干法乙炔装置运行中的技术改进

史耀参

干法乙炔装置运行中的技术改进

史耀参

（河南能源化工集团鹤壁煤化工有限公司，河南 鹤壁 458000）

河南能源鹤壁煤化工BDO装置生产能力为年产10万t BDO的成熟装置，BDO生产的主要原料为甲醛液体和乙炔气体，该装备配套为干法乙炔制备工艺。干法乙炔生产过程中会出现很多工艺问题和技术难题，针对乙炔发生器内部积料严重，影响反应器长周期运行的问题，进行了相应的技术改进并且取得了较好的应用效果，成功解决反应器不能长周期运行带来的各项消耗升高等问题，另一方面增加渣浆水的回用，大大降低了乙炔反应用水的浪费。

干法乙炔；渣浆水回用；工艺优化；节能降耗

目前我国乙炔气制备工艺主要分为湿法乙炔工艺和干法乙炔工艺，两套工艺各有各的优缺点，湿法乙炔工艺操作简单，但是水资源浪费严重，干法乙炔工艺产出的乙炔气纯度高、乙炔收率高。河南能源鹤壁煤化工BDO装置于2012年5月开始投产，采用的是北京瑞思达研发的干法乙炔工艺[1]。

1 干法乙炔工艺技术

自然界中没有天然乙炔气的存在，目前我国乙炔生产主要采用天然气和电石两种原材料路线，其中电石工艺占主导地位。它是以煤和石灰石为原料，在电炉中高温下熔融而制得电石（其重要成分为碳化钙），电石与水反应产生乙炔气。根据电石与水加入方法的不同可分为湿法乙炔工艺和干法乙炔工艺。湿法乙炔是将电石加入到过量的水中进行反应产生乙炔气；干法乙炔是将略多于理论值的水量通过发生器顶部螺旋喷头将反应用水以雾态均匀喷洒在电石表面，使其充分反应产生乙炔气。在过去的工艺中以湿法乙炔工艺为主，但因湿法乙炔耗水量极大，乙炔在水中长时间结合溶解度高，造成乙炔气收率严重下降。更为重要的是湿法乙炔反应过后的电石渣浆是以泥浆状态存在且含水量较高，不便于运输，难以回收利用，还会对地下水和土壤造成污染。我国于20世纪初研发出干法乙炔工艺，其节能、节水效果显著，有效地解决了湿法乙炔生产过程中电石渣对环境的污染等问题[2-4]。

1.1 干法乙炔工艺流程

外来电石经两级颚式破碎机破碎、电磁除铁器除铁后，使用各种输送装置将满足乙炔发生供料单元使用的电石送入粗料仓，经过棍阀，再通过盘式给料机送至复合式破碎机，粉碎后的电石经细料提斗机提入滚筒筛内。筛分合格的物料进入细料仓，不合格的则返回复合式破碎机继续参与破碎。细料仓中的合格电石经细料斗提机提升至缓冲料仓。电石粉料经由螺旋进料机均匀可控地加入干式乙炔发生器，水经过比值调节后由螺旋喷嘴均匀地以雾状喷在电石粉上使之水解。反应产生的粗乙炔气由发生器顶部气相管排出，经洗涤冷却塔洗涤、冷却后，从正水封进入乙炔气外总管和气柜。固相反应物在搅拌推动下由上至下运动到发生器底部由下料器排出。含水量1%～5的电石渣由干渣输送机、干渣提斗机等输送设备运至电石渣仓储存，电石渣在渣仓缓冲后经干渣下料器，通过双螺旋加湿器加湿后排出渣仓，由运输车辆输送出厂区[5-7]。

1.2 干法乙炔工艺优点

干法乙炔在生产过程中具有以下优点[8-9]：

安全性：在干法乙炔生产过程中，电石是通过带有密封装置的螺旋计量给料机输送至乙炔发生器内，密封可靠，无泄漏，因此在加料过程中安全可靠；湿法乙炔工艺反应温度在85 ℃左右，产物中乙炔∶蒸汽=1∶1，干法乙炔工艺反应温度在95 ℃左右，产物中乙炔∶蒸汽=1∶3，混合气体中蒸汽体积分数高，安全性高；发生器底部排渣采用的则是星形卸料器，星型卸料器密封性好，适用于含水量在5%～7%的电石干渣，卸料过程中安全可靠。

节能降耗：由于干法乙炔是用略多于理论用水量的水量已雾状喷洒在电石上进行水解反应，而湿法乙炔则是使用理论用水量17倍的水进行水解反应。因此干法乙炔工艺比湿法乙炔工艺可节约大量水资源；另外干法乙炔产生的电石渣含水量在1%～5%之间，而湿法乙炔含水量高达90%以上电石渣浆处理需增加板框压滤设备，而干法乙炔工艺电石渣不需要压滤设备设施，更加节约成本。

进料稳定性：干法乙炔装置进料机为螺旋计量给料机，物料流量与变频器的输出频率线性频率比较稳定，误差值不大于0.4%。

2 干法乙炔工艺应用现状及技术改进

2.1 气相洗涤水系统技术改进

技术改进前现状：BDO分厂干法乙炔装置乙炔发生器原设计为两开一备，但实际开3台发生器才保证后系统用气量，气相管洗涤水（经沉降池沉降的电石渣浆水）量设计为配套两台发生器所用水量120 m3，现在开3台发生器，分配到每台发生器的洗涤水量明显减少，另外，气相管洗涤水管线内的介质是电石渣浆水，管道内很容易结垢堵塞，气相冲洗管洗涤效果明显降低，粗乙炔气中夹带的电石粉尘由于洗涤水量小在气相管内未能完全被洗涤掉，电石粉尘进入洗涤塔后与洗涤塔内的鲍尔环填料接触后将鲍尔环堵死，气相管结垢严重，必须停车处理。每15天就需将发生器气相管、洗涤塔填料清理一次，每次清理前后置换需要浪费大量的乙炔气和氮气，同时还加大了工人的工作量。

