首页 > 专利查询

BDO重要原料-乙炔生产技术

摘要本文主要针对可降解塑料主要原料BDO（1,4丁二醇）的现阶段井喷式发展原因做了客观分析；对BDO主要原料乙炔的生产工艺路线和技术做了简明扼要分析，主要包括电石、天然气、替代天然气生产乙炔三种工艺路线；对以上三种工艺路线、工艺特点、电石生产设备特点、成本构成从客观上进行了测算，给出了目前阶段乙炔最经济及可行性的生产工艺。

概述

电石为重要的基本化工原料，主要用于生产乙炔气。随着2021年我国“禁塑令”全面落实和执行,PBAT、PBS、PBST等生物可降解塑料在餐饮、农业、医疗、汽车等终端领域得到发展。目前我国每年可降解塑料消费量在55万吨左右，市场规模在110亿元左右，对非降解塑料的替代率仅为1.2%。如果禁塑令进一步严格执行，未来对PBAT的需求将进一步提升，PBAT将成为主流塑料产品。生物可降解塑料产品中最主要的化工原料为BDO，BDO在未来会有一定市场占有及利润空间。

BDO产品利润决定性的原料是乙炔，文中主要概述电石法乙炔技术、天然气法乙炔技术特点及分析。

1、电石、乙炔工艺概况

（1）电石生产工艺：原料生石灰及兰炭粉碎后利用输送带送至电石炉内，依靠电弧高温熔化反应生成电石。反应过程中生成大量CO经过冷却及过滤后排至大气或进行回收利用。生成的电石通过电石炉下方出料口间接性排出，熔融状态电石进过自然冷却后。进行破碎成一定大小规格后送入加料斗并用氮气对料斗进行置换防止空气进入。在氮气保护下电石进入乙炔发生器中，在乙炔发生器中电石与水发生反应生成乙炔气和电石渣（主要为氢氧化钙）。粗乙炔气从炉顶溢出进入洗涤器洗涤后进入乙炔冷却塔冷却后送至乙炔气柜。

电石生产原料要求

生石灰化学成分	CaO	MgO	SiO2	R2O3	P	缝隙式排水沟S	粒度
指标	≥54％	≤0.6％	≤0.6％	≤0.6％	≤0.008％	≤0.1％	30～60mm

炭材名称	C	灰分	挥发分	入炉水份	P	S	粒度
兰炭	≥82％	≤9%	≤6％	≤1％	≤0.04％	≤0.1％	热熔胶网膜≤1％
粒度及其它	3～25mm（上下值不超过5%），比电阻>3500μΩ.m

电石生产工艺特性

奇石底座

2021年国内电石有效产能约2888万吨，内蒙地区电石在全国产能占比约30%。

1)投资小。电石生产从原料到电石产品流程短，投资少，国内经济性装置单条线投资约8000万元人民币；建设周期短。电石建设单条线周期约10~12月；

2)高危险性。在生产电石过程中最大会产生70%左右的一氧化碳，而此部分的一氧化碳目前没有较好的处理方法。在经过降温以及过滤后排至大气。在电石炉中如果加料过程中若没有将CO排出，被新加入的原料埋藏在下方，长时间积聚后很可能发生闪爆；电石生产属于冶金行业，生产过程中高温（1700~2400℃）。因此在生产过程中以及卸料过程中可能存在较大的烫伤风险。且在出料中熔融态电石一直暴露在作业环境中。存在很大的安全风

险。

抽油机示功图

3)安全特殊性。电石生产由于属于冶金行业，自动化程度略低，因此如果规划在石化或者煤化工企业中，会对日常的安全检查管理等造成一定的不便。运行周期短。电石炉检修周期短，长时间停工后开工时间长等特点。

4)人员配置。100万吨电石生产需要400~600人的生产队伍。电石生产单线一台电石炉到冷却间为一个班组，需要人数约为12人（其中包含中控2名，现场巡检2名，出炉区3人，机械臂操控2名等）。其中最具有危险性的工作为出炉区三人，与出炉的2000度左右的液态电石进距离接触有很大的危险。因此，出炉区部分公司采取外包形式。

5)污染大。目前电石生产虽已趋于全自动化和清洁化，但是生产过程非密闭，出炉后冷却车间需要空气对流冷却，因此无法设置密闭除尘设施，粉尘控制不理想，不满足石化行业对粉尘控制的要求。

