乙炔发生工艺流程及原理精讲

1/131.1工艺流程简述经过工厂初步破碎后的合格电石(粒径≤50mm)，由工厂送入原料电石贮槽，经电动振动给料机将电石均匀地送入电石高效细碎机进行电石的再破碎，破碎后的电石自流进入斗式提升机，提升至电石振动筛进行筛分处理，合格粒径的电石进入成品电石贮槽后经螺旋输送机入成品电石提升机，通过斗式提升机送至电石一、二等级加料斗备用。电石振动筛筛分处理的粒径不合格的电石通过输送管进入电石高效细碎机进行再破碎。来自电石破碎系统经破碎、筛分处理的合格电石进入电石加料斗，通过双螺旋电石给料机将合格电石均匀地送入干式乙炔发生器，双螺旋电石给料机送来的电石从发生器侧面分别进入发生器的一、二层。在发生器搅拌和相应的水喷射作用下，乙炔气体逸出，从发生器下部乙炔气出口排出，进入除尘冷却塔进行除尘和冷却处理。电石进入发生器一、二层后经搅拌从发生器中心孔下落至第三层，再经过搅拌从发生器三层层板的外周下落至发生器第四层层板，在第四层搅拌的作用下，四层层板上的电石从第四层层板中心孔落下至第五层，如此循环运动，最后电石灰渣从第十层中心孔排出，通过渣排出机的作用，电石渣被送入电石渣输送机，通过斗式提升机送入电石渣贮槽。根据工厂电石渣用途，作输送或外运处理。来自乙炔发生器的乙炔气通过自压进入除尘冷却塔进行除尘和冷却，除尘冷却塔除尘洗涤水是通过喷淋水泵经喷淋水冷却系统冷却后循环进入喷淋冷却塔进行洗涤冷却的，喷淋冷却塔顶部喷淋水可以是来自清净工序的次氯酸钠废水。出除尘冷却塔的洗涤水，通过自流进入沉降池，清液通过冷却系统冷却后经喷淋水泵进入除尘冷却塔进行除尘和冷却喷淋。沉降池沉积的电石渣送入压滤系统处理，压滤系统所产清液送入清液池。发生水来自上水，通过发生水贮槽、发生水泵送入发生器。出除尘冷却塔的乙炔气经冷却后直接进入正水封送往下工序。出装置区的正、逆水封，由工厂根据乙炔气柜条件进行设置，以保证安全、正常的生产。1.2控制原理表述2/131.2.1电石破碎及输送加入到原料电石贮槽的电石输送是通过原料电石贮槽料位系统或称重系统给出的上、下限的信号进行自动控制的。原料电石贮槽电石到达上限时自动停止电石的输送，原料电石贮槽电石到达下限时自动开启电石输送。加入到成品电石贮槽的电石是通过成品电石贮槽料位系统或称重系统给出的上、下限信号进行自动控制的。成品电石贮槽电石达到上限时自动依次停止电石的电机振动给料机、电石高效细碎机及后续的斗式提升机、振动筛。停止动作的间隔时间根据系统测试后确定；成品电石贮槽电石达到下限时，自动依次开启振动筛、斗式提升机、电石高效细碎机和电机振动给料机，开启动作的间隔时间根据系统测试后确定。加入到电石一级加料斗的电石是通过电石一级加料斗称重系统给出的上、下限信号进行自动控制的。该加料斗要一直保持存料状态，其料位不得低于下限的设定值，以确保电石二级加料斗中的电石是装满贮罐，在发生器中产生的乙炔气即使朝加料斗方向逆行流转，由于加料槽电石料层阻断了压力，并在二级加料斗上封入保证安全用的氮气，才能保证其安全运转。在电石一级加料斗电石到达上限时，自动依次停止螺旋给料机、斗式提升机，反之则依次启动斗式提升机和螺旋给料机，其停止和开启的间隔时间根据系统测试数据确定。1.2.2电石破碎及输送的安全为了防止发生器中产生的乙炔气朝着粉料方向逆行流转，在电石二级加料斗的上部必须封入保证安全的氮气，封入氮气的压力为大于发生器操作压力~1.0Kpa。电石破碎和输送的系统必须要保持相应的密封，确保该系统一直处在正压氮气的保护之下，并根据生产地区的空气湿度情况确定电石破碎及输送系统的氮气置换、排放周期。