干法乙炔替代湿法乙炔技改方案.docx

股份氯碱干法乙炔替代湿法乙炔技改项目方案摘要：1、将乙炔工段的四台湿式发生器改为三台直径为3200mm，产气能力为2500m3/h的干法乙炔发生器，在保持现在有12万吨/年产PVC的同时，可以降低电石的消耗。2、改造后的干法乙炔发生器：电石是通过带有密封装置的计量螺旋输送器连续密闭地加入到发生器中，密封可靠，无需置换，无泄漏，因此在加料过程中安全可靠。避免了在加料过程中翻板关不紧乙炔泄露出现坐斗闪爆现象。3、投资和运行经济：a、设备投资少无沉降及压滤处理，减少占地面积、不需要渣浆处理且电石渣用于生产水泥不需要干燥。b、生产运行经济、电石消耗水量为1.21.3t/t电石，为湿式法发生用水量的十分之一。电石水解率高达99.8%，没有生电石排出，乙炔收率可达98.5%。4、本项目拟总投资2175.84万元，建设周期 三个月。概述目前氯碱乙炔工段有4台48m3发生器，本工艺采用湿式发生、喷淋冷却、次钠清净、碱液中和来制取合格的乙炔气，年产量为12万吨/年PVC。由于该发生器需要大量水来对发生器冷却降温，因此对一次水需求量特别大，同时在一次水对发生器降温的过程中，溢流夹带出大量的乙炔气，吨PVC耗电石随设备的老化而逐年上升。一直以来，电石法产乙炔对原料资源和电力能源的巨大需求以及环境污染问题、能源消费引起的污染和生态环境容量的矛盾也日益突出，氯碱企业节能和环保压力也将日益加大。目前我股份氯碱生产PVC正用的是湿法乙炔生产技术，能耗高、污染多，已无法满足企业在现有政策下的可持续发展。并且在2008年底以来，PVC成本压力增大，而电石占PVC成本中份额最大的一部份，因此降低电石消耗是现阶段降低PVC成本的主要途径之一。本方案拟将氯碱乙炔工段现有4台湿式发生器改为干式发生器，改加的3台干法乙炔发生器为直径3200mm，单台生产能力为2500m3/h，此发生器生产运行经济、电石消耗水量为1.21.3t/t电石，为湿式法发生用水量的十分之一。电石水解率高达99.8%，没有生电石排出，乙炔收率可达98.5% 。在保持现有年产PVC12万吨的同时，降低了电石的消耗，降低了PVC的生产成本。本方案还将对股份氯碱乙炔工段的整个系统进行重新整合，力求在对原系统不做大的改动的情况下使发生系统和清净系统分配更合理和有效。一、现有装置和改造原因1、现有装置简介我厂氯碱于2003年动工建设，I期工程于2004年1月投产，II期工程于2005年2月投产。其中PVC生产工艺主要采用电石法制备5型通用聚氯乙烯树脂，具体工艺路线为电石湿法发生生成乙炔、乙炔与氯化氢在汞触媒作用下合成氯乙烯单体，氯乙烯单体采用悬浮聚合法生产聚氯乙烯树脂。股份氯碱PVC生产装置I期2台48m3的湿法发生器，设计能力为年产4万吨聚氯乙烯。2004年6月经过技术改造，产能达到6万吨/年,2005年II期工程加增2台48m3的湿法发生器，目前，股份氯碱PVC生产装置的产能为12万吨/年。2、改造原因A、环保方面：湿法乙炔生产链长、运转设备多、控制简单、自动化程度低、工人劳动强度大、生产环境较差。生产中，电石破碎和输送投料过程中产生大量的电石粉尘，乙炔发生中产生大量电石渣浆，乙炔清净产生了不少清净废液，这些“三废”治理难度大，需要的后续处理投资巨大，尤其是电石渣浆的处理更是聚氯乙烯工厂处理“三废”关键。可见，湿法乙炔虽然生产历史长、投资少、应用广泛，但是，能耗较高、污染严重、环保压力大。此外，电石法PVC中，电石占PVC总成本的一半左右。乙炔生产中的节能减排工作意义重大，实施难度很大。而干法发生运行中有少量外排水，即洗涤塔内含固量较高的洗涤水，此部分处排水经过滤后回用，也可用作污水站处理污水用洗涤水，同时电厂脱硫用水也是一个很好的再次利用。B、安全方面在加料过程中，发生器逐斗加料由于氮气置换不合格或翻板没关严带来的坐斗闪爆的危险性；湿式发生装置在超温、超压时，需人工进行调整，加大人工操作的难度和事故发生的可能性，在反应过程中产生的气体与水蒸汽的比例为1：1，对于高温时的气体，气体与水蒸汽的比例越高安全性也越高。同时在排渣过程中极易遭遇排渣阀被矽铁卡住，不能关闭，大量渣浆瞬间外泄，发生器被抽负压，造成极大的不安全隐患。在干法乙炔中整个供料系统采用全密闭供料，设备之间由密闭的管道相连。每台转运设备上都加有充N2口，运行时，各设备都经冲入经计量后的N2，从而保证整个系统在正压、C2H21%的条件。干法发生装置在操作控制系统中置入报警程序、遇有超温、超压时可进行手动干预、紧急状态下系统会迅速自动停止运行，从而保证整个系统的安全。干法反应产生的气体与水蒸汽的比例为1：3，蒸汽含量远远高于湿法，安全性更可靠。干法排渣过程中，星形下料器在发生器高料位的配合下进行排查，无乙炔泄漏且无抽负压的危险。