电石装置投资建设成本电石生产主流电石炉型为40500KVA及80000FVA两种。两种炉型在调查企业中运行及投资概况如下：

1）80000KVA炉型：德国西马克进口炉型为主，单条线总投资3亿人民币，投资占比整条线在80%。设计电石产能15万吨，此卢型产能较难达成，实际达产最多为12.5万吨。80000KVA炉型主要优势在于同电石产量下人员需求少；生产过程安全性较国内高。但存在投资大，稳定性差，不能达到设计负荷，相较40500KVA炉型单位电石能耗高，经济性较差的问题。目前主流新上电石炉均为40500KVA，主要原因是80000KVA炉型已无技术转让，投资大，经济性差。

2）40500KVA炉型：单条线投资约8000万人民币，设计电石产能7.5万吨，投资仅为80000KVA单条线炉型投资30%，并且技术成熟操作平稳。

（2）电石产业政策

PVC是当前乙炔用量最大的产品，绝大部分电石是配套PVC生产装置而建设。电石的物流走向，以乌海为起点，往东至河北、山东一带，与氯碱结合形成了PVC产业链。2010年至2015年我国电石产业年平均增长率在10%以上，产量年增长率15.3%。自2017年总电石产量突破4550万吨，长期实际产能3300万吨，国内年电石实际需求量2500万吨，造成国内电石产能过剩价格低迷。

客观上，2010-2015年期间，电石总产能形成过剩局面，后由于10000KVA以下小电石炉的强制淘汰，以及市场需求低迷，造成了电石产能的萎缩，从而在2016-2020年期间支撑了电石价格回升。进入2021年因PBAT等可降解塑料生产需求，引发了电石供应的紧缺局面，价格大幅上涨。

2、电石制乙炔技术

电石法生产乙炔分为干法和湿法两种技术。干法是将水喷淋到电石，用电石分解时放出的热量来蒸发水，使产生的水气随同乙炔气一同溢出。电石与水的比为1.1~1.2，生产的排出物一般为粉末状的消石灰。优点是采用连续入料方式，可以避免乙炔出现放空消耗，还能提高对乙炔的利用率，从而降低对电石的消耗，使得生产成本大大降低，从而提高经济效益。操作平稳安全，设备构造简单，乙炔产品纯度较高，制作简单。缺点是要消耗大量的水，乙炔也有损失，生产设备庞大，占地面积达，同时需要有一套处理废渣装置。

湿法是将电石加入水中，放出的热量被过量的水所吸收，一般分解1kg电石需用10~15L水，反应后水通常保持在323~353度，生产排除的废物为石灰乳。优点是操作平稳安全，设备构造简单，乙炔产品纯度高，精制简单。缺点是要消耗大量的水，乙炔也有损失，生

产设备庞大，占地面积大，同事需要有一套处理废渣装置。

干法乙炔工艺有点不仅具有较强的节能性，较湿法对环境污染小很多，达到了节能减排的目的，因此收到了很多企业的广泛应用。

3、天然气和替代天然气制乙炔技术

天然气制乙炔技术：外购原料天然气和氧气经过预热炉后加热至565℃后混合进入天然气裂解炉，向下进入燃烧室，在此发生天然气部分氧化和甲烷裂解反应，生成乙炔及其他反应物。为确保乙炔的产率和经量减少乙炔的深度裂解，出燃烧区的气体立刻被下方喷入的急冷水冷却至93℃，从而终止反应。冷却后的反应气经过洗涤和再次冷却至40~45℃后送入压缩机压缩至1.1MPa后送入溶剂处理单元。经过洗涤及精制后送入乙炔气柜后送入BDO生产装置与甲醛合成BDO产品。

天然气裂解制乙炔反应气中乙炔气含量仅为8.5%，具有副产合成气特点。每吨乙炔副产合成气量为10000NM3其中，其中H:C~2：1,为充分利用副产合成气，天然气制乙炔装置均需单独设置合成气变换、甲醇低温洗、甲醇合成单元、甲醛装置来处理合成气并生产BDO原料甲醛。

天然气制乙炔代表性企业

折叠式集装箱

企业名称网络分配器	地点	规划产能一起产能（万吨/年）	工艺路线	预计投产时间	配套下游
万华化学（四川有限公司）	四川眉山	10	炔醛法天然气制乙炔	2022年	6万吨PBAT装置
内蒙古华恒能源科技有限公司	内蒙古乌海	72/24	炔醛法天然气制乙炔	2022年	18万吨PTMEG/6万吨PBAT
新疆绿源、安庆曙光、东华科技	新疆铁门关经开区	30	炔醛法天然气制乙炔	不详	30万吨PBAT
新疆美克3期	新疆	10	天然气法为主，电石法补充	2015	30万吨BDO