粉料设备的连接应尽可能选用法兰面直联的形式，振动设备——电机振动给料机、振动筛这样的相对动态设备的联接应选择防止气体逸出的涂层帆布或橡胶软连接进行连接，以减少氮气的耗量。斗式提升机的下部均应配置氮气封入管，以确保系统氮气正压。1.2.3乙炔干式发生乙炔干式发生是在发生器内完成的，发生器为圆柱体钢制设备，内有10层层板和带有输送、搅拌功能的搅拌叶和搅拌棒，并在带有减速机的旋转轴作用3/13下进行运动。在第一段和第二段带有反应水喷射用的喷嘴各6个，在发生器顶部设有防爆安全口连接安全水封，在发生器的侧面设有检修口(搅拌叶、搅拌棒调整口)、温度计和压力计等底座。在发生器第三段带有反应水辅助喷射用的喷嘴共4个。原料电石在发生器第一段和第二段外侧面投入，经过搅拌叶向中心移动搅拌，与上面呈雾状分布下来的反应水混合，不断产生乙炔气体，从中心部旋转轴周边下落到第三段层板上，经过搅拌叶向旋转轴外周方向移动搅拌，从第三段层板外周下落到第四段层板上、如此反复重复Z形移动，最后将反应完了的电石渣由第十段中心孔排到渣排出机。反应水并不仅仅发生乙炔，它会吸收反应热、蒸发，可以达到防止发生器温发生器内设置的第一、二段反应水喷射用喷嘴6个，设置为3组，每组2只，按照电石在一、二段旋转移动的方向，先接触电石的2个为第一组，其余依次分为第二组、第三组。第一组喷射水量占总喷射水量的45％，第二组喷射水量占总喷射水量的35％，第三组喷射水量占总喷射水量的20％。喷射水量的多少，最终以控制电石渣含水8±2％为宜。发生器第三段二组共4个喷头的喷水装置是为辅助喷水而设定的。喷水量百分比的调节是通过现场金属转子流量计来控制的，每一段(层)的总的喷水量是通过调节阀和电磁流量计设定来完成的。电石进入发生器的输送量是通过调节电石螺旋给料机的转速来实现的。1.2.4乙炔气洗涤和冷却来自乙炔发生器的乙炔气通过两只带式绞龙从除尘冷却塔乙炔气进口进入，除尘冷却塔下部设置的两个带式绞龙是为了防止这一连接段电石灰渣的积聚，并把在这一区域积聚的电石灰渣推回到发生器，同时保证乙炔气通道的畅通。进入除尘冷却塔的乙炔气通过塔中设立的喷头对其乙炔气进行喷淋洗涤。喷头的流量可以从流量计读出，也可以通过手阀进行流量调整。在除尘冷却塔底部设有防止电石渣沉淀的冲水口，进行冲水。除尘冷却塔喷淋洗涤水通过水密封从塔的下部排入洗涤水沉降池经沉降冷却后循环使用。1.2.5电石渣的排出渣排出机是电石渣排出的主要机器，该机器采用了反馈式螺旋挤出机为主体4/13的特殊装置，通过渣排出机将干式乙炔发生器主体与电石渣输送机械及大气间进行了完全的密封。因此可以在乙炔气完全不会泄漏的情况下连续排出电石渣。渣排出机的主要部分是螺旋挤出机以及在顶端设计的密封回转式阀门。电石渣在两者的缝隙间排出，此缝隙是通过对螺旋顶端电石渣的料封层，自动形成电石渣料封层的压力密闭的构造。通过渣排出机排出的电石渣送入电石渣输送机经斗式提升机送入电石渣贮罐。为防止电石渣中水蒸汽的冷凝板结，在电石渣贮罐底部设有送风装置，电石渣中水蒸汽及热量由送风系统从电石渣贮罐顶部排出。电石渣根据用途送入下一产品作为生产原料，或通过电石渣增湿排出机增湿后装车外运。乙炔发生器除尘冷却塔型式：密闭式圆筒立式多层带搅拌能力：1200~2600NM3/H材质：A，一、二段搅拌叶堆焊耐磨材料3主要耗材：搅拌叶、搅拌棒、喷头保温：底部及侧面防止结露保温δ＝50mm。