干法乙炔裝置運(yùn)行總結(jié)

袁捷才

（廣西柳化氯堿有限公司，廣西 鹿寨545600）

廣西柳化氯堿有限公司“10 萬(wàn)t/a 聚氯乙烯新建項(xiàng)目”于2010 年5 月建成投產(chǎn)，至今已連續(xù)運(yùn)行了二年多，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。項(xiàng)目配套采用干法乙炔發(fā)生工藝，共有2 套乙炔發(fā)生器，每套設(shè)計(jì)產(chǎn)能為2 500 m3/h，在試生產(chǎn)初期，此套乙炔發(fā)生裝置運(yùn)行不太正常，出現(xiàn)不少問(wèn)題和故障，后經(jīng)過(guò)改進(jìn)、完善，使工藝得以優(yōu)化，生產(chǎn)故障率大大降低，生產(chǎn)能力及各項(xiàng)工藝指標(biāo)合格率顯著提高，確保了生產(chǎn)的連續(xù)、安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

1 工藝流程簡(jiǎn)述

經(jīng)過(guò)電石破碎工序初步破碎后的合格電石 （粒徑≤50 mm）， 由輸送皮帶機(jī)送入原料電石儲(chǔ)槽，經(jīng)電動(dòng)振動(dòng)給料器將電石均勻送入電石高效細(xì)碎機(jī)進(jìn)行粉碎， 粉碎后的電石自流進(jìn)入1# 斗式提升機(jī)， 提升至電石振動(dòng)篩進(jìn)行篩分處理， 合格粒徑（≤3 mm）的電石進(jìn)入成品電石儲(chǔ)槽，經(jīng)螺旋輸送機(jī)送入2#斗式提升機(jī)， 通過(guò)2#斗式提升機(jī)送至電石稱重槽和電石加料斗備用。 電石振動(dòng)篩篩分處理后粒徑不合格（≥3 mm）的電石通過(guò)溜管回到電石高效細(xì)碎機(jī)進(jìn)行再粉碎。

來(lái)自電石細(xì)碎工序經(jīng)細(xì)碎、 篩分處理的合格電石進(jìn)入電石加料斗， 通過(guò)雙螺旋電石給料機(jī)將粉狀電石均勻地從發(fā)生器側(cè)面分別送入干式乙炔發(fā)生器的一、二層。在發(fā)生器攪拌和相應(yīng)的發(fā)生水噴射作用下，電石與水反應(yīng)生成乙炔氣體，并從發(fā)生器下部乙炔氣出口排出， 進(jìn)入除塵冷卻塔進(jìn)行除塵和冷卻處理。 電石進(jìn)入發(fā)生器一、二層后，經(jīng)攪拌從發(fā)生器中心孔下落至第三層， 再經(jīng)過(guò)攪拌從發(fā)生器三層層板的外周下落至發(fā)生器第四層層板， 在第四層攪拌的作用下，四層層板上的電石從第四層層板中心孔落下至第五層，如此循環(huán)運(yùn)動(dòng)，最后電石灰渣從第十層中心孔排出，通過(guò)電石渣排出機(jī)的作用，電石渣被送入電石渣輸送皮帶機(jī)， 通過(guò)斗式提升機(jī)送入電石渣儲(chǔ)槽，或者直接送到電石渣罩棚，貯存或外運(yùn)處理。

來(lái)自乙炔發(fā)生器的乙炔氣通過(guò)自壓進(jìn)入除塵冷卻塔進(jìn)行除塵和冷卻， 除塵冷卻塔除塵洗滌水通過(guò)噴淋水泵抽送，經(jīng)過(guò)噴淋水冷卻器冷卻后，進(jìn)入除塵冷卻塔進(jìn)行洗滌冷卻，噴淋水經(jīng)過(guò)沉淀、澄清、冷卻后，循環(huán)使用。

出除塵冷卻塔的洗滌水， 靠位差自流入電石渣沉降池， 經(jīng)自然沉降后的上清液自流入清液池，然后， 通過(guò)噴淋水泵抽送到上清液冷卻器冷卻后再進(jìn)入除塵冷卻塔循環(huán)使用。 電石渣沉降池沉降下來(lái)的電石渣由渣漿泵抽送到板框壓濾機(jī)壓濾， 清液回到清液池，濾渣外運(yùn)處理。循環(huán)上清液冷卻器配備了清洗液，進(jìn)行上清液冷卻器的交替洗滌，以清除冷卻器結(jié)垢，保證冷卻器的良好運(yùn)行狀態(tài)。

