聚录乙烯(pvc)课件任务一 乙炔的发生.ppt

乙炔生产方法简介 任务一乙炔的发生 乙炔生产方法简介 烃类裂解法高温条件下 以石油或天然气为原料的新方法 根据反应时供给所需热量方式的不同 有电弧法 蓄热法和部分氧化法 其中以部分氧化法应用最广泛 成本低廉 电石干法用小块电石为原料 喷入稍大于理论用量的水 电石 水 1 1到1 1 2 反应放出的热量蒸发水分 使水气与乙炔一起溢出 同时得到含水低于10 的Ca OH 2以干粉状排出 可直接焙烧成CaO作为电石炉原料使用 电石湿法将电石加入水中 放出的热量被过量的水所吸收 一般分解1kg电石需要10 15L水 反应后的水温通常保持在323 353K 50 80 生产排出的废物为石灰乳 电石渣液 电石法是历史最悠久的方法 技术比较简单 但要消耗大量的电能 由于烃类裂解法成本相对比较低廉 从本世纪50至70年代初 开发烃类裂解法象雨后春笋般兴起 目前 国外用电石法生产乙炔制备聚氯乙烯已不多见 先进工业国家已于60年代末完成了从电石乙炔法向石油乙烯法的工艺转换 但国内大部分的氯乙烯的生产路线仍然采用电石乙炔与氯化氢合成的方法 一 原料及产品的识别 1 电石的制备 电石是由碳 焦炭等碳素材料 和氧化钙 生石灰 在电阻电弧炉内于高温条件下化合而成的 所以它的名称叫碳化钙 一 电石及标准 纯的电石几乎是无色透明的晶体 通常所说的电石是指工业电石 即除了含有大部分碳化钙外 还含有部分其它杂质 电石的颜色也随电石的纯度不同而不同 有灰色 棕黄色或黑色 电石还能导电 纯度越高导电性能越好 2 电石的物理性质 3 大多数企业电石的组成 4 电石的化学性质 在湿式发生器中 电石加入水中与水发生以下主要反应 5 电石的发气量 按国家标准 每公斤电石在压力760mmHg 1atm 20 时 加水后所放出来的干乙炔气体体积数 L 叫做电石的发气量 其中 G系1kg的电石与水反应所生成的乙炔质量 在标准状况下 1mol乙炔的体积为22 223L 则lkg纯电石与水反应所发生的乙炔体积 标准状况 为 折算为压力760mmHg 20 时干乙炔体积 即在760mmHg 20 时 lkg纯电石 含CaC2100 与水反应 所发生的干乙炔气体体积为372 63L 不同纯度电石的发气量为 优等品含CaC2 80 6 发气量 372 63 0 806 300L kg一级品含CaC2 75 14 发气量 372 63 0 7514 280L kg合格品含CaC2 69 77 发气量 372 63 0 6977 260L kg 6 电石的质量标准 1 技术要求 电石国家标准的技术条件 2 检验规则 电石采样桶数按GB T6678的规定 测定粒度时采样桶数可减半 生产厂一般按不大于10t为一批进行采样 接收单位对相同质量的碳化钙可扩大至50t为一批 并允许划分为四个试样 分别测定发气量后取其平均值 当小于1t时 采样桶数不少于3桶 检验结果如有一项指标不符合本标准要求时 应重新自两倍数的包装桶中采样进行检验 重新检验的结果 即使只有一项指标不符合本标准要求 则整批碳化钙为不合格 电石批次划分和采样桶数百分比 二 乙炔及标准 乙炔是炔烃中最简单的化合物 其性质非常活泼 容易进行加成和聚合及其它化学反应 在有机合成中得到了广泛的应用 已成为化学工业中的重要原料之一 1 乙炔的物理性质 1 化学式及相对分子质量 C2H226 2 状态及密度 常温常压下为气体 比空气轻 3 颜色及气味 无色具有微弱的醚味 工业乙炔因含有杂质 砷化氢 磷化氢 而带刺激性臭味 4 溶解性 能溶于多种液体中 溶解度随温度升高而降低 乙炔的主要物理常数 乙炔在各种溶剂中的溶解度 乙炔在水中的溶解度 2 乙炔的化学性质 乙炔分子中含有碳碳叁键 化学性质非常活泼 容易发生加成 聚合和成盐反应等 因此在有机化工生产中占有重要地位 1 乙炔的加成反应是多种多样的 可以与水 氢气 