干法乙炔裝置運行中的技術改進

史耀參

干法乙炔裝置運行中的技術改進

史耀參

（河南能源化工集團鶴壁煤化工有限公司，河南 鶴壁 458000）

河南能源鶴壁煤化工BDO裝置生產能力為年產10萬t BDO的成熟裝置，BDO生產的主要原料為甲醛液體和乙炔氣體，該裝備配套為干法乙炔制備工藝。干法乙炔生產過程中會出現很多工藝問題和技術難題，針對乙炔發生器內部積料嚴重，影響反應器長周期運行的問題，進行了相應的技術改進并且取得了較好的應用效果，成功解決反應器不能長周期運行帶來的各項消耗升高等問題，另一方面增加渣漿水的回用，大大降低了乙炔反應用水的浪費。

干法乙炔；渣漿水回用；工藝優化；節能降耗

目前我國乙炔氣制備工藝主要分為濕法乙炔工藝和干法乙炔工藝，兩套工藝各有各的優缺點，濕法乙炔工藝操作簡單，但是水資源浪費嚴重，干法乙炔工藝產出的乙炔氣純度高、乙炔收率高。河南能源鶴壁煤化工BDO裝置于2012年5月開始投產，采用的是北京瑞思達研發的干法乙炔工藝[1]。

1 干法乙炔工藝技術

自然界中沒有天然乙炔氣的存在，目前我國乙炔生產主要采用天然氣和電石兩種原材料路線，其中電石工藝占主導地位。它是以煤和石灰石為原料，在電爐中高溫下熔融而制得電石（其重要成分為碳化鈣），電石與水反應產生乙炔氣。根據電石與水加入方法的不同可分為濕法乙炔工藝和干法乙炔工藝。濕法乙炔是將電石加入到過量的水中進行反應產生乙炔氣；干法乙炔是將略多于理論值的水量通過發生器頂部螺旋噴頭將反應用水以霧態均勻噴灑在電石表面，使其充分反應產生乙炔氣。在過去的工藝中以濕法乙炔工藝為主，但因濕法乙炔耗水量極大，乙炔在水中長時間結合溶解度高，造成乙炔氣收率嚴重下降。更為重要的是濕法乙炔反應過后的電石渣漿是以泥漿狀態存在且含水量較高，不便于運輸，難以回收利用，還會對地下水和土壤造成污染。我國于20世紀初研發出干法乙炔工藝，其節能、節水效果顯著，有效地解決了濕法乙炔生產過程中電石渣對環境的污染等問題[2-4]。

1.1 干法乙炔工藝流程

外來電石經兩級顎式破碎機破碎、電磁除鐵器除鐵后，使用各種輸送裝置將滿足乙炔發生供料單元使用的電石送入粗料倉，經過棍閥，再通過盤式給料機送至復合式破碎機，粉碎后的電石經細料提斗機提入滾筒篩內。篩分合格的物料進入細料倉，不合格的則返回復合式破碎機繼續參與破碎。細料倉中的合格電石經細料斗提機提升至緩沖料倉。電石粉料經由螺旋進料機均勻可控地加入干式乙炔發生器，水經過比值調節后由螺旋噴嘴均勻地以霧狀噴在電石粉上使之水解。反應產生的粗乙炔氣由發生器頂部氣相管排出，經洗滌冷卻塔洗滌、冷卻后，從正水封進入乙炔氣外總管和氣柜。固相反應物在攪拌推動下由上至下運動到發生器底部由下料器排出。含水量1%～5的電石渣由干渣輸送機、干渣提斗機等輸送設備運至電石渣倉儲存，電石渣在渣倉緩沖后經干渣下料器，通過雙螺旋加濕器加濕后排出渣倉，由運輸車輛輸送出廠區[5-7]。

1.2 干法乙炔工藝優點

干法乙炔在生產過程中具有以下優點[8-9]：

安全性：在干法乙炔生產過程中，電石是通過帶有密封裝置的螺旋計量給料機輸送至乙炔發生器內，密封可靠，無泄漏，因此在加料過程中安全可靠；濕法乙炔工藝反應溫度在85 ℃左右，產物中乙炔∶蒸汽=1∶1，干法乙炔工藝反應溫度在95 ℃左右，產物中乙炔∶蒸汽=1∶3，混合氣體中蒸汽體積分數高，安全性高；發生器底部排渣采用的則是星形卸料器，星型卸料器密封性好，適用于含水量在5%～7%的電石干渣，卸料過程中安全可靠。

