电石晶体结构

事情直到30年后的1892年才有了转机，这一年法国人海洛尔特发明了电弧炉，电弧炉利用电极放电效应能够产生局部的极高温度。在电弧的作用下，焦炭和生石灰在电炉中可以进行反应生成碳化

钙。焦炭和生石灰都是非常便宜的原料，如此一来电石的大量生产就成为了可能。

就在同一年，美国工程师威尔逊建造了一台工业级别的电弧炉。当然他的目的是开发一种生产铝的工艺。当时电解铝工艺刚刚出现（1889年），而威尔逊试图找到一种更加廉价的生产方式。威尔

逊对于化学并不了解，他试图用焦炭与生石灰反应生成钙，然后去还原氧化铝得到金属铝。当然这个反应没有成功，作为反应的副产物他却得到了电石。

电弧炉因为能够产生高温因此常见于钢铁工业中

威尔逊很快认识到了电石的作用，电石加水以后可以生成乙炔。乙炔可以燃烧，这样一来就可以作为燃料使用了。威尔逊对乙炔燃料进行了推广，可是到了实际使用过程中却发现，乙炔燃料有一

系列的问题。首先乙炔燃烧温度很高，非常暴力不稳定。其次乙炔压缩非常危险，因此并不是一个燃料的好选择。

后来人们乙炔可以大量溶解在丙酮中，再结合乙炔燃烧的高温使得乙炔火焰在金属切割和焊接中得到广泛的应用

电石的合成是一个吸热反应需要在2000摄氏度的高温下进行。在电石的合成过程中，原料分批从加料斗中加入电弧炉。电弧炉内有三组电极，电极放电产生电弧和高温，使所有原料呈现融熔状

态，并进行反应。反应结束以后熔融的电石流入电石锅，并由拖车拖出冷却，经过破碎后得到小块的电石。

经过破碎的电石需要加水才能生成乙炔，这个过程也比较复杂，首先这是一个液固反应。反应过程中会释放大量热量，同时反应生成的氢氧化钙还会附着在电石表面阻碍反应进一步进行。电石加

水的反应器大概分为干法和湿法。比较传统的方法是湿法的原理就是在电石中加入大量的水，这些水首先可以吸收反应的热量，其次也可以溶解电石表面的氢氧化钙。当然缺点就是这些水是大大

过量的最后都会成为废水，难以处理。比较先进的是干法，设备有很多种类，其特点就是将少量的水喷淋到电石上，生产乙炔。至于电石表面沉积的氢氧化钙，利用搅拌器或者齿耙进行翻动，通

过碰撞将氢氧化钙剥离下来。干法可以减少废水，但是设备都比较复杂。

干法乙炔发生器

电石法乙炔是一个液固反应，液固反应连续化对设备要求比较高，同时产生的废水也多，而且要烧电石能耗也不低，属于一个落后的工艺。现代化工中比较常用的就是通过甲烷裂解来生产乙炔，

实际上这个反应在热裂解里就有。在上一期里我们说到裂解气后处理中有一步就是除去乙烯。热裂解温度较低的情况下会生成乙烯，温度过高时乙炔产量就会增加。甲烷在温度达到1500℃的时候

就会裂解生成乙炔。

乙炔含有碳碳三键具有非常大的化学活性。乙炔水化以后可以生成乙醛，进一步氧化生成醋酸，这在当时是醋酸的连接来源之一。这一系列反应在19世纪80年代就已经出现了，随着电石制备的廉

价化，这套工艺最终得以大规模生产。此外在热裂解工艺生产乙烯之前，一度也有使用乙炔加氢制备乙烯的工艺。

乙炔的另一个重要意义在于其碳碳三键进行一步加成反应以后可以生成诸如乙烯，氯乙烯，丙烯腈，丙烯酸和丙烯酸酯这一类的物质。这类物质即含有碳碳双键，又含有其他基团，进行加成反应