型式：密闭式、圆筒立式型能力：2600NM3/H材质：A320＃型式：密闭式2螺旋尺寸：φ~700×全长2200L材质：A20＃3电机：防爆1.1kw×2电机输出：10rpm渣排出机型式：密闭，反馈结构5/13处理量：~20T/H材质：A20＃推进面及螺旋外周堆焊耐磨材料3电机：防爆，30kw输出：40转/分主要耗材：耐磨处理螺旋保温：防止结露保温δ＝50mm乙炔冷却器乙炔冷却器是为乙炔气二次冷却设置的，为列管式结构，乙炔气冷凝水通过水密封排入除尘冷却喷淋水受槽。1.3原料规格和装置能力1.3.1电石原料条件粒度≤50mm发气量：20℃101.3kpal/kg≥2851.3.2成品电石条件粒度：0~3mm粒度分布：0~1mm50％以上发气量：20℃101.3kpal/kg≥2851.3.3装置生产能力CH发生量：≥2400Nm3/H·套22所有材料的选用不能有铜、汞、银类金属，因为铜、汞、银等金属与乙炔接触时会生成极易爆炸的乙炔铜、乙炔汞、乙炔银等化合物，故不能使用，包括设备和仪表。2、正常运转操作指南2.1电流值的管理各机器在运转时的电流值实际上是装置在试运行和运行时的值作为标准值参考进行电流值的管理。a、无负荷电流值(连接机器或所有电机驱动件)。b、负荷电流值(正常运行时的电流值，负荷差异导致电流值变化)。2.2、发生器工作压力电石加料槽：氮气封入压力=发生器压力0.5~1.0Kpa。发生器：4.0~6.0kpa(参考值，发生器工作压力与工厂乙炔气柜压力相关，6/13宜尽可能降低发生器工作压力，并据此调整正、逆水封液位)。2.3、乙炔温度发生器气相温度：87~95度。脱硫塔出口：45-50度。发生器层板温度：150度以下。水温工艺水：25度以下。循环冷却水：30度以下。除尘冷却塔排水：80~92度。2.4、电石渣含水率8.0％±2％(wt％)。2.5、乙炔纯度98％以上(正水封出口)。95％以上(正水封出口，开车期纯度，但不纯物为N)。22.6、供水量除尘冷却塔工艺水补充量：~10m3/H(CH：2500Nm3/H)。22循环冷却水：~500m3/H(CH：2500Nm3/H)。222.7、氮气供应量正常供应量：80m3/H·套(CH：2500Nm3/H)222.8、氮气管理a、电石加料斗CH浓度管理22处处理1、增加N封入压力22、O分析2％以下安全2CH浓度221.0％以下1.0~2.0％管理范围正常范围警界范围判定b、电石破碎及输送系统O浓度2电石破碎及输送系统O浓度3％以下安全。22.9、工艺控制技术点检测检测指标名称指标检测点检测频率检测者方法7/13原料电石品位氮气纯度氮气压力发生器压力加料斗N封压2力发生器乙炔温度发生器层板温度除尘排水温度发生水流量分配发生水流量喷淋水流量乙炔气温度乙炔气流量乙炔气纯度乙炔气含硫脱硫水NOH浓2度电石渣含水电石渣含乙炔电石破碎机电流发生器搅拌电流加料螺旋电流渣排出机电流≥280l/kg≥99.0％0.2~0.3mpa4~6kpa发生器压力＋0.5~1.0Kpa87~95℃80~92℃45、35、20％按发气量计算45~50℃按电石加料量---5~10％8±2％≤2％按规定范围按规定范围按规定范围按规定范围电石料仓分配台分配台发生器加料斗发生器发生器喷淋水受槽发生水分配台流量计流量计脱硫塔进口脱硫塔出口脱硫塔出口脱硫塔出口脱硫水受槽渣排出口渣排出口电流表电流表电流表电流表化学分析化学分析压力显示压力显示压力显示温度显示温度显示测量流量显示仪表显示流量显示温度显示流量显示化学分析化学分析化学分析化学分析化学分析仪表显示仪表显示仪表显示仪表显示时时时时时时时时时时时分析工分析工操作工操作工操作工操作工操作工操作工操作工操作工操作工操作工操作工分析工分析工分析工分析工分析工操作工操作工操作工操作工8/132、产品和原料2.1产品概述乙炔俗称电石气，通常由碳化钙(电石)与水作用，发生水解反应制得；也可用石油馏分高温裂解而制得。