作为最简单的碳氢化合物化合物之一，乙炔具有非常不稳定的三键（hc程），具有极为活跃的化学特性，可以与许多物质进行强烈的化学反应，并产生数千种有机化学物质。一些由乙炔生产的产品具有低投资，高收益和简单过程的优势。因此，乙炔曾经被称为“有机合成行业的母亲”，是许多有机产品的基本原料，例如现代合成塑料，橡胶，纤维，染料，染料，树脂和溶剂。同时，在细化学物质领域，它也具有基于乙炔的优势，例如香料，维生素，药物，表面活性剂，腐蚀抑制剂等[1]。

目前，世界上部分氧化天然气技术的典型代表是巴斯夫技术，乌克兰技术和中国技术。 1945年，这家德国巴斯夫公司首先意识到乙炔的工业生产部分氧化了天然气。其单一乙炔炉的生产能力为7.5kt/a，然后开发了10kt/a乙炔炉。根据引入BASF技术的引入，乌克兰国家化学工程研究所开发了乙炔炉，单炉生产能力为10kt/a和乌克兰天然气乙炔技术。

Based on the of BASF 's 7.5kt/a and 28kt/a , Co., Ltd. has 10kt/a and 15kt/a , 40kt/a and 50kt/a , and has built gas in and新疆并向乌兹别克斯坦的国有氮肥公司许可了10KT/A乙炔炉技术。

使用天然气作为原材料和部分氧化法产生乙炔的过程主要分为部分氧化（开裂），开裂气体压缩，开裂气体浓度，产物乙炔的增强和其他过程。该过程具有高反应温度，易燃和爆炸性反应物的特征，以及某些产品的易于聚合。因此，研究过程的固有安全性并采取实际措施以确保设备在过程设计和实际生产过程中的安全性尤为重要。

1由天然气的部分氧化乙炔生产的原理和特征1.1生产原理

通过天然气部分氧化制造乙炔的过程的原理是，它同时伴随着氧化反应，并且氧化反应速度速度要比乳化反应速度快。在裂解反应堆中，乙炔炉，完全混合的氧气和一部分天然气被燃烧以形成约1500°C的高温。在此过程中产生的热量导致天然气的另一部分被破裂成乙炔，然后用水，油和其他培养基迅速冷却，然后进一步冷却至80°C以下，以防止乙炔的深层破裂。甲烷的部分氧化以使乙炔的过程主要包括以下反应[2]：

甲烷氧化反应（放热）：CH4+O2→CO+H2O+H2

甲烷热开裂反应（原始体）：2CH4→C2H2+3H2

水电转化反应：CO+H2O→CO2+H2

乙炔分解反应：C2H2→2C+H2

冷却和去除灰尘后，反应产生的开裂气体约为乙炔体积的8％，它被螺钉压缩机压缩。在富集过程中，N-甲基吡咯烷酮（NMP）用作溶剂。多次吸收和解吸后，将其分成三种气体混合物 – 产物乙炔，废气（合成气）和晚期炔烃气体。整个过程具有高温，速度以及易燃和爆炸性反应和产物的特征[3]。

1.2过程功能

（1）高温，快速

预热至约650°C的天然气和氧气进入乙炔炉，并燃烧一些天然气，温度达到1300-1500°C。在这种温度下，一些天然气（主要是甲烷）经历了裂纹反应以形成乙炔。为了避免在高温下进一步分解乙炔以获得相对理想的乙炔产量，必须快速冷却和终止反应，并且整个反应时间在3‰秒内得到控制。

（2）易燃和爆炸性

在此过程中使用的原材料天然气非常易燃，并且在高温下与纯氧气接触时具有强烈的爆炸风险。由某些氧化过程产生的含有乙炔的开裂气体，含有大量丁二烯和其他富集过程产生的产品的高级乙炔气体非常容易爆炸。

（3）易于分解和汇总

在加压或高温条件下，乙炔和高烷基非常容易出现爆炸性分解。破裂的气体中的乙炔和高烷基在高温下非常容易聚合，并且形成的聚合物容易在低温，阻断设备，管道和填充物上结晶。

