乙炔清净的两种方法比较.doc

特别是原有的乙炔清净,采用氯气和氢氧化钠通过文丘里流量计生成次氯酸钠溶液,利用次氯酸钠与硫化氢和磷化氢反应,除去乙炔气中的硫、磷。反应中生成的大量废次钠水都通过排污管直接排放到环境中,不仅浪费了许多溶解在废次钠液中的乙炔气,浪费了资源,增加了企业的消耗,降低了生产效益,也污染了环境,不利于国家可持续发展的战略要求。目前一种新的清净技术)浓硫酸清净技术正在PVC行业得以推广与应用 1 。利用浓硫酸的氧化性将硫化氢和磷化氢脱 除,因乙炔气体通过两级冷却,产生的废酸较少,经乙炔硫酸清净的三废排放主要是废硫酸及废碱液。废硫酸的排放量为25kg/tPVC,废碱的排放量为0.006m3 /tPVC。极小的排放量及废液的循环利用使此项技术在一些新开工的企业被广泛的采用。 1 浓硫酸清净同次氯酸钠清净的原理对比1.1 次氯酸钠清净原理 利用次氯酸根的氧化性,将粗乙炔气中的磷化氢和硫化氢变成磷酸盐和硫酸盐及极少的酸性气体,再用氢氧化钠中和酸性气体,从而达到净化的目的。 PH3+4NaCLO-H3PO4+4NaCLH2S+4NaCLO-4H2SO4+4NaCL SHi4+4NaCLOSiO2+2H2O+4NaCLAsH3+4NaCLOH3AsO4+4NaCL2NaOH+H2SO4Na2S04+2H2O 3NaOH+H3PO4Na3PO4+3H2O3NaOH+H3AsO4Na3AsO4+3H2O2NaOH+SiO4Na2SiO4+H2O2NaOH+CO2 Na2CO3+H2O 1.2 浓硫酸清净原理 利用浓硫酸的氧化性,除去粗乙炔气中的硫 化氢和磷化氢等对下步反应有害的杂质,反应形成的少量SO2及酸性气体可通过中和塔除去。 3H2S+H2SO44H2O+4S H2S+H2SO4S+2H2O+SO2(少量)SO2+2H2S3 S+2H2O H3P+2H2SO4H3PO4+2H2O+2S H3PO4+3NaOHNa3PO4+3H2OSO2+2NaOH Na2SO3+H2O 2 两种工艺对比 2.1 硫酸清净工艺 发生段送来的粗乙炔进入乙炔气冷凝器,冷凝后进入水洗塔进行降温冷却,通过压缩段进行加压,加压后的粗乙炔进入水洗二塔再次冷却,冷却后的 乙炔气通过塔顶除雾器进入浓硫酸清净塔,与浓硫酸直接接触,除去粗乙炔气带来的硫化氢、磷化氢等杂质,再经中和塔使粗乙炔气与碱液接触,除去乙炔气中的酸性物质,通过塔顶除雾器除去乙炔气中水分,精乙炔气送至氯乙烯合成段使用(如图1)。2.2 次氯酸钠清净工艺 来自发生段的粗乙炔气体,先通过洗泥器除去气体中夹带的氢氧化钙固体物质后,进入乙炔填料水洗塔进一步被清洗冷却到20e左右,一部分进入乙炔气柜,另一部分通过乙炔压缩机提压之后再通过两级清净塔除去乙炔气中夹带的硫化氢和磷化氢,通过氢氧化钠中和塔除去夹带的酸性气体,得到合格的乙炔气体。 3 两种工艺产生废液量对比 3.1 浓硫酸清净工艺的废液量 硫酸清净对乙炔气的冷却采用了间接式冷却器及塔内水的自循环,产生的废水主要是从发生器来的粗乙炔气带的水蒸气,产生的量为1012m3 /h,可以全部回用于乙炔发生器。该工艺产生的废液主要是废硫酸,产生量为25kg/t聚氯乙烯,产生的废硫酸可作为三废产品出售给磷肥厂(如图2)。