基于电石渣浆中乙炔气回收利用技术分析

罗成军

新疆圣雄氯碱有限公司，新疆吐鲁番市 838000

摘要：随着科学技术的发展，我国对乙炔气的应用越来越广泛。目前，工业上多数采用湿法电石乙炔生产工艺，电石在发生器内水解，此过程产生大量的电石渣浆。电石渣浆中的Ca(OH) 2 组分具有很强的吸附能力，可吸附大量乙炔气。本文首先乙炔的特性及损耗的途径，其次探讨电石渣浆中乙炔回收原理及工艺，其次基于电石渣浆中乙炔气回收利用技术进行研究，以供参考。

关键词：电石渣浆；乙炔气；回收利用

引言

现国内PVC行业处于低迷状态，降本增效成为增加企业竞争力的重要手段。中盐吉兰泰盐化公司通过多方面的电石消耗查定和计算，发现电石单耗高的问题主要出在乙炔工段上。

1乙炔的特性及损耗的途径

在湿式发生器中，电石与水发生水解反应生成乙炔气。乙炔具有爆炸的危险性，其与氧气或空气的混合气体爆炸危险性很大，乙炔与氧气混合的爆炸极限为2．5%～93%(体积分数)，与空气混合的爆炸极限为2．3%～81%(体积分数)。因此，对乙炔气的回收，不仅节约了资源，也提升了安全性。根据相关资料统计，乙炔在发生工序损耗的途径主要有以下3方面。(1)电石与水反应副产大量的电石渣，电石渣中有细微的Ca(OH)2，而Ca(OH)2具有很强的吸附能力，吸附的大量乙炔气随电石渣浆一起排到渣浆池。(2)电石反应后生成的电石渣浆通过溢流管排出，乙炔在电石渣浆中的溶解状态为过饱和状态。(3)没有完全反应的小电石颗粒。

2电石渣浆中乙炔回收原理及工艺

乙炔气体在电石渣浆中的溶解度与温度和压力密切相关，利用在不同温度、压力条件下乙炔饱和蒸气分压相差较大的物理性质，采用抽真空脱吸工艺技术，将电石渣浆中的乙炔气体进行脱吸回用，即将电石渣浆送入密闭的容器中进行抽真空、减压，将溶解在电石渣浆中的乙炔气体脱吸出来。发生器内的电石渣浆通过液位压差进入渣浆罐，又通过渣浆泵打入脱吸塔上部。在真空状态下，溶解、吸附在渣浆中的乙炔在脱吸塔内被闪蒸、提取出来，用水环真空泵抽至乙炔气柜总管。分离出的水分进入电石渣浆中，经脱吸后的电石渣浆通过液位调节控制连续排入渣浆池。从乙炔发生器(发生器的压力为3～9kPa)溢流出来的含固质量分数约20%的电石渣浆，温度为75℃左右，经过密闭的管道进入渣浆缓冲罐(压力为1～3kPa)进行初步脱吸;然后通过渣浆泵打入脱吸塔，在筛网的过滤下均匀地喷下。在水环真空泵的抽吸下，脱吸塔内真空度达到60～70kPa，充分地脱吸电石渣浆中溶解的乙炔，脱吸后的电石渣浆溢流到渣浆池。从脱吸塔出来的乙炔与水蒸气的混合物经列管换热器送至乙炔气柜，其中从水环真空泵分支一路乙炔经小冷却器送在线测氧仪进行分析，与去乙炔气柜的总管联锁。

3基于电石渣浆中乙炔气回收利用技术

3.1乙炔气回收工艺流程及具体设计要点

从湿式乙炔发生器底部溢流出来的电石渣浆通过密闭保温的管道送入渣浆缓冲罐中进行缓冲活化，然后用渣浆泵将活化后的高温电石浆料送入脱析塔内，真空泵从脱析塔顶部抽气，使脱析塔在负压状态下进行闪蒸汽提，将渣浆液中溶解或吸附的乙炔气脱离出来，脱析出来的乙炔气通过冷却器冷凝降温除去其中大部分水蒸汽，冷凝水排入安全水封。脱水后的乙炔气进入汽水分离器进一步净化，得到纯度较高的乙炔气，然后通过水环真空泵送至乙炔气缓冲罐，再进入气柜实现乙炔气的回收。真空泵出口的乙炔管路上设置含氧在线分析设备，经测氧仪检测合格后送入乙炔气缓冲罐中，保障整个系统安全平稳运行。从脱析塔底部出来的电石渣浆进入安全槽，溢流排放到电石渣浆池。

