電石粉塵的回收利用

王廣斌，李鴻達(dá),許明,楊春燕,蘇巍

(中鹽吉蘭泰鹽化集團(tuán)有限公司，內(nèi)蒙古 阿拉善 750336)

發(fā)展資源節(jié)約型和環(huán)境友好型經(jīng)濟(jì)，是目前我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要主題。在世界能源日趨緊張的形勢下，大力提倡資源節(jié)約和生態(tài)環(huán)境保護(hù)，合理開發(fā)資源、合理利用資源、科學(xué)發(fā)展，成為我國發(fā)展的必由之路。在聚氯乙烯行業(yè)盈利能力下降的形勢下，如何降低生產(chǎn)成本是目前企業(yè)最重要的問題。

中鹽吉蘭泰鹽化集團(tuán)有限公司樹脂廠(以下簡稱吉蘭泰)有2條PVC生產(chǎn)線，生產(chǎn)能力各為20萬t/a，采用濕法乙炔生產(chǎn)工藝，共采用14臺直徑為3.2 m的濕式發(fā)生器，滿負(fù)荷運(yùn)行時生產(chǎn)能力可達(dá)到2萬m3/h。吉蘭泰通過多方面的電石消耗查定和計算，發(fā)現(xiàn)影響電石消耗的主要因素為電石粉塵損失。在電石破碎過程中產(chǎn)生的粉塵經(jīng)布袋除塵器捕集后處理比較困難，如堆放處理則易出現(xiàn)安全事故[1]。目前吉蘭泰的電石粉塵被外運(yùn)廢棄，易揚(yáng)塵、污染環(huán)境。為了回收電石破碎中產(chǎn)生的粉塵，降低電石單耗，吉蘭泰建設(shè)了電石粉塵回收利用裝置。

1 電石粉塵的發(fā)氣量

2014年11月，吉蘭泰在現(xiàn)場取樣，分析了新收集的電石粉塵，以及電石粉塵放置1、2天后的發(fā)氣量。

表1 新收集的電石粉塵的發(fā)氣量

表2 放置1天后的電石粉塵發(fā)氣量

表3 放置2天后的電石粉塵發(fā)氣量

根據(jù)表1～表3可以看出：隨著電石粉塵在空氣中暴露時間的延長，發(fā)氣量會大幅下降。因此，將電石粉塵收集后，應(yīng)盡快進(jìn)行回收利用。

2 電石粉塵的回收再利用

2.1 工藝流程

除塵器捕集的電石粉塵由管式上料機(jī)輸送進(jìn)中間料倉，中間料倉儲存一定量后，再由二級管式上料器輸送到上料倉，上料倉安裝稱量裝置，保證有足夠的料封，避免乙炔氣竄入上料倉。電石粉塵經(jīng)星型下料器加入反應(yīng)器中與上清液反應(yīng)，產(chǎn)生的乙炔氣經(jīng)洗滌塔、水封送入乙炔氣柜。反應(yīng)產(chǎn)生的渣漿部分循環(huán)，部分送入渣池沉降，清液可反復(fù)回用。電石粉塵回收工藝流程見圖1。

圖1 電石粉塵回收工藝流程Fig.1 Process flow of carbide dust collection

2.2 操作說明

2.2.1 聯(lián)鎖關(guān)系說明

為了保證回收裝置安全平穩(wěn)運(yùn)行，設(shè)置了相關(guān)的聯(lián)鎖。

(1)在反應(yīng)過程中，由于電石粉塵顆粒較小，反應(yīng)較為劇烈，容易出現(xiàn)超溫、超壓的現(xiàn)象，故設(shè)計溫度、壓力聯(lián)鎖。即發(fā)生器壓力超過22 kPa時，系統(tǒng)聯(lián)鎖停車；發(fā)生器加水調(diào)節(jié)閥全開時，發(fā)生器溫度超過70 ℃，則加料絞龍停車。

(2)加料斗須保持一定的液位，起到密封的作用，以防止乙炔氣倒竄，即加料斗質(zhì)量達(dá)到上限指標(biāo)時二級上料器停止，加料斗質(zhì)量達(dá)到指標(biāo)的50%時二級上料器啟動；加料斗質(zhì)量達(dá)到指標(biāo)下限時，加料絞龍停車。

(3)發(fā)生器必須保證一定的液位，如液面過高，則氣相緩沖容積過少，易使排出的乙炔氣夾帶渣漿和泡沫，故設(shè)置發(fā)生器液位超過70%時加料絞龍停車,關(guān)閉加水閥。