2措施通过部分氧化天然气来改善乙炔的固有安全性

鉴于天然气部分氧化以生产乙炔的技术特征，通过多年的研究和探索，已经采取了一系列的安全措施，以确保生产设备的安全性，稳定性和长期运行。

2.1添加互锁控制点

In the , to the of the , 10 -row small are set up, ultra-low or ultra-high limit of the , ultra-high limit of the , ultra-high limit of the , and ultra-high limit of the gas .五个乙炔设备的大型互锁，包括乙炔炉的温度，仪器气管的压力是超高的，乙炔炉的压力是超低的。当设备互锁大小时，请立即从发送压缩过程的主管道上切断开裂的气体，打开通风阀以发泄火炬，然后排出开裂的气体。

2.2乙炔炉的改善

模拟发现，原始引入技术乙炔炉的天然气和氧的混合效应不是很理想，并且其混合均匀性约为97％，这基本上可以满足7.5kt/a乙炔炉的混合要求。长期生产操作表明，这种低混合均匀性是引起乙炔炉早期点火的主要因素之一。

改善混合器的结构形式后，乙炔炉的混合平均值增加到99.8％以上，这解决了10kt/a [4]和15kt/a [5]乙炔炉的混合问题。此外，在乙炔炉的相关组件上进行了研究，优化的设计和工业化测试：扩散通道，燃烧器板，反应室，冷却装置，碳刮擦机制等，以及10kt/a和15kt/a乙炔炉的开发，并连续地应用于工业设备的构造中。实际操作表明，通过调整乙炔炉的控制参数和互锁参数并改善乙炔炉设备，早期点火已大大降低，并减少了对乙炔炉的损坏。通过独立的研究和开发，已经开发了一种用于乙炔炉[6]的自动碳刮擦机器人，从而提高了天然气乙炔技术的自动化水平，从而降低了手动碳刮擦对乙炔炉的运行稳定性的影响，并改善了乙烯烯炉的固有安全性。

2.3原材料天然气补充氧气和蒸汽

研究和实际生产操作表明，在进入预热炉的原料天然气中添加少量氧[7]和蒸汽可以使诸如在预热炉中氧化的原材料气体所缠绕的颗粒，以防止减少单个铁，并可以减少乙炔炉的早期点火。

2.4设置安全水密封和防爆膜

为了防止系统压力由于系统压力，主设备的损坏并扩大事故而立即波动，安全水密封件安装在系统的相对较弱的环境中。防爆炸膜安装在关键设备和相关管道上，例如乙炔炉，静电脱水器物体和乙炔输送管道。防爆膜采用互锁信号访问设备的紧急停车系统（ESD系统）设计。一旦防爆膜破裂，这意味着互锁过程或整个设备停止，以确保设备的安全性。

2.5使用螺丝压缩机

如表1所示，乙炔和较高炔烃的分解压力相对较低[8]。当二压较高时，乙炔和晚期炔烃易于爆炸性分解，因此，当压缩裂纹气体时，应严格控制乙炔的二压压力低于0.14mpa。因此，应严格控制背压管道和富集过程的压力低于1.08MPa。

表1乙炔和较高炔烃的分解压力

在高温下，破裂气体中的乙炔和晚期炔烃很可能聚合，反应产生的破裂气体含有聚合物和碳黑色。因此，乙炔设备的破裂气体使用具有自清洁功能的螺钉压缩机来压缩破裂的气体。压缩机采用低压缩率和两阶段压缩。脱盐水被用作机器中的喷水，以控制每个阶段的出口温度低于80℃，并且应将乙炔和高级碱的聚合最小化。碳黑水在阶段之间喷洒并冷却，温度在35℃左右受到控制。如果温度控制太低，聚合物将结晶并阻止背压管道，从而导致破裂气体的流速过高，并且管道压降将增加。压缩机的背压增加，乙炔和晚期乙炔的部分压力也会增加，从而危及设备的安全性。