3.2发生器渣浆出料

（1）发生器的电石渣浆由自然溢流改为用渣浆泵强制出料，渣浆泵采用变频控制，实现液位变频调节联锁，安全可靠。同时保留原溢流管，以备渣浆泵故障时随时自动启用。（2）采用渣浆泵强制出料有以下优点：a.缩短发生器溢流管，渣浆泵部份回流，加大渣浆流速，可以减少渣浆在发生器的底部沉积，避免堵塞渣浆溢流管，同时由于回流，可以有效地促使电石的反应，避免电石质量不好时未反应电石随渣浆排出。b.将发生器排出的渣浆通过泵叶轮的搅动，使发生器未反应的小颗粒电石进一步完全反应，便于乙炔的回收；同时通过叶轮的高转动，可将吸附在氢氧化钙上的乙炔气脱吸出来。c.渣浆泵采用变频控制，实现与发生器的液位调节连锁。当发生器的液位偏低，发生器的渣浆泵电机转速减少，出料减慢直至联锁停止出料；液位偏高时，发生器的渣浆泵电机转速加快，出料量加大；当渣浆泵出现故障时发生器的溢流管自动启动溢流，保证发生器液位；确保发生器的正常运行。

3.3缓冲罐中渣浆液位不稳定

原因:发生器溢流不畅或者排渣过多，回流气动阀门或回流管路堵塞、渣浆缓冲罐液位计故障等。预防及解决措施:定期排渣处理，对发生器锥底冲洗水管进行疏通，保证冲洗水正常，避免溢流口被堵;发生器加料要平稳，排渣须多次少量进行;在发生器温度允许的前提下加大发生器给水量对渣浆进行稀释；气动阀门故障时，使用旁路手阀控制，快速消除自控仪表故障。

3.4回收系统氧含量高，导致乙炔气排空

（1）原因分析。乙炔回收系统在发生器检修的过程中易出现氧含量超标现象，且持续不降。当含氧质量分数＞1%时，乙炔回收系统只能排空，会造成大量乙炔气的浪费，其原因如下。①乙炔回收系统负压区漏气。②在线氧气分析仪干燥剂进水，导致分析仪出现故障，乙炔气排空。③发生器检修造成溢流管平衡阀漏气。④真空泵机封泄漏，导致真空泵出口压力不足，抽入空气。（2）处置方法。①乙炔回收系统负压区漏气:停乙炔回收装置对负压区的所有管线、法兰、设备进行查漏，发现漏点并进行消除后，对乙炔回收装置(氧含量＜3%)置换合格后，开启乙炔回收装置，待在线氧气分析仪分析氧含量＜1%时，通知分析人员取样分析氧含量，并与在线氧气分析仪分析的结果进行对比，如连续8h(1h分析1次)氧含量均在1%以下时，方可关闭系统放空阀，开启进乙炔总管阀门，并调至自动。②在线氧气分析仪干燥剂进水:及时更换干燥剂。③发生器检修时平衡阀漏气:由于发生器至乙炔回收平衡阀结垢严重，在检修发生器的过程中，易造成空气进入，对阀门定期进行清理。④真空泵定期维护保养。

3.5缓冲罐中渣浆液位不稳定

原因:发生器溢流不畅或者排渣过多，回流气动阀门或回流管路堵塞、渣浆缓冲罐液位计故障等。预防及解决措施:定期排渣处理，对发生器锥底冲洗水管进行疏通，保证冲洗水正常，避免溢流口被堵;发生器加料要平稳，排渣须多次少量进行;在发生器温度允许的前提下加大发生器给水量对渣浆进行稀释；气动阀门故障时，使用旁路手阀控制，快速消除自控仪表故障。

结语

综上所述，高耗能、高污染是长期困扰电石行业的问题。作为以电石为主要原料的PVC行业，节能减排是其健康持续发展的必要措施;其次，近年来电石供应偏紧导致其价格不断上涨，大大拉升了PVC的生产成本。电石渣浆乙炔气回收技术的利用在节能减排、环境保护、提高装置安全性方面具有重要意义，目前备受关注。如何提高渣浆液中乙炔回收效率及优化回收的工艺流程，是化工工艺设计行业今后工作中还需要继续深入研究的课题。

参考文献

[1]曹占国，张学辉，赵清，等.电石法VCM生产过程中节能减排措施[J]聚氯乙烯，2009，37(2):40-44.

[2]赵德明.分离工程[M].杭州:浙江大学出版社，2011:172-173.

[3]李富勇.改进型乙炔湿法工艺介绍[J].聚氯乙烯，2012，40（9）:5-8.