出除塵冷卻塔的乙炔氣中含有水蒸氣、硫化氫、磷化氫和少量氮?dú)?。通常，干式乙炔器發(fā)生的乙炔氣中硫化氫含量較濕式發(fā)生器多0.02%～0.05%， 但因原料電石不同，最高可達(dá)到將近1%，并且不均衡現(xiàn)象十分明顯。對(duì)于這種乙炔氣進(jìn)行凈化時(shí)，濕法乙炔工藝現(xiàn)有的清凈操作較困難， 而且有降低純度的可能。干式發(fā)生器裝置中設(shè)置了單獨(dú)脫硫的裝置，預(yù)先將硫化氫脫除是比較合理的，所以，出除塵冷卻塔的乙炔氣首先進(jìn)入列管式冷卻器， 用5 ℃水進(jìn)行再冷卻，冷卻后的乙炔氣進(jìn)入脫硫塔，用5%～10%NaOH溶液進(jìn)行噴淋洗滌，以脫除乙炔氣中的硫化氫。脫硫塔用過(guò)的廢堿液排入電石渣沉降池作為除塵洗滌水回收使用。

出脫硫塔的乙炔氣通過(guò)正水封進(jìn)入乙炔清凈工序以脫除殘留的硫化氫、磷化氫、氨、砷化氫等雜質(zhì)氣體。 這些雜質(zhì)會(huì)對(duì)氯乙烯合成工序的氯化高汞觸媒進(jìn)行不可逆吸附，加速觸媒活性的下降，其中，磷化氫（特別是P2H4）會(huì)降低乙炔自燃點(diǎn)，與空氣接觸會(huì)自燃，形成安全隱患，均應(yīng)徹底脫除，所以干式乙炔發(fā)生裝置仍需配備乙炔氣清凈系統(tǒng)。

2 出現(xiàn)的問(wèn)題及改進(jìn)措施

干法乙炔發(fā)生裝置建成后，經(jīng)過(guò)試運(yùn)行，主要工藝裝置—電石細(xì)碎裝置和乙炔發(fā)生裝置基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，取得了預(yù)期的效果，但附屬除塵冷卻水循環(huán)冷卻裝置和發(fā)生水裝置暴露出工藝路線長(zhǎng)、能耗大、易結(jié)垢、易堵塞、操作繁瑣等問(wèn)題。 經(jīng)過(guò)分析、總結(jié)，實(shí)施了一些技術(shù)改造，優(yōu)化了工藝，簡(jiǎn)化了工藝流程，取消了3 臺(tái)工藝泵，2 個(gè)除塵水中間貯槽和1 條皮帶輸送機(jī)， 增設(shè)循環(huán)冷卻水管及流量計(jì)導(dǎo)淋水管等，使電耗下降，環(huán)境改善，操作更方便，運(yùn)行更穩(wěn)定。

2.1 上清液冷卻工藝改造

上清液是從清液池泵出的， 直接打入除塵冷卻塔， 用于噴淋剛出乙炔發(fā)生器的高溫并含電石渣粉塵的乙炔氣冷卻水。為了杜絕廢水排放、降低乙炔溶解損失、節(jié)省用水量，這些冷卻水是閉路循環(huán)的，從除塵冷卻塔排出的高溫含塵濁液，通過(guò)自然沉降、換熱器冷卻后，變成溫度較低（40～50 ℃）的上清液再噴淋高溫乙炔氣，如此反復(fù)循環(huán)。原技術(shù)合作方設(shè)計(jì)的工藝流程線路太長(zhǎng)、設(shè)備多、操作繁鎖，2 個(gè)冷熱上清液貯槽的液面難平衡，增加了設(shè)備的泄漏隱患，設(shè)備的維修工作量和維修費(fèi)用也相應(yīng)增加。為此，實(shí)施了“上清液冷卻工藝改造項(xiàng)目”，只增設(shè)了1 段長(zhǎng)約4 m 的? 159 mm×4.5 mm 碳鋼管和2 個(gè)DN150的截止閥，使工藝流程得到優(yōu)化。改造前和改造后的工藝流程示意圖分別見(jiàn)圖1 和圖2。

從圖1、圖2 可以看出，改造后的工藝流程非常簡(jiǎn)潔、實(shí)用，省去了2 個(gè)貯槽（每個(gè)40 m3），2 臺(tái)泵（每臺(tái)功率55 kW）。正常生產(chǎn)時(shí)，每小時(shí)節(jié)電約100 kW·h。