(4)氧含量超標(biāo)時關(guān)閉送氣閥，打開放空閥,打開充氮閥，加料絞龍停車。

2.2.2 開啟管鏈輸送機(jī)

(1)打開氮氣閥，調(diào)整流量，向管鏈輸送機(jī)系統(tǒng)充氮。

(2)現(xiàn)場手動按順序依次打開一級上料管鏈輸送機(jī)及6、5、2、1、3、4號管鏈輸送機(jī)(如圖2所示，圖中管鏈輸送機(jī)縮寫為管鏈)，通知操作人員打開現(xiàn)場除塵器下料旋轉(zhuǎn)閥，開始向儲灰倉輸送電石粉塵。

圖2 電石粉塵上料管鏈輸送機(jī)示意圖Fig.2 Diagram of tubular drag conveyer for feeding carbide dust

2.2.3 開啟發(fā)生器發(fā)生反應(yīng)系統(tǒng)

(1)打開儲灰倉下料閥，現(xiàn)場啟動二級上料器，向加料斗加料，待DCS顯示物料質(zhì)量達(dá)到開車質(zhì)量要求后進(jìn)行下一步操作。

(2)檢查發(fā)生器液位，打開補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥向發(fā)生器加水，達(dá)到50%液位時啟動漿液泵，在DCS中設(shè)定液位高度(50%)自動調(diào)節(jié)。

(3)啟動攪拌電動機(jī)，打開去乙炔氣總管閥門，打開加料斗下料閥門。

(4)啟動加料絞龍開始加料生產(chǎn)(依據(jù)料位設(shè)定加料頻率)，乙炔氣氧含量不合格則進(jìn)行放空處理，合格則送至乙炔總管。

(5)觀察發(fā)生器溫度、液位、壓力，根據(jù)壓力調(diào)節(jié)加料頻率。

3 運(yùn)行過程中存在的問題及解決措施

3.1 發(fā)生器溫度、壓力上漲過快

(1)原因分析：電石粉塵中含有大量的小顆粒電石，加入發(fā)生器后反應(yīng)速度過快，導(dǎo)致發(fā)生器溫度、壓力上漲過快。

(2)處理措施：控制發(fā)生器加料絞龍的加料速度，設(shè)定最高壓力聯(lián)鎖，使發(fā)生器平穩(wěn)連續(xù)運(yùn)行。

3.2 儲灰斗至加料絞龍管線堵塞

(1)原因分析：由于發(fā)生器溫度指標(biāo)為≤70 ℃，電石粉塵在反應(yīng)過程中產(chǎn)生的蒸汽導(dǎo)致管線結(jié)垢而堵塞。

(2)處理措施:利用氮氣對電石粉塵回收裝置進(jìn)行置換，再將管線拆除后進(jìn)行清理；后期制定計劃性檢修，定期對管線進(jìn)行高壓清洗。

4 經(jīng)濟(jì)效益

2017年5月，回收的電石粉塵產(chǎn)生的乙炔流量見表4。經(jīng)過近1個月時間的監(jiān)測，測得回收的電石粉塵產(chǎn)生的乙炔流量平均為130 m3/h，按照乙炔體積分?jǐn)?shù)90%計算，折合電石(發(fā)氣量按290 L/kg計)為130×90%×24÷290=0.4(t/h)；按電石價格3 000元/t，1年生產(chǎn)時間8 000 h計，則產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益為0.4×8 000×3 000=960萬(元/a)。

表4 回收的電石粉塵產(chǎn)生的乙炔流量Table 4 Flow of acetylene generated by recovered carbide dust m3/h

5 結(jié)語

吉蘭泰電石粉塵回收利用裝置投用后，裝置運(yùn)行高效、平穩(wěn)、安全，狀態(tài)良好，且產(chǎn)生的乙炔流量較為平穩(wěn)，不僅減少了對環(huán)境的污染，而且在降低電石單耗方面也有明顯的效果，提高了企業(yè)競爭力，具有明顯的環(huán)保效益與經(jīng)濟(jì)效益。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 潘文平，溫銀華.電石粉塵的回收再利用[J].聚氯乙烯,2010,38(4):42-44.

