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摘要：化工行业是国民经济持续增长的重要组成部分，为了实现资源的可持续开发和利用，降低环境污染，化工技术不断推陈出新。原有乙炔精制技术工艺流程复杂，运行条件严格，会带来不同程度上的损耗，与可持续发展要求相背离。而天然气制乙炔净化技术作为一项前沿技术，在实际应用中优势较为突出，可以有效改善传统技术的缺陷和不足，带来更大的经济效益。本文就天然气制乙炔净化技术展开分析，把握技术要点，以求推动化工生产活动有序开展。
关键词：天然气制；乙炔精制；净化技术
乙炔在化工生产中应用较为广泛，可以用于橡胶、塑料、乙醛和纤维等产品，通过天然气裂解获得。乙炔原料气中包含大量的杂质，主要包括CO、CO2、CH4、H2等不凝气，以及丁二炔、丁二烯、丙二烯、甲基乙炔和乙烯基乙炔等高级炔烃等部分构成。这些杂质在乙炔加工中会产生不同程度上的影响，促使乙炔转化率随之下降，甚至出现严重的催化剂中毒现象，严重情况下可能出现爆炸事故，堵塞管道，影响到生产活动的顺利展开。而乙炔净化技术则包括精制和提浓两个部分构成，可以有效提升资源利用效率，带来更大的经济效益。由此，加强对其研究，可以为后续工作提供支持。
1乙炔提浓技术
乙炔原料气提浓主要是通过溶剂法和吸附法两种实现，其中吸附法通过变换温度和压力实现对分子的吸附操作。但是，高级轻烃吸附后会发生聚合现象，导致吸附剂活性随之下降，再生难度大，影响到后续的工业化应用。乙炔的酸性特性，可以与二甲基甲酰胺、丙酮和NMP等物质形成氢键，溶剂法通过溶剂对乙炔原料气组分选择性不同，可以实现不同压力和温度下进行吸收和解吸操作，将其中的杂质高效脱离，获得浓度更高的粗乙炔产品。
1.1乙炔与重组分分离
借助乙炔和高级炔烃的溶解度差异显著，溶剂选择吸收乙炔原料的高级炔烃。高级炔烃在吸收过程中，受到压力和温度因素影响产生聚合现象，生成聚合物颗粒沉积在管道，会对设备运行产生一定不良影响，所以通常是采用预先脱离高级炔烃方法[1]。工业中的溶剂主要包括甲醇、DMF、煤油、NMP和柴油等，高级炔烃具有较强的选择性和溶解度特点。但是由于甲醇、DMF和NMP等弱碱性溶剂自身特性，高级炔烃溶解度大，可能导致乙炔发生不同程度上的损失和浪费，加之条件苛刻，需要在真空或高温环境下进行。在高级炔烃脱离过程中，溶剂损失是主要问题，主要表现在两种：其一，高级炔烃解吸致使溶剂夹带损失，采用水洗操作回收高级炔烃解吸夹带溶剂，但是由于NMP高温水解下会产生N-甲基氨基丁酸，具有较强的腐蚀性特点，工业生产中通过洗水中加入Na2CO3中和水解酸性物质，但是仍然存在不同程度上的腐蚀水洗塔问题。如果在水洗塔顶部加入0.2%～0.6%的碱性化合物水溶液，可以有效抑制腐蚀问题。其二，高级炔烃聚合导致溶剂损失，通过对操作条件严格控制，抑制高级炔烃聚合，可以有效降低溶剂损失问题出现。NMP中加入适量阻聚剂，同样可以起到抑制聚合物生成的作用。一般情况下，采用整流和离心分离方法，可以将溶剂中聚合物有效脱离，但是不可避免的存在能耗高和溶剂回收不充分问题，所以可以加入适量惰性油，高温蒸馏后充分回收溶剂[2]。
1.2乙炔和轻组分分离
一般情况下，可以选择对乙炔又高选择性溶剂吸收乙炔，可以实现乙炔和轻组分分离。工业溶剂中包括甲醇、NMP、液氨和DMF等，可以通过尾气形式排放出去。DMF、NMP等吸收溶剂，对于乙炔选择性大，使用高浓度的乙炔汽提CO2；甲醇和丙酮溶剂对乙炔选择性较小，可以使用碱液中和CO2。
2粗乙炔精制技术
近些年来，氯乙烯或是乙酸乙烯等合成产品对于乙炔高级炔烃含量要求较高，溶剂吸收法提浓的乙炔高级炔烃不小于0.1%，所以溶剂提浓乙炔后进一步增加精制部分。对于当前很多乙炔车间生产的乙炔纯度大概在98.6%左右，其中含有少量的高级炔烃和CO2需要根据需要脱离，乙炔纯度在99.05%以上方可为PVA车间合成工段使用。当前工业化粗乙炔精制技术以酸碱洗涤法为主，同时还有深冷精馏分离精制乙炔和吸附法等。
2.1酸碱洗涤法
此种方法在实际应用中，可以实现粗乙炔精制。高级炔烃和饱和水采用98%浓硫酸吸收脱离，使用碱液中和除去CO2，获得纯度超过99.5%以上的乙炔产品[3]。尽管酸碱精制可以获得高纯度的乙炔产品，但是酸碱耗量大，废酸处理难度大，同时聚合反应会产生废渣等问题，与可持续发展要求相背离。BASF天然气制取乙炔装置中包含废硫酸回收装置，将废硫酸燃烧生成SO2，在高温条件和催化剂发生反应，促使SO2氧化生成；最后将浓硫酸为吸收剂吸收SO3。此种装置可以实现废硫酸的高效回收，精制溶剂可以自给自足。但是，该工艺还存在成本高，需要高温和催化剂，浓硫酸具有强腐蚀性等问题。
2.2吸附法
变压变温吸附系统中，通过深层次的探究，可以在吸附阶段使用活性炭吸附乙炔原料气的高级炔烃，滞留在吸附床层中，净化后的乙炔气排除系统，可以获得高纯度99.4%的净化器，乙炔回收率达到99.5%。此中工艺实际应用中，尽管可以获得高纯度的乙炔，降低乙炔损耗，但是由于工艺路程复杂，很容高温下聚合，导致吸附剂失活。
结论：
综上所述，天然气制乙炔净化技术中包括精制和提浓两个部分构成，可以改善传统技术缺陷和不足，有效提升资源利用效率，创造更大的经济效益。
参考文献：
[1]唐利忠，张福海.浅析天然气部分氧化法制乙炔的反应平衡[J].化工设计通讯，2017，43（11）：222.
[2]李小红，唐晓东，李晶晶，梨园，胡建波，王萍萍.天然气制乙炔净化技术应用研究进展[J].化学工业与工程技术，2013，34（04）：27-31.
[3]王志方.天然气制乙炔工艺的氢能利用与多联产系统[D].北京化工大学，2018.