濕法電石乙炔氣回收工藝探討

周 揚(yáng)，徐欣宇，劉志明，王海萍

（青海鹽湖工業(yè)股份有限公司，青海 格爾木816000）

1 濕法乙炔工藝

乙炔發(fā)生主要分為電石破碎、乙炔發(fā)生、乙炔清凈和電石渣漿處理4 道工序。電石在乙炔發(fā)生器內(nèi)遇水迅速分解，產(chǎn)生的粗乙炔氣從乙炔發(fā)生器頂部逸出，經(jīng)電石渣漿分離器和正水封進(jìn)入乙炔清凈工序。電石水解后的濃電石渣漿由排渣閥控制從乙炔發(fā)生器底部定時(shí)排到電石渣漿池，稀電石渣漿則從溢流管流至電石渣漿槽，全部進(jìn)入電石渣漿處理工序。

在乙炔清凈工序，粗乙炔氣體經(jīng)水洗塔、冷卻塔洗滌冷卻后，一部分進(jìn)入乙炔氣柜以平衡系統(tǒng)生產(chǎn)用氣量，大部分粗乙炔氣體被液環(huán)式壓縮機(jī)加壓并分離水分后，依次進(jìn)入1#和2#清凈塔，與次氯酸鈉溶液在塔內(nèi)逆流交換反應(yīng)，除去粗乙炔氣體中的硫、磷等雜質(zhì)，進(jìn)行乙炔氣體凈制，再進(jìn)入中和塔，用NaOH 稀堿液在塔內(nèi)中和掉凈制過(guò)程中產(chǎn)生的酸性物質(zhì)，制成精乙炔氣體，最后經(jīng)乙炔冷卻器和乙炔水霧捕集器冷卻脫水，送至轉(zhuǎn)化工序用于生產(chǎn)氯乙烯。

在電石渣漿處理工序，電石渣漿池內(nèi)的濃電石渣漿由電石渣漿泵打到電石渣漿槽內(nèi)，與稀電石渣漿混合后由電石渣漿輸送泵打入到電石渣漿高位槽，進(jìn)入到濃縮池。經(jīng)過(guò)重力沉淀、分離和濃縮機(jī)的攪拌、濃縮，池底部的濃電石渣漿由出料泵輸送到處理電石渣漿的工序。濃縮池上部的清液經(jīng)過(guò)溢流堰流到二級(jí)沉降池，用清液冷卻泵打至噴霧冷卻塔，經(jīng)強(qiáng)制噴霧冷卻后，進(jìn)入到三級(jí)沉降池，沉淀分離后的清液由清液泵打至發(fā)生工序，作為乙炔發(fā)生器的生用水循環(huán)使用[1]。

2 濕試電石乙炔法工藝及乙炔流失去向

對(duì)12 萬(wàn)t/a PVC 配套電石乙炔裝置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，乙炔流失統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表1。

從表1 可見(jiàn)，生產(chǎn)過(guò)程中要流失乙炔項(xiàng)目為乙炔粉化電石2.113 kg/t，發(fā)生器加料置換2.62 kg/t，發(fā)生器溢流及清凈夾帶9.54 kg/t，發(fā)生器排渣2.384 kg/t。發(fā)生器安全水封、發(fā)生器故障處理、乙炔氣柜、管道、水環(huán)壓縮機(jī)氣水分離器放水、中和塔換堿這些流失是操作導(dǎo)致的，需要加強(qiáng)操作培訓(xùn)和監(jiān)控，盡量減少損失。

3 乙炔流失危害及回收的可行性方案

目前，國(guó)內(nèi)PVC 企業(yè)普遍做法是將電石渣漿引入濃縮池，讓殘存乙炔揮發(fā)流失，不僅造成極大的資源浪費(fèi)，同時(shí)乙炔氣具有易燃、易爆的特性，也存在很大的安全隱患。近年來(lái)隨著技術(shù)的發(fā)展，河南神馬氯堿發(fā)展有限責(zé)任公司30 萬(wàn)t/a PVC、山西陽(yáng)煤氯堿有限責(zé)任公司12 萬(wàn)t/a PVC、山東荏平信發(fā)集團(tuán)12 萬(wàn)t/a PVC 等裝置都先后投入了電石渣漿的回收系統(tǒng)，并取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

表1 12 萬(wàn)t/a PVC配套電石乙炔裝置乙炔流失統(tǒng)計(jì)表

大多數(shù)聚氯乙烯行業(yè)電石加料系統(tǒng)貯斗的密封裝置原都是采用蝶閥式密封裝置—草帽閥，機(jī)械傳動(dòng)。由于翻板受力不均勻，很容易卡料，一旦卡料，極易導(dǎo)致機(jī)械傳動(dòng)變形，密封不嚴(yán)，從而使而乙炔外漏，系統(tǒng)發(fā)生火災(zāi)和爆炸，生產(chǎn)過(guò)程極為不安全；同時(shí)絕大部分廠家對(duì)二貯斗的乙炔氣不回收，在一貯斗往二貯斗拉料時(shí)，一貯斗里充滿乙炔氣。一方面一貯斗氮?dú)庵脫Q時(shí)間長(zhǎng)，排出的乙炔氣在不正常的情況下易發(fā)生火災(zāi)和爆炸；另一方面這部分乙炔氣排放，對(duì)聚氯乙烯耗電石會(huì)產(chǎn)生影響，二貯斗每拉一次料都相當(dāng)于損失一次二貯斗體積的乙炔氣量[2]。

