电石炉气洗涤塔工艺改造

张强++余显军

摘 要：为了满足环保政策的要求，国家发改委要求容量小于25 000 kVA电石炉不允许建设，容量大于25 000 kVA半密闭式电石炉必须进行密闭化改造。改造之后的密闭电石炉，因为炉盖是完全密封的，会产生大量的电石炉尾气，其性质较为特殊，在治理和综合利用上存在一定难度，为了能够有效地利用炉气，该文结合具体情况进行介绍。在电石炉气的再利用过程中需要经过一系列的冷却除尘设备进一步降低气体中的含尘量，以便达到后续工段的使用要求，同时得到高附加值的化工产品。该文主要叙述了洗涤塔技术改造的若干方面。

关键词：电石炉气 洗涤塔 技术改造

中图分类号：TQ114 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）03（c）-0056-02

我国是一个“富煤、缺油、少气”的国家，煤炭是主要的能源支柱，近些年伴随着原油价格的节节攀升和石油化工产品加工成本的不断增加，电石法聚氯乙烯以及电石下游产品加工行业蓬勃发展[1]。电石生产是一个高能消耗的过程，需要消耗大量的焦炭、兰炭、石灰、电能，产生的电石炉气具有高温及高粉尘含量的特性，其主要成份为一氧化碳（含量可达75%以上）、氢气（含量在8%左右），还还有部分氮气、二氧化碳、甲烷及微量氰化物。温度在600 ℃～1 000 ℃，由于炉气中存在一定量的焦油及大量粉尘，处理压力大，同时后续工段的深加工带来了一定的制约。

电石炉按照炉盖密封方式可以分为开放式、半密闭式、及密闭式3种。开放式电石炉在生产中将烟气除尘后直接排入大气，对环境污染严重，且能耗高，员工操作条件恶劣，因此，国家已经出台相关政策将其淘汰。由于环保政策的相继完善，要求大于25 000 kVA的半密闭式电石炉必须进行密闭化改造，改造后的电石炉及新建的电石炉均须为密闭式。全密闭电石炉目前投入运行的单台能力最大为81 000 kVA，建设于内蒙古君正能化。目前电石炉的发展正在趋于大型化，电石生产过程中将会产生一定量的电石炉气。每生产1 t电石将产生400 Nm3的电石炉气，炉气从电石炉内汇集处理后能够实现综合利用，1 m3炉气的热值为10 976 kJ，可以与燃煤按一定比例混合进行发电，从而降低煤耗，代替天然气作为工业装置热源。从一氧化碳的利用角度来讲，通过选择目前常的变压吸附及膜分离技术，可以将一氧化碳浓度提升至99%，再经过变换处理后可用于生产甲醇、天然气、醋酸、乙二醇及1，4-丁二醇等一系列化工产品，由于一氧化碳和氢气作为化工的重要基础原料，行业内多家企业都高度重视电石炉气的净化及再利用的相关技术，近年来碳一化工的发展，尤其是甲醇羰基化技术的工业化应用，为炉气的综合利用奠定了基础，炉气利用必定为电石化工延生出一系列产业链，对经济能源节约、减少碳排放、资源二次利用、环境生态保护有着重大意义[2]。

炉气成分的变化受电石炉密封条件和原材料质量的品质影响，各地区由于原料及工艺指标和员工操作风格的不同，且存在不同的差异。密闭电石炉气所含粉尘颗粒非常细小，比表面积大，比重小，并且具有粘性，粉尘中含有较多的焦炭粉尘，具有腐蚀性，粉尘比电阻较大难以通过静电除尘方式来去除，当温度逐渐降低时所含的焦油容易粘附在设备表面，久而久之堵塞管道降低效率。粉尘中各种物质百分比含量为：CAO=34.1%，C=37.4%，SiO2=15.7%，Fe2O3=0.95%，Al2O3=7.2%，其他杂质=4.65%。炉气中粉尘粒径分布：0～2μm=37.1%，2～5μm=19.7%，5～10μm=21.7%，10～20μm=15.5%，20～40μm=4.2%，大于40μm=1.8%。因此，需要先使用专用的高温除尘布袋除去大部分含尘后再通过辅助工艺进行二次处理，从而达到排放和再利用的初步要求。