卤化氢 氢氰酸等进行加成 分别获得乙醛 乙烯 卤乙烯和丙烯氰等化工产品 2 聚合反应乙炔与乙烯相似 也能发生聚合反应 在含有少量盐酸的氯化亚铜 氯化铵的水溶液中 通入乙炔 在357K 369K下生产乙烯基乙炔 还可以进一步生产二乙烯基乙炔 3 乙炔具有弱酸性 其分子中的氢能被某些金属取代而成盐 如乙炔能够与铜 银 汞等作用 生成具有爆炸性的乙炔铜 乙炔银 乙炔汞 所以 工业生产中乙炔发生系统不能使用铜制的旋塞及管件 慎用汞压力计等 4 乙炔是一种易燃 易爆的化合物 乙炔在高温 加压或有某些物质存在时 具有强烈的爆炸能力 如在 表压 0 15MPa下气体温度超过550 即产生爆炸 乙炔和空气能在很宽的范围内形成爆炸混合物即1 5 100 其中7 13 最易爆炸 最适宜的混合比为13 乙炔与氧气形成爆炸混合物范围为2 5 93 其中30 最易爆炸 乙炔极易与氯气反应生成氯乙炔引起爆炸 爆炸产物为氯化氢和碳 5 生产中的防爆措施乙炔气中混入一定比例的水蒸气 氮或二氧化碳都能使其爆炸危险性减小 例如乙炔 水蒸气 1 15 1时 接近发生器排出的湿乙炔气 通常无爆炸危险 也就是说 乙炔纯度越高 操作压力和温度越高 越容易爆炸 1 检测原理 3 乙炔中硫化氢 磷化氢的检测 2 检测方法 将滤纸条浸沾5 的硝酸银溶液 放在乙炔取样口下 吹气约0 5min 若无色迹产生 说明清净效果较好 若显示杏黄色 证明有磷化氢存在 若显示黑色 证明有硫化氢存在 滤纸条显色越深 说明杂质含量越高 纯度 99 体积分数 氧含量 0 3 体积分数 硫 磷 砷等杂质含量用硝酸银试纸检验不变色 4 乙炔的产品规格 1 乙炔及防护 毒性 属微毒类化合物 具有轻微的麻醉作用 限量 车间空气中最高允许浓度为500mg m3急救 大量吸入后应及时呼吸新鲜空气 严重的应进行人工呼吸或输氧治疗 二 乙炔发生中的工业卫生及安全技术 一 工业卫生 2 氮气及防护 危险性 是窒息性气体 短时间内可使人窒息而死亡 因为它属于无毒气体而常被人们忽视 防护 进入用氮气置换过的发生器和气柜之前 应将人孔打开 必要时用排风扇鼓风 使空气流通或水洗后方能进行操作 1 在工厂范围 30m距离以内严禁烟火 严禁携带易燃 易爆品和穿钉鞋进入生产区域 2 盛装和输送乙炔的管道 设备严禁用铁器敲打 以免产生火花 3 盛装和输送乙炔的设备及其附件 管道和管件 阀门等 不得采用铜 银 汞材质 防止产生爆炸物 如需汞压力计 要加甘油作隔离液 二 安全技术 4 桶装电石在运输 贮存中严防雨水或湿气浸入 否则 桶内可能有乙炔 空气混合物存在 在卸桶或开桶时因震动 撞击而引起爆炸 5 电石粉尘 特别是新鲜粉尘 切忌一次大量直接倒入水中处理 以防剧烈水解放热引起乙炔燃烧 6 乙炔设备管道动火前必须用氮气置换至含乙炔 0 2 三 乙炔发生的原理 目的是得到乙炔 在湿式发生器中 电石加入水中与水发生以下反应 主反应为 副反应为 大量的Ca OH 2副产物 使系统呈碱性 且反应不完全 需搅拌 气体杂质使乙炔气不纯 影响后续工段的正常生产 如燃烧爆炸 催化剂中毒等 需清净 生产温度一般控制在80 左右 大量水分蒸发导致乙炔气夹带大量水蒸气 需除水 反应放出大量的热 可能有引起爆炸的危险 需及时移走热量 1 发生温度的选择 一般控制在85 左右 1 电石与水的反应速度随温度升高而增大 2 乙炔在石灰乳中的溶解度随温度的升高而减小 3 温度稍高时乙炔含水量增加 降低乙炔爆炸性 4 温度升高时乙炔的分解可能性增大 爆炸危险性增大 5 温度高时乙炔气中含水量大 使冷却负荷增加 四 乙炔发生条件的选择 2 发生压力的选择 表压不允许超过150kPa 1 发生器内在不正常情况下 有可能出现冷却水不足 部分反应的电石传热困难 甚至局部过热到几百度以上 而当乙炔在压力高于150kPa表压时 温度超过550 会发生爆炸性分解 一般控制在7 13kPa 2 