乙炔可用于金属焊接或切割，夜航标志灯等；大量用作石油化工原料，如：制造聚氯乙烯、氯丁橡胶、醋酸、醋酸乙烯酯等。2.2产品及原料的物化性质：2.2.1产品(乙炔)的物化性质乙炔在常温常压下是比空气略轻，稍溶于水和有机溶剂的无色气体，工业生产的乙炔气因含有硫、磷等杂质而带有刺激性臭味。分子式为：CH，分子量为：26.038，22结构式为：H-CΞC-H，沸点为：-83.6℃，凝固点为；-85℃。由于乙炔分子中的叁键结构的键能很低，致使乙炔气体很活泼，它可以与氢气、氯气、氯化氢、水等进行加成反应，还能在适当条件下发生二聚、三聚和四聚作用。此外更主要的是还能进行乙烯基化反应。乙炔易燃易爆，性能上和氢气很相似。乙炔在高温、加压或某些物质存在时，具有强烈的爆炸能力。如：压力为1.5Mpa的气体温度超过550℃即产生爆炸。乙炔与空气能在很宽的范围内(2.3-81)×10-2形成爆炸混合物，爆炸迟滞时间只有0.017秒，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。乙炔与铜、银、汞极易生成相应的乙炔铜(CuCΞCCu)、乙炔银(AgCΞCAg)、乙炔汞(HgCΞCHg)金属化合物，在干态下受到微小震动即可自行爆炸。乙炔气中混入一定比例的水蒸气、氮气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(接近发生器内生成的湿乙炔气)通常无爆炸危险，也就是说，乙炔气在一定纯度下、操作压力、温度越高，越容易引起爆炸。2.2.2原料的物化性质：2.2.2.1电石的物化性质：纯净的碳化钙几乎是无色透明的结晶体，其分子式为：CaC，分子量为：64.10。2通常说的电石是指工业碳化钙，按其纯度不同有灰色、棕色、黄色、黑色之分，暴露在空气中吸收水分后即失去光泽，变成灰白色粉末，品质降低，最终变质失效。纯净碳化钙密度为2.22g/cm3(纯度80×10-2的碳化钙密度为2.324g/cm3)，熔点9/131.1-1.3t/m3，碳化钙不溶于所有有机溶剂。碳化钙的化学性质活泼，能与许多气体、液体在适当的温度下发生化学反应。与水反应生成乙炔和氢氧化钙，并放出热量(生成热：△H298=14.1±2千卡/克分子)。含杂质磷化钙过多的碳化钙遇水产生磷化氢，极易爆炸。2.2.2.2氢氧化钠的物化性质：氢氧化钠俗称烧碱、火碱、苛性钠，分子式为：NaOH，分子量为：40，是一种强碱，具有较强的腐蚀性，和酸性物质发生中和反应。其水溶液俗名液碱，为无色透明液体，是一种重要的基本化工原料。2.3产品及原料的质量指标：2.3.1产品(乙炔)的质量指标：乙炔纯度：≥98×10-22.3.2原料的质量指标：项项发生量(20℃，1013kpa)，(1/kg)指标一等品285285280280优等品305315300300合格品25525525025080-20050-805-605-50目粒度2.3.2.2氢化氧钠的质量指标：溶液浓度：≥30×10-22.4生产工艺原理：电石加入发生器后和水即反应生成要乙炔气，水解反应方程式如下：CaC＋2HO→Ca(OH)＋15.2千卡/克分子222CaS＋2HO→Ca(OH)＋HS↑222CaN