新型濕法乙炔與干法乙炔工藝裝置的比較

張　宇，慕　毅（陜西北元化工集團有限責(zé)任公司，陜西榆林719319）

?

新型濕法乙炔與干法乙炔工藝裝置的比較

張宇，慕毅
（陜西北元化工集團有限責(zé)任公司，陜西榆林719319）

摘要：通過新型濕法乙炔與干法乙炔兩種工藝的各種參數(shù)對比，闡述了兩種工藝分別存在的優(yōu)、缺點，對電石法聚氯乙烯生產(chǎn)企業(yè)具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：新型濕法乙炔；干法乙炔；工藝、裝置

“干法乙炔發(fā)生工藝”與“新型濕法乙炔發(fā)生工藝”是電石水解乙炔發(fā)生工藝近年來技術(shù)進步所取得的可喜成果。作為2種不同的乙炔發(fā)生工藝路線，安全性、能耗及對環(huán)境的影響不盡相同，各有優(yōu)缺點，行業(yè)內(nèi)的爭論也較激烈，目前，二者仍在不斷的改進和完善中。下文嘗試對2種工藝裝置進行較全面的比較。

1　新型濕法乙炔與干法乙炔比較

1.1物耗及能耗分析

根據(jù)新型濕法乙炔與干法乙炔的近期數(shù)據(jù)，比較二者全流程的物耗及能耗概況見表1。

1.2乙炔流失比較

雖然干法乙炔比新型濕法乙炔少了排渣和溢流中溶解的乙炔的工藝流失，但排出的“干渣”中吸附有乙炔并在顆粒堆積空隙間夾帶排出乙炔（因此需要全過程密閉，并用氮氣微正壓保護），比新型濕法乙炔的工藝流失多，即：多了超細破碎時的風(fēng)化損失、濃硫酸清凈時部分乙炔炭化及溶解/夾帶損失；為了降低濃硫酸消耗而盡量降低乙炔氣的溫度，致使排除較多的低溫加壓飽和的冷凝水而損失較多的乙炔；發(fā)生器加水時調(diào)節(jié)控制不及時在排渣中偶有未反應(yīng)完全的生電石粒而造成的損失（北方數(shù)個企業(yè)都曾經(jīng)因為該原因造成水泥裝置的電石渣料倉發(fā)生爆炸傷人事故）等。

表1　物耗及能耗比較表

表2　濕法乙炔電石渣分析數(shù)據(jù)

電石渣中到底帶走了多少乙炔，已有的資料中只有清水中的乙炔溶解度，個別文獻中提到了電石渣中吸附的乙炔量為總流失量的80%左右，為了較確切的掌握電石渣中吸附的乙炔數(shù)據(jù)，研發(fā)設(shè)計了一種新的樣品處理及分析方法，其分析結(jié)果如下。電石渣中溶解及吸附乙炔分析數(shù)據(jù)圖表，其中，濕法乙炔電石渣分析數(shù)據(jù)表和圖分別見表2和圖1；干法乙炔電石渣分析數(shù)據(jù)表和圖分別見表3和圖2。

1.3乙炔吸附量比較（見表4）

從表中數(shù)據(jù)可以看出，干法乙炔渣中吸附的乙炔在較長的時間后還有較大量的釋放。

圖1　濕法乙炔電石渣含量

表2　干法乙炔電石渣分析數(shù)據(jù)

圖2　干法乙炔電石渣含量

表4　乙炔吸附量分析

1.4檢維修比較

新型濕法乙炔流程較短、動設(shè)備較少，尤其電石破碎機少，因而動設(shè)備故障率低，維修也較為簡單；發(fā)生器停加水后電石的水解反應(yīng)不能即刻停止，需要約一兩個小時方能反應(yīng)完，但是置換較容易且用時較短：先排空發(fā)生器內(nèi)的渣漿，然后加滿水并進行氮氣置換合格后就可進行檢修（若需進入到發(fā)生器內(nèi)檢修，還需進行空氣置換），一般全過程可在8 h內(nèi)完成。

