干法乙炔工艺介绍

[关键词] 干法乙炔工艺、运行总结、适用性、运行指标

[摘要] 本文总结了第一套干法乙炔生产装置运行一年来的经验及不足，介绍了标准化生产装置的运行指标和技术特点。

由北京瑞思达化工设备有限公司和寿光新龙电化集团合作开发的第一套干法乙炔生产装置于2006年12月29日通过了山东省科技厅的技术鉴定。此后又在不断总结运行经验的基础上，开发出新一代标准化干法乙炔生产装置，并于2007年8月12日投入工业化生产。新装置的各项指标完全达到设计要求，且操作方便，运行平稳。下面作简要介绍。

1 干法乙炔工艺简介

1.1 工艺简述

干法乙炔发生是用略多于理论量的水以雾态喷在电石粉上使之水解，产生的电石渣为含水量很低的干粉末；粗乙炔中水蒸气分压约为0.078Mpa；反应温度气相为90～100℃，固相温度为95～100℃；水与电石的比例约为1.2；反应热由水汽化带走，经由非接触式换热器传给循环水（没有溶解损失）；电石的水解率大于99.5%，乙炔收率大于98.5%。

1．2干法乙炔流程

1．2．1供料单元

供料单元：将粗电石密闭地破碎成干法工艺所需要粒度，并提升到细料仓中供发生单元使用。来自粗破碎的100毫米以下的电石块加入到粗料仓中；经过给料机加入到细破碎机；破碎后的电石经提升机输送至筛分机；合格的物料进入细料仓，不合格的返回破碎机。

1．2．2 乙炔发生单元

发生单元：将电石水解为粗乙炔和干电石渣，电石渣被密闭输送至渣仓或其它运输装置，粗乙炔经洗涤冷却后送入清静单元。

2.干法乙炔安全性

2.1 加料过程的安全性

电石通过带有密封装置的计量螺旋输送器连续密闭地加入发生器，密封可靠，无需置换，无泄露，安全可靠。

2.2 反应过程安全性

2.3 排渣过程的安全性

排渣过程是连续密闭的，密封压力可调并可靠，排渣机使用等压料封。

2.4 故障状态的安全性

2.4.1 突然停电

当系统突然停电，反应几乎立即停止。无需作任何处理。

2.4.2 设备故障

任何重要设备出现故障，均由程序采取相应的措施进行处理。遇到最严重的问题就停止加料，反应几乎立即停止。

3．干法乙炔工艺的经济性

3.1经济效益分析说明

以电石法年产10万吨PVC为例，通过比较新工艺（干法乙炔生产工艺）与传统工艺（湿法乙炔生产工艺）在设备投资、运行费用、人工费用、占地面积、乙炔收率、电石渣处理、水处理等几个方面的差异来说明新工艺的经济效益。

3.2 基本建设投资比较（节约865万元）

干法乙炔工艺相对湿法乙炔工艺无需沉降及压滤处理。仅此一项即可节约设备及土建投资865万元（年产10万吨PVC，以2004年价格计算，），减少占地1800平米。具体费用包括：压滤工段厂房120万，沉降池土建450万，渣浆处理土建25万，压滤机170万，设备费用80万其它配套20万。乙炔发生工段的厂房没有差异，设备投资相差无几。

3.3 运行费用比较（节约495万元）

湿法工艺仅压滤一项需要总的装机容量达600kW,电费240万元，工人50名，工资约80万元，设备维护费约50万元。同时，3台功率260kw空气压缩机产生的压缩空气总量的一半被用于压滤机，耗电125万元。干法乙炔工艺相对湿法乙炔工艺无需渣浆处理，所以降低了人工费用和设备运行费用。

3.4乙炔收率比较（节约600万元）

湿法工艺乙炔流失高于干法工艺的主要部位包括：发生器第二储料斗置换排空、发生器溢流液的溶解和夹带流失、发生器排渣流失等，另，湿电石渣的乙炔含量是溶解损失的3倍以上，而干电石渣的乙炔含量甚微。实际运行结果表明，采用干法乙炔工艺每吨PVC节约电石20多千克。以每吨电石3000元计，可节约成本600万元。

