1、干法乙炔工艺介绍随着我国 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 电石水解反应原理：工业电石中还含有不少杂质，其水解反应如下：对比内容 干法乙炔工艺 湿法乙炔工艺 乙炔收率 98.5% 96% 乙炔纯度 99% 99% 电石渣含
2、水 4%12% 90% 电石渣处理人工 无 30 人 电石渣处理设备及厂房 无 投资约 1000 万元 渣浆处理动力消耗 无 770kw 污水排放 无 电石渣用于生产水泥 采用干法水泥直接使用 用回转窑烘干，53 元/吨 加料 连续，无乙炔排出 断续，需置换，有乙炔排出 排渣 连续 断续 故障 立即停止反应 反应不可控 1.2 电石水解反应速度 下图为发气量为立方米/吨，粒径毫米，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
3、水量为 75%，反应温度气相为 90100，固相温度为 100110，水与电石的比例约为 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%。 干法乙炔装置的运行指标 .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 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。 .3 排渣机出口气相中的乙炔含量 排渣机口的乙炔浓度
4、为 0.02%。 .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 0.030.05%，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 4560。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 711kPa,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 8890,固相温度为 95100。 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
5、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 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。 干法乙炔工艺的经济性 .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
6、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。 .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
7、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
8、/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 81
9、0 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。 干法乙炔工艺与湿法工艺对照表 以 10 万吨 PVC/年计算 对比内容 干法乙炔工艺 湿法乙炔工艺 乙炔收率
10、 98.5% 96% 乙炔纯度 99% 99% 电石渣含水 4%12% 90% 电石渣处理人工 无 30 人 电石渣处理设备及厂房 无 投资约 1000 万元 渣浆处理动力消耗 无 770kw 污水排放 无 电石渣用于生产水泥 采用干法水泥直接使用 用回转窑烘干，53 元/吨 加料 连续，无乙炔排出 断续，需置换，有乙炔排出 排渣 连续 断续 故障 立即停止反应 反应不可控 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 ，H3P 0.030.05%; 排渣机出
11、口乙炔含量：.02%; 清净次氯酸钠消耗量：.12%,7 立方米/1000 立方米乙炔； 粗乙炔温度：； 发生器压力：kPa; 气相温度：85100。 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： 7.2.1提供的鉴定材料齐全，内容详实，数据可靠，符合鉴定要求。 7.2.2该项技术采用干法乙炔发生工艺，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
12、.2.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.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.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.建议： 7.2.6.1 进一步完善生产装置并标准化，尽快在行业推广。 7.2.6.2 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！