[編輯：楊彬]

【國內(nèi)專利精選】

PVC糊樹脂及其制備方法：CN107501449A∥田愛娟(天津渤天化工有限責(zé)任公司),公開日期：2017-12-22

公開了一種PVC糊樹脂及其制備方法。該P(yáng)VC糊樹脂的聚合配方為：氯乙烯單體80～120份、主乳化劑0.4～1.5份、副乳化劑0.1～1.0份、脂肪醇0.8～1.2份、復(fù)合引發(fā)劑0.006～0.015份和水80～120份。其中，主乳化劑為一種或一種以上的直鏈型陰離子型表面活性劑，副乳化劑為一種或一種以上的支鏈型陰離子型表面活性劑，脂肪醇為高級脂肪醇和/或高級脂肪酸，復(fù)合引發(fā)劑為偶氮類引發(fā)劑和過氧化物類引發(fā)劑的混合物。該發(fā)明緩解了采用微懸浮法聚合生產(chǎn)的PVC糊樹脂發(fā)泡性能不好的問題，通過選擇特定的功能助劑，改善了PVC糊樹脂的發(fā)泡性能。

一種乙炔氫氯化制氯乙烯鉭基催化劑的制備方法：CN107442118A∥胡瑞生(內(nèi)蒙古大學(xué)),公開日期：2017-12-08

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一種硼、氮雙摻雜的乙炔氫氯化催化劑的制備方法：CN107519872A∥胡瑞生(內(nèi)蒙古大學(xué)),公開日期：2017-12-29

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一種負(fù)載含氯有機(jī)錫和含氮化合物的催化劑及其制備方法和應(yīng)用：CN107442169A∥李福祥(太原理工大學(xué)),公開日期：2017-12-08

公開了一種負(fù)載含氯有機(jī)錫和含氮化合物的催化劑及其制備方法和應(yīng)用。該催化劑將含氯有機(jī)錫和含氮化合物復(fù)合作為活性組分；在水浴條件下，將含氯有機(jī)錫和含氮化合物混合溶于溶劑中制備浸漬液，將載體與浸漬液等體積敞口攪拌，得到的樣品進(jìn)行干燥、焙燒，最終獲得催化劑。該催化劑的活性組分是非貴金屬，不含汞元素；其合成過程簡單環(huán)保，合成成本低。將該催化劑應(yīng)用于乙炔氫氯化制備氯乙烯，催化劑的反應(yīng)活性、選擇性和穩(wěn)定性表現(xiàn)優(yōu)異。在200 ℃、乙炔空速15～120 h-1、n(HCl)∶n(C2H2)=(1.05～1.1)∶1的條件下，乙炔轉(zhuǎn)化率最高為99.5%。

一種應(yīng)用于乙烷氧氯化制氯乙烯反應(yīng)的鐵基催化劑制備方法：CN107469842A∥胡瑞生(內(nèi)蒙古大學(xué)),公開日期：2017-12-15

公開了一種應(yīng)用于乙烷氧氯化制氯乙烯反應(yīng)的鐵基催化劑的制備方法。所述催化劑的制備方法為：稱取適量氯化鐵和氯化鉀，用蒸餾水溶解；將適量氧化鋁和二氧化鋯載體加入上述水溶液中；超聲輔助浸漬26 min，25 ℃浸漬9.5 h，浸漬完成后得到樣品；將得到的樣品于95 ℃下鼓風(fēng)干燥2.5 h，得到干燥后的催化劑前驅(qū)體；將干燥后的催化劑前驅(qū)體放入坩堝中，在馬弗爐中于600 ℃焙燒4.8 h，得到該發(fā)明的催化劑FeCl3-KCl/Al2O3-ZrO2。將得到的催化劑用于乙烷氧氯化反應(yīng)，在使用過程中催化劑穩(wěn)定性良好，表現(xiàn)出較高的催化活性；在400 ℃的條件下，乙炔的轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.3%，氯乙烯的選擇性達(dá)到77.1%。

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公開了一種PVC樹脂粉料輸送系統(tǒng)，包括粉料進(jìn)口、輸送管道、空氣儲氣罐、一號倉泵、二號倉泵、包裝料倉。一、二號倉泵的進(jìn)口通過輸送管道與粉料進(jìn)口相連，一、二號倉泵的進(jìn)口與粉料進(jìn)口之間的輸送管道上均設(shè)有進(jìn)料閥；空氣儲氣罐通過氣管分別與一、二號倉泵的頂部相連，空氣儲氣罐與一、二號倉泵頂部之間的氣管上均設(shè)有進(jìn)氣閥；一、二號倉泵的出口處均設(shè)有出料閥，一、二號倉泵的出口通過輸送管道與包裝料倉的頂部相連，一、二號倉泵的出口通過氣管與空氣儲氣罐相連；包裝料倉的頂部設(shè)有反吹過濾器。該輸送系統(tǒng)用氣量少，能耗低，能避免粉料進(jìn)入旋轉(zhuǎn)下料閥的軸承內(nèi)產(chǎn)生的PVC塑化片進(jìn)入到產(chǎn)品中，確保產(chǎn)品質(zhì)量。

