造成高海拔地區(qū)電石法制乙炔電石單耗量高的原因

劉進(jìn)榮　盛趙德（青海鹽湖股份化工分公司，青海　格爾木 816000）

造成高海拔地區(qū)電石法制乙炔電石單耗量高的原因

劉進(jìn)榮盛趙德（青海鹽湖股份化工分公司，青海格爾木 816000）

電石法制乙炔工藝已經(jīng)是國(guó)內(nèi)外普遍應(yīng)用的工藝，而在高海拔地區(qū)青海鹽湖用電石法生產(chǎn)乙炔氣與平原地區(qū)又有什么不同，究竟在高海拔地區(qū)影響電石單耗的因素又有哪些呢？本文將對(duì)高海拔地區(qū)電石法制乙炔生產(chǎn)中影響電石單耗的因素進(jìn)行一一分析與探討，并將青海鹽湖根據(jù)這些因素所采取的措施做一簡(jiǎn)介。

高海拔；電石單耗；生產(chǎn)工藝

青海鹽湖工業(yè)股份有限公司化工分公司（以下簡(jiǎn)稱青海鹽湖）地處于柴達(dá)木盆地察爾汗鹽湖，海拔2780米。青海鹽湖位于平均海拔高度3000米左右的柴達(dá)木盆地，是我國(guó)四大無機(jī)資源礦之一，蘊(yùn)藏的天然無機(jī)鹽類儲(chǔ)量多達(dá)3832億t【1】。青海鹽湖于2010年建成2.5萬噸/年電石法制乙炔項(xiàng)目并一次性投料試車成功，截止目前在原有基礎(chǔ)上，新怎兩臺(tái)發(fā)生器，三臺(tái)水環(huán)壓縮機(jī)，已將產(chǎn)能擴(kuò)建到10萬/年的裝置，用以輔助氫氧化鉀、VCM以及PVC.裝置的開車運(yùn)行，本項(xiàng)目自投產(chǎn)以來，已經(jīng)生產(chǎn)運(yùn)行五年時(shí)間了，在開始期間電石單耗相對(duì)于設(shè)計(jì)值較高。眾所周知，在電石乙炔生產(chǎn)PVC工藝中，電石約占產(chǎn)品總成本的63.2%左右，是影響生產(chǎn)成本的主要因素［2］。因此青海鹽湖在這幾年的生產(chǎn)中，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡乩項(xiàng)l件摸索總結(jié)出了，一些降低高海拔地區(qū)乙炔單耗量的措施，不但為擴(kuò)能改造后的節(jié)能降耗奠定了基礎(chǔ)，也從根本上降低了生產(chǎn)PVC的成本。

1　造成以往電石單耗量高的原因

在電石制乙炔生產(chǎn)中，電石損耗主要集中在乙炔發(fā)生單元。而影響乙炔發(fā)生的因素主要有：電石粒度、發(fā)生器反應(yīng)溫度、壓力、液位、以及發(fā)生器的攪拌速率。在高海拔地區(qū)與平原地區(qū)不同之處就在與發(fā)生器的反應(yīng)溫度、壓力、液位這三方面。通過這幾年的生產(chǎn)，我們發(fā)現(xiàn)造成高海拔地區(qū)電石乙炔發(fā)生單元電石單耗量高的原因主要有以下幾點(diǎn)：

1.1乙炔回收率低。因?yàn)橐胰矚馊苡谒谡麄€(gè)發(fā)生反應(yīng)過程中，為了移走發(fā)應(yīng)放出的大量熱量以及將電石反應(yīng)生成的Ca（OH）2排出，而加入了過量的反應(yīng)水，乙炔氣在發(fā)生反應(yīng)的過程中，溶于反應(yīng)水中的乙炔氣量是相當(dāng)可觀的。而這些乙炔氣的損耗，主要是通過發(fā)生器溢流液在渣漿高位槽，以及在進(jìn)入壓濾單元的過程中的溶解揮發(fā)造成的。在以往的生產(chǎn)當(dāng)中我們對(duì)于這部分的乙炔氣回收做的還是不夠。

1.2發(fā)生器加水溫度高。發(fā)生器所加反應(yīng)水（上清液）只有一小部分是用于參加反應(yīng)，而大部分是用于移走在反應(yīng)過程中所釋放出來的熱量，以便控制發(fā)生器的反應(yīng)溫度在一個(gè)相對(duì)恒定的范圍之內(nèi)。所以發(fā)生器加入水的溫度直接影響著電石的單耗量。而我裝置因?yàn)榈乩碓?，日照亮量大，紫外線強(qiáng)烈，致使加入發(fā)生器內(nèi)的反應(yīng)水溫度過高，為了控制發(fā)生器溫度在相對(duì)穩(wěn)定的范圍內(nèi)就得增加加水量，那么相應(yīng)的乙炔氣在水中的溶解損失也就相應(yīng)的升高了，因?yàn)槲覀儗?duì)于溶解的乙炔氣回收率比較低，也就相應(yīng)的造成了乙炔氣的浪費(fèi)，電石單耗也就增高了許多。

