干法乙炔裝置運(yùn)行中的技術(shù)改進(jìn)

史耀參

干法乙炔裝置運(yùn)行中的技術(shù)改進(jìn)

史耀參

（河南能源化工集團(tuán)鶴壁煤化工有限公司，河南 鶴壁 458000）

河南能源鶴壁煤化工BDO裝置生產(chǎn)能力為年產(chǎn)10萬t BDO的成熟裝置，BDO生產(chǎn)的主要原料為甲醛液體和乙炔氣體，該裝備配套為干法乙炔制備工藝。干法乙炔生產(chǎn)過程中會(huì)出現(xiàn)很多工藝問題和技術(shù)難題，針對乙炔發(fā)生器內(nèi)部積料嚴(yán)重，影響反應(yīng)器長周期運(yùn)行的問題，進(jìn)行了相應(yīng)的技術(shù)改進(jìn)并且取得了較好的應(yīng)用效果，成功解決反應(yīng)器不能長周期運(yùn)行帶來的各項(xiàng)消耗升高等問題，另一方面增加渣漿水的回用，大大降低了乙炔反應(yīng)用水的浪費(fèi)。

干法乙炔；渣漿水回用；工藝優(yōu)化；節(jié)能降耗

目前我國乙炔氣制備工藝主要分為濕法乙炔工藝和干法乙炔工藝，兩套工藝各有各的優(yōu)缺點(diǎn)，濕法乙炔工藝操作簡單，但是水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，干法乙炔工藝產(chǎn)出的乙炔氣純度高、乙炔收率高。河南能源鶴壁煤化工BDO裝置于2012年5月開始投產(chǎn)，采用的是北京瑞思達(dá)研發(fā)的干法乙炔工藝[1]。

1 干法乙炔工藝技術(shù)

自然界中沒有天然乙炔氣的存在，目前我國乙炔生產(chǎn)主要采用天然氣和電石兩種原材料路線，其中電石工藝占主導(dǎo)地位。它是以煤和石灰石為原料，在電爐中高溫下熔融而制得電石（其重要成分為碳化鈣），電石與水反應(yīng)產(chǎn)生乙炔氣。根據(jù)電石與水加入方法的不同可分為濕法乙炔工藝和干法乙炔工藝。濕法乙炔是將電石加入到過量的水中進(jìn)行反應(yīng)產(chǎn)生乙炔氣；干法乙炔是將略多于理論值的水量通過發(fā)生器頂部螺旋噴頭將反應(yīng)用水以霧態(tài)均勻噴灑在電石表面，使其充分反應(yīng)產(chǎn)生乙炔氣。在過去的工藝中以濕法乙炔工藝為主，但因濕法乙炔耗水量極大，乙炔在水中長時(shí)間結(jié)合溶解度高，造成乙炔氣收率嚴(yán)重下降。更為重要的是濕法乙炔反應(yīng)過后的電石渣漿是以泥漿狀態(tài)存在且含水量較高，不便于運(yùn)輸，難以回收利用，還會(huì)對地下水和土壤造成污染。我國于20世紀(jì)初研發(fā)出干法乙炔工藝，其節(jié)能、節(jié)水效果顯著，有效地解決了濕法乙炔生產(chǎn)過程中電石渣對環(huán)境的污染等問題[2-4]。

1.1 干法乙炔工藝流程

外來電石經(jīng)兩級顎式破碎機(jī)破碎、電磁除鐵器除鐵后，使用各種輸送裝置將滿足乙炔發(fā)生供料單元使用的電石送入粗料倉，經(jīng)過棍閥，再通過盤式給料機(jī)送至復(fù)合式破碎機(jī)，粉碎后的電石經(jīng)細(xì)料提斗機(jī)提入滾筒篩內(nèi)。篩分合格的物料進(jìn)入細(xì)料倉，不合格的則返回復(fù)合式破碎機(jī)繼續(xù)參與破碎。細(xì)料倉中的合格電石經(jīng)細(xì)料斗提機(jī)提升至緩沖料倉。電石粉料經(jīng)由螺旋進(jìn)料機(jī)均勻可控地加入干式乙炔發(fā)生器，水經(jīng)過比值調(diào)節(jié)后由螺旋噴嘴均勻地以霧狀噴在電石粉上使之水解。反應(yīng)產(chǎn)生的粗乙炔氣由發(fā)生器頂部氣相管排出，經(jīng)洗滌冷卻塔洗滌、冷卻后，從正水封進(jìn)入乙炔氣外總管和氣柜。固相反應(yīng)物在攪拌推動(dòng)下由上至下運(yùn)動(dòng)到發(fā)生器底部由下料器排出。含水量1%～5的電石渣由干渣輸送機(jī)、干渣提斗機(jī)等輸送設(shè)備運(yùn)至電石渣倉儲(chǔ)存，電石渣在渣倉緩沖后經(jīng)干渣下料器，通過雙螺旋加濕器加濕后排出渣倉，由運(yùn)輸車輛輸送出廠區(qū)[5-7]。