以后就可以形成各种具有特色的高分子聚合物，包括合成树脂与合成橡胶之类的。

乙炔下游产品

乙炔化工的另一个大发展时期在20世纪40年代，这个发展再一次与二战及悲剧的德国人有关。德国本身是一个多煤少油的国家，战争一开始，德国不得不利用他的煤炭资源生产化学品。导致当时

全球电石有一半都是德国人生产的。在此后的20年中，由于热裂解技术还在改进中，乙烯产量还没有后来这么大。另外，以乙烯为中心的众多合成反应尚在发展中，乙炔化工依旧不可替代。但从

20世纪70年代以后，随着烯烃制备越来越容易，生产相同的产品，从乙烯出发，成本更加低廉。乙炔的地位逐步在下降，乙炔化工渐渐有淡出历史舞台的趋势。

进入新世纪以后，有一段时间油价处于高位，再加上当时普遍认为石油资源即将枯竭。出于对石油化工的替代目的，天然气化工与煤化工的技术再一次被重视起来。天然气中的甲烷裂解就可以生

产乙炔，但是要制备乙烯相对困难。因此天然气化工与煤化工需要以乙炔和合成气为核心组织流程。当然乙炔化工包括整个煤化工和天然气化工的前景实际上都与油价有关，后来随着油价降低，

这些技术的发展终究有限。

我国溶解乙炔生产始于1920年，当时法商在上海市徐家汇路开设东方氧气公司，带来了法国的溶解乙炔技术和成套设备及气瓶，主要用于金属焊接、切割及沿海航标灯照明。由于独家垄断带来丰

厚利润引起中国民族资本家注意，1934年上海中国工业炼气股份有限公司成立，股东中还有后来任国民党副总统的严家淦，并从德国引进一套6m3/h溶解乙炔装置，一套30m3/h制氧设备。1935

年又从日本引入一套600kVA电石生产装置，在上海市河间路由日本技师指导生产出第一炉电石，结束了我国电石工业的空白历史。抗战爆发后沿海城市沦陷，其中以电力及照明火油最

为紧缺。当时的国民党政府在四川涪陵地区桃花溪建立水电站，生产廉价水电为解决照明，同时电石生产企业也相应建立。1941~1942年间在四川省重庆市及涪陵地区一带陆续建了许多电石厂。

生产的电石基本用于制造乙炔气用于抗战后方电力不足的照明，并不是用于金属热加工及航标灯，所以规模均比较小。

解放后在1954年掀起的第一个五年计划中，许多重点建设项目均附有溶解乙炔站的建设。到20世纪70年代末我国有乙炔站11座。例如辽宁丹东溶解乙炔厂，上海吴淞化工六车间，贵州清镇有机

化工厂乙醛车间等。充灌的溶解乙炔气瓶均有高压气瓶改装，多孔填料为活性炭，所以填料的孔隙率低、强度差、易下沉而安全性能差，20世界80年代以前共发生了十多起乙炔瓶的爆炸事故。

1978年11月23日国家建委、一机部颁发《乙炔站设计规范》。1981年6月4日，国家劳动总局颁发试行“溶解乙炔气瓶安全监督规程”；1981年12月根据该“规程”试制的溶解乙炔气瓶通过了

国家技术鉴定，第一代溶解乙炔气瓶诞生。1981年12月4日，国家劳动总局向国家经委提出“关于在全国推广使用溶解乙炔气瓶的建议”。1982年1月28日，国家经委和国家物资总局联合发出了

“关于在全国推广使用溶解乙炔气瓶问题的通知”文件，由化工部、机械部和国家物质局会签；文件对溶解乙炔的建设和设备供应，乙炔瓶的生产使用提出了具体的要求。为了更有计划有组织地

发展溶解乙炔工业，国家相关部分又相继颁布了各种规程和规范10余种。从此溶解乙炔工业进入了新的发阶段，随着改革开放、乡镇企业的蓬勃发展，溶解乙炔遍地开花。根据目前不完全统计在

册溶解乙炔生产厂已超过千家，产量在（20~25）×104t/a。