干法乙炔工艺发展历程( 应用稿).ppt

干法乙炔工艺发展历程 北京瑞思达化工设备有限公司李耀文2010 11 21 干法乙炔工艺发展历程回顾 干法乙炔工艺从2004立项 2006年投产至今 每项工程都有所改进 通过不断发现问题和解决问题 通过大家的共同努力 该工艺在不断完善 回顾这段历程有助于大家对干法乙炔工艺有一个比较全面的认识 1 北京瑞思达化工设备有限公司简介 公司成立于2000年5月 瑞思达 RESTART 寓意为 每天都是新起点 满怀激情地锐意进取 开拓创新 永不止步 公司成就 开发出24万吨大型PVC旋风干燥装置 24万吨大型汽提装置 2500标方干法乙炔生产装置 用于火箭燃料加注系统的高压电磁阀等 朝气蓬勃 满怀激情的研发团队 24万吨大型旋风干燥 1 2公司荣誉 在干法乙炔工艺及装备方面获得多项专利干法乙炔生产装置通过省级鉴定荣获2008年中国石化协会科技进步一等奖 荣誉证书 奖杯 荣誉证书 荣誉证书 荣誉证书 荣誉证书 专利证书 2 干法乙炔工艺开发背景 PVC需求迅速增长石油供应短缺电石法PVC增长迅速电石渣浆污染严重 电石渣难以利用国家节能减排的需求 3 干法乙炔工艺基础研究 反应机理反应温度反应时间反应安全 3 1温度控制机理 初始反应阶段反应热使反应物温度升高 当温度升高到水开始汽化时 高能的水分子需要多次碰撞电石颗粒才有一次反应机会 而只要碰到水滴 能量立即被吸收 换言之 只要有充分的液态水 水的相变吸热速度总是高于电石水解反应的放热速度 因而水的饱和蒸汽压就决定了反应温度 布料 喷水 搅拌均匀是控制局部温度均匀的必要手段 3 2反应时间 3 3反应温度 3 4反应的极限温度 3 5反应安全 在完成对干法乙炔工艺及设备的基础研究后 北京瑞思达公司召集行业专家共同研讨该工艺 凝聚集体智慧 以期在实践过程中少走弯路 4 干法乙炔研讨会 2004年4月19日 20日 北京瑞思达公司在香山饭店召开干法乙炔工艺研讨会 18家PVC生产厂的20几位专家参加了此次会议 与会专家在听取瑞思达公司汇报后 提出了许多宝贵的意见与建议 为该工艺的完善与发展提供了支持与鼓励 与会专家合影 干法乙炔研讨会 5 第一次工业化尝试 2004年10月 北京瑞思达公司与乐山永祥树脂有限公司签订合作协议 决定共同开发干法乙炔新工艺 装置于2005年5月运抵永祥公司 通过双方共同努力 装置于2005年10月安装调试完毕 并完成了假物料试车 永祥公司为推动干法乙炔工艺进步作出了重要贡献 6 第一次工业化生产 2006年4月 北京瑞思达公司与山东新龙电化聚氯乙烯有限公司签订合作协议 共同推进干法乙炔工艺工业化生产进程 从2006年7月开始安装 同年10月投产 12月31日完成验收 再通过两年多的不懈努力使干法乙炔工艺不断完善 新龙集团对于干法乙炔技术进步所作出卓越贡献几乎怎么强调都不过分 6 12006版工艺流程 发生单元 6 22006版工艺流程 破碎单元 6 3干法乙炔的工艺指标 电石的粒径99 电石灰水分 8 6 4干法乙炔的工艺特点 电石灰含水分低 便于利用节水 节电收率高安全 6 5干法与湿法工艺收率比较 1 湿法工艺在进料排空置换 渣浆溶解 电石渣吸附和未完全水解等几个方面的损失量统计 2 干法乙炔工艺的排渣损失量和未完全水解的损失量统计 6 5 1 1湿法溢流溶解损失 乙炔脱析装置能在湿法电石渣浆中回收15kg t PVC 6 5 1 2湿法排空损失 L1 电石排空流失kg电石 TpvcB 查定期加电石数3斗 查定期时间1hV 