电石渣浆回收乙炔气的工艺探讨

孙 垒，刘晓培，张德顺

（河南神马氯碱发展有限责任公司，河南 平顶山 467242）

河南神马氯碱发展有限责任公司（以下简称氯碱发展公司）以生产烧碱及聚氯乙烯树脂（PVC）等为主，生产能力为离子膜烧碱（折100%）30万t/a，PVC 30万t/a，盐酸10万t/a，液氯10万t/a。

该公司采用湿式发生工艺生产乙炔，共有9台Ø3 200 mm 发生器，发生器溢流出来的渣浆汇集到溢流槽后，流至沉降池进行后续处理。由于反应后的电石渣浆残存大量的乙炔气，如果不加处理，既造成了乙炔气流失又污染了环境，又会带来安全隐患。为了有效回收电石渣浆中的乙炔气，该公司于2012年引进了30万t/a PVC 电石渣浆回收乙炔气装置。

在传统的湿法工艺生产乙炔过程中，电石水解产生的电石渣浆往往残存着大量的乙炔气。公司最初采用的做法是将渣浆引入浓缩池，利用板框压滤回收上清液，这样处理，既可以降低水耗，也可以回收水中的部分乙炔气。但在渣浆处理中随着渣浆温度逐渐下降，上清液里的乙炔气体绝大部分被释放到空气中，没有有效地回收利用，造成乙炔的挥发流失。不仅造成极大的资源浪费，由于乙炔气体易燃、易爆，也存在一定的安全隐患。

1 乙炔气回收的原理及工艺流程

1.1 回收原理

回收乙炔气时，根据乙炔气的溶解度随温度升高、压力降低而减小的原理，即亨利定律，采用组合式脱析塔和负压闪蒸工艺。该工序对湿式乙炔发生器溢流出的电石浆液进行脱除乙炔气处理。并将脱出的乙炔气输往乙炔气气柜该装置的生产能力为能配套脱除乙炔生产装置所产生的全部电石浆液中的乙炔气。

1.2 工艺流程

工艺流程见图1。

从湿式乙炔发生器溢流出来的电石渣浆经溢流管进入渣浆缓冲罐中进行缓冲活化，活化后的电石浆料经渣浆泵送入脱析塔中，进入脱析塔的电石浆料在负压的状态下进行闪蒸脱析，脱析出来的乙炔气通过冷凝冷却器降温，脱除其中的水分，冷凝水排入安全水封。脱水后的乙炔气经气体输送泵送入气水分离器，一部分进入样气冷却器冷却后，进入含氧量在线分析仪进行含氧量实时监测，当氧含量高于1%时，乙炔气从切断阀经阻火器排空，低于1%（含1%）时，乙炔气从切断阀经气体缓冲罐，通过流量计依次进入乙炔气总管和乙炔气气柜。脱析后的电石渣浆从脱析塔底部，经安全槽溢流到渣浆池。

1.3 主要工艺控制参数

主要工艺控制参数见表1。

2 系统运行中出现的问题及解决办法

该装置于2012年9月顺利试车成功并连续试运行，运行平稳，但也出现了一些不足之处。

2.1 电石渣浆温降较大，不利于乙炔气的有效脱除

运行初期，脱析塔脱除后的渣浆仍含有大量乙炔气，脱除效果不很理想。经过研究，发现乙炔发生器排出的电石渣浆温度平均为八十五摄氏度左右，而渣浆缓冲罐温度却下降至七十摄氏度左右，相差15 ℃，根据亨利定律，乙炔气在渣浆中的溶解度随温度的降低而增大，温度较低时，不利于乙炔气在脱析塔内脱除。因此，在进料管线、浆料缓冲罐上都增加了保温层，渣浆的温度下降可控制为六摄氏度左右，提高了脱析塔的乙炔气脱除效率，提升了乙炔气的回收率。

2.2 解析塔渣浆排放管上增加安全槽

原先的设计是解析塔下方的渣浆排放管直接采用液封槽。这样设计的缺点是解析塔所排放的渣浆很容易堵塞液封槽，同时，由于脱析塔内呈负压，整个系统容易混入氧气而造成危险。因此，在解析塔渣浆排放管上加设了安全槽，并在安全槽的底部设排渣口，上部设溢流口，既起到了水封槽的作用，也有效地避免了氧气的混入，提升了设备的安全性。此外，在解析塔运行中，控制好真空泵的压力，防止电石渣浆及泡沫进入冷凝器造成堵塞，从而影响生产。

3 运行结果及效益

运行结果表明，流程设计合理，设备自动化程度高，回收乙炔气效率高。该流程能充分回收电石渣浆中的乙炔气，回收气的纯度可达95%以上，可在乙炔气清净工序处理后送至转化岗位。该套设备能够完成氯碱发展公司30万t/a PVC 电石渣浆回收乙炔气任务，且全部采用DCS 控制，不仅减轻了工人劳动强度，而且改善了劳动环境。

经测定，回收前，1 kg 电石渣浆中含乙炔气400 mg，生产1 t PVC，全国平均值消耗电石1.5 t，氯碱发展公司为1.47 t，1 t 电石能够产生10 t 含固质量分数约为百分之十五的电石渣浆，回收乙炔气收率按95%，乙炔纯度按96%计，则生产1 t PVC 回收乙炔气为（400×10-6）×（1×1.5×10×l03）×95%×96%=5.47（kg）。

1 kg 电石发气量为280 L，回收率为98%，电石分子量为26，则1 kg 电石能够产生280×98%÷22.4×26=0.318 5（kg/L）乙炔气。生产1 t PVC 相当于可节省电石：5.47÷0.3185=17.17（kg）。

氯碱发展公司PVC 生产能力为30万t/a，则满负荷运转时，每年可节省电石：17.17×30×104=5 151（t）。电石价格按3 300元／t 计，则全年节省电石产生的经济效益为：5 151×3 300=1 700万元。每年运行费用为350万元，则全年可节约成本1 700-350=1 350万元。

该回收装置投入运行后，充分回收了电石渣浆中夹带的乙炔气，而且减少了乙炔气对大气的污染，改善了环境。