乙炔化工的可行方案

1、乙炔化工可行性报告 学 院：石油化工学院指导老师：梁卫东 班 级：化学工程与工艺卓越班姓 名：王诗敏学 号：1403710111时 间：2015.12.111. 研究概述 乙炔作为有机化工产品最基础的原料之一，化工产业离不开它。中国是一个富煤、贫油、少气的发展中国家，乙炔化工在中国一直占据着重要地位，电石水解法是生产乙炔的基本方法之一。由于干法乙炔工艺具有水消耗量低、电石渣综合利用成本低等特点，在氯碱行业向节能减排、循环经济方向发展的大背景下，其发展日益得到人们的重视。国家环保部发布的氯碱行业清洁生产标准（聚氯乙烯）中，将干法乙炔工艺列入清洁生产一级标准中，这必将进一步推动该技术的工业化进程，

2、使其逐步成为乙炔发生技术的主流工艺。乙炔气在燃烧时发生明亮的火焰，作为航标灯的燃料应用于航海、内航照明，经济廉价，在矿山及民用照明上也普遍使用。首先介绍了乙炔气制造业的概念、环境、发展现状，然后对行业发展的重点数据指标进行了详细的分析。随后，报告具体分析了乙炔气制造业的竞争状况、企业经营状况及产业链的发展，最后报告对乙炔气制造业的前景趋势做出了科学的预测，并重点解析了行业投资的风险及规避策略。 1.1项目名称乙炔化工 1.2项目执行单位兰州理工大学 1.3项目预建地区 甘肃省白银市靖远王家山煤矿产地区，在此地建立的原因是因其发达的交通以及丰富的煤炭资源。1.4项目的可执行性经过研究与矿产经济计

3、算得此项目可以执行2.产品介绍乙炔，俗称风煤、电石气、电土，是炔烃化合物系列中体积最小的一员，主要作工业用途，特别是烧焊金属方面。乙炔在室温下是一种无色、极易燃的气体。纯乙炔是无臭的，但工业用乙炔由于含有硫化氢、磷化氢等杂质，而有一股大蒜的气味。 2.1 物理性质 纯乙炔为无色芳香气味的易燃气体。而电石制的乙炔因混有硫化氢H2S、磷化氢PH3、砷化氢而有毒，并且带有特殊的臭味。熔点（118.656kPa）-80.8，沸点-84，相对密度0.6208（-82/4），折射率1.00051，折光率1.0005（0），闪点（开杯）-17.78，自燃点305。在空气中爆炸极限2.3%-72.3%（vol

4、）。在液态和固态下或在气态和一定压力下有猛烈爆炸的危险，受热、震动、电火花等因素都可以引发爆炸，因此不能在加压液化后贮存或运输。微溶于水，溶于乙醇、苯、丙酮。在15和1.5MPa时，乙炔在丙酮中的溶解度为237g/L，溶液是稳定的。分子构型：直线型杂化类型：sp杂化中心原子孤电子对数：0通常计量单位：m³；mm³；cm³；密度：标准气压下1.17Kg/m³；在25摄氏度状况下，密度1.12Kg/m³。包装方法：钢质气瓶 2.2 化学性质 乙炔（acetylene）最简单的炔烃，又称电石气。结构式H-CC-H，结构简式CHCH，最简式（又称实验式

5、）CH，分子式 C2H2，乙炔中心C原子采用sp杂化。电子式 H：CC：H乙炔分子量 26.4 ，气体比重 0.91（Kg/m3），火焰温度3150 ，热值12800 （千卡/m3） 在氧气中燃烧速度 7.5 ，纯乙炔在空气中燃烧2100度左右，在氧气中燃烧可达3600度。化学性质很活泼，能起加成、氧化、聚合及金属取代等反应。氧化反应a可燃性：2CH+5O4CO+2HO（条件：点燃）现象：火焰明亮、带浓烟，燃烧时火焰温度很高（>3000），用于气焊和气割。其火焰称为氧炔焰。b被KMnO4氧化：能使紫色酸性高锰酸钾溶液褪色。CH + 2KMnO + 3HSO=2CO+ KSO + 2MnS

