最新干法乙炔生产工艺介绍
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最新干法乙炔生产工艺介绍
作者：李耀文
前言
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
工业电石中还含有不少杂质，其水解反应如下：
当水量不足时，除上述反应外还发生如下反应：
1.2 电石水解反应速度
下图为发气量为３００立方米/吨，粒径４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90～100℃，固相温度为100～110℃，水与电石的比例约为1～１.8，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%。
２．干法乙炔装置的运行指标
２.1 发生器产量
单台发生器产量为2500标准立方米乙炔/小时。
２.2 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。
２.3 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%。
２.4 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0.03~0.05%，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45～60℃。
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7～11kPa,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88~90℃,固相温度为95～100℃。
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
湿法乙炔工艺反应温度为85℃，产物中乙炔/水蒸汽体积比为1:1。
干法乙炔工艺反应温度为100-110℃，产物中乙炔/水蒸汽体积比为1:3。
两者反应压力基本相同，均为
50-100kPa。
绝对温度相差不大，由此可知湿法中乙炔分压是干法的2倍。
反应物的浓度决定碰撞机会；分子的运动速度决定碰撞的有效性。
下面我们从数理统计的角度来讨论干法工艺的安全性。
我们假定在反应过程中气相中乙炔和水蒸气混合均匀，温度、压力均匀。
气体分
子的速率分布函数符合麦克斯韦速率分布率:
其中： k为波尔兹曼常数,
m为分子的质量
T为气体的绝对温度
乙炔分子的质量：m=26×1.66×10 kg
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。
４．干法乙炔工艺的经济性
４.1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。
４.2 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７～９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。
６．干法乙炔工艺与湿法工艺对照表
以10万吨PVC/年计算
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 ０％，H3P 0.03~0.05%;
排渣机出口乙炔含量：０.02%;
清净次氯酸钠消耗量：０.12%,7立方米/1000立方米乙炔；
粗乙炔温度：４２～６０℃；
发生器压力：７～１１kPa;
气相温度：85~100℃。
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：
，内容详实，数据可靠，符合鉴定要求。
，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。
7.2.３．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。
7.2.４．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。
7.2.５．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。
7.2.６．建议：
进一步完善生产装置并标准化，尽快在行业推广。
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！。
