乙炔acetylene
沿革 1892年，美國人T.L.威爾森在美國將煤焦油與石灰在碳質(zhì)電極的電弧爐中反應(yīng)，制得碳化鈣（即電石），進而與水反應(yīng)得乙炔，從此乙炔開始進入工業(yè)化生產(chǎn)時代。隨著由乙炔合成的產(chǎn)品品種和數(shù)量日益增加，乙炔需求量迅速增長。20世紀20年代以后，又發(fā)展了多種從烴類裂解制乙炔的方法。1965年，碳化鈣的世界產(chǎn)量為8.3Mt，其中62％用于制乙炔，折算乙炔量約為1.7Mt，烴制乙炔產(chǎn)量達到1.1Mt。以后許多乙炔化工產(chǎn)品可以用較低廉的乙烯為原料來制取，乙炔在有機合成工業(yè)中的需求量因而下降。1976年烴制乙炔產(chǎn)量降至 0.8Mt，1980年電石產(chǎn)量降到4.08Mt。
生產(chǎn)方法 工業(yè)上有許多種生產(chǎn)乙炔的方法，按原料來源可分為兩大類：
碳化鈣法 又名電石法，是最古老且迄今仍在工業(yè)上普遍應(yīng)用的乙炔生產(chǎn)方法。它是使電石與水在乙炔發(fā)生器中作用而制得乙炔：
CaC2＋2H2O─→C2H2＋Ca(OH)2
1kg電石（含碳化鈣80％）可得乙炔約 310l（常溫、常壓）。工業(yè)上應(yīng)用的乙炔發(fā)生器分干式和濕式兩種。由于反應(yīng)放熱大，乙炔發(fā)生器結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)能使反應(yīng)熱迅速移出，并防止局部過熱與超溫超壓；電石分解應(yīng)盡量完全，并避免乙炔在150°C以上發(fā)生聚合等副反應(yīng)。小型發(fā)生器多用濕式，用水量為化學(xué)計量值的若干倍（1kg碳化鈣加水8～20kg），排出稀石灰乳同時移出反應(yīng)熱。大型裝置多用干式發(fā)生器，類型甚多。較多的為臥式螺旋推進型或立式塔板型。干式發(fā)生器用水量大大減少（約與所用碳化鈣等重），排出的石灰渣含水≤4％，污染大為減輕，有些工廠也用大型的濕式發(fā)生器，操作較安全，但稀石灰灰漿的處理較麻煩。
電石為固體物料，運輸方便，制得乙炔濃度很高，只需簡單精制即可使用。故碳化鈣法應(yīng)用比較普遍，既可大規(guī)模生產(chǎn)，也可少量發(fā)生以用于焊接或切割。但生產(chǎn)電石能耗太高，發(fā)展受到限制。
碳化鈣法乙炔濃度為96～98.5％，含有硫化物、磷化氫、砷化氫、氨和乙炔衍生物等雜質(zhì)，此等物質(zhì)能使催化劑中毒或腐蝕金屬，在作為化工原料使用前常用稀硫酸、次氯酸鈉溶液（氯通入稀氫氧化鈉溶液）分別洗滌凈化。少量的乙炔也可用干法凈化，采用重鉻酸鹽凈化劑、三氯化鐵凈化劑均可達到凈化要求。
烴類熱裂解法 從天然氣、輕油、原油等烴類經(jīng)高溫裂解都可得到乙炔。從乙炔與低碳烷烴的生成自由焓(ΔG)與溫度的關(guān)系曲線（圖1）
?、诓糠盅趸ā》磻?yīng)所需熱量來自原料烴與氧的不完全燃燒，燃燒的同時發(fā)生烴的裂解反應(yīng)生成乙炔。最早由德國法本公司于40年代開發(fā)，其后出現(xiàn)多種不同結(jié)構(gòu)的乙炔反應(yīng)爐，但以該公司的部分氧化法應(yīng)用最廣。該法適用于天然氣中甲烷的熱裂解，甲烷與純氧分別預(yù)熱后混合，高速通過乙炔爐（圖3）的燒嘴板，在反應(yīng)區(qū)生成短火焰，另導(dǎo)入少量輔助氧以穩(wěn)定火焰。反應(yīng)時間幾毫秒，在反應(yīng)區(qū)出口處用水淬冷；反應(yīng)區(qū)內(nèi)生成炭黑要經(jīng)常刮除。裂解氣組成(體積％)為乙炔8、氫57、一氧化碳26等，乙炔收率24。每噸乙炔耗甲烷4.1t、氧4.9t，副產(chǎn)合成氣8500m3。