干法乙炔流程較長、動設(shè)備較多，尤其電石破碎機多、輸送皮帶多、出渣拉鏈機多、提升機多，因而動設(shè)備故障率高，維修工作量大；發(fā)生器停加水后電石的水解反應(yīng)即刻停止，緊急停車便捷。但是置換較困難且用時很長，一般需要用1周的時間來置換。

1.5對后工序的影響比較

氯乙烯合成工序：次氯酸鈉清靜法乙炔含水較多，一般采用混合脫水工藝，但操作中波動較大，混合氣體的含水指標不穩(wěn)定，含水超標時催化劑易板結(jié)。若用濃硫酸清凈時含水很低，與經(jīng)冷凍脫水的氯化氫混合后含水指標穩(wěn)定，對催化劑的疏松狀態(tài)的保持有利。

有企業(yè)認為，干法乙炔中的乙烯基乙炔對氯乙烯合成催化劑是有害的，必須用濃硫酸清凈來清除，但是沒有具體的實驗數(shù)據(jù)來支撐這一懷疑。

從生產(chǎn)實踐來看，干法乙炔即使用濃硫酸清凈，氯乙烯合成工序的含汞廢水處理裝置的排水很難達到國家排放標準（濕法乙炔裝置一般都能達標），其原因至今還未研究清楚。

1.6新型干法水泥能耗比較

由于與聚氯乙烯電石渣配套的綜合利用的新型干法水泥規(guī)模一般都不太大，規(guī)模大致在1 800～3 000/d熟料范圍內(nèi)，若利用水泥窯余熱建設(shè)低溫余熱發(fā)電則經(jīng)濟性較差，因此都用水泥窯的余熱來進行電石渣干燥。以2 000/d熟料裝置為例進行比較見表5。

干法乙炔電石渣含水率計算：干渣約占80%、含水率10%；濕渣約占20%、含水率38%，加權(quán)平均為15.6%。新型全自動立式板框壓濾機可將濕渣濾餅的含水率降至約30%，水泥煤耗可進一步降低。

1.7安全性分析（見表6）

由上表可以看出，新型濕法乙炔無不安全工藝點。干法乙炔裝置有五處不太安全以上的工藝安全隱患，其中有一處不安全工藝點，其綜合安全性較濕法乙炔裝置差。在現(xiàn)階段干法乙炔的安全性還有待改進。干法乙炔發(fā)生器攪拌電流（輸出功率）影響因素見表7。

由表7可以看出，電石渣封高度只是影響攪拌電流變化的眾多因素中的一個，并未構(gòu)成單一線性關(guān)系，因而用攪拌電流調(diào)控渣封高度的做法是不夠科學(xué)的，也是不可靠的，實際生產(chǎn)中需要依賴操作人員的經(jīng)驗來模糊操作。

1.8乙炔氣體質(zhì)量

新型濕法乙炔：采用傳統(tǒng)的次氯酸鈉清凈+燒堿中和工藝就可以可靠的保證氯乙烯合成對乙炔氣的質(zhì)量要求。迄今為止對采用廢次氯酸鈉復(fù)配工藝生產(chǎn)的乙炔氣體還未發(fā)現(xiàn)任何不利的影響。

干法乙炔：由于干法乙炔的反應(yīng)溫度較高（有人測得反應(yīng)層中的反應(yīng)溫度高達到130℃以上），副反應(yīng)較多，雜質(zhì)品種多，有些雜質(zhì)是濕法乙炔的10倍（如乙烯基乙炔），干法發(fā)生器中又無過量的水溶解帶走大量的雜質(zhì)，大量的雜質(zhì)進入氣相，傳統(tǒng)的次氯酸鈉清凈法無法除去其中的某些雜質(zhì)（如乙烯基乙炔）。這些雜質(zhì)對后續(xù)的氯乙烯生產(chǎn)和維尼綸生產(chǎn)都帶來不利的影響，如氯乙烯合成催化劑有可能慢性中毒、壽命降低，增加了含汞催化劑的消耗；維尼綸難以拉成絲等。如要清除這些雜質(zhì)，須采用濃硫酸清凈法，但帶來的是部分乙炔碳化、排出難以處理的黑色廢酸、碳化物堵塞管道、廢酸處理困難、生產(chǎn)成本增加等弊端，且在濃硫酸清凈的同時將乙炔干燥，而干乙炔自身很危險，在大型管道中加壓輸送干乙炔是違反國家有關(guān)安全規(guī)定的。

