CN100404485C - 通过烃的部分氧化工艺多产乙炔的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通过烃的部分氧化工艺多产乙炔的方法，包括：将原料气态烃和氧气分别预热，在混合区中充分混合，并在反应室进行反应，对反应产物急冷，终止反应，其特征在于，混合温度为580～620℃，氧气与天然气的体积比为0.54～0.58。本发明通过调节反应温度和氧比使得产物中乙炔和合成气的体积比可以更加精确地控制在所需的范围之内，从而实现在烃的部分氧化工艺中根据需要多产乙炔。

Description

通过烃的部分氧化工艺多产乙炔的方法
技术领域
本发明涉及通过烃类部分氧化工艺制备乙炔的方法。
背景技术
关于烃类部分氧化制备乙炔和合成气的方法，在现有技术中已经有很多描述。BASF公司公开的专利中就天然气部分氧化制备乙炔和合成气的方法、乙炔炉的重要部件烧嘴板等的作用已作过详细介绍。通常原料甲烷和氧气分别地预热，以较高温度在混合区中充分混合，并在烧嘴板后的反应室进行反应。一般氧气与天然气的体积比(简称氧比)为0.53～0.62，混合温度一般为460～620℃。
实际工业生产中，下游装置对合成醋酸乙烯和甲醇的原料(即乙炔和合成气)的需求是随着市场行情不断变化的，但是现有工艺对尾气和乙炔产量的控制在生产中很难满足要求，转产的灵活性较差，无法随市场对甲醇或醋酸乙烯的需求进行合理的调整。
在以往的专利文献中，一般是通过改进反应设备，使得所生成的乙炔和合成气的体积之比控制在一定的范围之内。未发现通过同时控制氧比和混合温度来调整乙炔和合成气相对产量的报道。
CN1126193A涉及制备乙炔和合成气的方法，通过对现有燃烧器区段的改进，使乙炔和合成气的关联生产中，所生成的乙炔和合成气之比可以在广泛范围内变化。实施例1～8给出了制备乙炔和合成气的过程，氧气与天然气体积之比为0.583～0.75(由低到高)，混合温度为600℃，结果产物中乙炔体积下降。但是该专利未揭示混合温度对产物中乙炔和合成气相对产量的影响。
发明内容
本发明通过调节反应温度和氧比使得产物中乙炔和合成气的体积比可以更加精确地控制在所需的范围之内，从而实现在烃的部分氧化工艺中根据需要多产乙炔。
本发明提供的多产乙炔的方法包括：原料气态烃和氧气分别地预热，在混合区中充分混合，并在反应室进行反应，对反应产物急冷，终止反应，其中，混合温度为580～620℃，优选590～610℃，氧气与天然气的体积比(简称氧比)为0.54～0.58，优选0.55～0.57。
适用于本发明的气态烃可以是天然气(一般含至少96％(体积)的甲烷)，也可以是C1～C4低级烃，如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷或它们的混合物。气态烃中也可以含有其它非反应性气体，如氮气、二氧化碳、惰性气体等。
预热温度为500～650℃，优选630～650℃。预热原料气可以加速反应，以获得最佳乙炔产率。预热温度(即裂解反应的起始温度)越低(在生产负荷一定时)，则参加反应的气体带入反应器的热量(能量)也越低，裂解产物中乙炔生成量就会减少，而合成气的生成量就会增加。反之预热温度越高，裂解产物中乙炔的生成量就会增加，而合成气的生成量就会减少。但预热温度不能超过650℃(因为这是天然气与空气的混合气的着火点)，否则氧气与天然气在混合器中混合时会发生自燃。
反应温度为1300～1500℃，优选1450～1500℃。天然气裂解生产乙炔的反应是强吸热的，反应平衡随温度的升高向生成乙炔的方向移动，在1300℃时已完全移向乙炔一边。所以，反应必须在1300℃以上进行，即1300℃是大型工业装置天然气裂解生产乙炔的起始温度。随着温度的升高，生成碳黑的速度将会加快，超过1500℃时，生成碳黑的速度将会比生成乙炔的速度更快，因此反应温度不宜高于1500℃。
在几毫秒的反应时间后，对含乙炔的裂解气进行急冷，急冷方式可以是现有技术采用的水急冷法或油急冷法，以及其它任何适用于该反应系统的可以使反应产物迅速冷却的方法。随后按常规方法用适当的溶剂分级吸收再解吸，得到产物合成气和高纯度的乙炔。
本发明在烃类部分氧化工艺中，通过采取高温低氧比的办法多产乙炔，满足下游装置对合成醋酸乙烯的需求。
具体实施方式
实施例1～2
按照表1所示条件制备乙炔和合成气，采用高温低氧比的办法多产乙炔。以100％的负荷计，原料天然气和氧气首先分别地预热到650℃，在混合区内充分混合，在其流过烧嘴板区段后在反应室内进行反应，反应温度可以高达1500℃以上，接着利用冷却水进行迅速急冷，中止反应防止深度裂解，以减少副产物和碳黑的生成。反应时间约为千分之三秒。反应条件和结果如表1所示。
对比例1～2
按照表1所示条件制备乙炔和合成气，采用低温高氧比的办法多产合成气。以100％的负荷计，原料天然气和氧气首先分别地预热到650℃，在混合区内充分混合，在其流过烧嘴板区段后在反应室内进行反应，反应温度可以高达1500℃以上，接着利用冷却水进行迅速急冷，中止反应防止深度裂解，以减少副产物和碳黑的生成。反应时间约为千分之三秒。反应条件和结果如表1所示。
从表1可知，通过采取高温低氧比的办法，乙炔的产量明显增加，实现了多产乙炔的目的。
表1
  实施例1   实施例2   对比例1   对比例2
  天然气进料量(Nm<sup>3</sup>/h) 5300 5300 5300 5300
  氧气进料量(Nm<sup>3</sup>/h) 3005 2915 3170 3233
  氧气与天然气体积比 0.567 0.550 0.598 0.610
  混合温度(℃) 610 590 480 500
  乙炔生成量(t/h) 0.842 0.820 0.760 0.740
  合成气量(Nm<sup>3</sup>/h) 8800 8800 10500 10500
  合成气与乙炔体积比 12.24 12.57 16.18 16.62
  剩余甲烷含量(％) 4.2 4.5 5.9 6.5

Claims (6)

1.一种通过烃的部分氧化工艺多产乙炔的方法，包括：将天然气和氧气分别地预热，在混合区中充分混合，并在反应室进行反应，对反应产物急冷，终止反应，其特征在于，混合温度为580～620℃，氧气与天然气的体积比为0.54～0.58。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，混合温度为580～610℃，氧气与天然气的体积比为0.55～0.57。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，预热温度为500～650℃。
4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，预热温度为630～650℃。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，反应温度为1300～1500℃。
6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，反应温度为1450～1500℃。
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