臥式與立式干法乙炔發(fā)生器對比

黨斌斌

(青海鹽湖海納化工有限公司，青海 西寧 811600)

青海鹽湖海納化工有限公司(以下簡稱海納化工)是青海鹽湖工業(yè)股份有限公司的全資子公司，成立于2009年4月，由海納化工承建的PVC一體化項(xiàng)目是青海鹽湖工業(yè)股份有限公司大循環(huán)經(jīng)濟(jì)圈的循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目，是柴達(dá)木循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目在西寧地區(qū)的延伸和重要組成部分。其中，24萬t/a聚氯乙烯生產(chǎn)線配套的10.4萬t/a乙炔裝置，在國內(nèi)首次引進(jìn)美國電石公司先進(jìn)的電石法生產(chǎn)技術(shù)，建成12套臥式干法乙炔發(fā)生器以及相關(guān)配套的工藝設(shè)備，并于2013年9月投產(chǎn)。2015年3月，海納化工擴(kuò)大產(chǎn)能，引進(jìn)北京瑞思達(dá)化工設(shè)備有限公司的干法乙炔生產(chǎn)技術(shù)，建成6套立式干法乙炔發(fā)生器及相關(guān)配套工藝設(shè)備，并于2015年9月投產(chǎn)，現(xiàn)已投產(chǎn)兩年多。現(xiàn)對海納化工乙炔車間投產(chǎn)使用的臥式發(fā)生器和立式發(fā)生器從發(fā)生器的攪拌效率、節(jié)能、節(jié)水、安全環(huán)保、設(shè)備產(chǎn)能方面進(jìn)行對比。

1 臥式干法乙炔發(fā)生器的工藝及技術(shù)參數(shù)

經(jīng)過錘式破碎機(jī)破碎和振動篩分離的粒徑5 mm以下的細(xì)電石顆粒，經(jīng)密閉式氣力輸送至發(fā)生器緩沖料倉供發(fā)生器備用。然后通過緩沖倉下方的螺旋輸送機(jī)將細(xì)電石顆粒送至發(fā)生器的進(jìn)料三級料斗(三級料斗裝有氮?dú)庵脫Q及保證微正壓設(shè)施)，再通過三級料斗下方裝有的螺旋進(jìn)料機(jī)將細(xì)電石顆粒加入到發(fā)生器內(nèi)。細(xì)電石顆粒進(jìn)入發(fā)生器后，將稍過量的水加入發(fā)生器使細(xì)電石顆粒與水反應(yīng)，反應(yīng)放出的熱量由水汽化的水蒸氣與乙炔氣一起帶走，未反應(yīng)完的電石顆粒自發(fā)生器上部鼓筒攪拌后進(jìn)入中部鼓筒攪拌，再進(jìn)入下部鼓筒攪拌，自上而下完成水解反應(yīng)。在下部鼓筒用水平螺旋輸送機(jī)將含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%～4%的電石渣排出至垂直螺旋輸送機(jī)，經(jīng)刮板機(jī)和干渣斗提機(jī)提升至干渣倉，再到刮板機(jī)，通過管帶機(jī)送至水泥廠。帶有大量粉塵的乙炔氣經(jīng)帶式螺旋氣相通道進(jìn)入脫灰塔除塵和冷卻塔冷卻后，經(jīng)檢修水封送至壓縮清凈工序。

臥式發(fā)生器的技術(shù)參數(shù)如下。

(1)進(jìn)乙炔發(fā)生器的電石粒度：<5 mm。

(2)發(fā)生器出口電石渣含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)：2%～4%。

(3)電石水解率：>98.5%。

(4)發(fā)生器頂部氣相溫度：(86±2) ℃。

(5)發(fā)生器中部鼓筒溫度：(88±2) ℃。

(6)發(fā)生器下部鼓筒溫度：(90±2) ℃。

(6)發(fā)生器壓力：3～5 kPa。

(7)粗乙炔溫度：冷卻塔出口溫度<36 ℃。

2 立式干法乙炔發(fā)生器的工藝及技術(shù)參數(shù)

