乙炔：生产、用途与操作安全全览
背景
乙炔(C₂H₂)为无色可燃气体，具特殊气味。液化、压缩、加热或混合空气时极易爆炸，生产操作需严格安全措施。主要工业角色为有机化工原料，特别是制聚氨酯聚酯塑料的1,4-丁二醇。第二大用途为氧乙炔焊割燃料。商业衍生品如乙炔黑(干电池用)与乙炔醇(维生素合成中间体)增值显著。
原材料
乙炔为两碳两氢烃(C₂H₂)。商业生产可用多种原料，工艺各异。
最直接法：碳化钙(CaC₂)水解生成乙炔与碳酸钙浆：
CaC₂ + 2H₂O → C₂H₂ + Ca(OH)₂。
替代路线用天然气(主甲烷)、原油、石脑油、重油、煤。原料高温裂解生成含氢、一氧化碳、二氧化碳、乙炔等混合气。乙炔再经水、无水氨、冷甲醇或丙酮等溶剂溶解分离。
制造工艺
化学反应法(湿法)
碳化钙颗粒(典型2mm×6mm)加入预注水反应室。放热剧烈，须控温防燃。旋转桨搅拌浆料，压控进料维持气流。乙炔上浮经水喷冷却，过阻火器出室。沉降碳酸钙定期排至沉淀池，浓缩干燥后作污水处理助剂、酸中和剂或筑路土壤改良剂销售。
热裂解法
高温裂解烃类生成乙炔等气体。常法用天然气加热至~650°C(1200°F)入燃烧室。热气文丘里管混氧自燃于百余窄道，温升至~1500°C(2730°F)。约三分之一甲烷转化乙炔，其余燃烧。水喷淋急淬得富一氧化碳、氢、少量乙炔气流。水洗除烟尘，N-甲基吡咯烷酮二级洗涤捕集乙炔。溶剂入分离塔蒸出纯乙炔气收集。
储存与操作
因爆炸性，乙炔储运须严苛条件。管道极低压短距输送，通常仅至邻厂。焊割用乙炔装专用钢瓶，填吸附剂(如硅藻土)与少量丙酮。气体溶于丙酮约2070 kPa(300 psi)，中和爆炸性。开瓶阀压降释放受控气流供焊炬。
质量控制
B级乙炔适氧乙炔焊割，杂质≤2%，多为化学反应法产。A级乙炔供化学合成，杂质≤0.5%，通常热裂解法产，视工艺原料或需额外提纯。
未来展望
乙炔需求预计温和增长(年2-4%)，随新转化技术涌现。显性进展为菲利普斯石油催化剂将乙炔转乙烯，变蒸汽裂解废品为聚乙烯宝贵原料。
制造工艺