卧式与立式干法乙炔发生器对比

党斌斌

(青海盐湖海纳化工有限公司，青海 西宁 811600)

青海盐湖海纳化工有限公司(以下简称海纳化工)是青海盐湖工业股份有限公司的全资子公司，成立于2009年4月，由海纳化工承建的PVC一体化项目是青海盐湖工业股份有限公司大循环经济圈的循环经济项目，是柴达木循环经济项目在西宁地区的延伸和重要组成部分。其中，24万t/a聚氯乙烯生产线配套的10.4万t/a乙炔装置，在国内首次引进美国电石公司先进的电石法生产技术，建成12套卧式干法乙炔发生器以及相关配套的工艺设备，并于2013年9月投产。2015年3月，海纳化工扩大产能，引进北京瑞思达化工设备有限公司的干法乙炔生产技术，建成6套立式干法乙炔发生器及相关配套工艺设备，并于2015年9月投产，现已投产两年多。现对海纳化工乙炔车间投产使用的卧式发生器和立式发生器从发生器的搅拌效率、节能、节水、安全环保、设备产能方面进行对比。

1 卧式干法乙炔发生器的工艺及技术参数

经过锤式破碎机破碎和振动筛分离的粒径5 mm以下的细电石颗粒，经密闭式气力输送至发生器缓冲料仓供发生器备用。然后通过缓冲仓下方的螺旋输送机将细电石颗粒送至发生器的进料三级料斗(三级料斗装有氮气置换及保证微正压设施)，再通过三级料斗下方装有的螺旋进料机将细电石颗粒加入到发生器内。细电石颗粒进入发生器后，将稍过量的水加入发生器使细电石颗粒与水反应，反应放出的热量由水汽化的水蒸气与乙炔气一起带走，未反应完的电石颗粒自发生器上部鼓筒搅拌后进入中部鼓筒搅拌，再进入下部鼓筒搅拌，自上而下完成水解反应。在下部鼓筒用水平螺旋输送机将含水质量分数2%～4%的电石渣排出至垂直螺旋输送机，经刮板机和干渣斗提机提升至干渣仓，再到刮板机，通过管带机送至水泥厂。带有大量粉尘的乙炔气经带式螺旋气相通道进入脱灰塔除尘和冷却塔冷却后，经检修水封送至压缩清净工序。

卧式发生器的技术参数如下。

(1)进乙炔发生器的电石粒度：<5 mm。

(2)发生器出口电石渣含水质量分数：2%～4%。

(3)电石水解率：>98.5%。

(4)发生器顶部气相温度：(86±2) ℃。

(5)发生器中部鼓筒温度：(88±2) ℃。

(6)发生器下部鼓筒温度：(90±2) ℃。

(6)发生器压力：3～5 kPa。

(7)粗乙炔温度：冷却塔出口温度<36 ℃。

2 立式干法乙炔发生器的工艺及技术参数

经过锤式破碎机破碎和振动筛分离的粒径3 mm以下的细电石颗粒，经密闭式气力输送至发生器储料仓供发生器备用(每2台共用1个储料仓)。储料仓下方装有2个星型下料器，星型下料器将细电石颗粒分至对应发生器的刮板机，再经过斗提机提至发生器缓冲料仓。细电石颗粒通过缓冲料仓下方溜管和螺旋进料机加入到发生器内部，稍过量的水通过发生器顶部喷头雾化后均匀地喷洒在细电石颗粒上。电石与水反应产生的热量通过产出的乙炔和水蒸气的混合气一并带走。未反应完全的细电石颗粒随着搅拌旋转以“Z”字形在发生器内部自上而下完成水解反应。在发生器底部，通过星型下料器将含水质量分数5%～12%的电石渣排至刮板机，经刮板机和干渣斗提机提升至干渣仓，再到刮板机，通过管带机送至水泥厂。带有大量粉尘的乙炔气，经带有旋转刮壁器的气相通道进入洗涤塔除尘冷却后，再经冷却塔、正逆水封送至压缩清净工序。

立式发生器的技术参数如下。

(1)进乙炔发生器的电石粒度：<3 mm。

(2)发生器出口电石渣含水质量分数：5%～12%。

(3)电石水解率：>95%。

(4)发生器顶部气相温度：(88±2) ℃。

(5)发生器固相温度：90～100 ℃。

(6)发生器压力：5～12 kPa。

(7)粗乙炔温度：洗涤塔出口温度<45 ℃。

3 卧式干法发生器与立式干法发生器的对比

3.1 搅拌效果

卧式发生器本体由上部鼓筒、中部鼓筒和下部鼓筒组成。卧式发生器将细电石颗粒通过螺旋输送机加入发生器上部鼓筒内，再加入水，水与电石在反应腔内反应，同时发生器上部鼓筒装有的双轴带犁头搅拌器反向自外向内旋转搅拌，在搅拌过程中细电石颗粒上下翻转与水充分反应。经上部鼓筒的双轴搅拌反应后，电石的水解率能达到85%，未反应完全的电石随着搅拌作用进入发生器中部鼓筒，在中部鼓筒经单轴带犁头的搅拌器继续搅拌后，使电石在此鼓筒内基本完全反应。反应完的电石渣进入发生器的下部鼓筒，经下部鼓筒单轴带犁头的搅拌器继续搅拌后，电石渣中的水分及乙炔气尽可能地挥发出来，同时也使未反应完的微量电石在此继续发生水解反应，最终使电石水解效率达到98.5%以上，排出的电石渣水分少、流动性好且无包块。