6、O+4HO加成反应可以跟Br、H、HX等多种物质发生加成反应。如：与Br的加成现象：溴水褪色或Br的CCl溶液褪色所以可用酸性KMnO溶液或溴水区别炔烃与烷烃。与H2的加成1. CHCH+H CH=CH与HX的加成如：CHCH+HCl CH=CHCl氯乙烯用于制聚氯乙烯“聚合”反应三个乙炔分子结合成一个苯分子：由于乙炔与乙烯都是不饱和烃，所以化学性质基本相似。在适宜条件下，三分子乙炔能聚合成一分子苯。但苯的产量不高，副产物又多。如果利用钯等过渡金属的化合物作催化剂，乙炔和其他炔烃可以顺利地生成苯及其衍生物。在一定条件下，乙炔也能与烯烃一样，聚合成高聚物聚乙炔。在Ni（CN）2，80120，1.

7、5MPa条件下，4分子乙炔聚合主要生成环辛四烯。金属取代反应（可用于乙炔的定性鉴定）将乙炔通入溶有金属钠的液氨里有氢气放出。乙炔与银氨溶液反应，产生白色乙炔银沉淀。乙炔具有弱酸性，因为乙炔分子里碳氢键是以SP-S重叠而成的。碳氢里碳原子对电子的吸引力比较大些，使得碳氢之间的电子云密度近碳的一边大得多，而使碳氢键产生极性，给出H+而表现出一定的酸性。（pKa=25)将其通入硝酸银或氯化亚铜氨水溶液，立即生成白色乙炔银（AgCCAg）和棕红色乙炔亚铜（CuCCCu）沉淀，可用于乙炔的定性鉴定。这两种金属炔化物干燥时，受热或受到撞击容易发生爆炸，如反应完应用盐酸或硝酸处理，使之分解，以免发生危险。注

8、意：乙炔在使用贮运中要避免与铜接触。酸碱反应炔烃中CC的C是sp杂化，使得CspH的键的电子云更靠近碳原子，增强了C-H键极性使氢原子容易解离，显示“酸性”。连接在CC碳原子上的氢原子相当活泼，易被金属取代，生成炔烃金属衍生物叫做炔化物。CHCH + Na CHCNa + 1/2H2（条件液氨）CHCH + 2Na CNaCNa + H2 （条件液氨，190220）CHCH + NaNH2  CHCNa + NH3CHCH + Cu2Cl2 （2AgCl）+2NH4OH CCuCCu(CAgCAg） + 2NH4Cl +2H2O（注意：只有在三键上含有氢原子时才会

9、发生，用于鉴定端基炔RHCH）。其他化学特性乙炔与铜、银、水银等金属或其盐类长期接触时，会生成乙炔铜（Cu2C2）和乙炔银（Ag2C2）等爆炸性混合物，当受到摩擦、冲击时会发生爆炸。因此，凡供乙炔使用的器材都不能用银和含铜量70%以上的铜合金制造。3.产品制作 3.1电石的性质 碳化钙(CaC2)俗称电石。工业品呈灰色、黄褐色或黑色，含碳化钙较高的呈紫色。其新创断面有光泽，在空气中吸收水分呈灰色或灰白色。能导电，纯度愈高，导电性愈好。在空气中能吸收水分。加水分解成乙炔和氢氧化钙。与氮气作用生成氰氨化钙。碳化钙是无机化合物。遇水立即发生激烈反应，生成乙炔，并放出热量。碳化钙是重要的基本化工原料，

