[發(fā)明專利]乙炔和合成氣的制備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00104799.X
• 申請日: 2000-03-29
• 公開（公告）號: CN1271710A
• 公開（公告）日: 2000-11-01
• 發(fā)明（設計）人: D·斯塔普夫;P·普累斯勒;M·巴赫特勒;O·謝德斯特格;B·巴滕巴赫
• 申請（專利權）人: BASF公司
• 主分類號: C07C11/24
• 分類號: C07C11/24;C01B3/36
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張廣育,溫宏艷

本發(fā)明涉及制備乙炔和合成氣的方法。

一些乙炔的非催化制備方法是以烴的熱解或部分氧化為基礎的。此處合適的原料是短鏈類，在甲烷的C區(qū)域，最高為原油的長鏈化合物。一種方法進展，浸沒-火焰法，使高沸點餾分，如殘油另外被應用成為可能。原則上，熱力學和動力學參數(shù)對于制備乙炔的熱解或氧化法反應條件的選擇具有決定性的作用。相應方法的重要先決條件是在高溫快速供應能量-最高反應溫度必須高于1400℃-短至10^-2至10^-3秒的原料或反應產物的殘留時間，乙炔的低分壓和形成氣體的快速驟冷。在熱解和部分氧化時，以氣體混合物，已知為裂解氣的形式產生乙炔。裂解氣一般含有約5至20％體積的乙炔。后者通過選擇性溶劑，如N-甲基吡咯烷酮，二甲基甲酰胺，煤油，甲醇或丙酮從裂解氣提取出來，并進一步純化。

制備乙炔的各種方法與其是在高反應溫度的產生方面不同。熱量的供應和轉移在此扮演決定性的角色。在原理上不同的兩類方法可以如下區(qū)分：

A他供熱的熱解法，一般用電熱

B自供熱法，其中從原料的部分燃燒產生的熱量被用于氧化性熱解

關于A：

這包括電弧法。在此方法中，具有最高200℃沸點的烴在長約1m，其中心溫度最高達到20000℃的穩(wěn)定電弧的幫助下熱解。在“爐子”的終端，氣體混合物具有約1.2bar的操作壓力，約1800℃的溫度，通過噴入水中使溫度迅速降低至約100℃。在燃爐帶中的殘留時間是幾毫秒，乙炔或乙烯(在乙烯的情況下，一般只用烴預驟冷)的產率達到每用1.8噸烴，分別得到1.0或0.42噸。另一電弧法已經(jīng)在兩個試驗廠試驗過。H₂作為熱傳導介質在電弧中首先被加熱至3000至4000℃，并在工藝中以30至65％的程度離解為原子。在后續(xù)的反應器中，從甲烷至原油的所有類型的烴類都可以被噴入等離子體中并裂解。裂解氣被迅速驟冷并分離。在使用輕質汽油時，如果副產物被循環(huán)到裂解工藝中，乙炔/乙烯產率約為80％。在裂解氣中乙炔的濃度幾乎達到14％體積。

關于B：

為此目的而開發(fā)的自供熱裂解法適合于諸如甲烷，液化氣或輕質汽油的原料。在世界范圍所建立的大部分工廠是基于天然氣作原料的；只有少數(shù)使用石腦油作原料。在工業(yè)方法中，甲烷和氧氣，例如，分別預熱至500至600℃，混合并在特殊的燃爐內進行反應，形成火焰。O₂/CH₄比例被設定為約1∶2，這樣的話，只發(fā)生不完全燃燒。在火焰中發(fā)生一些CH₄的放熱氧化和CH₄吸熱脫氫二聚為乙炔和氫氣。幾毫秒的停留時間后，反應氣體通過噴入水或驟冷油中驟冷，否則乙炔會分解為碳黑和氫氣。但是，碳黑的形成不能完全防止-每100kg乙炔約產生5kg碳黑。乙炔一般用提取劑，如N-甲基吡咯烷酮或二甲基甲酰胺分出。然后進行分級吸收和適當?shù)木s步驟，分出也溶解的副成分。在裂解氣中乙炔的體積比約為8％。基本成分為57％體積的氫氣，和26％體積的一氧化碳。這一比例的基本成分代表高度合適的合成氣。乙炔的自供熱制備常常與合成氣的制備關聯(lián)。

一些所用的術語將被定義如下：

“加熱”指導致溫度增加的所有手段和方法。介質，例如用于制備乙炔和合成氣的起始混合物，可以例如通過點燃(這樣引發(fā)放熱反應)，通過供應能量(例如從外界)或通過在放熱反應的同時或之前供應能量(例如預熱)而加熱。

“起始混合物”指用于制備乙炔/合成氣方法的混合物。這可以基本變化，根據(jù)所需的合成氣的，含有不同的原料。起始混合物常常含有分子氧和/或一種或多種含有元素氧的化合物。分子氧可以以空氣，空氣/氧氣混合物或純氧氣的形式被提供給起始混合物。含有元素氧的化合物可以以蒸汽和/或二氧化碳的形式提供。另外，起始混合物含有一種或多種烴類。起始混合物，尤其是如果將要制備甲醇合成氣時，常常含有高比例的天然氣，但也包含，例如液化氣，如丙烷或丁烷，輕質汽油，如戊烷或己烷，苯或其它芳香烴，熱解汽油或油精煉的蒸餾殘余物。起始混合物轉化為含有乙炔/合成氣的混合物被稱為熱處理。基本的反應類型主要有燃燒(完全氧化)，部分燃燒(部分氧化或氧化性熱解)和熱解反應(沒有氧參見的反應)。“間接冷卻”指反應混合物的冷卻，其中所用的冷卻劑不與反應混合物直接接觸。相反地，在“直接驟冷”中，冷卻劑直接與反應混合物接觸。