2.6优化压缩机过程设计

部分氧化过程中的开裂气体包含少量的聚合物和碳黑色，在压缩过程中，还会发生乙炔和较高碱的高温聚合以形成聚合物。当压缩机出口冷却塔会更恶化，而冬季环境温度较低时，破裂的气体中的聚合物将结晶并粘附在截止阀，检查阀，快速切割阀和出口背压管道的旁路阀。当压缩机正常且异常停止时，密度的聚合物晶体将导致上述阀门故障。止回阀和快速切割阀无法切断背压管道和随后的加压系统返回的高压开裂气体，并且旁路阀无法及时打开压缩机的入口和出口端的压力，从而导致压缩机逆转。在实际生产过程中，通常会发生生产事故，其中车轮电动机，同步齿轮甚至压缩机外壳都受到损坏，严重威胁了该过程的安全性。

通过过程和操作研究，由于压缩机出口温度高约80°C，因此聚合物不会在其出口处形成结晶阻塞，因此优化过程设计是：在快速切割阀和旁路阀从压缩机辅助出口冷却塔向前移动后，并在冷却塔之前，在冷却塔之前，确保了阀门的可靠性。自2011年运营以来，压缩机在进行了多次计划和计划外的停车检查后从未逆转。该设计完全解决了压缩机的逆转问题，并提高了过程的固有安全性。

2.7控制富集系统的pH值

研究表明，当富集过程中使用的溶剂NMP的水含量小于50％，并且温度高于50°C时，会发生水解，从而导致腐蚀性甲酸，从而导致设备，管道和填充剂的腐蚀。因此，在富集过程的正常压力系统中，温度不能太高。同时，通过不规则添加弱碱性物质对系统进行中和，并且严格控制溶剂pH值在7到9之间，这可以减少对设备的腐蚀并确保系统安全。

2.8高级炔烃作为锅炉燃料

在从高级炔烃解吸塔中提取的气体中，高碱的含量相对较高，C4H2体积分数超过14％，C6H6体积分数超过10％，C4H4体积分数超过4％。原始设计将高级炔烃直接排放到装置中以进行火炬燃烧。含有极高碳含量并且极具爆炸性的丁二烯之类的天然气被排气很长时间，并产生黑烟，造成环境污染，并且容易焦化和阻塞火炬头，从而危及设备的安全性。

通过将乙炔排气（主组件H2和CO）或天然气加入提取的高量基气体以稀释，将锅炉作为燃料发送到锅炉，从而消除了设备中火炬燃烧的安全危害并提高了该过程的安全性和经济性。

2.9乙炔安全递送

在低于20°C的温度和低于0.1MPa的部分压力的条件下，乙炔的分解通常不能继续；当压力超过一定值时，这种分解可以演变为幻影或变成爆炸[9]。夹具是指火焰在非燃烧气中以亚音速速度传播的状态。由于传播率的提高，有时会导致爆炸。爆炸（）是指火焰在非燃烧气体中以声音传播的状态，通常的传播速率达到了几次，甚至是声音速度的数十倍。尽管乙炔容易爆炸性分解或爆炸，但是当乙炔被惰性气或水蒸气稀释时，其分子分离并降低其爆炸能力，因此湿乙二烯的爆炸能力远低于干乙炔。

当运输乙炔产物时，使用水环通过水蒸气饱和乙炔，并且可控制出口压力小于60kpa，流速不超过6m/s。火灾块是为插座设计的；如果输送距离很远，则在接收端也设计了火灾块。在高温区域，乙炔输送管道采用了防辐射设计乙炔，这也可以降低运输的安全风险，从而有效地降低了乙炔的爆炸风险。同时，在输送管道上安装了一个快速切开的阀门和防爆膜。当防爆膜破裂时，将乙炔气体互锁并停止设备；最小化输送管的直径（不超过DN600），并缩短直管截面的长度[10]，这可以有效防止乙炔爆炸波的传播并提高乙炔运输的安全性。

3结论

在消化和吸收了引入的技术之后， Wei 在天然气部分氧化乙炔技术的固有安全性和长期运行中采取了一系列措施，从而做出了重大改进和重塑，从而极大地改善了该技术的整体水平，为自然气体氧化剂的促进和应用奠定了稳定的基础。