10、主要用于产生乙炔气。也用于有机合成、氧炔焊接等。 3.2电石的制作1）碳酸钙(石灰石)高温闷烧后生成氧化钙(生石灰)2) 工业碳煤(大碳)高温下脱硫生成工业焦炭!(焦炭)3) 氧化钙(生石灰)和工业焦炭!(焦炭)在高温高压下生成碳化钙!(电石)具体实现方法如下：生产方法有氧热法和电热法。一般多采用电热法生产电石，即生石灰和含碳原料(焦炭、无烟煤或石油焦)在电石炉内，依靠电弧高温熔化反应而生成电石。生产流程如图所示。主要生产过程是：原料加工；配料；通过电炉上端的入口或管道将混合料加入电炉内，在开放或密闭的电炉中加热至2000左右，依下式反应生成电石：GaO+3CCaC2+CO。熔化了的碳化钙从炉

11、底取出后，经冷却、破碎后作为成品包装。反应中生成的一氧化碳则依电石炉的类型以不同方式排出：在开放炉中，一氧化碳在料面上燃烧，产生的火焰随同粉尘起向外四散；在半密闭炉中，一氧化碳的一部分被安置于炉上的吸气罩抽出，剩余的部分仍在料面燃烧；在密闭炉中，全部一氧化碳被抽出实验装置如图1。 图1. 电石的制作3.3乙炔的制作干法乙炔生产的基本原理及工艺电石法：乙炔是以电石和水反应生成乙炔,反应式如下：CaC2+2H2OCa（OH）2+C2H2+130kJ/mol根据电石和水加入的方法不同，可分为干法与湿法2种。湿法乙炔工艺是将粒径为50mm左右的电石加入到过量的水中，与水进行水解反应，反应放出的热由水带

12、走。其耗水量大，多于理论量17倍，电石渣浆含水量大，综合利用的成本较大，乙炔收率低。干法乙炔工艺是将水加入到电石中，生成的氢氧化钙废渣以粉状从反应器中排出。其基本原理是用稍过量的水来与电石反应，利用水能够快速汽化，蒸发潜热大的特点来转移反应热。在干法乙炔反应中，由于电石与水混合不均匀，除了上述反应外还会发生如下反应：CaC2+Ca（OH）2CaO+C2H2干法乙炔生产工艺的基本流程是将50mm左右的块状电石经过超细破碎机的破碎和筛分装置的分离，将电石破碎为3mm以下的细颗粒电石，经过斗式提升机提升到缓冲料仓，通过电石计量装置加入到干法乙炔发生器，将水（水与电石的质量比为1.21.01.31.0

13、）以雾态形式喷在粉状电石上使之水解，保证气相温度为95左右，固相温度为100120，反应放出的热由水汽化的水蒸气与乙炔气一起带走，未反应完全的粉状电石自发生器上部逐渐向下部移动，边移动边水解，产生的电石渣含水量为6%左右，自干法发生器底部通过锁气阀排出发生器，再通过FU埋刮板机输送到下一个工段。从发生器出来的气体经过洗涤装置将气体携带的电石渣粉尘捕集，干净的乙炔气送到下一工段进行冷却，整个乙炔的制取装置如图2。整个乙炔的制取装置 如图23.4选择干法乙炔工艺的优点：1安全性（1）加料过程的安全性电石的加入是连续进行的，减少了逐斗加料由于氮气置换不合格带来的危险性，由于对每个发生器连续进料，消除

14、了抽负压的可能性，提高了发生系统的安全性和稳定性。（2）故障状态的安全性发生器内电石是与微过量的水进行反应，在整个PVC系统出现紧急停车时，由于水量的不足，导致反应快速停止，不至于因发生器内电石与水继续反应生成乙炔气，致使乙炔气柜超高进而乙炔气大量放空，降低了紧急停车造成事故的几率。同时，由于物料在系统中是连续进出，干法乙炔工艺的自动化程度比湿法乙炔工艺高，遇到故障可立即停止反应。2经济性（1）由于采用连续入料，消除了逐斗加料导致的乙炔气放空量，提高了乙炔的收率，减少了电石的消耗，降低了生产成本。（2）在水泥生产中，煤耗基本占到整个熟料生产成本的一半以上。干法乙炔工艺电石渣含水只有6%左右，湿