3.2 次氯酸钠清净工艺的废液量 该工艺中,由于粗乙炔气(7080e)进入冷却塔要将乙炔气降至25e,需补充大量的新鲜水,按25万t/a聚氯乙烯计算,需补充新鲜水65m3 /h,故产生 了65m3 /h的废水;同时乙炔清净需要次氯酸钠溶液100125m3 /h,故产生了125m3 /h的废水,两项共计产生废液190m3 /h,乙炔发生器需要的补充水为30m3 /h,同时电石渣经压滤后带走的水量为30m3 /h,这样有130m3 /h的废液得不到回用,必须外排,给废水处理造成困难(如图3)。4.两者工艺安全性对比乙炔的沸点为-83.6e,凝固点-85e,在常温常压下比空气略轻,是可溶于水和有机溶剂的无色可燃气体。工业生产的乙炔含有磷、硫等杂质时带有刺激性臭味,性质活泼。乙炔纯度、操作压力和温度越高,越容易爆炸,在高温、高压下具有强烈的爆炸能力;乙炔爆炸极限范围很宽,在空气中为2.5%82%(其中7%13%最易爆炸,最适宜的混合比为13%),在纯氧中为2.3%93%(其中30%最易爆炸),属于快速爆炸混合物,其爆炸延滞时间只有0.017s,一旦遇到火源,即可发生火灾爆炸事故。 乙炔与游离氯易反应生成氯乙炔,此物质很不稳定,遇光、振动等就能发生爆炸。乙炔还可以和铜、银发生反应生成不稳定具有爆炸性的乙炔铜、乙炔银。 由于次氯酸钠溶液中含有游离氯,当次氯酸钠溶液中有效氯含量在0.15%以上时,容易生成氯乙炔,氯乙炔是极不稳定的化合物,遇空气时易着火、爆炸。所以对次氯酸钠溶液的配置要求极为严格。系统由于氯乙炔发生爆炸的事故不时发生,系统的安全性受到严重影响。 乙炔的硫酸清净工艺由于不存在次氯酸钠溶液,不会影响系统的安全性。 5 两种工艺的运行费用对比 通过生产实践运行,采用次氯酸钠法和浓硫酸法对电石法生产乙炔气体的消耗如下: 1)次氯酸钠法 成本=5吨水/吨PVC1元/吨+0.012吨30%NaOH/吨PVC900元/吨+4.8吨废水/PVC2元/吨=24.6元/吨PVC 2)浓硫酸法 成本=0.025吨浓硫酸/吨PVC1200元/吨浓硫酸-0.0314吨/PVC400元/吨=17.44元/吨PVC 浓硫酸法比次氯酸钠法每吨省7.16元/吨PVC,同时省去NaClO高低位槽,NaOH高低位槽,文丘里等设备。 以上比对不包括设备折旧费用,只计算运行费用比对。 6 两种工艺运行情况分析 针对现有的乙炔清净工艺,由于乙炔次钠清净工序中,存在着水洗塔需补充12吨/吨PVC的新鲜水,次钠的补充量为35吨/吨PVC。该工序中系统的补水量为4.55.5吨/吨PVC,而乙炔发生和压滤过程中的耗水量为800kg/吨PVC,在乙炔发生中造成3.74.7吨/吨PVC的废水排放,此部分废水中的S、P含量、悬浮物含量高,pH值达到14,使得废水处理难度及费用很大。 为了解决以上难题,我公司结合浓硫酸清净的原理研究清净工艺,经过了大量的试验,利用浓硫酸的氧化性来清净乙炔中的S、P以满足工艺要求,该工艺所产生的电石渣中,钠、氯离子含量远远低于次钠清净工艺,这对于采用电石渣制水泥等其它后续行业起到了支撑作用。 我公司于2008年成功开车了5万吨/年PVC的乙炔清净工艺,目前已经累积了很丰富的运行经验,工艺过程自动化程度高,无人值守,安