表5　新型干法水泥能耗等比較表

表6　新型濕法乙炔與干法乙炔安全性分析比較表

表7　干法乙炔發(fā)生器攪拌電流（輸出功率）影響因素表

1.9清潔生產(chǎn)

在乙炔生產(chǎn)中被清潔生產(chǎn)所關(guān)注的主要是各類廢水、有組織排放及無組織排放的含塵、含乙炔氣體?，F(xiàn)將乙炔生產(chǎn)裝置流程中（以1臺發(fā)生器為例）的各排放口列表見表8。

由上表可知，最新的2種乙炔生產(chǎn)工藝均已基本解決了廢水排放問題，干法乙炔比新型濕法乙炔的含塵廢氣多了1處有組織排放口、3處無組織排放口。再由于電石超細破碎及“干”電石渣輸送至渣倉的密封很難達到容器級密封；且對于輸送系統(tǒng)而言，超細破碎的電石細粒及“干”渣中含有的矽鐵，對設(shè)備及管道磨損嚴重，故障檢修多，因而時有泄漏。環(huán)境中二次揚塵較為嚴重；若采用濃硫酸清凈，則干法乙炔的廢棄物排放總量大于新型濕法乙炔。

1.10投資比較（見表9）

表8　乙炔生產(chǎn)氣、水排放口一覽表

2　結(jié)束語

通過對新型濕法乙炔和干法乙炔全生產(chǎn)全過程（包括電石渣新型干法水泥）的比較，可以比較客觀地看到，改進型濕法乙炔采用廢次氯酸鈉復(fù)配技術(shù)（干法乙炔同樣也可采用該技術(shù)，否則就要大量外排酸性廢水），并回收復(fù)用了所有廢水，已革除了傳統(tǒng)濕法乙炔廢水大量外排的弊端，還可消納部分其他裝置產(chǎn)生的廢水；采用發(fā)生器溢流液負壓解析回收技術(shù)，減少了乙炔的工藝流失，降低了電石消耗；若采用立式全自動板框壓濾機，則可大幅度降低電石渣含水率，繼而大幅度降低水泥生產(chǎn)的能耗。干法乙炔的環(huán)境負效益較高，處理困難，投入高，環(huán)境安全性較差，但是，用干法乙炔電石渣生產(chǎn)水泥的折標煤耗較低，這是干法乙炔較明顯的優(yōu)勢?？茖W(xué)技術(shù)是需要不斷進步的，希望行業(yè)內(nèi)的同仁們不斷努力與創(chuàng)新，不斷提高2種乙炔生產(chǎn)工藝及裝置的經(jīng)濟性和安全性，不斷提高2種乙炔生產(chǎn)的環(huán)保水平，為電石法乙炔的生產(chǎn)和發(fā)展做出更大的貢獻。

表9　乙炔發(fā)生系統(tǒng)主要設(shè)備投資比值比較表

Comparison of new wet acetylene and dry acetylene process

ZHANG Yu，MU Yi
（Shanxi Beiyuan Chemical Group Co.，Ltd.，Yulin 719319，China）

Abstract：Though parameter comparison of new wet acetylene and dry acetylene process，the advantages and disadvantages of the two processes were described.

Key words：new wet acetylene；dry acetylene；technology；device

中圖分類號：TQ221.24+2

文獻標識碼：B

文章編號：1009-1785（2016）01-0011-05

收稿日期：2015-11-27