天然气乙炔法生产PVC

1、天然气乙炔法生产 PVC 目前，我国PVC生产能力的60%上采用电石法。使用天然 气乙炔法， 从行业发展的角度来说， 成本终将降低到电石法生产 PVC之下。届时，电石法 PVC生产企业将不得不面临更加严峻的 竞争考验， 如果不采取生产工艺的改进措施， 部分高成本电石法 PVC生产企业面临被淘汰出市场的风险。而天然气乙炔法从长远 的角度来说， 由于我国天然气产能的逐年提高， 尤其在天然气能 源丰富的地区， 将会比电石法具有更好的经济效益、 更强的抗风 险能力，对于环境的保护和资源的合理利用也更加的有利。 一、我国天然气资源概况 进入二十一世界以来， 天然气继石油、 煤炭之后已经成为世 界能源支柱

2、，其清洁、环保、高效利用的特点，越来越得到国际 的认可。据估计，至本世纪中叶，天然气的使用将占到世界能源 使用比例的 40%左右。因而，包括我国在内的世界各国，都将天 然气的开采和利用作为了国家重要的战略决策之一。 中国天然气 储藏量相对丰富的特点， 也保证了中国天然气的开采量将会长期 处于世界前列。据调查显示，我国天然气常规开发资源储量为 （1014）X 1012m3占地球最终可开发天然气资源储量的 1/33 1/231。 近十年来，我国天然气的产量如图 1 所示： 由图 1 可以看出， 我国天然气产量在逐年的上升之中。 据资 料显示， 我国天然气产量已经进入世界前十， 并朝着更高的排名 迈

3、进。 从我国天然气的消费结构来看，以 2003 年为例，国内天然 消费量350亿m3这其中作为76.6%用于了化工和工业燃料。 在 化工行业的运用， 主要是以天然气合成甲醇和氨。 也有部分企业 如重庆长寿四川维尼纶厂是采用天然气制乙炔， 但它生产的是醋 酸、醋酸乙烯等。 二、天然气乙炔法生产PVC的工艺方法 1. 乙炔装置 以天然气为原料，氧气为辅助原料，经甲烷部分氧化、裂解 反应生成含约6%（V/V干基）乙炔的裂解气，裂解气经用 NMP容 剂选择性吸收、解吸，分离出约 99% （V/V干基）纯度的乙炔送 至VCM车间做原料。 此方法分为裂解气生成及压缩、 乙炔提浓和乙炔净化三大主 要部分，以

4、下是各部分的工艺原理。 1.1 裂解气生成及压缩工段 部分氧化是本装置的关键工段，天然气和氧气预热至 565 C 后进入裂解反应炉， 按一定比例混合发生燃烧反应 （也称为部分 氧化反应），生成含乙炔约 6%（ V/V干基）的裂解气。 天然气中的甲烷与氧气发生部分氧化反应， 热原料气体进入 烧嘴板后被引燃火焰点燃， 主火焰提供生成乙炔的反应热， 并产 生CO H2、H2O和CO2主火焰释放的能量使过量的天然气裂解 成自由基而生成乙炔、高级炔（HA ，同时生成氢气、一氧化碳 和水，并有少量的二氧化碳、丁二炔、乙烯基乙炔、其他烃类物 质以及炭黑。这个反应在温度为 1500-1700C的燃烧室中发生。

5、 总反应式如下： 1.2 乙炔提浓工段 裂解气在经过冷却、 洗涤及压缩等一系列工序后进入提浓工 段，其目的是将乙炔从裂解气中分离出来。 提浓工段采用的方式 为溶剂吸收，选用N-甲基吡咯烷酮（简称NMP为吸收溶剂。原 理如下： 用N-甲基吡咯烷酮（NMP溶剂在加压、常温条件下对裂解 气（及循环气的混合气体）进行选择性吸收，然后通过减压、真 空、加热等过程使溶解于 NMF溶剂中的气体分步解吸。 混合气体 经过上述处理后被分离成 3 股气体：富含氢气和一氧化碳的乙炔 尾气、纯度约 99%（ vol ）的粗乙炔气及高级炔气。 1.3 乙炔净化工段 从提浓工序来的被水饱和的粗乙炔，纯度为 98.8% （

6、V/V 干 基）净化，获得纯度为99.7%，送至VCM装置作为原料。净化工 段采用先碱洗后酸洗的方式， 分别选用氢氧化钠溶液和浓硫酸为 洗涤剂。 2.PVC装置 天然气气部分氧化法所制得的乙炔相对于电石乙炔含水量 较低，本工艺采用浓硫酸单独干燥氯化氢， 而后与乙炔气直接进 入混合器，从而省去了电石乙炔法制 PVC工艺中混合冷冻脱水单 元，剩余工艺和电石乙炔法制 PVC相同。我公司是目前唯一投建 天然气乙炔法生产PVC装置的企业，填补了以天然气为原料生产 PVC树脂的空白，随着将近一年多运行，装置在逐步稳定运行2 三、天然气乙炔法生产PVC的优势 1. 工艺先进性比较 从乙炔成品的品质来说， 采

7、用天然气部分氧化的方法优于电 石法。天然气部分氧化后成分组成如表 13 ： 表 1 采用天然气部分氧化法生产的精乙炔气指标 采用天然气部分氧化的方法制得的乙炔中含有一些不饱和 烃，这些不饱和烃存在和HCI发生副反应从而影响VCM纯度的可 能，进而容易影响PVC树脂的品质，因此在净化工段采用先碱洗 后酸洗的方式， 除去乙炔气体中的二氧化碳， 同时乙炔气体被冷 却。然后由浓硫酸对乙炔气进行二级洗涤， 气体中的不饱和烃及 少量乙炔通过聚合反应被浓硫酸洗去， 同时气体中的水分也被浓 硫酸吸收。 相对而言， 天然气法制得的乙炔的品质要好于电石法， 因而 制得的VCM的质量也会高于电石法，最终的PVC产物

8、的品质也就 会比较高。因此从工艺上而言，天然气法的工艺要好于电石法， 只是天然气法装置的控制节点相对较多， 这对于操作的方便性造 成了一定的影响， 但经过一年多时间的摸索， 工艺正趋于稳定运 行。 2. 经济效益比较 以1.20元/m3的价格作为天然气的核算价格来算，生产1t 氯乙烯，天然气法和电石法的成本对比如表 23 ： 表2 1t 氯乙烯成本对比 从两种方法的成本对比来看， 天然气法具有更强的优势。 不 过，如果天然气的价格超过了 2.0元/m3的话，天然气法在成本 上的优势也将会被消弭殆尽。 3. 环境保护贡献 天然气属于较清洁的能源， 产出率较高， 对应的其排放出的 污染物也就比较少， 造成的环境污染也就会相对较少。 而电石法 的生产工艺， 则会产生电石渣等固体废物， 不但加大了对于环境 的污染， 也将造成了环境治理投入的增长， 从而也就影响到了企 业的经济效益。而采用天然气制乙炔从而生产 PVC的工艺，使得 PVC的原料路线多样起来，也对环境保护具有十分重要的意义。 四、总结 通过分析，我们可以发现，无论工艺技术的角度，还是从经 济效益