烴類裂解法與碳化鈣法相比，能耗較低，適于大規(guī)模生產(chǎn)，但裂解氣中乙炔含量低(8％～16％)，并含有少量在乙炔加工中有害的雜質(zhì)，如甲基乙炔、乙烯基乙炔、丙二烯及二氧化碳等，需經(jīng)提濃和凈化才能使用。工業(yè)上通常采用溶劑吸收分離方法，溶劑有水、丙酮、甲醇、液氨、N，N-二甲基甲酰胺、N－甲基吡咯烷酮等。裂解氣經(jīng)水洗降溫后，用油洗或旋風(fēng)除塵器或移動床焦炭吸附，脫出炭黑微粒，然后進入提濃塔（見彩圖），在中壓下用少量溶劑或液態(tài)烴吸收大量乙炔，乙烯同時被吸收并進一步被分離。然后二氧化碳與乙炔一起被大量循環(huán)溶劑吸收，二氧化碳進一步與乙炔分離，或用堿性溶液脫除。乙炔濃度高于99％。用作氯乙烯、醋酸乙烯酯單體的原料時，上述高濃乙炔尚需進一步用濃硫酸洗滌精制，以清除不飽和烴。
用途 乙炔火焰亮度很高， 在電燈尚未普及前大多用于工業(yè)及民用照明。乙炔在氧中燃燒時火焰溫度高達3000°C，因此廣泛用于焊接、切割金屬。60年代以前，乙炔曾是有機合成最重要的原料，以它為原料的主要產(chǎn)品有氯乙烯、醋酸乙烯、乙醛、丙烯腈、丙烯酸及丙烯酸酯、氯丁二烯、異戊二烯、丁二醇等，由這些產(chǎn)品可進一步合成種類繁多的有機化工產(chǎn)品。60年代末以來，隨著石油化工的發(fā)展，除丁二醇仍主要由乙炔生產(chǎn)外，其余品種大多以烯烴為原料生產(chǎn)。但是由于乙炔化學(xué)性質(zhì)十分活潑，以乙炔為原料的精細化工產(chǎn)品的生產(chǎn)近年來發(fā)展很快，例如從乙炔合成γ-丁內(nèi)酯、丙炔醇、甲基丁炔醇、甲基戊炔醇、丁炔二醇、二甲基己炔二醇、四氫呋喃、Ν－甲基吡咯烷酮、乙烯基醚、甲基庚烯酮等中間體，進而加工成多種醫(yī)藥、香料、增塑劑、表面活性劑、紡織助劑及食品添加劑、膠粘劑等。
安全和貯運 乙炔易燃、易爆、易分解，在接觸熱物體、電弧或因加壓而發(fā)熱時，均能爆炸地分解為碳和氫。壓力愈高，容器截面愈大，愈易分解。在高壓及大口徑管道情況下，爆炸性火焰還能沿管道延伸。乙炔在空氣中的著火范圍與管徑大小有關(guān)：常壓下內(nèi)徑大于50mm時為2.5％～80.0％(體積)，0.8mm時減為8％～10％。由于乙炔的不安全性，在設(shè)計存放輸送乙炔的容器、管道及壓縮機時都必須充分考慮乙炔分解的可能，即必須考慮壓力、溫度、熱源、熱分解時可能達到的最高壓力等因素。存貯乙炔的高壓容器中必須充滿高孔隙度固體，并加入丙酮，利用丙酮對乙炔的高溶解度以貯存更多的乙炔并提高安全性，一般貯存壓力在2074～2419kPa。向乙炔容器中送氣時要注意正確選擇壓縮機、控制壓力升高速度，注意冷卻氣體和除水等。
發(fā)展趨勢 在石油化工中管式爐裂解制乙烯過程有0.2％～1％(質(zhì)量)的乙炔同時生成，一般均用選擇加氫催化劑轉(zhuǎn)化為乙烯、乙烷。目前，用溶劑吸收乙炔供加工利用，成本太高，但若裂解原料向重質(zhì)化改變時，乙炔在裂解氣中含量將增加，這是乙炔的一個潛在來源。
石油價格波動，各國對煤制乙炔開始重視。英國煤炭利用研究協(xié)會 (BCURA)以含氫的氬等離子流電弧爐使煤中所含碳的20％～40％轉(zhuǎn)化為乙炔；美國能源部資助的阿芙科公司氫等離子電弧爐從煤制乙炔的中間試驗規(guī)模為每日10t，電弧爐容量1MW，被認為具有工業(yè)開發(fā)前途。高爐法制電石因消耗焦炭較多，還消耗純氧，電石生產(chǎn)成本較高，未得到發(fā)展。80年代，研究改用粉煤代焦與石灰一同加入高爐，下部鼓入純氧，同時得到電石與高濃度一氧化碳，經(jīng)濟上較有競爭力。其他國家也在進行各種煤制乙炔的研究開發(fā)工作。
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