2.2 除塵水工藝改造

干法乙炔發(fā)生器產(chǎn)生的粗乙炔氣不僅溫度高，還含有電石渣粉塵，因此，要在除塵冷卻塔內(nèi)進(jìn)行噴淋洗滌、冷卻，將粉塵捕集下來(lái)，得到純凈及冷卻的乙炔氣。進(jìn)入除塵冷卻塔內(nèi)的噴淋水稱為上清液，排出的含少量電石渣漿的熱濁水稱為“除塵水”，除塵水流入沉降池自然沉降后， 清液溢流到上清液池循環(huán)使用。 原設(shè)計(jì)工藝流程設(shè)備多、操作繁鎖，除塵水貯槽液位很難平衡，經(jīng)常出現(xiàn)抽空或滿溢現(xiàn)象，除塵水輸送泵的機(jī)封泄漏頻繁，維修工作量大，維修費(fèi)用及運(yùn)行電耗都很高，同時(shí)，工藝管道、除塵水貯槽積聚電石渣后，經(jīng)常出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。 為此，實(shí)施了“除塵水工藝改造項(xiàng)目”， 取消除塵水貯槽和除塵水輸送泵，將除塵冷卻塔出來(lái)的除塵水利用位差直接引到電石渣沉降池。 改造前和改造后的工藝流程示意圖分別見(jiàn)圖3、圖4。

改造后省去了1 個(gè)除塵水貯槽（30 m3）和1 臺(tái)泵（75 kW），每小時(shí)可節(jié)電約70 kW·h，且消除了除塵水輸送泵的泄漏和堵塞，改善了現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。

2.3 電石渣輸送工藝改造

干法乙炔發(fā)生器排出的電石渣為干粉末狀，含水量為8%～12%，溫度為80～90 ℃，在貯存過(guò)程中易回潮粘結(jié)及粘堵，在溜槽內(nèi)滑動(dòng)或撒落時(shí)，易產(chǎn)生揚(yáng)塵，因此，在輸送過(guò)程中，應(yīng)盡量避免臨時(shí)貯存和設(shè)備間倒轉(zhuǎn)，否則，易發(fā)生堵料、揚(yáng)塵等故障和環(huán)境污染。實(shí)施了“電石渣輸送工藝改造項(xiàng)目”，取消了斗式提升機(jī)、2 個(gè)電石渣貯槽、電石渣增濕機(jī)、星型給料機(jī)、2# 排渣皮帶等6 臺(tái)設(shè)備， 只用1 條輸送皮帶即把電石渣送到電石渣罩棚， 并且在電石渣輸送皮帶的落料溜槽處安裝水霧噴淋裝置， 利用水霧噴淋除塵，消除電石渣下落時(shí)的揚(yáng)塵。改造前后的工藝流程示意圖分別見(jiàn)圖5、圖6。

2.4 新增保護(hù)氮?dú)夤芫€改造

原技術(shù)合作方設(shè)計(jì)的電石細(xì)碎工序設(shè)備、 管道是沒(méi)有氮?dú)獗Ｗo(hù)的，由于電石具有吸潮性強(qiáng)，易水解產(chǎn)生乙炔的特性， 乙炔與空氣混合后形成極易爆炸的混合氣體， 當(dāng)受到電石破碎過(guò)程中撞擊發(fā)出的火花或者摩擦發(fā)熱等能量引發(fā)，就會(huì)發(fā)生爆炸，是一個(gè)比較重大的安全隱患。實(shí)施了“新增保護(hù)氮?dú)夤芫€改造項(xiàng)目”，對(duì)電石細(xì)碎工序的工藝設(shè)備增設(shè)保護(hù)氮?dú)夤芫€及氮?dú)饬髁坑?jì)，當(dāng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通入規(guī)定流量的保護(hù)氮?dú)猓档拖到y(tǒng)內(nèi)的氧含量，縮小系統(tǒng)內(nèi)混合氣體的爆炸極限范圍，這樣可極大地降低系統(tǒng)發(fā)生爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。 同時(shí)，還通過(guò)制訂操作控制規(guī)程，定期（2 h）取樣分析，嚴(yán)格控制系統(tǒng)內(nèi)含量小于1%，并做好記錄，確保系統(tǒng)內(nèi)不形成爆炸性的混合氣體。