＋6HO→3Ca(OH)＋2NH↑32223CaP+6HO→3Ca(OH)＋2PH↑32223CaSi+4HO→2Ca(OH)＋SiH↑2224322CaAs+6HO→3Ca(OH)2＋2322因此在发生器内产生的粗乙炔气中，含有上述副反应产生的磷化氢、硫化氢、/13氨等杂质气体；由于电石水解生成大量氢氧化钙，形成碱性介质，使生成的磷化氢、硫化氢水解反应不完全，且由于硫化氢在水中溶解度大于磷化氢，因此粗乙炔中含有较多的硫化氢及较少的磷化氢，磷化氢还能以PH的形式存在，它们在空气中会242422522PH＋4O→PO＋3HO3225285℃反应温度下，由于水的大量汽化，粗乙炔气中夹带大量的水蒸气，一般水蒸气：乙炔达1：1.159.关于安全的资料9.1乙炔工厂安全作业规定9.1.1乙炔危险物性，氮气所在的地方及其他在粉碎，发生的各个装置，充满或蓄压了乙炔，其中的一部分采用了氮气封入或者完全封闭等的安全措施。粉碎装置中，所有器件都封入了氮气，但并不是各个器件都完全密封，所以存在氧浓度高的地方，因此作为防止爆炸对策需要使用红外线分析仪时常进行乙炔浓度探测的管理。发生装置也和粉碎装置一样，需要在电石传输装置及其储槽中封入氮气，通过红外线分析仪时常进行乙炔浓度探测的管理。此外，除尘冷却塔废弃液体出口，排渣机出口因为不断发生乙炔，所以在它们周围可能会出现乙炔滞留，和空气混合后条件满足就会引发爆炸。不仅是这些出口周边，在整个乙炔发生设备区域内都要禁止使用明火。b、危险物电石是主要原料，使用量大，所以要作为“危险物”处理。在修理，检点，清扫粉碎装置或发生装置时，会产生一些粉电石和扫除灰，在处理这些垃圾时一定要遵守相关规定。上述电石粉碎装置及传输装置中，采用封入氮气作为防止爆炸的对策，但是这些氮气有从各个机器中泄漏滞留的危险，从而引起人的窒息，所以需要通过换气装置强制换气。这点一定要注意。d、粉尘，噪音在检点，修理发生装置的排渣机排出口时，粉尘容易飞散，所以一定要佩戴规定的保护用具。9.2关于安全的事项9.2.1在系统运行时，要加强电石破碎、输送、加料系统空间乙炔含量的分析监管，时排气置换以确保系统安全运行。9.2.2对不同介质间安装的三阀结构应按规定及时开关，杜绝串气而造成事故。9．2．3对于没有投入运行的设备要采用水封隔断、物理隔断的方式及时和生产装置断开，防止系统乙炔的积聚、生成、和串气而造成事故。9.2．4对于停止运行的设备，操作人员更应对其加强监管，对于N2保护、系统隔绝、9．2．5关于检修动火：严格按照工厂检修动火作业规定执行，确保动火设备和系统有严格焊机地线搭接规定，严禁将地线搭接至系统管线或非动火设备上；做好防止火花飞溅措施和动火现场气体分析和通风。防止因动火检修而发生爆炸事故。9.2.6关于入罐作业和设备检修：严格按照工厂容器、设备内作业安全规定执行：确、以上，乙炔发生使用的各个设备，在日本受到高压乙炔管理法及高压乙炔管理施行规则的管束，并制定高压乙炔作业负责人。并且，使用的原料电石要根据“消防法及危险品管理相关法令及总理府令”由危险品处理负责人指定。9.3乙炔的特性a、物理特性乙炔乙炔氨一氧化氯乙烯醋酸乙润滑油丙烷碳烯燃点℃~17.8气体气体气体<—~7.814.9~气体17.8232/13起火点℃334.8651.2651.2————427260~466.6371暴发界限~2.3~16~12.5~4~222.6~———2.2~Vol％72.3257413.4—9.5(空气＝0.90.580.9762.152.97———1.561)