C、经济性方面 湿法乙炔工艺仅压滤岗位一项需要总的装机容量达350kW，则产一吨PVC耗电24kWh。电费为290万元，工人35名，工资约60万元，设备维护费约30万元，总计380万元。 干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。D、乙炔收率方面湿法乙炔加料过程中用氮气排空置换加料斗和电石渣浆溢流及排出电石渣浆的过程夹带乙炔，造成乙炔的损失。现以乙炔通量4500m3/h计算，(1)、排空损失L1=1000BVP+P0.1013273+20273+TC300W=2.16kg/t（2）、溢流溶解损失 L2=3600SHP+P0.1013（1-C）300W=45.85kg/t(3)排渣损失L3=SHP+P0.1013（1-C）300W=5.67kg/t每吨PVC流失电石53.68kg。 根据链条机内乙炔气浓度和通入的氮气量，可以计算出每小时流失的乙炔气1.934m3,折算为吨PVC流失标准电石1.074kg。一吨电石一般能生成含水5%的电石灰1.22t，按每吨电石灰含生电石0.0661%计算干法发生器每小时加电石20t,每小时流失电石13.28t，折算为吨PVC流失标准电石1.16kg。干法装置吨PVC共流失电石2.38kg。则用干法乙炔比湿法乙炔每吨PVC节约电石51.3kg。 E、水消耗方面 湿法工艺的耗水量为79 t/t电石，全年废水排放量达84万吨。二、具体改造内容、位置及工艺流程：位置：将4台湿法发生器拆除，新增干法发生器位置拟位于现在发生生产厂房。工艺流程：粗料仓中的电石（粒度1550mm）经盘式给料机送至破碎机，粉碎后的电石经混料斗提机提入滚筒筛；筛分合格的物料进入细料仓，不合格的则返回复合式破碎机继续参与破碎；细料仓中的物料经细料下料器、细料输送机及细料斗提机提升至缓冲料仓；电石经由计量给料机均匀可控地加入发生器，水经过比值调节后由喷嘴均匀地以雾态喷在电石粉上使之水解；产生的粗乙炔由发生器上部出气管排出，经洗涤冷却塔洗涤后，从正水封进入乙炔气外总管和气柜，固相反应物在搅拌推动下由上至下运动到发生器底部由星形下料器排出；含水量1-5%的电石渣由干渣输送器，干渣斗提机等输送设备运至电石渣仓。三、投资核算表1名 称概 算 金 额(万元)备 注设 备、管 道安 装、电 气960 土 建780材 料1520% 总费用仪 表30防腐保温5%设备费用其 它不可预计费用为总费用的5%合 计2175.84四、效益核算1、经济效益湿法乙炔工艺仅压滤岗位一项需要总的装机容量达350kW，则产一吨PVC耗电24kWh。电费为290万元，工人35名，工资约60万元，设备维护费约30万元，总计380万元。湿法装置每吨PVC流失电石53.68kg；干法装置吨PVC共流失电石2.38kg。则用干法乙炔比湿法乙炔每吨PVC节约电石51.3kg。按年产12万吨/年PVC计算，则一年可节约电石6156t,按电石价格为3500元/吨来计算，则一年12万t/aPVC节约成本2154.6万元。湿法工艺的耗水量为79 t/t电石，全年废水排放量达84万吨。一次水的价格为0.43元/t,则全年可节约一次水36.12万元。干法工艺产生的电石渣的含水量为6%左右，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1tPVC产生电石渣1.7t，若电石渣用作生产水泥，电石渣的价格为10元/t,则12万吨PVC可产生电石渣副产品的效益为204万元。2、安全和质量效益在干法乙炔生产过程中，电石是通过带有密封装置的计量螺旋输送器连续密闭地加入到发生器中，密封可靠，无需置换，无泄露，因此在加料过程中安全可靠；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93，产物中乙炔/水蒸汽的体积比为1：3。产生气体中，水蒸气/乙炔体积干法乙炔工艺比湿法乙炔工艺高。蒸汽含量高，安全性高；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，排渣过程安全性好：当系统突然停电或重要设备出现故障时，反应几乎立即停止，无需作任何处理，增加了故障状态的安全性。质量上干式发生器电石水解率高达99.8%，没有生电石排出，乙炔收率可达98.5%。完全可满足年产12万吨的PVC生产。五、本项目可能的风险和问题 1、本项目是将原有装置拆卸再安装新装置的一个过程中，在施工安装的过程中需要完全停车，又因为是乙炔工艺是将湿式工艺完全改为干式工艺，因此工程量大，安装周期时间长。对生产有很大的影响，2、安装完成后，干式发生的开车也