氯化聚氯乙烯水洗裝置及其方法：CN107033261A∥趙永祿(新疆中泰新鑫化工科技股份有限公司),公開日期：2017-08-11

公開了一種氯化聚氯乙烯水洗裝置及使用該裝置進(jìn)行的氯化聚氯乙烯水洗方法。該裝置包括離心機(jī)、漿料中間槽、漿料中和釜和漿料中間泵。將離心機(jī)設(shè)置在高位，漿料中間槽設(shè)置在低位。在離心機(jī)的進(jìn)料口上連通有漿料進(jìn)料管，在漿料進(jìn)料管上連通有第一純水管。該發(fā)明在現(xiàn)有氯化聚氯乙烯水洗工藝的基礎(chǔ)上，優(yōu)化布置工藝管線，分別減少了1臺漿料中間槽和1臺離心機(jī)，因此廠房占地面積減少，投資及運(yùn)行、維修成本也明顯降低，并且明顯縮短了工藝流程，操作強(qiáng)度及風(fēng)險也明顯降低。該氯化聚氯乙烯水洗裝置具有水洗效果好、純堿耗用量少、廢水產(chǎn)量低等優(yōu)點。

氯醋共聚樹脂聚合未反應(yīng)單體的回收和分離設(shè)備及方法：CN107090056A∥宋曉玲(新疆兵團(tuán)現(xiàn)代綠色氯堿化工工程研究中心(有限公司)),公開日期：2017-08-25

該發(fā)明實現(xiàn)了氯醋共聚樹脂聚合未反應(yīng)的醋酸乙烯和氯乙烯單體的分別回收和分離再利用，解決了氯醋共聚樹脂聚合未反應(yīng)單體中醋酸乙烯在壓縮過程中自聚，影響回收裝置正常運(yùn)行的問題。該發(fā)明有利于生產(chǎn)中單體和樹脂的回收，降低了單體、樹脂的消耗，減少了加壓冷凝過程中冷量的消耗，有效降低了生產(chǎn)綜合能耗，解決了醋酸乙烯單體自聚現(xiàn)象，有效保障了設(shè)備的穩(wěn)定安全運(yùn)行，具有良好的推廣與應(yīng)用前景。

聚氯乙烯的干燥系統(tǒng)和干燥方法：CN107036396A∥李月仙(青海鹽湖工業(yè)股份有限公司),公開日期：2017-08-11

公開了一種聚氯乙烯的干燥系統(tǒng)和干燥方法。其中，所述干燥系統(tǒng)包括：漿料槽，用于容納聚氯乙烯漿料；離心裝置，用于對所述聚氯乙烯漿料進(jìn)行初步離心干燥，以得到聚氯乙烯濕餅和離心母液；振動加料器，用于將所述聚氯乙烯濕餅運(yùn)送至流化床；流化床，用于對所述聚氯乙烯濕餅進(jìn)行二次流化干燥，以得到聚氯乙烯半成品；振動篩，用于篩分所述聚氯乙烯半成品，以得到聚氯乙烯產(chǎn)品；料倉，用于儲存所述聚氯乙烯產(chǎn)品；揮發(fā)物測定裝置，用于對所述聚氯乙烯漿料、所述聚氯乙烯濕餅和所述聚氯乙烯半成品進(jìn)行揮發(fā)物測定。該干燥系統(tǒng)能夠快速且有效地干燥聚氯乙烯，并實現(xiàn)余熱利用。