1.3發(fā)生器反應(yīng)溫度控制偏低。乙炔氣在水中的溶解度隨溫度的升高而降低，電石水解反應(yīng)速率隨溫度的升高而加快。所以發(fā)生器的反應(yīng)溫度必須要控制在相對(duì)較高的溫度下，才能降低乙炔氣的溶解損失。實(shí)驗(yàn)證明只有將乙炔氣的反應(yīng)溫度控制在80～90℃，才能使乙炔氣在水中的溶解損失不至于過高，且生產(chǎn)也不會(huì)因?yàn)榉磻?yīng)溫度太高而產(chǎn)生安全問題。而我裝置在這幾年的生產(chǎn)中，因?yàn)榈乩項(xiàng)l件原因，發(fā)生器的反應(yīng)溫度控制一直只能控制在60-70℃，如果乙炔氣反應(yīng)溫度高于70℃，就會(huì)對(duì)冷卻塔造成太大負(fù)荷，致使乙炔氣進(jìn)壓縮機(jī)進(jìn)口溫度過高，濕法電石制乙炔都采用的是加壓清凈，乙炔氣在進(jìn)入清凈塔出去S、P等雜質(zhì)時(shí)必須加壓，如果乙炔氣在進(jìn)入壓縮機(jī)時(shí)溫度過高就會(huì)影響壓縮機(jī)送氣能力，所以溫度不能控制在理想范圍之內(nèi)，相對(duì)于實(shí)驗(yàn)值來說乙炔氣控制溫度較低，乙炔溶解損失高。

2　針對(duì)以上原因所采取的措施

2.1針對(duì)乙炔氣反應(yīng)溫度控制比較低，乙炔氣在水中的溶解損失較大問題，我裝置在這次擴(kuò)能改造中已考慮在送氣量相對(duì)穩(wěn)定的情況下就要增加一套電石渣漿回收乙炔氣裝置，將溶解于水中的乙炔氣進(jìn)行回收利用，以降低乙炔氣的溶解損失，以此不但能降低電石單耗量，而且還會(huì)減少乙炔氣對(duì)周圍環(huán)境的污染。

2.2為了解決乙炔反應(yīng)水溫度過高的問題，我們?cè)谠谢A(chǔ)上又新增一臺(tái)清液冷卻塔，以此來加大對(duì)上清液的冷卻效果，通過進(jìn)一步降低發(fā)生器反應(yīng)水的溫度來減少一部分發(fā)生器的加水量，已達(dá)到減少乙炔氣溶解損失的效果，同時(shí)將兩臺(tái)發(fā)生器切換使用，已達(dá)到穩(wěn)定控制發(fā)生器溫度的過程。

2.3為改善乙炔氣進(jìn)水環(huán)壓縮機(jī)進(jìn)口溫度高的問題，我們將冷卻塔的進(jìn)口管線進(jìn)行了改進(jìn)，將原有比較單一的只用廢次氯酸鈉冷卻的方法，改為工業(yè)水與廢次氯酸鈉并用的冷卻方法，加大對(duì)乙炔氣的冷卻效果，以此來提高發(fā)生器的反應(yīng)溫度。此外，對(duì)水環(huán)壓縮機(jī)的板式換熱器也進(jìn)行了改造，將原有的80片換熱板，增加到100片，來增加換熱面積，以防止因乙炔氣進(jìn)口溫度過高而引起的送氣能力降低的問題。

2.4加強(qiáng)對(duì)一線操作人員的管理及培訓(xùn)工作，同時(shí)加大隱患排查力度，從更本上杜絕違章操作及跑冒滴漏現(xiàn)象的發(fā)生，堅(jiān)決將隱患扼殺在萌芽狀態(tài)。已達(dá)到減少浪費(fèi)，節(jié)約成本的目的。

3　結(jié)語

隨著這兩年聚氯乙烯行業(yè)的下滑，競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈。高海拔地區(qū)的電石法制乙炔因其地理制約因素，在降低電石單耗、優(yōu)化生產(chǎn)方面我們做的還不夠完善，在今后的生產(chǎn)中我們將繼續(xù)摸索降低電石單耗的方法，并應(yīng)用到生產(chǎn)當(dāng)中，從而來推動(dòng)青海鹽湖電石法制乙炔事業(yè)的優(yōu)化發(fā)展。

［1］包慶山，劉利德等。青海鹽湖資源綜合開發(fā)利用對(duì)我國(guó)氯堿工業(yè)格局的影響［J］氯堿工業(yè)。2009.45（2）.

［2］宋昌斌、應(yīng)毅等。電石法乙炔生產(chǎn)中電石單耗的影響因素分析【J】山東化工.2014.43（9）：182-183.