15、法乙炔工艺电石渣含水30%，利用电石渣制水泥，干法工艺比湿法工艺可以减少58kgce/t电石的热耗，降低水泥生产的能耗。4.应急处置4.1吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给予输氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸，就医。4.2呼吸系统防护：一般不需要特殊防护，但建议特殊情况下佩带合适的自吸过滤式防毒面具（氧气含量与空气中氧含量一致或接近时）。4.3眼睛防护：一般不需要特殊防护，高浓度接触时可戴化学安全防护眼镜。4.4身体防护：穿防静电工作服。4.5手防护：戴一般作业防护手套。4.6其他防护：工作现场严禁吸烟。避免长期反复接触。进入罐、限制性空间或其他高浓度区作业，必须有

16、人监护。4.7泄漏应急处理：迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并进行隔离，严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿防静电工作服。尽可能切断泄漏源。合理通风，加速扩散。喷雾状水稀释、溶解。构筑围堤或挖坑以收容产生的大量废水。如有可能，将漏出气用排风机送至空旷地方或装设适当喷头烧掉。漏气容器要妥善处理，修复、检验后再用。4.8有害燃烧产物：一氧化碳、二氧化碳。4.9灭火方法：切断气源。若不能切断气源，则不允许熄灭泄漏处的火焰。喷水冷却容器，可能的话将容器从火场移至空旷处。4.10灭火剂：雾状水、泡沫、二氧化碳、干粉。5.诊断要点：（1）吸入一定浓度后有轻度头痛、头昏。（2）吸入

17、高浓度时先兴奋、多语、哭笑不安，继而头痛、眩晕、恶心、呕吐、步态不稳、嗜睡。（3）严重者昏迷。（4）乙炔急性毒性主要是因为高浓度时置换了空气中的氧，引起单纯性窒息作用，缺氧是主要致死原因。5.1预防措施：停止吸入，症状迅速消失。实际上，乙炔中毒者的症状部分由于混入的磷化氢、硫化氢和其他气体所致。应注意有否混合气体中毒，尤其是磷化氢中毒的可能性，以便及时抢救。5.2急性毒性：纯乙炔属微毒类，具有弱麻醉和阻止细胞氧化的作用。高浓度时排挤空气中的氧，引起单纯性窒息作用。乙炔中常混有磷化氢、硫化氢等气体，故常伴有此类毒物的毒作用。人接触100 mg/m3能耐受3060 min，20%引起明显缺氧，30

18、%时共济失调，35%下5 min引起意识丧失，含10%乙炔的空气中5 h，有轻度中毒反应。5.3亚急性和慢性毒性：动物长期吸入非致死性浓度该品，出现血红蛋白、网织细胞、淋巴细胞增加和中性粒细胞减少。尸检有支气管炎、肺炎、肺水肿、肝充血和脂肪浸润。6.注意事项6.1操作密闭操作，全面通风。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员穿防静电工作服。远离火种、热源，工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。防止气体泄漏到工作场所空气中。避免与氧化剂、酸类、卤素接触。在传送过程中，钢瓶和容器必须接地和跨接，防止产生静电。搬运时轻装轻卸，防止钢瓶及附件破损。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。6.2储存乙炔的包装法通常是溶解在溶剂及多孔物中，装入钢瓶内。储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过30。应与氧化剂、酸类、卤素分开存放，切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设备。6.3运输采用钢瓶运输时必须戴好钢瓶上的安全帽。钢瓶一般平放，并应将瓶口朝同一方向，不可交叉；高度不得超过车辆的防护栏板，并用三角木垫卡牢，防止滚动。运输时运输车辆应配备相应品种和数量的消防器材。装运该物品的车辆排气管必须配备阻火装置，禁止使用易产生火花的机械设备和工具装卸。严禁与氧化剂、酸类、