節能降耗：由于干法乙炔是用略多于理論用水量的水量已霧狀噴灑在電石上進行水解反應，而濕法乙炔則是使用理論用水量17倍的水進行水解反應。因此干法乙炔工藝比濕法乙炔工藝可節約大量水資源；另外干法乙炔產生的電石渣含水量在1%～5%之間，而濕法乙炔含水量高達90%以上電石渣漿處理需增加板框壓濾設備，而干法乙炔工藝電石渣不需要壓濾設備設施，更加節約成本。

進料穩定性：干法乙炔裝置進料機為螺旋計量給料機，物料流量與變頻器的輸出頻率線性頻率比較穩定，誤差值不大于0.4%。

2 干法乙炔工藝應用現狀及技術改進

2.1 氣相洗滌水系統技術改進

技術改進前現狀：BDO分廠干法乙炔裝置乙炔發生器原設計為兩開一備，但實際開3臺發生器才保證后系統用氣量，氣相管洗滌水（經沉降池沉降的電石渣漿水）量設計為配套兩臺發生器所用水量120 m3，現在開3臺發生器，分配到每臺發生器的洗滌水量明顯減少，另外，氣相管洗滌水管線內的介質是電石渣漿水，管道內很容易結垢堵塞，氣相沖洗管洗滌效果明顯降低，粗乙炔氣中夾帶的電石粉塵由于洗滌水量小在氣相管內未能完全被洗滌掉，電石粉塵進入洗滌塔后與洗滌塔內的鮑爾環填料接觸后將鮑爾環堵死，氣相管結垢嚴重，必須停車處理。每15天就需將發生器氣相管、洗滌塔填料清理一次，每次清理前后置換需要浪費大量的乙炔氣和氮氣，同時還加大了工人的工作量。

氣相洗滌水系統優化措施：在原設計溢流水罐北側新增兩臺流量為75 m3·h-1氣相管洗滌泵，一開一備，單獨供1臺發生器氣相管洗滌用水，增大氣相洗滌水水量，保證氣相沖洗能很好地去除粗乙炔氣中夾帶的大量粉塵，延長發生器的運行周期。原設計的兩臺氣相洗滌泵供另外兩臺發生器氣相洗滌用水。

通過對洗滌水系統的優化改造后，增大了發生器氣相管沖洗水的水量，保證了乙炔氣的清洗效果，延長了發生器使用的周期，現發生器3個月才需要停車清理一次，大大降低了清理時造成的乙炔氣、氮氣的消耗浪費，提高了BDO的產量并減輕了員工的工作強度。

2.2 螺旋進料機技術改進

進料機現狀：螺旋進料機是乙炔發生裝置的核心設備，電石通過螺旋進料機輸送至乙炔發生器進行反應，電石與水接觸后開始進行水解反應，由于該反應為放熱反應，發生器進料機進入發生器的入料口位置距離一層塔盤位置較高，進料過程中揚塵大，反應過后的氣體中夾雜大量粉塵，此部分粉塵在與發生器中的水蒸氣接觸后容易黏結在發生器出口的氣相管管壁及攪拌耙齒上，長時間運行過程中積灰會越來越多，最終導致發生器氣相出口由原來的DN600的通徑堵塞至只有DN200的通徑，只能通過停車置換檢修清理內部積料解決此問題。

螺旋進料機技術改進：為解決反應過程中粉塵大的問題，經過專家的技術指導，最終研究決定將螺旋進料機進料位置及設備構造進行優化。具體技術改進內容如下：將原來位置的螺旋計量給料機拆除，并把與發生器連接處的法蘭口用盲板盲死保證氣密性；新更換的螺旋計量給料機安裝位置向下移動約1 m位置，在發生器器壁上重新開口與新的螺旋給料機連接，與發生器碰口焊接并增做支架，然后重新從緩沖料倉出料口開始配管，配至進料機螺旋軸進料口處。原進料機電機、減速機型號不變。