乙炔在水中的溶解度随压力增大而增大 3 压力高时对设备的耐压性能和密封性能要求高 4 压力过低时 压缩机入口为负压 设备有进入空气的危险 3 发生器液面的选择 为发生器高度的3 4 1 保证电石加料管至少插入液面下200 300mm 否则气体逸出引起着火或爆炸 2 液面过高时 气相缓冲容积变小 易使排出乙炔夹带渣浆和泡沫 还有使水向上浸入电磁振动加料器及贮斗的危险 3 液面过低时 气相空间变大 发生器利用率降低 且易使发生器气相部分的乙炔气大量逸入加料器及贮斗 影响加料的安全操作 4 电石粒度的选择 一般控制在80mm以下 1 粒度小时 固 液接触面积大 反应速度大 2 粒度过小时 反应速率过大 有可能引起局部过热而引起乙炔分解爆炸 3 粒度过大时 反应慢 排渣中容易夹带未反应的电石 造成电石定额上升 对于4 5层挡板 可选50 80mm 对于2 3层挡板 可选用50mm以下 5 电石纯度的选择 优质电石含CaC2一般 80 1 电石纯度高 发气量高 乙炔的产率高 2 电石纯度低时 发气量低 乙炔产率低 3 电石含杂质高时 相应的杂质气体多 清净困难 6 搅拌速度的选择 1 1 5r min 1 正常搅拌 正常输送电石 除掉Ca OH 2对电石的包围 提高反应速率 2 搅拌太慢时 达不到上述要求 3 搅拌太快时 电石尚未反应完全就被耙至排渣口 造成损失 以电石水解反应工艺制取乙炔气的主要设备是乙炔发生器 目前国内多采用的是湿法立式发生器 其有各种各样的结构型式 小型工厂曾用过摇篮式 因生产能力低 排渣中尚残留较多的 生电石 而使电石定额上升 所以大部分已改为多层搅拌式 五 乙炔发生主要设备的识别 1 乙炔发生器的结构和工作原理 多层搅拌式的结构规格也比较多 就挡板层数而言 有二 三 四 五层等 这里以五层挡板发生器为例来阐述发生器的结构特点和作用 1 本体 由钢板焊接而成的圆形筒体 为防止电石和器壁的撞击或摩擦起火 在内壁衬胶或衬铝 以保证安全 发生器上部装有加料筒 伸至发生器内液面以下 起到水封的作用 使供料装置与发生器空间分开 搅拌轴自发生器底部伸入 在发生器圆形筒体内安装有五层固定式的托盘或挡板 每层挡板上方均装有与搅拌轴相连的 双臂 耙齿 耙齿在耙臂上的位置是不对称的 它们在耙臂上呈相互补位 2 挡板与耙齿 第一层固定在搅拌轴上的圆环形盘 与水平成2 角向内倾斜 在托盘上方装有相间90 角的四个耙子 每两个相应的耙子为一组 一组在托盘的内缘 一组在托盘外缘 使电石向内推进 集中到第二层托盘上 第二层固定在器壁上向外倾斜的平板托盘 与水平呈2 角 耙子的运动使上层落下的电石向外推进并沿器壁处的环形孔落入第三层 第三 四 五层固定在器壁上 倾斜角为6 方向内外交错 即第三层向内倾斜 第四层向外倾斜 第五层 未装耙子 向内倾斜 可见 托盘或挡板的作用是延长电石在发生器中的时间 以确保大颗粒电石得以充分反应 耙齿的作用是输送电石 同时移去电石表面的Ca OH 2 使电石表面能充分与水接触 促进反应的进行 3 溢流管 在第一层与第二层托盘之间 装有溢流管与锥形底部的溢流管相连 在溢流管外加一套管 即压力平衡管 它可以起到调节液面的作用 同时也是安全装置 即在发生器内压力不大时可以防止空气进入 4 电石加料贮斗 分为上 第一 下 第二 电石加料贮斗 都连接有氮气入口阀和放空气阀 加料时 用氮气置换后 电石依次由上贮斗 下贮斗 电磁加料器 加料管进入发生器 乙炔发生器的工作原理由加料筒加料后 在耙子的搅拌作用下 电石由第一层依次落入第五层托盘 在此期间电石与水充分发生反应 电石表面的Ca OH 2不断被搅拌移去 反应生成的石灰乳经溢流管排出 固体渣经锥底定期间歇排放 反应生成的乙炔气体由发生器上部引出 经水封 冷却器进入清净系统 在乙炔通道上 保证发生器内有一定的压力 而且把发生器与其它设备隔开 2 正水封及作用 3 安全水封及作用置于室外地坪上 