從電石渣漿中回收乙炔的工藝應(yīng)用研究

左寶林，韓雅蘭，楊國(guó)強(qiáng)，鄧建民

（寧夏英力特化工股份有限公司，寧夏 石嘴山 753202）

從電石渣漿中回收乙炔的工藝應(yīng)用研究

左寶林，韓雅蘭，楊國(guó)強(qiáng)，鄧建民

（寧夏英力特化工股份有限公司，寧夏 石嘴山 753202）

電石渣漿回收乙炔氣裝置投用以來(lái)，雖然相對(duì)較平穩(wěn)，但是也出現(xiàn)了一些問(wèn)題，根據(jù)出現(xiàn)的問(wèn)題，采取切實(shí)可行的措施進(jìn)行解決，確保了該技術(shù)在公司的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

電石渣漿；乙炔回收；工藝流程原理；問(wèn)題處理及解決措施

寧夏英力特化工股份有限公司采用濕式電石法生產(chǎn)聚氯乙烯，共有2套氯乙烯生產(chǎn)線(xiàn)，設(shè)計(jì)能力分別為10萬(wàn)t/a和14.5萬(wàn)t/aPVC樹(shù)脂項(xiàng)目。其中10萬(wàn)t/a裝置乙炔系統(tǒng)采用4臺(tái)直徑3.2m式發(fā)生器，14.5萬(wàn)t/a裝置乙炔系統(tǒng)采用5臺(tái)直徑3.2 m式發(fā)生器。為了回收電石渣漿中夾帶的乙炔氣，公司在2012至2013年與某企業(yè)簽訂合作項(xiàng)目，在公司建設(shè)A套和B套電石渣漿回收乙炔氣裝置。該技術(shù)在運(yùn)行以來(lái)，基本能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均能達(dá)到預(yù)期目的。但是在運(yùn)行過(guò)程中，出現(xiàn)一些問(wèn)題，現(xiàn)進(jìn)行分析研究。

1 電石渣漿回收乙炔工藝原理及流程

1.1 工藝原理

根據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，乙炔在發(fā)生工序的損失主要有以下3方面：(1)電石渣中溶解乙炔損失；(2)渣漿從發(fā)生器排出時(shí)，乙炔在其中處于溶解過(guò)飽和狀態(tài)，在常壓下乙炔從渣漿中釋放損失；(3)由于電石沒(méi)有達(dá)到完全反應(yīng)所需時(shí)間，及渣漿包裹電石核，致使排出的渣漿中有少量生電石的存在。

根據(jù)電石消耗查定分析，發(fā)生工序主要乙炔損失為發(fā)生器溢流渣漿中溶解損失，損失量占電石消耗總量的0.7%～1.5%。乙炔氣在電石渣漿中的溶解度遠(yuǎn)大于在水中的溶解度，如80℃時(shí)乙炔在水中的體積溶解度為0.15，折合約170 mg/L，而在電石渣漿中的溶解度為300～400 mg/L。溶解在電石渣漿中的乙炔在固相和液相內(nèi)的分配比例是不同的，約80%的乙炔與固相Ca(OH)2結(jié)合在一起，而約占20%的乙炔氣溶解在液相中。這主要是電石渣中細(xì)微的Ca(OH)2具有很強(qiáng)的吸附能力所導(dǎo)致。

對(duì)溶解在液體中的氣體解析一般有2種方法。根據(jù)氣液兩相平衡溶解度關(guān)系，在一定溫度下，當(dāng)氣液兩相之間達(dá)到平衡時(shí)，溶質(zhì)氣體在氣相中的分壓與該氣體在液相中的濃度成正比[1]。因此通過(guò)抽真空降低乙炔在氣相中的分壓，可使乙炔氣從渣漿液中解析出來(lái)。氣體在液體中的溶解度一般隨溫度升高而降低，因此對(duì)渣漿升溫也可以將乙炔進(jìn)行解析。但加熱渣漿解析乙炔氣的過(guò)程能量消耗大，對(duì)回用渣漿上清液和解析氣進(jìn)行冷卻也耗費(fèi)大量冷量。因此對(duì)在渣漿中回收乙炔工藝，選用負(fù)壓解析技術(shù)。通常電石渣漿中乙炔含量為300～400 mg/L，解析后電石渣漿中含乙炔量一般為50～90 mg/L，表1為某企業(yè)乙炔在渣漿中含量回收前后的一組數(shù)據(jù)。

表1 乙炔在渣漿中含量回收前后數(shù)據(jù)[2]

1.2 流程簡(jiǎn)述

從乙炔發(fā)生器溢流出的電石渣漿，經(jīng)渣漿泵輸送進(jìn)入渣漿緩沖罐，然后通過(guò)渣漿泵輸送至脫析塔，從塔上部分為兩路均勻噴淋而下，在水環(huán)真空泵的抽吸下，脫析塔內(nèi)真空度控制在-60～-70 kPa，脫析后的電石渣漿溢流到渣漿槽。進(jìn)入汽提塔的渣漿在真空狀態(tài)下，溶解及吸附在渣漿中的乙炔氣汽提出來(lái)，乙炔氣混合蒸發(fā)的水蒸氣從塔頂出來(lái)進(jìn)入乙炔冷卻器，水蒸氣被冷凝，混合冷卻后的乙炔氣，經(jīng)過(guò)水環(huán)真空泵，進(jìn)入氣水分離器。乙炔氣再通過(guò)乙炔水封槽進(jìn)入乙炔氣柜。氣水分離器分離的水通過(guò)液位控制，經(jīng)程控閥自動(dòng)排放。