1.2 干法乙炔工藝優(yōu)點(diǎn)

干法乙炔在生產(chǎn)過程中具有以下優(yōu)點(diǎn)[8-9]：

安全性：在干法乙炔生產(chǎn)過程中，電石是通過帶有密封裝置的螺旋計(jì)量給料機(jī)輸送至乙炔發(fā)生器內(nèi)，密封可靠，無泄漏，因此在加料過程中安全可靠；濕法乙炔工藝反應(yīng)溫度在85 ℃左右，產(chǎn)物中乙炔∶蒸汽=1∶1，干法乙炔工藝反應(yīng)溫度在95 ℃左右，產(chǎn)物中乙炔∶蒸汽=1∶3，混合氣體中蒸汽體積分?jǐn)?shù)高，安全性高；發(fā)生器底部排渣采用的則是星形卸料器，星型卸料器密封性好，適用于含水量在5%～7%的電石干渣，卸料過程中安全可靠。

節(jié)能降耗：由于干法乙炔是用略多于理論用水量的水量已霧狀噴灑在電石上進(jìn)行水解反應(yīng)，而濕法乙炔則是使用理論用水量17倍的水進(jìn)行水解反應(yīng)。因此干法乙炔工藝比濕法乙炔工藝可節(jié)約大量水資源；另外干法乙炔產(chǎn)生的電石渣含水量在1%～5%之間，而濕法乙炔含水量高達(dá)90%以上電石渣漿處理需增加板框壓濾設(shè)備，而干法乙炔工藝電石渣不需要壓濾設(shè)備設(shè)施，更加節(jié)約成本。

進(jìn)料穩(wěn)定性：干法乙炔裝置進(jìn)料機(jī)為螺旋計(jì)量給料機(jī)，物料流量與變頻器的輸出頻率線性頻率比較穩(wěn)定，誤差值不大于0.4%。

2 干法乙炔工藝應(yīng)用現(xiàn)狀及技術(shù)改進(jìn)

2.1 氣相洗滌水系統(tǒng)技術(shù)改進(jìn)

技術(shù)改進(jìn)前現(xiàn)狀：BDO分廠干法乙炔裝置乙炔發(fā)生器原設(shè)計(jì)為兩開一備，但實(shí)際開3臺(tái)發(fā)生器才保證后系統(tǒng)用氣量，氣相管洗滌水（經(jīng)沉降池沉降的電石渣漿水）量設(shè)計(jì)為配套兩臺(tái)發(fā)生器所用水量120 m3，現(xiàn)在開3臺(tái)發(fā)生器，分配到每臺(tái)發(fā)生器的洗滌水量明顯減少，另外，氣相管洗滌水管線內(nèi)的介質(zhì)是電石渣漿水，管道內(nèi)很容易結(jié)垢堵塞，氣相沖洗管洗滌效果明顯降低，粗乙炔氣中夾帶的電石粉塵由于洗滌水量小在氣相管內(nèi)未能完全被洗滌掉，電石粉塵進(jìn)入洗滌塔后與洗滌塔內(nèi)的鮑爾環(huán)填料接觸后將鮑爾環(huán)堵死，氣相管結(jié)垢嚴(yán)重，必須停車處理。每15天就需將發(fā)生器氣相管、洗滌塔填料清理一次，每次清理前后置換需要浪費(fèi)大量的乙炔氣和氮?dú)?，同時(shí)還加大了工人的工作量。