连接管道安装于发生器液面略上方的气相部位 当发生器气相出口管道或冷却塔内电石渣堵塞而压力剧增时 乙炔气经管道流入安全水封自动排空 而当发生器液相排渣不畅等造成液面上升时 有溢入加料器和贮斗的危险 液相部分将错位偏由管道流入安全水封排出 4 逆水封及作用逆水封进口管 插入液面内 与乙炔气柜管线连接 出口管通到发生器上方气相部分 正常生产时 逆水封不起作用 当发生器故障 如贮斗电石 架桥 下不来 电磁振动加料器发生故障 底部排渣过多 而使液面下降等情况 设备内压力低时 气柜内乙炔气可经逆水封自动进入发生器 以保持其正压 防止系统产生负压抽入空气造成危险 5 喷淋预冷器 冷却塔和气柜的作用 1 喷淋预冷器发生器顶部设置喷淋预冷器 可减少乙炔气夹带的电石渣浆堵塞正水封 冷却塔及管道 并起到降温预冷 分担冷却塔负荷的作用 预冷器所用水可自顶部喷入 由底部流入发生器作为反应用水 2 冷却塔一股采用喷淋塔或填料塔 小型厂 通过直接喷入冷却水来吸收与降低粗乙炔气温度 使气体中的大部分水蒸气冷凝下来 冷却塔在气柜之前 可防止气柜系统 如管道 积水而影响缓冲作用 3 气柜主要起到发生与清净两系统的缓冲作用 特别在加料系统出现故障时 能在短时间内保证系统的连续操作 有的已将气柜高度与发生器的电磁振动加料器电流控制 进行联锁自控来提高气柜的缓冲效率 六 乙炔发生工艺流程的识读 乙炔发生的工艺流程图1 电动葫芦2 吊斗3 电磁加料器4 发生器5 喷淋预冷器6 正水封7 冷却器8 气柜 1 发生器的加料操作 应严格按照向第一和第二贮斗顺序排氮置换 然后将吊斗内的电石加入的操作顺序 步骤如下 1 向第一贮斗加料 检查第一贮斗内的电石是否全部放光 关闭下部加料 气泵 阀门 打开第一贮斗放空阀和氮气入口阀 使贮斗内压力在60mmHg左右 以排除贮斗内乙炔气 七 乙炔发生系统的操作 将装有电石的吊斗从底层吊至发生器顶部 经 电子 磅秤计量后 放至加料漏斗口上 第一贮斗排气1 2min后 关闭氮气进口阀 打开上部加料阀 使吊斗内的电石进入第一贮斗内 吊斗电石放完 无响声 后 再活动一下吊斗活门 关闭上部加料阀 开动电动葫芦将空吊斗送至原处 关闭放空阀及氮气入口阀 2 向第二贮斗加料 当第一贮斗电石加好 即打开下部加料 气泵 阀门 使第一贮斗内的电石加入第二贮斗 如气泵阀门打开后 电石不下去 可用木榔头或仓壁振动器敲击第一贮斗 3 发生器加料操作的异常情况处理 加料时燃烧或爆炸 加料时漏乙炔 第一贮斗不下料 2 发生器的开 停车和正常操作 1 开车操作系统试压试漏合格 氮气置换合格 氧气含量 3 检查各设备 阀门和仪表等 分别将发生器安全水封 正水封和逆水封加好水 控制好液面高度 并设置好管线对发生器加水 启动冷却和清净系统废水回收泵 启动发生器搅拌 启动电磁振动加料器 加入电石 并注意加料器的电流表 当发生器内温度达82 时 开始由废水回收泵 或工业水阀 向发生器加水 并维持发生器液面温度 2 停车操作 用氮气置换乙炔气 贮斗电石用完后 发生器边加水边排渣数次 直至排出清水为止 关闭发生器回收废水阀门和正水封回水阀 往正 逆水封内加水直到加满为止 打开下部加料 气泵 阀门 发生器放空阀和正水封上的放空阀 由加料贮斗通入氮气 分别从发生器顶部及正水封上部放空 排氮压力保持在60 80mmHg 当发生器取样分析结果 乙炔含量低于0 5 时 如需动火检修 则应将乙炔系统全部排气 直到乙炔含量低于0 2 才可以停止排气 之后 可通知加料系统打开上部加料 气泵 阀门 使设备处于敞口 在通入氮气的情况下 应把发生器内的水全部放尽 打开设备人孔分析合格 办理好入罐证 对发生器进行清理检修 注意 a 如操作工需进入发生器清理检修 应打开上下全部人孔 切断搅拌器电源 拔出保险丝 并要求有专人监护 b 配合检修时 应进行发生器清理工作 除去全部渣浆和硅铁 3 正常操作 按生产需要 调节好电磁振动加料器