電石渣漿回收乙炔氣的工藝探討

孫 壘，劉曉培，張德順

（河南神馬氯堿發(fā)展有限責(zé)任公司，河南 平頂山 467242）

河南神馬氯堿發(fā)展有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱氯堿發(fā)展公司）以生產(chǎn)燒堿及聚氯乙烯樹脂（PVC）等為主，生產(chǎn)能力為離子膜燒堿（折100%）30萬(wàn)t/a，PVC 30萬(wàn)t/a，鹽酸10萬(wàn)t/a，液氯10萬(wàn)t/a。

該公司采用濕式發(fā)生工藝生產(chǎn)乙炔，共有9臺(tái)?3 200 mm 發(fā)生器，發(fā)生器溢流出來(lái)的渣漿匯集到溢流槽后，流至沉降池進(jìn)行后續(xù)處理。由于反應(yīng)后的電石渣漿殘存大量的乙炔氣，如果不加處理，既造成了乙炔氣流失又污染了環(huán)境，又會(huì)帶來(lái)安全隱患。為了有效回收電石渣漿中的乙炔氣，該公司于2012年引進(jìn)了30萬(wàn)t/a PVC 電石渣漿回收乙炔氣裝置。

在傳統(tǒng)的濕法工藝生產(chǎn)乙炔過(guò)程中，電石水解產(chǎn)生的電石渣漿往往殘存著大量的乙炔氣。公司最初采用的做法是將渣漿引入濃縮池，利用板框壓濾回收上清液，這樣處理，既可以降低水耗，也可以回收水中的部分乙炔氣。但在渣漿處理中隨著渣漿溫度逐漸下降，上清液里的乙炔氣體絕大部分被釋放到空氣中，沒有有效地回收利用，造成乙炔的揮發(fā)流失。不僅造成極大的資源浪費(fèi)，由于乙炔氣體易燃、易爆，也存在一定的安全隱患。

1 乙炔氣回收的原理及工藝流程

1.1 回收原理

回收乙炔氣時(shí)，根據(jù)乙炔氣的溶解度隨溫度升高、壓力降低而減小的原理，即亨利定律，采用組合式脫析塔和負(fù)壓閃蒸工藝。該工序?qū)袷揭胰舶l(fā)生器溢流出的電石漿液進(jìn)行脫除乙炔氣處理。并將脫出的乙炔氣輸往乙炔氣氣柜該裝置的生產(chǎn)能力為能配套脫除乙炔生產(chǎn)裝置所產(chǎn)生的全部電石漿液中的乙炔氣。

1.2 工藝流程

工藝流程見圖1。

從濕式乙炔發(fā)生器溢流出來(lái)的電石渣漿經(jīng)溢流管進(jìn)入渣漿緩沖罐中進(jìn)行緩沖活化，活化后的電石漿料經(jīng)渣漿泵送入脫析塔中，進(jìn)入脫析塔的電石漿料在負(fù)壓的狀態(tài)下進(jìn)行閃蒸脫析，脫析出來(lái)的乙炔氣通過(guò)冷凝冷卻器降溫，脫除其中的水分，冷凝水排入安全水封。脫水后的乙炔氣經(jīng)氣體輸送泵送入氣水分離器，一部分進(jìn)入樣氣冷卻器冷卻后，進(jìn)入含氧量在線分析儀進(jìn)行含氧量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)氧含量高于1%時(shí)，乙炔氣從切斷閥經(jīng)阻火器排空，低于1%（含1%）時(shí)，乙炔氣從切斷閥經(jīng)氣體緩沖罐，通過(guò)流量計(jì)依次進(jìn)入乙炔氣總管和乙炔氣氣柜。脫析后的電石渣漿從脫析塔底部，經(jīng)安全槽溢流到渣漿池。

1.3 主要工藝控制參數(shù)

