過(guò)烴的部分氧化、電弧裂解或熱解制備乙炔的方法，其中將得到的包含乙炔和煙灰的物料流供入壓縮機(jī)中，其中將吸收所述物料流中存在的大部分煙灰的液體噴入所述壓縮機(jī)中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中噴入的液體為水。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中噴入的液體為油。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中噴入的液體為溶劑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中將所述物料流壓縮后將所述溶劑用于 所述物料流的分離(如果合適，除了其他溶劑以外)。
6. 根據(jù)^=又利要求1-5中任一項(xiàng)的方法，其中將一個(gè)或多個(gè)單級(jí)或多級(jí) 螺桿壓縮機(jī)用作壓縮機(jī)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l-6中任一項(xiàng)的方法，其中壓縮比至少為l: 2。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l-7中任一項(xiàng)的方法，其中壓縮比優(yōu)選至少為l: 3。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2或6或8中任一項(xiàng)的方法，其中從壓縮機(jī)排出的水 中煙灰含量為0.05-5重量％。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中從壓縮機(jī)排出的水中煙灰含量為 0.1-1.5重量％。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中從壓縮機(jī)排出的水中煙灰含量為 0.15-0.8重量％。
12. 根椐權(quán)利要求l-ll中任一項(xiàng)的方法，其中在壓縮機(jī)中將根據(jù)權(quán)利 要求2-4中任一項(xiàng)的無(wú)煙灰液體用作與環(huán)境隔絕的密封液。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)的方法，其中通過(guò)用根據(jù)權(quán)利要求 2-4中任一項(xiàng)的液體連續(xù)或間斷潤(rùn)濕來(lái)防止煙灰在壓縮機(jī)上游的進(jìn)料濾網(wǎng) 和/或壓縮機(jī)上游的進(jìn)氣消音器上沉積。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中使用實(shí)心錐噴嘴將所述液體連續(xù) 噴射到進(jìn)料濾網(wǎng)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過(guò)烴的部分氧化、電弧裂解或熱解生產(chǎn)乙炔的方法，其中將得到的含有乙炔和煙灰的物料流供入壓縮機(jī)中，其特征在于向壓縮機(jī)中注入除去該物料流中大部分煙灰的液體。
文檔編號(hào)C07C2/78GK101384529SQ200780005836
公開日2009年3月11日 申請(qǐng)日期2007年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月21日
發(fā)明者C·P·威特, K·R·埃爾哈特, M·L·海斯, M·巴赫特勒 申請(qǐng)人:巴斯夫歐洲公司