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干法乙炔工艺介绍 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 电石水解反应原理： 工业电石中还含有不少杂质，其水解反应如下：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 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 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。作者：李耀文 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 电石水解反应原理： 工业电石中还含有不少杂质，其水解反应如下：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 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标准化，尽快在行业推广。 7.2.6.2 针对现有湿法乙炔生产工艺改造提出切实可行的实施方案。 8 结束语 干法乙炔发生生产装置研制的成功是PVC全行业的成功，是我们PVC行业从业人员互相合作、开拓进取的结果；是PVC行业的胆识、勇气、智慧和坚忍不拔精神的体现。其成果势必对改善我们行业的环境面貌做出贡献。谨对支持该工作的行业同仁、专家表示诚挚的感谢！ 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