由密闭电石炉出来的电石炉尾气一般含尘量为50～100 g/m3，经过干法除尘后，仍然有一定的含尘，并不能满足输送及后续工段的使用要求，然而直接排放不仅会污染环境造成污染，而且还将浪费炉气的能量造成损失。因此，还需要经过湿法处理进一步降低含尘及其他杂质。湿法净化优势在于：因水比热大，降温效果明显短时间就可以将气体冷却至水对应压力下的饱和温度[3]。国内有多家企业在二次利用密闭电石炉气工艺成熟可靠。但系统内气体主要为一氧化碳，对设备管道的要求较高，也使装置区的安全等级有所提升。

以往的水洗工艺要经过喷淋和洗涤两个过程，不仅增加了建设费用，同时也增加了运行成本。前期工艺中洗涤塔为空塔，在顶部安装有喷头向下喷淋雾化水，用于初步降低塔内气体含尘；洗涤塔为填料塔由顶部喷淋洗涤水，进一步降低含尘及除去其他杂质，在洗涤塔中下部设置有若干填料层，增加炉气与洗涤水接触面积，同时防止局部堵塞造成偏流影响效率。洗涤水经洗涤塔出口置于地下的半开放式水封汇入循环水系统降温除尘后泵送至洗涤塔与喷淋塔。由于使用两个塔分别进行处理，因此需要使用8台循环水泵分别给洗涤塔和喷淋塔供水。在建设过程中需要单独的施工制作设备基础、塔体和附属管道，占地面积也较大，固定投资较高。半开放式水封在安全方面存在一定的缺陷，因为生产过程中仍然会有微量电石炉气在水面溢出，产生一定的危害。

为了降低投资，避免水封内的微量炉气造成的影响，在后期的建设过程中将洗涤塔与喷淋塔合二为一。改进后的洗涤塔上部为喷淋段，下部为洗涤段，增大了洗涤塔使用填料的直径，以防止堵塞及阻力上升对处理量的影响。将水封由地下移至自然地面之上，将其更改为水封罐，增加了降压管将水封罐与塔体联通，避免在水封罐发生气阻现象。同扬程水泵数量减少为6台，降低了运行费用。针对前期洗涤塔内运行一段时间后阻力较大的问题，通过定期检测循环水水质，根据使用情况定期向循环水内投入添加剂，来改善水质防止填料结垢而降低洗涤塔运行效率。

经过一段时间的运行，在正常工况下技，装置运行平稳可靠，改造后的装置与往期装置对有以下优点。

（1）新工艺改造后装置占地面积减少240m2，较同级别装置节省投资110余万元；动设备数量减少，降低后期运行費用。

（2）新装置布局紧凑，管线清晰明了，布置合理，中控人员操作难度小，控制更加平稳，单塔效率大幅上升。

（3）除尘效果优于往期装置，满足后续工段使用要求，达到了设计经济技术指标。

（4）将水封罐密闭阻止了炉气的外溢带来的不稳定因素，为安全生产保驾护航。

关于工艺技术的改造还可以通过调研同类企业来得到启发，积极探索，不断实践，促进行业的共同发展。进一步降低投姿，提高整体竞争力。通过对新建装置的工艺改造，让该单位湿法净化的新工艺中又向前迈进了一步，为打造高效、节能、环保的生态工厂的目标继续努力。

参考文献

[1] 中国电石协会.全密闭电石炉炉气干法净化技术技术介绍[Z].2005.

[2] 北京安邦咨询公司.节能降耗是化学工业发展必然之路[Z].2005.

[3] 金小梅.密闭电石炉气的综合利用[J].节能，2000（4）：18-20.