3.5水消耗比较（排放为零，减少水处理37万吨）

干法工艺所需要的水量只有0.7吨/吨电石，其余全部循环使用。所加入的水为废次氯酸钠。废次钠经一次循环使用后刚好与干法工艺用水量达到平衡，使得乙炔车间达到零排放。而湿法工艺的耗水量为7～9吨/吨电石，全年需要处理废水达42万吨。

3.6 电石渣处理费用比较（节约810万元）

干法工艺产生的电石渣比湿法工艺经压滤后的滤饼含水量低35%。用湿法工艺每生产1吨PVC产生电石渣1.8吨，含水量1吨，每干燥1.8吨电石渣需要150公斤标准煤，标准煤单价450元/吨，若用电石渣生产水泥，生产每吨PVC的电石渣处理费为81元，而干法工艺产生的电石渣用于生产水泥无需干燥，年产10万吨PVC节约成本810万元。

4.干法乙炔工艺的环境影响

4.1 无废水排放

干法乙炔生产装置所需的水为废次氯酸钠，不仅保护了环境，还回收了溶解乙炔。另外，与干法乙炔工艺配套的还有次氯酸钠废水循环利用工艺，实现整个车间无废水排放。

4.2 可实现无粉尘排放

若用电石渣生产水泥，可将其密闭输送至水泥厂。若用于制砖，可适当调整排渣湿度避免杨尘。

4.3 气体污染物排放

只有在排渣机出口处的水蒸气中能检测出0.02%的乙炔气体。

4.4 固体污染物

所排出的电石渣为优良的制作水泥的材料，亦可作其它建筑材料。

5． 第一套干法乙炔装置运行总结

5.1对电石质量的适应性问题

工业电石由于产地及生产批次(原料和工艺)的差异其品质也有较大差异，对乙炔发生而言主要表现在发气量和活性上。当要求电石渣含水量比较稳定时，需要不断地调整水比，而且在线水分检测仪运行的可靠性很低，必须靠人工采样分析。电石的发气量在200~300立方米/吨时，水比的调整范围波动很大（1~1.8）。

5.2 高产量时发生器内容易堵料

当发生器加料量在高位运行时，若含水量不适当就会造成内部堵料。此时表现为物料不经过耙齿推动而按预期路线运动，而是根本不做径向运动，物料就像土堆一样堆在耙壁前平移。直至把搅拌憋死。

5.3发生器内部耙齿沾料问题

每次遭遇电石质量突然变差时，比如活性降低或发气量降低时，由于事前无法预料，都会造成短时间湿度增加使耙齿沾料，这种沾结累积到一定时间就需要清理（3个月）。

5.4洗涤喷嘴堵塞问题

粗乙炔在冷却之前需要洗涤（兼有除硫作用），由于管路不可避免的会结垢，在水垢脱落时容易造成喷嘴堵塞，（清理周期2个月）。

5.5 电石输送管路磨损问题

密闭破碎的电石粉需要用管路来输送，在所有弯头部位都有严重的磨损，使用周期为4个月。

5.6电石渣扬尘问题

含水15%以下的电石渣扬尘问题比较严重，为了使运输方便，电石渣湿度不得不控制在15~30%之间。

5.7 破碎机轴承润滑问题

破碎机轴承必须每天加油，对操作工的责任心要求很高，若不能按时按量注油就会影响轴承寿命。

5.8 破碎机锤头寿命短

原来破碎机的锤头寿命为40天。

6.标准化干法乙炔生产装置的改进措施及效果

6.1 在发生器内精确控制含水量极大地提高了对电石的适应性

（这几乎是个革命性的改变）

新装置改变了以往的湿度控制回路，在程序上增加了湿度预估。在物料进入发生器内几分钟之内即检测并预判出该物料排出发生器的湿度，并提前干预。最终使电石发气量在260~305立方米/吨波动时，自动地将排渣湿度误差控制在0.5%以内。也就是说可以将出渣湿度精确控制在1% 以内，无需干燥，经过风选除掉硒铁等杂质后即可直接进入水泥生料混料仓。 对发生器内部水分的精确控制，也同时解决了耙齿沾料的问题。

