溶解乙炔氣回收技術(shù)在濕法乙炔氣生產(chǎn)中的成功應(yīng)用

王真松，曹思亮，李海霖，張偉偉，韓亞蘭

（寧夏英力特化工股份有限公司，寧夏 石嘴山 753202）

國電寧夏英力特化工股份有限公司第二條生產(chǎn)線（12萬t PVC/a、10萬t燒堿/a）于2007年10月開車一次成功，該生產(chǎn)線應(yīng)用的大部分生產(chǎn)裝備都達(dá)到了當(dāng)今國內(nèi)先進(jìn)水平，裝置開車率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，產(chǎn)品主要消耗已達(dá)到了同行業(yè)先進(jìn)水平。為了進(jìn)一步降低主要產(chǎn)品PVC的電石消耗，該公司將2012年6月開建的溶解乙炔氣回收裝置于2012年12月初正式投入系統(tǒng)運(yùn)行，該裝置運(yùn)行安全、穩(wěn)定，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 濕法乙炔氣生產(chǎn)的工藝流程

界外送來的電石破碎成30～50 mm的粒徑后，從乙炔發(fā)生器頂部加入發(fā)生器，與發(fā)生器頂部進(jìn)入的水發(fā)生水解反應(yīng)，生成的乙炔氣從發(fā)生器頂部溢出進(jìn)入乙炔氣總管，反應(yīng)后的電石渣漿從發(fā)生器的溢流管（錐體下部溢流）流出，排至電石渣漿濃縮池，殘留的矽鐵定時(shí)從發(fā)生器排渣口排出。產(chǎn)生的乙炔氣經(jīng)乙炔氣水洗塔、冷卻塔、清凈塔和中和塔進(jìn)行冷卻、精制后，送至氯乙烯生產(chǎn)工序作為氯乙烯單體的生產(chǎn)原料氣。

2 濕法乙炔生產(chǎn)過程中乙炔氣損失的機(jī)理

（1）電石反應(yīng)不完全。電石從發(fā)生器上部加入與水反應(yīng)，渣子從底部排出到沉降池，沉降池中仍有氣泡產(chǎn)生，說明有沒有完全反應(yīng)的小顆粒電石，電石質(zhì)量越差，反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，排渣次數(shù)越多，排出的電石顆粒越多。

（2）電石反應(yīng)后生成的渣漿通過溢流排出，乙炔氣在渣漿中為過飽和溶解，按理論計(jì)算，80℃渣漿中的乙炔遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到飽和。

（3）電石與水反應(yīng)生成的電石渣組分中有細(xì)微的氫氧化鈣，具有很強(qiáng)的吸附能力，能吸附大量的乙炔氣隨渣漿排到渣池。

（4）發(fā)生器排渣次數(shù)越多，隨排渣損失的乙炔氣越多。

3 溶解乙炔回收技術(shù)改造方案

在乙炔工序空地新建1套溶解乙炔回收裝置，設(shè)備包括電石渣漿泵、渣漿汽提塔、乙炔氣冷卻器、水環(huán)真空泵、乙炔氣水封罐、乙炔氣含氧在線檢測(cè)儀等。將現(xiàn)有發(fā)生器加水方式全部由上注水改為下注水，在原發(fā)生器溢流管上加三通和法蘭，將下溢流加盲板，從發(fā)生器本體上部開2處溢流口，再增加1臺(tái)乙炔渣漿緩沖罐，用于緩存溢流出的乙炔渣漿，這樣，就將電石渣漿由錐體下部溢流改為由發(fā)生器上部溢流，溢流出的電石渣漿進(jìn)入渣漿緩沖罐，再用渣漿泵送至渣漿汽提塔回收渣漿中溶解的乙炔氣。這樣，可以使電石渣在發(fā)生器底部浮動(dòng)旋轉(zhuǎn)，與水充分接觸，保證發(fā)生反應(yīng)的溫度、速度、收率，減少排渣時(shí)夾帶的電石渣漿，進(jìn)而達(dá)到排渣順暢、減少排渣次數(shù)，降低電石消耗的目的。