氣相洗滌水系統(tǒng)優(yōu)化措施：在原設(shè)計(jì)溢流水罐北側(cè)新增兩臺(tái)流量為75 m3·h-1氣相管洗滌泵，一開一備，單獨(dú)供1臺(tái)發(fā)生器氣相管洗滌用水，增大氣相洗滌水水量，保證氣相沖洗能很好地去除粗乙炔氣中夾帶的大量粉塵，延長發(fā)生器的運(yùn)行周期。原設(shè)計(jì)的兩臺(tái)氣相洗滌泵供另外兩臺(tái)發(fā)生器氣相洗滌用水。

通過對洗滌水系統(tǒng)的優(yōu)化改造后，增大了發(fā)生器氣相管沖洗水的水量，保證了乙炔氣的清洗效果，延長了發(fā)生器使用的周期，現(xiàn)發(fā)生器3個(gè)月才需要停車清理一次，大大降低了清理時(shí)造成的乙炔氣、氮?dú)獾南睦速M(fèi)，提高了BDO的產(chǎn)量并減輕了員工的工作強(qiáng)度。

2.2 螺旋進(jìn)料機(jī)技術(shù)改進(jìn)

進(jìn)料機(jī)現(xiàn)狀：螺旋進(jìn)料機(jī)是乙炔發(fā)生裝置的核心設(shè)備，電石通過螺旋進(jìn)料機(jī)輸送至乙炔發(fā)生器進(jìn)行反應(yīng)，電石與水接觸后開始進(jìn)行水解反應(yīng)，由于該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，發(fā)生器進(jìn)料機(jī)進(jìn)入發(fā)生器的入料口位置距離一層塔盤位置較高，進(jìn)料過程中揚(yáng)塵大，反應(yīng)過后的氣體中夾雜大量粉塵，此部分粉塵在與發(fā)生器中的水蒸氣接觸后容易黏結(jié)在發(fā)生器出口的氣相管管壁及攪拌耙齒上，長時(shí)間運(yùn)行過程中積灰會(huì)越來越多，最終導(dǎo)致發(fā)生器氣相出口由原來的DN600的通徑堵塞至只有DN200的通徑，只能通過停車置換檢修清理內(nèi)部積料解決此問題。

螺旋進(jìn)料機(jī)技術(shù)改進(jìn)：為解決反應(yīng)過程中粉塵大的問題，經(jīng)過專家的技術(shù)指導(dǎo)，最終研究決定將螺旋進(jìn)料機(jī)進(jìn)料位置及設(shè)備構(gòu)造進(jìn)行優(yōu)化。具體技術(shù)改進(jìn)內(nèi)容如下：將原來位置的螺旋計(jì)量給料機(jī)拆除，并把與發(fā)生器連接處的法蘭口用盲板盲死保證氣密性；新更換的螺旋計(jì)量給料機(jī)安裝位置向下移動(dòng)約1 m位置，在發(fā)生器器壁上重新開口與新的螺旋給料機(jī)連接，與發(fā)生器碰口焊接并增做支架，然后重新從緩沖料倉出料口開始配管，配至進(jìn)料機(jī)螺旋軸進(jìn)料口處。原進(jìn)料機(jī)電機(jī)、減速機(jī)型號不變。

通過對進(jìn)料機(jī)的進(jìn)料位置進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)后進(jìn)料機(jī)入料口位置向下移動(dòng)約1 m，降低了電石進(jìn)入一層塔盤的距離，有效地降低發(fā)生器內(nèi)電石灰粉塵量，減少粗乙炔氣中夾帶的灰塵量，粗乙炔氣中夾帶的灰塵減少，氣相管堵塞的幾率降低；另一方面有效地降低洗滌水中含固量，使氣相沖洗水水質(zhì)變清，改善沖洗效果，減少氣相管管壁的結(jié)垢，延長乙炔發(fā)生器的運(yùn)行周期。

2.3 渣漿水回用降低水資源浪費(fèi)