储斗体积4 1m3P 储斗内压力0 088823MPaT 储斗内温度27 C 储斗排空前乙炔含量20 300 标准电石发气量W0 查定期pvc每小时平均产量6T 6 5 1 3湿法排渣损失 L3 排渣损失kg电石 TpvcS 排渣沟面积40m2H 计时时间内渣浆槽液面增长高度0 5 排渣时间0 5h 渣液重度1 032P 发生器压力0 088823MPa 70 下乙炔溶解度0 699l kgC 渣液中干渣含量13 32 300 标准电石发气量W0 查定期pvc每小时平均产量6T 6 5 2干法乙炔工艺中的损失 根据链条机内乙炔气浓度和通入的氮气量 根据公式7 18 x 25 x 可以计算每小时流失的乙炔气 1 795 0 9282 1 934m 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 22吨 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8吨 发气量289l kg 每小时流失电石6 45kg 折算为吨pvc流失标准电石 1 036kg 干法乙炔通过排灰和生电石夹带的流失电石数量如下 6 5 3干 湿工艺比较分析 干法装置上述环节吨pvc共流失电石2 1kg 湿法乙炔每吨PVC共流失电石24kg干法乙炔较湿法乙炔每吨pvc节约电石21 9kg 6 5 4电石灰节能 可直接供水泥工序使用湿法乙炔生产的电石渣浆经压滤后含水分仍在35 以上 不能直接供水泥使用需消耗大量的煤炭资源 6 62006版工艺流程的意义 开创性地奠定了干法乙炔工艺发展的基础节约了用水量 减少了污水处理费用减少生产过程中的乙炔损失 提高了收率 开拓电石渣利用的新途径 7 2007版改进措施 设备改进 1 水泥行业要求电石渣含水量低于3 2 PVC行业要求干法乙炔适应各种电石品质 两者都要求发生器能够提供更长的反应时间 即从原来的30分钟增加到120分钟 要求排渣机适应范围从原来的含水量5 20 调整到0 10 安全措施改进将氮气保护由定性改进为定量 7 12007版发生器内部结构 4 在发生器内部 从上到下湿度逐渐降低 中下部更容易扬尘 将气相出口改到顶部 是减少电石渣夹带的有效措施 1 发生器产量受限于气相电石渣夹带 而不是单层反应能力 因而将反应层数有两层改为一层 最大瞬时处理量为12t h 额定处理量取决于期望的检修周期和能容忍的气相夹带量 2 采用可在线清理的喷嘴 有效延长发生器连续使用周期 检修周期3个月 3 内部结构的改进 能在8t h加料量时反应时间增加到120分钟 适应各种品质的电石 配合新的排渣机 电石渣含水量在0 10 可调 含水量精度可控制在正负1 7 2等压料封排渣机的局限性 P P0e kl D 等压料封一般用于含水量5 以上的电石渣输送 7 3干法乙炔工艺安全保障 辅助单元充氮气正压操作是系统安全的必要条件干法乙炔生产工艺中的安全问题贯穿于生产过程中的每一个单元 充氮气正压操作是系统安全的必要条件之一 破碎工料单元和电石渣输送单元均设置氮气恒压控制装置 工作条件 粗料仓底部至发生器进料口压力 150Pa 240Pa发生器排渣机至电石渣仓的压力 150Pa 240Pa报警压力 当系统压力小于100Pa时 自动报警破碎机 筛分机 不使用振动筛 输送机气密压力 20kPa系统安装气密要求 20kPa运行过程维持正压的最大氮气流量 10 15M3 h系统加装可燃气在线检测报警仪系统加装氧气在线检测报警仪 7 42007版改进对生产水泥的意义 