2 運(yùn)行中先后出現(xiàn)的問(wèn)題及解決措施

2.1 發(fā)生器溢流方式對(duì)運(yùn)行控制的影響

乙炔回收工藝中電石渣漿是從發(fā)生器上部溢流經(jīng)渣漿泵輸送至渣漿罐，由于渣漿溢流口設(shè)置原因，發(fā)生器液位控制通常在80%～90%，在運(yùn)行過(guò)程發(fā)現(xiàn)：發(fā)生器壓力偏高，液面波動(dòng)大，不易操作控制；發(fā)生器上下溫度不均；排渣時(shí)有生電石。經(jīng)分析認(rèn)為主要原因是：發(fā)生器液位控制過(guò)高，氣相空間變?。浑娛诎l(fā)生器上部反應(yīng)后，有部分通過(guò)渣漿管道直接溢流，導(dǎo)致發(fā)生器下部溫度偏低；有細(xì)小電石經(jīng)流體沖擊被夾帶進(jìn)入渣漿溢流管。

將渣漿溢流方式改為從發(fā)生器下部溢流，并延長(zhǎng)發(fā)生器內(nèi)部下料管距發(fā)生器一層托盤(pán)300 mm，發(fā)生器溢流管出口高出發(fā)生器加料管底端200 mm，即在發(fā)生器使用時(shí)，發(fā)生器加料管插入液下200 mm。從而增大了發(fā)生器氣相空間。

渣漿溢流方式改造后，發(fā)生器壓力平穩(wěn)控制在10～18 kPa，液位控制在60%～70%，發(fā)生器上、下部反應(yīng)均勻，渣漿濃度均勻，發(fā)生器和渣漿泵運(yùn)行穩(wěn)定，渣漿中夾帶生電石減少。

2.2 發(fā)生器反應(yīng)溫度對(duì)乙炔回收的影響

對(duì)公司A套乙炔裝置運(yùn)行情況抽查發(fā)現(xiàn)，B發(fā)生器溫度控制在71.1～78.6℃；C發(fā)生器溫度78.7～80.9℃；D發(fā)生器溫度76.3～80℃，乙炔發(fā)生平均控制溫度為77.65℃；對(duì)公司B套乙炔裝置運(yùn)行情況檢查發(fā)現(xiàn)：1#發(fā)生器溫度86℃，2#發(fā)生器溫度77℃，3#發(fā)生器溫度84℃，4#發(fā)生器溫度82℃，5#發(fā)生器溫度80℃，平均溫度81.8℃。對(duì)兩套乙炔回收裝置進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)A套乙炔裝置因發(fā)生器反應(yīng)溫度低，排出渣漿中溶解吸附的乙炔含量高，導(dǎo)致乙炔回收有瞬間超負(fù)荷現(xiàn)象，乙炔回收不徹底，如正常乙炔回收流量應(yīng)為50 m3/h，但檢查時(shí)回收流量在高負(fù)荷65 m3/h。經(jīng)調(diào)整A套乙炔裝置發(fā)生器反應(yīng)溫度，將控制溫度調(diào)整為82～87℃，乙炔回收流量回歸正常值。

2.3 回收氣體冷卻板式換熱器效率降低

回收后的乙炔含水氣體經(jīng)板式換熱器冷卻后進(jìn)入水環(huán)真空泵，在換熱器中水分被冷凝，因Ca2+在該換熱器表面結(jié)垢，造成冷卻通道間隙變小，換熱器效率下降，進(jìn)入水環(huán)泵氣體量增多，影響水環(huán)泵負(fù)荷和真空度，最終降低乙炔回收效率。

在處理單臺(tái)板式換熱器時(shí)需要停車(chē)后進(jìn)行，卸下板式換熱器用清水沖洗，如果堵塞不嚴(yán)重的話(huà)，可以沖洗開(kāi)，然后用稀鹽酸進(jìn)行循環(huán)洗滌，消除垢層，清洗干凈后，再用清水沖洗，而后安裝，此過(guò)程需要停車(chē)進(jìn)行。因此，在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行分析研究后，決定新增一臺(tái)同型號(hào)100 m2板式換熱器，在換熱狀態(tài)或乙炔解析真空度有下降時(shí)，進(jìn)行在線(xiàn)切換清洗，以保證乙炔回收裝置運(yùn)行狀態(tài)不受影響。

3 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)表1運(yùn)行數(shù)據(jù)，發(fā)生器出來(lái)的渣漿乙炔含量以380 mg/L計(jì)，回收后渣漿中乙炔含量以57 mg/L計(jì)，回收效率達(dá)到85%。公司10萬(wàn)t/a PVC裝置乙炔回收流量約為50 m3/h，生產(chǎn)時(shí)間以8 000 h計(jì)，經(jīng)計(jì)算年可降低電石消耗1 333 t。該技術(shù)的使用為公司的節(jié)能降耗發(fā)揮了重要作用。

［1］陳敏恒.化工原理下.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.5：4-5.

［2］胡志宏，黃紅名.電石渣漿內(nèi)乙炔的回收及效益估算.2010年全國(guó)聚氯乙烯行業(yè)技術(shù)年會(huì)論文集，150-151.

Recycling of acetylene from carbide slag slurry technology application research

ZUO Bao-lin，HAN Ya-lan，YANG Guo-qiang，DENG Jian-min
（Ningxia Yinglite Chemical Co.,Ltd.,Shizuishan 753202，China）

Calcium carbide residue slurry recovery of acetylene gas plant used has been relatively smooth，but there have been some problems，according to emerging issues and take practical measures to address，ensuring the safe and smooth operation of the technology in the company.

：carbide slag slurry；acetylene recovery；principle of process flow；problem solving and solution

X78

：B

：1009-1785(2016)10-0043-02

2016-08-02