现在实际运行结果为：

不区分电石质量（发气量260~305），不用人为干预水比，排渣湿度为：

0.5±0.39%

调整范围：0~15%

即使是发气量215~260立方米/吨的电石也可达到满意的效果。

6.1.1 这种改进的意义

本装置完全为干法水泥而设计：节省设备和能源，操控方便

水泥生料混料前电石渣需要干燥到含水量1%以下。按照新装置的运行状况，完全可以省去整个干燥工段。而如果电石渣含水量为6~10%，则需要的干燥装置如下（以20万吨PVC配套水泥厂为例）： 见下图

( 流程图)

（设备布置图）

除了上述设备之外，需要12万标准立方米/小时的460℃尾气，而干燥过后尾气温度要控制在180~200℃之间以适应电收尘工况。

若采用本装置排出的电石渣生产水泥，则无须干燥，直接在气流输送过程中通过一个减速段和储罐将铁渣和SiO2等大颗粒分离出来即可直接进混料仓，从而简化了水泥生产工艺。

6.1.2 适应国情，可操作性强

原来第一套生产装置在一定程度上借鉴了国外技术，只是改进了布料方式和排渣机构，在一定程度上提高了水分操作范围。但即使把湿度适应范围增加了7倍，实际操作中仍然要把电石依发气量和反应活性分类堆放，并频繁分析出渣水分，频繁调整水量，水分过高或过低都会出现堵料。

新的标准化装置是在对反应机理有了透彻认识以及对粉体力学有深刻理解之后全新设计的。它彻底解决了上述问题。运行两个多月以来从未区分过电石质量，也没有因为生产的实际需要分析过电石渣含水量。在此期间进厂电石发气量为260~305标准立方米/吨。除了标定时把水分调节到0～15％之外，一直把水分目标值控制在0.5%,检测过的最低含水量为0.08%,最高为0.7%。

6.2 产量大幅度提高

新装置内部结构的重大改进，使发生器壳体长度缩短两米后产量仍然能够达到4000标准立方米/小时以上，电石水解完全。

6.3 耙齿不沾料

由于发生器内湿度恒定，耙齿没有沾料机会。

6.4 洗涤器喷嘴可在线更换

6.5 电石输送管路弯头衬耐磨材料

6.6 电石渣密闭输送至料仓

6.7 破碎机加稀油强制润滑

6.8 破碎机锤头采用高耐磨合金

采用耐磨合金锤头，运行一个月后几乎没有磨损。预期至少能用4个月。

7. 干法乙炔标准化生产装置运行指标

7.1 产量：额定：2500标准立方米/小时

最小：1000标准立方米/小时

最大：4000标准立方米/小时

7.2 收率：大于98.5%

7.3 纯度：大于99%

7.4 电石渣含水量（控制指标）：0~3% （实际检测值为0.08~0.7%,）

7.5 废水排量：0

8. 25万吨PVC/年配套乙炔车间标准布置

（立面布置图，宽63m,高23 米）

（平面布置图，63m x15m,总平面尺寸依电石运输路途确定）

6. 关于湿法乙炔工艺改造

国内正在使用的湿法乙炔装置由于产量不同，制造年代不同而分为2.8米、3.0米、3.2米，高度也有较大差别。这些发生器完全可以在不改变厂房的情况下改成2500标准立方米乙炔／小时的干法装置。

7． 结束语

干法乙炔标准化生产装置的成功投产，是PVC行业从业人员互相合作、开拓进取的结果，是整个研发团队胆识、勇气、智慧和坚忍不拔精神的体现；为PVC行业节能减排及可持续发展提供了一条新的途径。