2.5 乙炔發(fā)生水工藝改造

原設(shè)計(jì)的發(fā)生水工藝流程為， 冷卻后的上清液作為發(fā)生水，用發(fā)生水泵加壓后，再經(jīng)流量計(jì)計(jì)量、調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量后，送入發(fā)生器作為電石的反應(yīng)用水。 通過(guò)試生產(chǎn)，發(fā)現(xiàn)發(fā)生器的發(fā)生水噴嘴很快就會(huì)堵塞，經(jīng)過(guò)分析是因?yàn)樯锨逡簝?nèi)含有微量電石渣漿，逐漸粘結(jié)在噴咀上造成的。 為此，實(shí)施了“發(fā)生水工藝改造項(xiàng)目”， 即增設(shè)1 根DN100 的工業(yè)水管和1 個(gè)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，利用原冷卻上清液貯槽作為工業(yè)水貯槽，接入比較干凈且價(jià)格低廉的工業(yè)水，再經(jīng)發(fā)生水泵加壓后，由流量計(jì)計(jì)量，調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量后送入發(fā)生器作為反應(yīng)用水。 改造后，發(fā)生器噴咀粘堵現(xiàn)象明顯減輕，霧化效果得到提高，噴嘴清洗周期大大延長(zhǎng)，由6 個(gè)月延長(zhǎng)到12 個(gè)月左右，發(fā)生水系統(tǒng)管道、管件、閥門、流量計(jì)堵塞現(xiàn)象得到消除，運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性得到提高。

2.6 其他改進(jìn)措施

（1）在乙炔孔板流量計(jì)前加裝1 根DN50 導(dǎo)淋管，將冷凝液排出，提高乙炔流量計(jì)的靈敏度和準(zhǔn)確度。

（2）改大原料電石儲(chǔ)槽，將2 個(gè)原料電石儲(chǔ)槽由6 m3改大到12 m3， 解決了原料電石儲(chǔ)槽容積小、易滿料外溢的工藝故障，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

（3）加固乙炔發(fā)生器排渣機(jī)機(jī)座，解決了排渣機(jī)負(fù)荷增大時(shí)機(jī)座拉裂問(wèn)題。

（4）除塵冷卻塔噴淋水上水支管由DN40 改為DN50，解決了管內(nèi)結(jié)垢多，使用周期短的問(wèn)題，使用周期由半年延長(zhǎng)到1 年。

（5）電石振動(dòng)篩進(jìn)料溜管內(nèi)加裝斜擋板，避免電石對(duì)篩網(wǎng)面的直接沖擊， 減少振動(dòng)篩篩網(wǎng)損壞造成的堵料故障，延長(zhǎng)使用周期。

3 運(yùn)行效果分析

5 000 m3/h 干法乙炔發(fā)生裝置于2010 年5 月建成投產(chǎn)，到2010 年12 月，已連續(xù)運(yùn)行了2 年。其間，雖然因受聚氯乙烯市場(chǎng)低迷及原料電石供應(yīng)不足的影響，2臺(tái)乙炔發(fā)生器只能輪換開(kāi)1 臺(tái)，但經(jīng)過(guò)測(cè)試和每個(gè)月的工藝指標(biāo)考核， 單臺(tái)乙炔發(fā)生器的產(chǎn)氣量達(dá)到2 450 m3/h， 達(dá)到設(shè)計(jì)能力（2 500 m3/h）的98%；乙炔純度（指標(biāo)≥98.5%）合格率每月均達(dá)到100%；電石渣含水（指標(biāo)為8%～12%）合格率每月均達(dá)到97%；電石渣夾帶生電石（指標(biāo)為零）合格率每月均達(dá)到98%；乙炔氣收率每月均達(dá)到98%。 主要工藝考核指標(biāo)已達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 從環(huán)?？己酥笜?biāo)來(lái)看，平均每噸聚氯乙烯產(chǎn)生干電石渣約二噸；平均每噸PVC 產(chǎn)生 “廢水”（指乙炔發(fā)生時(shí)加入稍過(guò)量的水，用于汽化帶出熱量，后又在乙炔除塵塔和冷卻器中冷凝下來(lái)的水，以及沖洗設(shè)備水）約0.22 m3；沒(méi)有“廢氣”產(chǎn)生；干電石渣全部外銷給水泥廠、制磚廠、污水中和處理廠等企業(yè)；“廢水” 全部打到公司污水處理站處理合格后達(dá)標(biāo)排放，“三廢” 得到綜合利用及處理，沒(méi)有外排，沒(méi)有環(huán)境污染。從生產(chǎn)實(shí)踐來(lái)看，干法乙炔裝置的改造、優(yōu)化是成功的。