4 溶解乙炔氣回收技術(shù)的安全性

（1）該裝置采用DCS控制技術(shù)，操作簡(jiǎn)便，關(guān)鍵安全指標(biāo)設(shè)有連鎖切斷裝置，安全、可靠。

（2）汽提塔渣漿出料設(shè)有足夠高的液封，確保抽負(fù)壓但不能破空，在回收乙炔氣回系統(tǒng)前加安全水封，與主生產(chǎn)裝置隔離。

（3）回收系統(tǒng)的真空泵采用水環(huán)式真空泵，軸封用雙端面機(jī)封，采用冷卻水冷卻，汽提塔的真空度采用調(diào)節(jié)閥自控調(diào)節(jié)。

（4）乙炔氣回收系統(tǒng)采用自動(dòng)檢測(cè)連鎖控制，當(dāng)回收系統(tǒng)乙炔氣含氧超標(biāo)（≥2%）時(shí)，連鎖控制回收系統(tǒng)立即與主系統(tǒng)切斷，回收乙炔氣排空。

（5）發(fā)生器、緩沖罐液位的控制。發(fā)生器液位采用原發(fā)生器的液位計(jì)測(cè)量，液位高時(shí)，溢流進(jìn)入緩沖罐，緩沖罐上加液位計(jì)，與采用變頻控制的渣漿泵實(shí)現(xiàn)連鎖調(diào)節(jié)控制，保障發(fā)生器的液位控制在規(guī)定范圍。當(dāng)液位高時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速加大，渣漿泵輸出量增加，當(dāng)液位低時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速變小，渣漿泵出料量減少，當(dāng)緩沖罐液位至低位時(shí)，連鎖停渣漿泵，當(dāng)發(fā)生器排渣時(shí)，停泵，待排完渣液位正常后開泵。

5 溶解乙炔氣回收技術(shù)工藝流程

溶解乙炔回收技術(shù)工藝流程示意圖見圖1。

從發(fā)生器上部溢流出來的電石渣漿進(jìn)入新增加的電石渣漿緩沖罐，再用渣漿泵強(qiáng)制將電石渣漿打入汽提塔上部。在真空狀態(tài)下，溶解、吸附在渣漿中的乙炔氣在汽提塔內(nèi)被閃蒸出來，經(jīng)塔頂冷凝器脫除水分，乙炔氣用水環(huán)真空泵抽至乙炔氣柜總管，分離出的冷凝液進(jìn)入汽提后的電石渣漿。電石渣漿從汽提塔上部進(jìn)入，經(jīng)篩板溢流流下，經(jīng)汽提后的電石泥漿通過液封連續(xù)排入渣漿濃縮池。發(fā)生器底部的矽鐵渣經(jīng)渣漿泵回流液和新加入的水充分洗滌后按規(guī)定要求排渣。

圖1 溶解乙炔回收技術(shù)工藝流程示意圖

6 溶解乙炔氣回收裝置性能測(cè)試數(shù)據(jù)

乙炔氣回收裝置投入運(yùn)行后，在與投用前同等條件下對(duì)該裝置進(jìn)行了168 h性能測(cè)試，測(cè)試運(yùn)行數(shù)據(jù)見表1。

表1 回收裝置性能測(cè)試數(shù)據(jù)

7 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估

改造后，按年產(chǎn)12萬t PVC計(jì)算，每噸PVC耗折標(biāo)電石下降量=回收乙炔氣累計(jì)流量×乙炔純度÷300÷（單體產(chǎn)量÷1.015）=7 697×95.2%÷300÷（2 517÷1.015）=0.009 85 t/t。即每年可節(jié)約折標(biāo)電石量為120 000×0.009 85=1 182 t，折標(biāo)電石價(jià)格按2 800元/t計(jì)算，則每年可節(jié)約生產(chǎn)成本為1 182× 2 800=330.96（萬元）。

8 結(jié)語

溶解乙炔氣回收工藝技術(shù)成熟、先進(jìn)、可靠，采用DCS控制，系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便、安全，有效回收了溶解在電石渣漿中的乙炔氣，不僅可產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益，還避免了大量溶解在電石渣漿中的乙炔氣擴(kuò)散對(duì)大氣的污染，值得同行業(yè)推廣應(yīng)用。