一種純化氯乙烯氣體的方法：CN107129423A∥馬進(jìn)平(安徽華塑股份有限公司),公開日期：2017-09-05

公開了一種純化氯乙烯氣體的方法，包括如下步驟：①將包含主成分氯乙烯以及1,2-二氯乙烷、乙炔、氯化氫和水蒸氣4種雜質(zhì)氣體的混合氣體冷卻至50～70 ℃，除去1,2-二氯乙烷；②將上述剩余氣體通入堿性水溶液中除去氯化氫；③將上述剩余氣體通入裝有干燥劑的密封加壓釜中，在0.4～1.2 MPa壓力條件下液化分離得到氯乙烯液體；④將氯乙烯液體轉(zhuǎn)移到密封收集釜中保存。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該發(fā)明具有以下優(yōu)點：①利用混合氣中各組分沸點、酸堿度和分子尺寸的差異，實現(xiàn)各組分的分離；②該方法設(shè)計合理、操作簡單，所需溫度和壓力容易實現(xiàn)，試劑價廉易得，能量利用率高，純化過程綠色環(huán)保、無污染，分離效果好，氯乙烯產(chǎn)品純度在99.5%以上，具有廣闊的應(yīng)用前景。

氯乙烯生產(chǎn)中堿洗塔一鍵洗塔的控制方法：CN107243241A∥郭成軍(天偉化工有限公司),公開日期：2017-10-13

公開了一種氯乙烯生產(chǎn)中堿洗塔一鍵洗塔的控制方法，尤其是堿洗塔排污→加水→清洗→排污→配堿全過程的DCS控制方法，將原手動操作與人為判斷改為DCS自動控制完成。該方法新增現(xiàn)場自動控制閥與遠(yuǎn)傳液位計，預(yù)設(shè)液位值與清洗時間，當(dāng)滿足清洗與配堿程序預(yù)設(shè)邏輯要求時自動進(jìn)行下一程序步驟，同時可根據(jù)生產(chǎn)所需進(jìn)行清洗與配堿選擇，手動與自動切換，一鍵啟動或?qū)崟r暫停及中止程序，程序結(jié)束時將所有內(nèi)部開關(guān)及閥位置復(fù)位為初始狀態(tài)。該方法使洗塔操作能達(dá)到較理想的控制標(biāo)準(zhǔn)，同時還具有操作方便快捷、克服人為因素影響、實現(xiàn)堿洗塔關(guān)鍵工序一鍵洗塔的自動控制和精度高等優(yōu)點。該發(fā)明可廣泛應(yīng)用于不同化工領(lǐng)域的堿洗塔清洗及配堿的控制方法中。

聚氯乙烯糊樹脂單體回收系統(tǒng)及方法：CN107365428A∥高國明(天津渤天化工有限責(zé)任公司),公開日期：2017-11-21

公開了一種聚氯乙烯糊樹脂單體回收系統(tǒng)及方法，包括聚合釜、回收氣柜和膠乳儲槽。所述回收氣柜與所述聚合釜的頂部相連通，所述膠乳儲槽與所述聚合釜的底部相連通，所述聚合釜的底部還連通有吹除槽，所述吹除槽的頂部與所述回收氣柜相連通，所述吹除槽的底部與所述膠乳儲槽相連通。在現(xiàn)有的微懸浮法制備聚氯乙烯糊樹脂單體的過程中，回收步驟在聚合釜中進(jìn)行，導(dǎo)致聚氯乙烯糊樹脂制備周期長、生產(chǎn)效率低、成本高。該發(fā)明將聚氯乙烯膠乳混合物排至吹除槽中進(jìn)行氯乙烯單體的回收，從而提高了聚合釜的利用率，縮短了聚氯乙烯糊樹脂的生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。

氯乙烯聚合反應(yīng)終止方法：CN107474167A∥張磊(中國石油化工股份有限公司),公開日期：2017-12-15

公開了一種氯乙烯聚合反應(yīng)終止方法，包括以下步驟：①在引發(fā)劑存在下引發(fā)氯乙烯單體聚合；②在氯乙烯單體轉(zhuǎn)化率達(dá)到60%～90%(聚合物質(zhì)量相對于加入單體)時，向聚合體系內(nèi)加入終止劑——烷基取代羥胺和硫酯類抗氧劑的組合物。該終止方法能快速終止氯乙烯聚合反應(yīng)，并明顯改善聚氯乙烯樹脂的熱穩(wěn)定性。

一種具有熱穩(wěn)定劑和增塑雙功能的共聚型PVC專用助劑：CN107501461A∥王華山(天津科技大學(xué)),公開日期：2017-12-22

公開了一種具有熱穩(wěn)定和增塑雙功能的共聚型PVC專用助劑，其由3種乙烯基單體經(jīng)自由基聚合得到。該聚合物既可以作為PVC加工的熱穩(wěn)定劑，又可以作為增塑劑或輔助增塑劑，并且不會遷移。