干法乙炔生产工艺介绍.doc

干法乙炔生产工艺介绍作者：李耀文前言随着我国PVC的飞速发展， 产能不断扩大，石油价格的上涨，我国电石法PVC已经成为发展的主流。 而环保要求的不断加强，湿法发生乙炔产生的环境污染日益受到国家和生产厂家的重视。干法乙炔发生装置的研发势必摆上了日程。经过两年多的努力，该生产装置已在新龙电化集团试车，投产成功。并于2006年12月29日通过了中国氯碱协会和山东省科技厅组织的科技成果鉴定。下面介绍该工艺：1 干法乙炔工艺简介1.1 反应原理工业电石中还含有不少杂质，其水解反应如下：当水量不足时，除上述反应外还发生如下反应：1.2 电石水解反应速度下图为发气量为立方米/吨，粒径毫米，下花园电石厂生产的电石水解速度图表。 1.3 等压系统中电石水解反应温度与加水量的关系 1.4 干法乙炔流程 干法乙炔发生是用略多于理论量的水以雾态喷在电石粉上使之水解，产生的电石渣为含水量4%10%干粉末，粗乙炔含水量为75%，反应温度气相为90100，固相温度为100110，水与电石的比例约为1.8，反应热由水汽化带走，经由非接触式换热器传给循环水（没有溶解损失），电石的粒径小于5毫米，水解率大于99.5%，乙炔收率大于98.5%。干法乙炔装置的运行指标.1 发生器产量单台发生器产量为2500标准立方米乙炔/小时。.2 电石水解率排渣机出口处电石渣水解率为99.5%99.85%。检测方法：用50毫升电石渣和100毫升水加入200毫升试管中密闭摇匀检测气相中的乙炔含量，并假定水中的乙炔为饱和状态计算所得。.3 排渣机出口气相中的乙炔含量排渣机口的乙炔浓度为0.02%。.4 粗乙炔的纯度粗乙炔的纯度为98.8%99.5%，硫含量为零，磷含量为0.030.05%，与湿法完全相同。2 .5 清净次氯酸钠消耗量次钠浓度为0.12%，耗量为7立方米/1000立方米乙炔。2 .6 粗乙炔的温度经冷却的粗乙炔温度为4560。换热器选型的依据是粗乙炔温度与湿法相当以便后续处理。2 .7 发生器压力发生器压力受与之相连的湿法发生器影响，压力为711kPa,若独立使用干法发生器，压力会更为稳定。2 .8 发生器温度发生器气相温度为8890,固相温度为95100。3.干法乙炔安全性3.1 加料过程的安全性电石通过带有密封装置的计量螺旋输送器连续密闭地加入发生器，密封可靠，无需置换，无泄露，安全可靠。3.2 反应过程安全性湿法乙炔工艺反应温度为85，产物中乙炔/水蒸汽体积比为1:1。干法乙炔工艺反应温度为100-110，产物中乙炔/水蒸汽体积比为1:3。两者反应压力基本相同，均为50-100kPa。绝对温度相差不大，由此可知湿法中乙炔分压是干法的2倍。反应物的浓度决定碰撞机会；分子的运动速度决定碰撞的有效性。下面我们从数理统计的角度来讨论干法工艺的安全性。 我们假定在反应过程中气相中乙炔和水蒸气混合均匀，温度、压力均匀。气体分子的速率分布函数符合麦克斯韦速率分布率:其中： k为波尔兹曼常数,m为分子的质量T为气体的绝对温度乙炔分子的质量：m=261.6610 kg 3.3 排渣过程的安全性 排渣过程是连续密闭的，密封压力可调并可靠，排渣机使用等压料封。3.4 故障状态的安全性3.4.1 突然停电当系统突然停电，反应几乎立即停止。无需作任何处理。3.4.2 设备故障任何重要设备出现故障，均由程序采取相应的措施进行处理。遇到最严重的问题就停止加料，反应几乎立即停止。干法乙炔工艺的经济性.1经济效益分析说明以电石法年产10万吨PVC为例，通过比较新工艺（干法乙炔生产工艺）与传统工艺（湿法乙炔生产工艺）在设备投资、运行费用、人工费用、占地面积、乙炔收率、电石渣处理、水处理等几个方面的差异来说明新工艺的经济效益。.2 基本建设投资比较（节约865万元）干法乙炔工艺相对湿法乙炔工艺无需沉降及压滤处理。仅此一项即可节约设备及土建投资865万元（年产10万吨PVC，以2004年价格计算，），减少占地1800平米。