干法乙炔發(fā)生器內(nèi)部反應(yīng)產(chǎn)生的乙炔氣夾帶大量灰塵，必須經(jīng)過洗滌冷卻塔的兩次洗滌后才能將粗乙炔氣中夾帶的粉塵沖洗干凈，然而此部分沖洗水水量大，沖洗水中的含固量大約為8%～20之間，沖洗水內(nèi)大部分成分為氫氧化鈣，也就是電石與水反應(yīng)后的產(chǎn)物，后與設(shè)計(jì)廠家溝通，單獨(dú)增加一條水系統(tǒng)管線，將這部分洗滌水經(jīng)沉降池沉淀后，通過渣漿泵重新返回至乙炔發(fā)生器經(jīng)霧狀噴頭噴灑后與反應(yīng)器內(nèi)部電石進(jìn)行反應(yīng)，從而降低水資源浪費(fèi)。

3 結(jié) 論

干法乙炔生產(chǎn)工藝及裝置有可靠的安全性、穩(wěn)定性，可有效地節(jié)約用水和降低能耗，雖然干法乙炔裝置在生產(chǎn)中存在一些問題，但是只要在生產(chǎn)過程中善于發(fā)現(xiàn)問題，不斷地在干法乙炔生產(chǎn)過程中通過自身實(shí)踐去解決遇到的技術(shù)難題進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，干法乙炔技術(shù)會(huì)在向著“安”、“穩(wěn)”、“長”、“滿”、“優(yōu)”、高效低耗穩(wěn)步前進(jìn)。

[1] 李耀文，楊秀嶺. 干法乙炔工藝介紹[J]. 中國氯堿，2008（5）：19-21.

[2] 李耀文，楊秀嶺. 干法乙炔生產(chǎn)工藝介紹[J]. 聚氯乙烯，2007（8）：38-41.

[3] 廖勇. 干法乙炔生產(chǎn)過程研究及開發(fā)[D]. 石家莊：河北科技大學(xué)，2009.

[4] 張強(qiáng)，關(guān)剛，賈志軍，等. 干法乙炔裝置基本技術(shù)與發(fā)展思路[J]. 聚氯乙烯，2008（9）：11-14.

[5] 李朝陽，張磊. 干法乙炔新工藝運(yùn)行狀況、問題及對策[J]. 中國氯堿，2010（2）：23-25.

[6] 唐勇. 新型干法乙炔發(fā)生工藝的研究與探討—第36屆全國聚氯乙烯行業(yè)技術(shù)年會(huì)論文專輯[C]. "新中化工杯"優(yōu)秀論文交流會(huì)，2014.

[7] 李耀文，楊秀嶺. 干法乙炔生產(chǎn)技術(shù)[C]. 2007中國石油和化學(xué)工業(yè)環(huán)境保護(hù)新技術(shù)、新產(chǎn)品、新設(shè)備交流會(huì)，2013.

[8] 郭慶人，張新力，吳彬，等. 干法乙炔生產(chǎn)中進(jìn)出物料的控制方法:中國,102360179 A[P]. 2012-02-22.

[9] 柳加喜，劉鑫. 干法乙炔工藝的改進(jìn)[J]. 聚氯乙烯，2014，42（10）：17-18.

Technical Improvement in the Operation of Dry-process Acetylene Plant

（Henan Energy Chemical Group Hebi Coal Chemical Co., Ltd., Hebi Henan 458000, China）

The BDO plant in Henan Energy Hebi Coal Chemical Co., Ltd.is a mature plant with a00 kt·a-1BDO. The main raw materials for BDO production are formaldehyde liquid and acetylene gas. The plant is equipped with dry acetylene preparation technology. There are many process problems and technical problems in the process. In this article, aiming at the serious accumulation of materials in the acetylene generator to affect the long-term operation of the reactor, corresponding technical improvements were put forward, and good application effect was achieved. The problem that the reactor cannot run for a long time was successfully solved. On the other hand, the reuse of slurry water was achieved to greatly reduce the waste of acetylene reaction water.

Dry acetylene; Slurry water reuse; Process optimization; Energy saving and consumption reduction

2021-01-12

史耀參（1988-），男，河南省鶴壁市人，助理工程師，2016年畢業(yè)于中原工學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)，研究方向：化工工藝設(shè)備技術(shù)。

TQ221.242

A

1004-0935（2021）06-0808-03