電石法乙炔產(chǎn)生的乙炔氣一般都要經(jīng)過(guò)冷卻壓縮、清凈后方可送入VCM 裝置，在冷卻塔處一般情況都是用來(lái)自清凈的次氯酸鈉進(jìn)行冷卻，并產(chǎn)生廢次氯酸鈉，廢次氯酸鈉中含有大量的乙炔氣，由于乙炔的特性使其具有爆炸危險(xiǎn)性，同時(shí)，不回收也造成浪費(fèi)。

4 回收方案

4.1 發(fā)生器二貯斗電石拉料排空乙炔氣回收

貯斗的密封采用雙氣缸平穩(wěn)升降的專用錐型密封閥結(jié)構(gòu)，解決了原密封用草帽閥的機(jī)械傳動(dòng)、易變形的問(wèn)題。閥座密封圈采用聚氨酯，閥芯采用鋼襯聚氨酯材料，該材料耐磨有彈性，密封效果好，使用時(shí)間長(zhǎng)；同時(shí)該系統(tǒng)增設(shè)了二貯斗乙炔的氮?dú)庋b置、乙炔回收，降低了聚氯乙烯電石消耗，既確保了生產(chǎn)的安全，又可產(chǎn)生較好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

實(shí)施時(shí)開放式貯斗、一貯斗、二貯斗與密封裝置整體供應(yīng)，只需對(duì)原平臺(tái)、原配管進(jìn)行局部改造，放入本裝置，對(duì)電石加料DCS 系統(tǒng)重新編程組態(tài)即可。

4.2 發(fā)生器溢流，清凈水夾帶的溶解和夾帶的乙炔氣回收

從濕式乙炔發(fā)生器溢流出來(lái)的電石渣漿和冷卻塔下來(lái)的次氯酸鈉，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)入脫析塔中的電石漿料在負(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)，氧含量如高于1%時(shí)，乙炔氣從切斷閥經(jīng)阻火器排空；如低于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)計(jì)量后，進(jìn)入乙炔氣總管送乙炔氣氣柜。脫析后的電石渣漿從脫析塔底部，經(jīng)安全槽溢流進(jìn)入渣漿池見(jiàn)圖1。

圖1 乙炔氣回收工藝流程框圖

5 回收經(jīng)濟(jì)效益

5.1 發(fā)生器二貯斗電石拉料排空乙炔氣回收經(jīng)濟(jì)效益

電石加料密封系統(tǒng)改造，如只計(jì)算電石加料密封系統(tǒng)改造的效益，按15 萬(wàn)t/a 的聚氯乙烯裝置，每小時(shí)產(chǎn)聚氯乙烯18.75 t，耗用電石28.125 t，料斗的加料量約為3.5 t，則每小時(shí)加料8 次，二貯斗的體積為4.8 m3，則可回收乙炔氣38 m3，每年可回收乙炔氣304 000 m3。按一噸電石發(fā)氣量285 m3，一噸電石價(jià)格3 000 元計(jì)，一年可節(jié)約電石1 067 t，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益為320 萬(wàn)元/a。

5.2 發(fā)生器溢流，清凈水夾帶的乙炔氣回收經(jīng)濟(jì)效益

15 萬(wàn)t/a 的聚氯乙烯裝置，按原有工藝每小時(shí)可回收231.12 kg，每年運(yùn)行8 000 h，可回收乙炔氣1 848.46 t 乙 炔 氣。 1 kg 電 石 產(chǎn)0.348 kg 乙 炔 氣（發(fā)氣量300 L/kg，收率100%），則每年可節(jié)省電石5 311.17 t，按市場(chǎng)價(jià)電石3 300 元/t 計(jì)，則可節(jié)省1 752.85 萬(wàn)元，同時(shí)，可節(jié)約用水約40.5 萬(wàn)t/a，水費(fèi)按2 元/t 計(jì)，可節(jié)約成本81 萬(wàn)元，總節(jié)約成本將達(dá)到1 833.85 萬(wàn)元。

6 結(jié)語(yǔ)

電石渣漿回收乙炔氣技術(shù)在電石濕法工藝生產(chǎn)PVC 過(guò)程中的應(yīng)用.有效地減少了電石廢渣中乙炔氣的含量，減少了廢氣排放，同時(shí)，避免了乙炔氣在渣漿池內(nèi)積聚帶來(lái)的安全隱患，保障了生產(chǎn)安全穩(wěn)定運(yùn)行。電石渣漿中的乙炔氣脫析出來(lái)，有效降低了PVC 噸耗電石量，是提高企業(yè)自身市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的有效手段，對(duì)于環(huán)境保護(hù)及節(jié)能減排具有重要意義[3]。

［1］劉紅松，趙曉煥.濕法乙炔生產(chǎn)中廢液、廢渣的循環(huán)利用.聚氯乙烯，2011，39（2）：42－46.

［2］李曼莉，畢利君.電石渣漿中乙炔氣回用技術(shù).第34屆全國(guó)聚氯乙烯行業(yè)技術(shù)年會(huì)論文專輯.

［3］王 霞，李衛(wèi)東，陳智華.電石渣漿中乙炔的回收方法及回收效果.聚氯乙烯，2011，39（7）：40－42.