通過對進料機的進料位置進行技術改進后進料機入料口位置向下移動約1 m，降低了電石進入一層塔盤的距離，有效地降低發生器內電石灰粉塵量，減少粗乙炔氣中夾帶的灰塵量，粗乙炔氣中夾帶的灰塵減少，氣相管堵塞的幾率降低；另一方面有效地降低洗滌水中含固量，使氣相沖洗水水質變清，改善沖洗效果，減少氣相管管壁的結垢，延長乙炔發生器的運行周期。

2.3 渣漿水回用降低水資源浪費

干法乙炔發生器內部反應產生的乙炔氣夾帶大量灰塵，必須經過洗滌冷卻塔的兩次洗滌后才能將粗乙炔氣中夾帶的粉塵沖洗干凈，然而此部分沖洗水水量大，沖洗水中的含固量大約為8%～20之間，沖洗水內大部分成分為氫氧化鈣，也就是電石與水反應后的產物，后與設計廠家溝通，單獨增加一條水系統管線，將這部分洗滌水經沉降池沉淀后，通過渣漿泵重新返回至乙炔發生器經霧狀噴頭噴灑后與反應器內部電石進行反應，從而降低水資源浪費。

3 結 論

干法乙炔生產工藝及裝置有可靠的安全性、穩定性，可有效地節約用水和降低能耗，雖然干法乙炔裝置在生產中存在一些問題，但是只要在生產過程中善于發現問題，不斷地在干法乙炔生產過程中通過自身實踐去解決遇到的技術難題進行技術改進，干法乙炔技術會在向著“安”、“穩”、“長”、“滿”、“優”、高效低耗穩步前進。

[1] 李耀文，楊秀嶺. 干法乙炔工藝介紹[J]. 中國氯堿，2008（5）：19-21.

[2] 李耀文，楊秀嶺. 干法乙炔生產工藝介紹[J]. 聚氯乙烯，2007（8）：38-41.

[3] 廖勇. 干法乙炔生產過程研究及開發[D]. 石家莊：河北科技大學，2009.

[4] 張強，關剛，賈志軍，等. 干法乙炔裝置基本技術與發展思路[J]. 聚氯乙烯，2008（9）：11-14.

[5] 李朝陽，張磊. 干法乙炔新工藝運行狀況、問題及對策[J]. 中國氯堿，2010（2）：23-25.

[6] 唐勇. 新型干法乙炔發生工藝的研究與探討—第36屆全國聚氯乙烯行業技術年會論文專輯[C]. "新中化工杯"優秀論文交流會，2014.

[7] 李耀文，楊秀嶺. 干法乙炔生產技術[C]. 2007中國石油和化學工業環境保護新技術、新產品、新設備交流會，2013.

[8] 郭慶人，張新力，吳彬，等. 干法乙炔生產中進出物料的控制方法:中國,102360179 A[P]. 2012-02-22.

[9] 柳加喜，劉鑫. 干法乙炔工藝的改進[J]. 聚氯乙烯，2014，42（10）：17-18.

Technical Improvement in the Operation of Dry-process Acetylene Plant

（Henan Energy Chemical Group Hebi Coal Chemical Co., Ltd., Hebi Henan 458000, China）

The BDO plant in Henan Energy Hebi Coal Chemical Co., Ltd.is a mature plant with a00 kt·a-1BDO. The main raw materials for BDO production are formaldehyde liquid and acetylene gas. The plant is equipped with dry acetylene preparation technology. There are many process problems and technical problems in the process. In this article, aiming at the serious accumulation of materials in the acetylene generator to affect the long-term operation of the reactor, corresponding technical improvements were put forward, and good application effect was achieved. The problem that the reactor cannot run for a long time was successfully solved. On the other hand, the reuse of slurry water was achieved to greatly reduce the waste of acetylene reaction water.

Dry acetylene; Slurry water reuse; Process optimization; Energy saving and consumption reduction

2021-01-12

史耀參（1988-），男，河南省鶴壁市人，助理工程師，2016年畢業于中原工學院化學工程與工藝專業，研究方向：化工工藝設備技術。

TQ221.242

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1004-0935（2021）06-0808-03