經(jīng)過錘式破碎機(jī)破碎和振動篩分離的粒徑3 mm以下的細(xì)電石顆粒，經(jīng)密閉式氣力輸送至發(fā)生器儲料倉供發(fā)生器備用(每2臺共用1個(gè)儲料倉)。儲料倉下方裝有2個(gè)星型下料器，星型下料器將細(xì)電石顆粒分至對應(yīng)發(fā)生器的刮板機(jī)，再經(jīng)過斗提機(jī)提至發(fā)生器緩沖料倉。細(xì)電石顆粒通過緩沖料倉下方溜管和螺旋進(jìn)料機(jī)加入到發(fā)生器內(nèi)部，稍過量的水通過發(fā)生器頂部噴頭霧化后均勻地噴灑在細(xì)電石顆粒上。電石與水反應(yīng)產(chǎn)生的熱量通過產(chǎn)出的乙炔和水蒸氣的混合氣一并帶走。未反應(yīng)完全的細(xì)電石顆粒隨著攪拌旋轉(zhuǎn)以“Z”字形在發(fā)生器內(nèi)部自上而下完成水解反應(yīng)。在發(fā)生器底部，通過星型下料器將含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%～12%的電石渣排至刮板機(jī)，經(jīng)刮板機(jī)和干渣斗提機(jī)提升至干渣倉，再到刮板機(jī)，通過管帶機(jī)送至水泥廠。帶有大量粉塵的乙炔氣，經(jīng)帶有旋轉(zhuǎn)刮壁器的氣相通道進(jìn)入洗滌塔除塵冷卻后，再經(jīng)冷卻塔、正逆水封送至壓縮清凈工序。

立式發(fā)生器的技術(shù)參數(shù)如下。

(1)進(jìn)乙炔發(fā)生器的電石粒度：<3 mm。

(2)發(fā)生器出口電石渣含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)：5%～12%。

(3)電石水解率：>95%。

(4)發(fā)生器頂部氣相溫度：(88±2) ℃。

(5)發(fā)生器固相溫度：90～100 ℃。

(6)發(fā)生器壓力：5～12 kPa。

(7)粗乙炔溫度：洗滌塔出口溫度<45 ℃。

3 臥式干法發(fā)生器與立式干法發(fā)生器的對比

3.1 攪拌效果

臥式發(fā)生器本體由上部鼓筒、中部鼓筒和下部鼓筒組成。臥式發(fā)生器將細(xì)電石顆粒通過螺旋輸送機(jī)加入發(fā)生器上部鼓筒內(nèi)，再加入水，水與電石在反應(yīng)腔內(nèi)反應(yīng)，同時(shí)發(fā)生器上部鼓筒裝有的雙軸帶犁頭攪拌器反向自外向內(nèi)旋轉(zhuǎn)攪拌，在攪拌過程中細(xì)電石顆粒上下翻轉(zhuǎn)與水充分反應(yīng)。經(jīng)上部鼓筒的雙軸攪拌反應(yīng)后，電石的水解率能達(dá)到85%，未反應(yīng)完全的電石隨著攪拌作用進(jìn)入發(fā)生器中部鼓筒，在中部鼓筒經(jīng)單軸帶犁頭的攪拌器繼續(xù)攪拌后，使電石在此鼓筒內(nèi)基本完全反應(yīng)。反應(yīng)完的電石渣進(jìn)入發(fā)生器的下部鼓筒，經(jīng)下部鼓筒單軸帶犁頭的攪拌器繼續(xù)攪拌后，電石渣中的水分及乙炔氣盡可能地?fù)]發(fā)出來，同時(shí)也使未反應(yīng)完的微量電石在此繼續(xù)發(fā)生水解反應(yīng)，最終使電石水解效率達(dá)到98.5%以上，排出的電石渣水分少、流動性好且無包塊。

立式發(fā)生器外部為一筒體，內(nèi)部分為6層，攪拌為一垂直通軸分別帶動1層布料盤、2～3層帶刮板耙齒、4～6層不帶刮板耙齒。細(xì)電石顆粒通過螺旋輸送機(jī)加入到發(fā)生器1層布料盤中間，布料盤轉(zhuǎn)動時(shí)靠其上方裝有的固定帶刮板耙齒將細(xì)電石顆粒從中心向外圍移動，同時(shí)水從發(fā)生器頂部以霧化狀態(tài)加入，與布料盤上的電石發(fā)生反應(yīng)。未反應(yīng)完全的細(xì)電石顆粒隨著攪拌旋轉(zhuǎn)以“Z”字形在發(fā)生器內(nèi)部自上而下邊移動邊反應(yīng)，最后從最底層排出，電石水解效率達(dá)到95%以上。由于電石在發(fā)生器內(nèi)主要靠移動距離和停留時(shí)間完成反應(yīng)，因此要求排出的電石渣水分高，否則反應(yīng)不徹底。也因攪拌未使電石與水充分翻騰混合，電石渣流動性雖好，但包塊時(shí)多時(shí)少，很不穩(wěn)定。

通過對比兩種不同的攪拌方式以及電石渣品質(zhì)，不難看出臥式發(fā)生器比立式發(fā)生器的攪拌效果好，而且在長時(shí)間運(yùn)行過程中，臥式發(fā)生器的攪拌耙運(yùn)行穩(wěn)定，很少出現(xiàn)攪拌耙壓死情況，一旦出現(xiàn)壓耙問題，打開其耙尺對應(yīng)的鼓筒下方人孔排渣后，問題能很快得到解決。相反，臥式發(fā)生器的攪拌耙運(yùn)行不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)攪拌耙壓死情況，一旦出現(xiàn)壓耙問題，輕則須打開底部人孔排渣，重則須操作人員進(jìn)入發(fā)生器內(nèi)部清理各層后，才能解決壓耙問題。