具体费用包括：压滤工段厂房120万，沉降池土建450万，渣浆处理土建25万，压滤机170万，设备费用80万其它配套20万。乙炔发生工段的厂房没有差异，设备投资相差无几。4.3 运行费用比较（节约370万元）湿法工艺仅压滤一项需要总的装机容量达600kW,电费240万元，工人50名，工资约80万元，设备维护费约50万元。干法乙炔工艺相对湿法乙炔工艺无需渣浆处理，所以降低了人工费用和设备运行费用。4.4乙炔收率比较（节约825万元）由于加料是连续的，无需置换，加料时没有乙炔气体排出；排出的电石渣是干的，没有溶解损失。干法工艺比湿法工艺提高收率2.5%，电石水解率高达99.85%，没有生电石排出。按照1.5吨电石/吨PVC、电石价格2300元/吨计算，采用干法工艺的成本要下降82.5元，年产10万吨PVC节约成本825万元。4.5水消耗比较（排放为零，节水37万吨）干法工艺所需要的水量只有0.7吨/吨电石，其余全部循环使用。所加入的水为废次氯酸钠。废次钠经一次循环使用后刚好与干法工艺用水量达到平衡，使得乙炔车间达到零排放。而湿法工艺的耗水量为吨/吨电石，全年废水排放达42万吨。4.6 电石渣处理费用比较（节约810万元）干法工艺产生的电石渣比湿法工艺经压滤后的滤饼含水量低30%。用湿法工艺每生产1吨PVC产生电石渣1.8吨，含水量1.2吨，每除掉1吨水需要150公斤标准煤，标准煤单价450元/吨，若用电石渣生产水泥，生产每吨PVC的电石渣处理费为81元，而干法工艺产生的电石渣用于生产水泥无需干燥，年产10万吨PVC节约成本810万元。5.干法乙炔工艺的环境影响5.1 无废水排放干法乙炔生产装置所需的水为废次氯酸钠，不仅保护了环境，还回收了溶解乙炔。另外，与干法乙炔工艺配套的还有次氯酸钠废水循环利用工艺，实现整个车间无废水排放。5.2 可实现无粉尘排放若用电石渣生产水泥，可将其密闭输送至水泥厂。若用于制砖，可适当调整排渣湿度避免杨尘。5.3 气体污染物排放只有在排渣机出口处的水蒸气中能检测出0.02%的乙炔气体。5.4 固体污染物所排出的电石渣为优良的制作水泥的材料，亦可作其它建筑材料。干法乙炔工艺与湿法工艺对照表以10万吨PVC/年计算对比内容干法乙炔工艺湿法乙炔工艺乙炔收率98.5%96%乙炔纯度99%99%电石渣含水4%12%90%电石渣处理人工无30人电石渣处理设备及厂房无投资约1000万元渣浆处理动力消耗无770kw污水排放无电石渣用于生产水泥采用干法水泥直接使用用回转窑烘干，53元/吨加料连续，无乙炔排出断续，需置换，有乙炔排出排渣连续断续故障立即停止反应反应不可控7干法乙炔发生装置鉴定会结论7.1 鉴定测试报告乙炔产量:2500立方米/小时；乙炔纯度:99%;电石水解率：99.85%乙炔收率：98.5%粗乙炔杂质含量：H2S ，H3P 0.030.05%;排渣机出口乙炔含量：.02%;清净次氯酸钠消耗量：.12%,7立方米/1000立方米乙炔；粗乙炔温度：；发生器压力：kPa;气相温度：85100。7.2 鉴定结论受山东省科技厅委托，潍坊市科技局于2006年12月29日在寿光市主持召开了“环保节能干法乙炔新技术装置”鉴定会。与会专家听取了项目完成单位的汇报并对现场进行了实地考察，经讨论形成鉴定意见如下：7.2.1提供的鉴定材料齐全，内容详实，数据可靠，符合鉴定要求。7.2.2该项技术采用干法乙炔发生工艺，有效解决了湿法乙炔生产过程中所产生的电石渣浆污染问题，实现了乙炔的连续生产，自动化程度高，提高了生产装置的安全性。7.2.该项技术节能、节水效果显著，减少占地、节约投资，具有良好的经济效益和社会效益。7.2.该项技术有利于电石法PVC生产的可持续发展，在行业中有很好的推广价值。7.2.环保节能干法乙炔新技术装置属国内领先，实现了工业化生产，填补了国内空白。7.2.建议：7.2.6.1进一步完善生产装置并