立式发生器外部为一筒体，内部分为6层，搅拌为一垂直通轴分别带动1层布料盘、2～3层带刮板耙齿、4～6层不带刮板耙齿。细电石颗粒通过螺旋输送机加入到发生器1层布料盘中间，布料盘转动时靠其上方装有的固定带刮板耙齿将细电石颗粒从中心向外围移动，同时水从发生器顶部以雾化状态加入，与布料盘上的电石发生反应。未反应完全的细电石颗粒随着搅拌旋转以“Z”字形在发生器内部自上而下边移动边反应，最后从最底层排出，电石水解效率达到95%以上。由于电石在发生器内主要靠移动距离和停留时间完成反应，因此要求排出的电石渣水分高，否则反应不彻底。也因搅拌未使电石与水充分翻腾混合，电石渣流动性虽好，但包块时多时少，很不稳定。

通过对比两种不同的搅拌方式以及电石渣品质，不难看出卧式发生器比立式发生器的搅拌效果好，而且在长时间运行过程中，卧式发生器的搅拌耙运行稳定，很少出现搅拌耙压死情况，一旦出现压耙问题，打开其耙尺对应的鼓筒下方人孔排渣后，问题能很快得到解决。相反，卧式发生器的搅拌耙运行不稳定，经常出现搅拌耙压死情况，一旦出现压耙问题，轻则须打开底部人孔排渣，重则须操作人员进入发生器内部清理各层后，才能解决压耙问题。

3.2 节能、节水

卧式发生器有3层搅拌，配有3台22 kW的电动机，1 h耗电66 kW；立式发生器搅拌配有1台22 kW的电动机，1 h耗电22 kW。

每生产1 t乙炔气产出3.46 t电石渣(电石原料中电石质量分数按照80%计算)。卧式发生器产出的电石渣含水质量分数在2%～4%，按3%计算，则卧式发生器每生产1 t乙炔气，电石渣带走0.107 0 t水。

初步计算立式发生器产出的电石渣含水质量分数在5%～12%,按8.5%计算，则立式发生器每生产1 t乙炔气，电石渣带走0.321 4 t水。

两者相比，立式发生器在耗电方面占有优势，但卧式发生器在节水方面也有明显优势。

3.3 安全系数

卧式发生器的压力控制在3～5 kPa，进料系统由三级料斗和螺旋输送机组成，三级料斗上装有氮气，起到置换和保正压作用。因此发生器压力较低,不会导致乙炔气反串到进料系统，即使有乙炔气反串进入进料系统，也有三级料斗氮气置换保证安全，同时生产中细电石颗粒进入发生器时不会带入氧气。卧式发生器的排渣系统靠电石渣在发生器下部鼓筒储存一定料位和电石渣填充满水平螺旋输送机以及垂直螺旋输送机起到密封作用，生产中乙炔气很难冲破料封进入排渣系统。

立式发生器的压力控制在5～12 kPa，发生器的进料系统由细电石缓冲仓下部溜管和螺旋输送机组成，发生器进料系统靠一定高度的溜管和进料螺旋输送机内充满的细电石起到密封作用。立式发生器的排渣系统靠电石渣在发生器底部储存一定料位和填充满星型下料器起到密封作用，生产中乙炔气时常冲破料封进入排渣系统。

因此，从发生器的进料系统和排渣系统两个方面进行对比，不难看出卧式发生器的安全系数较高。

3.4 生产能力

卧式发生器单台生产能力：标准生产能力1 400 m3/h(电石进料量5 t，发气量≥280 m3/t)，弹性范围 840～1 680 m3/h(电石进料量3～6 t，发气量≥280 m3/t)。

立式发生器单台生产能力：标准生产能力 1 960 m3/h(电石进料量7 t，发气量≥280 m3/t)，弹性范围 980～2 240 m3/h(电石进料量3.5～8 t，发气量≥280 m3/t)。

通过以上对比可知，立式发生器在产能方面有一定的优势。

4 结语

目前，从搅拌效果、安全系数以及节水方面来看，海纳化工引进的美国电石公司的卧式干法乙炔发生器有一定的优势，但其产能有限，还需要进行改进，扩大产能；而引进的北京瑞思达化工设备有限公司的立式干法乙炔发生器在产能、耗电方面有一定的优势，但其安全系数有待提高。随着装置的运行，海纳化工在同时运行卧式和立式干法乙炔发生器方面将会积累更多经验，尤其是卧式发生器目前国内运行企业较少，希望能为国内同行提供借鉴。