3.2 節(jié)能、節(jié)水

臥式發(fā)生器有3層攪拌，配有3臺22 kW的電動機(jī)，1 h耗電66 kW；立式發(fā)生器攪拌配有1臺22 kW的電動機(jī)，1 h耗電22 kW。

每生產(chǎn)1 t乙炔氣產(chǎn)出3.46 t電石渣(電石原料中電石質(zhì)量分?jǐn)?shù)按照80%計(jì)算)。臥式發(fā)生器產(chǎn)出的電石渣含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2%～4%，按3%計(jì)算，則臥式發(fā)生器每生產(chǎn)1 t乙炔氣，電石渣帶走0.107 0 t水。

初步計(jì)算立式發(fā)生器產(chǎn)出的電石渣含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)在5%～12%,按8.5%計(jì)算，則立式發(fā)生器每生產(chǎn)1 t乙炔氣，電石渣帶走0.321 4 t水。

兩者相比，立式發(fā)生器在耗電方面占有優(yōu)勢，但臥式發(fā)生器在節(jié)水方面也有明顯優(yōu)勢。

3.3 安全系數(shù)

臥式發(fā)生器的壓力控制在3～5 kPa，進(jìn)料系統(tǒng)由三級料斗和螺旋輸送機(jī)組成，三級料斗上裝有氮?dú)?，起到置換和保正壓作用。因此發(fā)生器壓力較低,不會導(dǎo)致乙炔氣反串到進(jìn)料系統(tǒng)，即使有乙炔氣反串進(jìn)入進(jìn)料系統(tǒng)，也有三級料斗氮?dú)庵脫Q保證安全，同時(shí)生產(chǎn)中細(xì)電石顆粒進(jìn)入發(fā)生器時(shí)不會帶入氧氣。臥式發(fā)生器的排渣系統(tǒng)靠電石渣在發(fā)生器下部鼓筒儲存一定料位和電石渣填充滿水平螺旋輸送機(jī)以及垂直螺旋輸送機(jī)起到密封作用，生產(chǎn)中乙炔氣很難沖破料封進(jìn)入排渣系統(tǒng)。

立式發(fā)生器的壓力控制在5～12 kPa，發(fā)生器的進(jìn)料系統(tǒng)由細(xì)電石緩沖倉下部溜管和螺旋輸送機(jī)組成，發(fā)生器進(jìn)料系統(tǒng)靠一定高度的溜管和進(jìn)料螺旋輸送機(jī)內(nèi)充滿的細(xì)電石起到密封作用。立式發(fā)生器的排渣系統(tǒng)靠電石渣在發(fā)生器底部儲存一定料位和填充滿星型下料器起到密封作用，生產(chǎn)中乙炔氣時(shí)常沖破料封進(jìn)入排渣系統(tǒng)。

因此，從發(fā)生器的進(jìn)料系統(tǒng)和排渣系統(tǒng)兩個(gè)方面進(jìn)行對比，不難看出臥式發(fā)生器的安全系數(shù)較高。

3.4 生產(chǎn)能力

臥式發(fā)生器單臺生產(chǎn)能力：標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)能力1 400 m3/h(電石進(jìn)料量5 t，發(fā)氣量≥280 m3/t)，彈性范圍 840～1 680 m3/h(電石進(jìn)料量3～6 t，發(fā)氣量≥280 m3/t)。

立式發(fā)生器單臺生產(chǎn)能力：標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)能力 1 960 m3/h(電石進(jìn)料量7 t，發(fā)氣量≥280 m3/t)，彈性范圍 980～2 240 m3/h(電石進(jìn)料量3.5～8 t，發(fā)氣量≥280 m3/t)。

通過以上對比可知，立式發(fā)生器在產(chǎn)能方面有一定的優(yōu)勢。

4 結(jié)語

目前，從攪拌效果、安全系數(shù)以及節(jié)水方面來看，海納化工引進(jìn)的美國電石公司的臥式干法乙炔發(fā)生器有一定的優(yōu)勢，但其產(chǎn)能有限，還需要進(jìn)行改進(jìn)，擴(kuò)大產(chǎn)能；而引進(jìn)的北京瑞思達(dá)化工設(shè)備有限公司的立式干法乙炔發(fā)生器在產(chǎn)能、耗電方面有一定的優(yōu)勢，但其安全系數(shù)有待提高。隨著裝置的運(yùn)行，海納化工在同時(shí)運(yùn)行臥式和立式干法乙炔發(fā)生器方面將會積累更多經(jīng)驗(yàn)，尤其是臥式發(fā)生器目前國內(nèi)運(yùn)行企業(yè)較少，希望能為國內(nèi)同行提供借鑒。