主要工藝控制參數(shù)見表1。

2 系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決辦法

該裝置于2012年9月順利試車成功并連續(xù)試運(yùn)行，運(yùn)行平穩(wěn)，但也出現(xiàn)了一些不足之處。

2.1 電石渣漿溫降較大，不利于乙炔氣的有效脫除

運(yùn)行初期，脫析塔脫除后的渣漿仍含有大量乙炔氣，脫除效果不很理想。經(jīng)過(guò)研究，發(fā)現(xiàn)乙炔發(fā)生器排出的電石渣漿溫度平均為八十五攝氏度左右，而渣漿緩沖罐溫度卻下降至七十?dāng)z氏度左右，相差15 ℃，根據(jù)亨利定律，乙炔氣在渣漿中的溶解度隨溫度的降低而增大，溫度較低時(shí)，不利于乙炔氣在脫析塔內(nèi)脫除。因此，在進(jìn)料管線、漿料緩沖罐上都增加了保溫層，渣漿的溫度下降可控制為六攝氏度左右，提高了脫析塔的乙炔氣脫除效率，提升了乙炔氣的回收率。

2.2 解析塔渣漿排放管上增加安全槽

原先的設(shè)計(jì)是解析塔下方的渣漿排放管直接采用液封槽。這樣設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)是解析塔所排放的渣漿很容易堵塞液封槽，同時(shí)，由于脫析塔內(nèi)呈負(fù)壓，整個(gè)系統(tǒng)容易混入氧氣而造成危險(xiǎn)。因此，在解析塔渣漿排放管上加設(shè)了安全槽，并在安全槽的底部設(shè)排渣口，上部設(shè)溢流口，既起到了水封槽的作用，也有效地避免了氧氣的混入，提升了設(shè)備的安全性。此外，在解析塔運(yùn)行中，控制好真空泵的壓力，防止電石渣漿及泡沫進(jìn)入冷凝器造成堵塞，從而影響生產(chǎn)。

3 運(yùn)行結(jié)果及效益

運(yùn)行結(jié)果表明，流程設(shè)計(jì)合理，設(shè)備自動(dòng)化程度高，回收乙炔氣效率高。該流程能充分回收電石渣漿中的乙炔氣，回收氣的純度可達(dá)95%以上，可在乙炔氣清凈工序處理后送至轉(zhuǎn)化崗位。該套設(shè)備能夠完成氯堿發(fā)展公司30萬(wàn)t/a PVC 電石渣漿回收乙炔氣任務(wù)，且全部采用DCS 控制，不僅減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，而且改善了勞動(dòng)環(huán)境。

經(jīng)測(cè)定，回收前，1 kg 電石渣漿中含乙炔氣400 mg，生產(chǎn)1 t PVC，全國(guó)平均值消耗電石1.5 t，氯堿發(fā)展公司為1.47 t，1 t 電石能夠產(chǎn)生10 t 含固質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為百分之十五的電石渣漿，回收乙炔氣收率按95%，乙炔純度按96%計(jì)，則生產(chǎn)1 t PVC 回收乙炔氣為（400×10-6）×（1×1.5×10×l03）×95%×96%=5.47（kg）。

1 kg 電石發(fā)氣量為280 L，回收率為98%，電石分子量為26，則1 kg 電石能夠產(chǎn)生280×98%÷22.4×26=0.318 5（kg/L）乙炔氣。生產(chǎn)1 t PVC 相當(dāng)于可節(jié)省電石：5.47÷0.3185=17.17（kg）。

氯堿發(fā)展公司PVC 生產(chǎn)能力為30萬(wàn)t/a，則滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，每年可節(jié)省電石：17.17×30×104=5 151（t）。電石價(jià)格按3 300元／t 計(jì)，則全年節(jié)省電石產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益為：5 151×3 300=1 700萬(wàn)元。每年運(yùn)行費(fèi)用為350萬(wàn)元，則全年可節(jié)約成本1 700-350=1 350萬(wàn)元。

該回收裝置投入運(yùn)行后，充分回收了電石渣漿中夾帶的乙炔氣，而且減少了乙炔氣對(duì)大氣的污染，改善了環(huán)境。