4 存在問(wèn)題

（1）干法乙炔發(fā)生裝置對(duì)原料電石的粒度要求比較嚴(yán)格，電石破碎設(shè)備多，流程長(zhǎng)，即固體物料的粉碎、輸送、貯存等機(jī)械設(shè)備多，工藝流程長(zhǎng)，電石含有硅鐵等雜質(zhì)，硬度也很大，破碎時(shí)又產(chǎn)生粉塵，因此， 造成電石細(xì)碎工序機(jī)械設(shè)備磨損很快， 檢修頻繁，檢修工作量和檢修費(fèi)用高。 若設(shè)備維護(hù)、管理不細(xì)致，或者沒(méi)有根據(jù)運(yùn)行規(guī)律進(jìn)行預(yù)防性檢修，就會(huì)頻繁造成設(shè)備故障而停車檢修， 這也是干法乙炔技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵難題。

（2）干法乙炔發(fā)生裝置屬于氣固相反應(yīng)裝置，即電石幾乎是與水蒸氣反應(yīng)，反應(yīng)溫度比較高，發(fā)生器內(nèi)充滿飽和水蒸氣，當(dāng)發(fā)生器計(jì)劃停車，或臨時(shí)停車時(shí)，溫度下降，水蒸氣冷凝下來(lái)后與電石粉結(jié)合并粘結(jié)在發(fā)生器內(nèi)壁、攪拌器、層板上，造成發(fā)生器下料速度減慢，負(fù)荷提不上，不得不定期清理。一般地，滿負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)，約半年必須清理1 次，這也會(huì)對(duì)生產(chǎn)負(fù)荷造成一定的影響。

（3）干法乙炔發(fā)生裝置反應(yīng)溫度高（110～150 ℃），造成乙炔氣中夾帶的一些有機(jī)物雜質(zhì)比較多， 會(huì)在后工序的冷卻、 脫硫設(shè)備中沉積下來(lái)， 必須定期清理，如脫硫塔的填料上就沉積熔點(diǎn)為120 ℃，不溶于水、堿、酸，微溶于有機(jī)溶劑的黃色、脆性固體雜質(zhì)，造成填料層阻力增大，需定期（約半年）清理，影響到生產(chǎn)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

5 下一步優(yōu)化及改進(jìn)計(jì)劃

（1）改進(jìn)設(shè)備制造性能及質(zhì)量。 由于目前電石破碎、 粉碎機(jī)械及設(shè)備均選用通用型礦山機(jī)械設(shè)備，其材質(zhì)、硬度、耐腐性能還是達(dá)不到長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的要求，除多加強(qiáng)摸索、改造外，還要多與機(jī)械設(shè)備制造廠家交流、合作，以改進(jìn)設(shè)備性能，延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備使用周期，減少檢修工作量，同時(shí)，計(jì)劃再增設(shè)1 臺(tái)永磁除鐵器，提高除鐵效果，減輕硅鐵對(duì)破碎機(jī)的磨損。

（2）再新增1 套干法乙炔發(fā)生裝置，同時(shí)，改進(jìn)發(fā)生器的攪拌器結(jié)構(gòu)，減輕電石渣粘結(jié)量，延長(zhǎng)乙炔發(fā)生器的清理周期， 確保乙炔發(fā)生器檢修時(shí)不影響生產(chǎn)負(fù)荷。

（3）增加除塵冷卻塔的噴嘴數(shù)量，增加噴淋水量，從而增強(qiáng)其除塵、洗滌、冷卻效果，使有機(jī)物雜質(zhì)盡量洗出，減少在后續(xù)設(shè)備中的夾帶、沉積，采用孔隙率更大的填料，減輕填料層的阻力，延長(zhǎng)脫硫設(shè)備的檢修周期，使生產(chǎn)連續(xù)、高負(fù)荷運(yùn)行。

6 結(jié)語(yǔ)

干法乙炔發(fā)生裝置經(jīng)過(guò)優(yōu)化、改造后，連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行了2 年，創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的目標(biāo)。 生產(chǎn)實(shí)踐證明，其具有安全、清潔、環(huán)保、投資省、占地面積小、集中控制程度高、電石渣易處理、勞動(dòng)強(qiáng)度低、乙炔氣純度高、消耗低等優(yōu)點(diǎn)，但仍有一些問(wèn)題需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善，尤其是設(shè)備的耐用性能問(wèn)題和工藝優(yōu)化問(wèn)題等。