电石渣含水量低于3 1 电石渣无需干燥 直接用作干法水泥原料 2 缩短水泥生产流程 节约场地及设备 节约能耗 7 4 1用电石灰生产水泥 当含水量超过3 时 需要干燥 其流程如下 7 4 2电石灰干燥设备图 以配套40万吨PVC为例 8 干法乙炔用于PVA 粗乙炔中乙烯基乙炔含量较湿法高 影响PVA生产 采用浓硫酸有效去除有害杂质 8 1 干法乙炔对VAc活性度有直接的影响 50kt aPVA生产线及配套工程 中的干法工艺装置于2008年8月建成 化工投料试车流程一次打通 但在试车过程中发现 干法乙炔对VAc质量有直接的影响 VAc活性度指标上升幅度很大 没法控制 而一旦停用干法乙炔 VAc活性度即恢复正常 8 2 H2S PH3处理合格后对VAc活性度的影响依然没法消除 针对干法乙炔中H2S含量较高 0 02 0 04 约为湿法的5 10倍 且波动较大的情况 在合成工段增设了乙炔预洗系统 包括一个碱洗塔 一个废次氯酸钠预洗塔 预洗系统今年3月1日投用后 干法乙炔中的H2S PH3能得到控制 但干法乙炔对VAc活性度的影响 只是程度减轻 并没有消除 8 3 干法乙炔中的高级炔烃影响VAc活性度 经与高校合作研究得出 干法乙炔相对于湿法乙炔含有较多的乙烯基乙炔 二乙烯基乙炔 乙烯基硫醚等高级炔烃 这类炔烃对VAc活性度影响很大 且影响到VAc的聚合 但现有的预洗 次氯酸钠清净工艺不能去除此类炔烃 8 4干法乙炔成分 干法电石气中有14个成分被检测到 乙炔C2H2 与N2 O2和CO2同一R T 乙炔基乙烯 CHCCHCH2 乙醛 CH3CHO 烯丁醇 CH2 CHCH2CH2OH 氯乙烯 ClCHCH2 丙酮 CH3COCH3 还有一并列成分 75 二乙烯基乙炔 CH2 CHCCCH CH2 甲基烯丁基酮 CH3COCH2CH2CH CH2 二乙炔基乙烷 CHCCH2CH2CCH 苯 C6H6 1 3 庚二烯 CH2 CHCH CHCH2CH2CH3 丁二烯基乙炔 78 丁 3 烯硫醛 CH2 CHCH2CHS 96 88 8 5干法电石气的气相FID定量结果 8 6湿法乙炔成分 湿法电石气中有8个成分被检测到 乙炔C2H2 信号26 与N2 O2和CO2同一R T 乙炔基乙烯CHCCHCH2 乙醛CH3CHO 戊醛CH3 CH2 4CHO 丁 2 炔硫醇 丁 3 炔硫醇 二乙炔基乙烷和丁二烯基乙炔CHCCH2CH2CCH和CHCCH CHCH CH2 丁 3 烯硫醛CH2 CHCH2CHS 8 7湿法电石气的气相FID定量结果 8 8干法乙炔浓硫酸清净后结果 Peak Ret TimeAreaArea 11 576576906999 999023 3289680 000233 9868590 000244 1265160 000154 2669710 000264 51620160 0004Total576960290 0000硫酸清洗电石气气相定量结果1乙炔 2巴豆醛 33 烯丁醇 43 烯丁醇 5乙烯基乙炔 63 烯丁硫醛 6乙烯基乙炔 73 烯丁硫醛 8 9经过浓硫酸清净后干法乙炔完全满足PVA生产需要干法乙炔满足BDO生产需要干法乙炔满足氯丁橡胶生产需要 9 2007版干法乙炔流程 10 2008版干法乙炔流程 11 2009版干法乙炔流程图 12 不断完善的干法乙炔新工艺 2006版 奠定了干法乙炔工艺的发展基础 2007版 更加适合干法水泥生产需要 适应各种电石品质 2008版 优化发生器布料器 提高主要设备