气相洗涤水系统优化措施：在原设计溢流水罐北侧新增两台流量为75 m3·h-1气相管洗涤泵，一开一备，单独供1台发生器气相管洗涤用水，增大气相洗涤水水量，保证气相冲洗能很好地去除粗乙炔气中夹带的大量粉尘，延长发生器的运行周期。原设计的两台气相洗涤泵供另外两台发生器气相洗涤用水。

通过对洗涤水系统的优化改造后，增大了发生器气相管冲洗水的水量，保证了乙炔气的清洗效果，延长了发生器使用的周期，现发生器3个月才需要停车清理一次，大大降低了清理时造成的乙炔气、氮气的消耗浪费，提高了BDO的产量并减轻了员工的工作强度。

2.2 螺旋进料机技术改进

进料机现状：螺旋进料机是乙炔发生装置的核心设备，电石通过螺旋进料机输送至乙炔发生器进行反应，电石与水接触后开始进行水解反应，由于该反应为放热反应，发生器进料机进入发生器的入料口位置距离一层塔盘位置较高，进料过程中扬尘大，反应过后的气体中夹杂大量粉尘，此部分粉尘在与发生器中的水蒸气接触后容易黏结在发生器出口的气相管管壁及搅拌耙齿上，长时间运行过程中积灰会越来越多，最终导致发生器气相出口由原来的DN600的通径堵塞至只有DN200的通径，只能通过停车置换检修清理内部积料解决此问题。

螺旋进料机技术改进：为解决反应过程中粉尘大的问题，经过专家的技术指导，最终研究决定将螺旋进料机进料位置及设备构造进行优化。具体技术改进内容如下：将原来位置的螺旋计量给料机拆除，并把与发生器连接处的法兰口用盲板盲死保证气密性；新更换的螺旋计量给料机安装位置向下移动约1 m位置，在发生器器壁上重新开口与新的螺旋给料机连接，与发生器碰口焊接并增做支架，然后重新从缓冲料仓出料口开始配管，配至进料机螺旋轴进料口处。原进料机电机、减速机型号不变。

通过对进料机的进料位置进行技术改进后进料机入料口位置向下移动约1 m，降低了电石进入一层塔盘的距离，有效地降低发生器内电石灰粉尘量，减少粗乙炔气中夹带的灰尘量，粗乙炔气中夹带的灰尘减少，气相管堵塞的几率降低；另一方面有效地降低洗涤水中含固量，使气相冲洗水水质变清，改善冲洗效果，减少气相管管壁的结垢，延长乙炔发生器的运行周期。

2.3 渣浆水回用降低水资源浪费

干法乙炔发生器内部反应产生的乙炔气夹带大量灰尘，必须经过洗涤冷却塔的两次洗涤后才能将粗乙炔气中夹带的粉尘冲洗干净，然而此部分冲洗水水量大，冲洗水中的含固量大约为8%～20之间，冲洗水内大部分成分为氢氧化钙，也就是电石与水反应后的产物，后与设计厂家沟通，单独增加一条水系统管线，将这部分洗涤水经沉降池沉淀后，通过渣浆泵重新返回至乙炔发生器经雾状喷头喷洒后与反应器内部电石进行反应，从而降低水资源浪费。

3 结 论

干法乙炔生产工艺及装置有可靠的安全性、稳定性，可有效地节约用水和降低能耗，虽然干法乙炔装置在生产中存在一些问题，但是只要在生产过程中善于发现问题，不断地在干法乙炔生产过程中通过自身实践去解决遇到的技术难题进行技术改进，干法乙炔技术会在向着“安”、“稳”、“长”、“满”、“优”、高效低耗稳步前进。

[1] 李耀文，杨秀岭. 干法乙炔工艺介绍[J]. 中国氯碱，2008（5）：19-21.

[2] 李耀文，杨秀岭. 干法乙炔生产工艺介绍[J]. 聚氯乙烯，2007（8）：38-41.

[3] 廖勇. 干法乙炔生产过程研究及开发[D]. 石家庄：河北科技大学，2009.

[4] 张强，关刚，贾志军，等. 干法乙炔装置基本技术与发展思路[J]. 聚氯乙烯，2008（9）：11-14.

[5] 李朝阳，张磊. 干法乙炔新工艺运行状况、问题及对策[J]. 中国氯碱，2010（2）：23-25.

[6] 唐勇. 新型干法乙炔发生工艺的研究与探讨—第36届全国聚氯乙烯行业技术年会论文专辑[C]. "新中化工杯"优秀论文交流会，2014.

[7] 李耀文，杨秀岭. 干法乙炔生产技术[C]. 2007中国石油和化学工业环境保护新技术、新产品、新设备交流会，2013.

[8] 郭庆人，张新力，吴彬，等. 干法乙炔生产中进出物料的控制方法:中国,102360179 A[P]. 2012-02-22.

[9] 柳加喜，刘鑫. 干法乙炔工艺的改进[J]. 聚氯乙烯，2014，42（10）：17-18.

Technical Improvement in the Operation of Dry-process Acetylene Plant

（Henan Energy Chemical Group Hebi Coal Chemical Co., Ltd., Hebi Henan 458000, China）

The BDO plant in Henan Energy Hebi Coal Chemical Co., Ltd.is a mature plant with a00 kt·a-1BDO. The main raw materials for BDO production are formaldehyde liquid and acetylene gas. The plant is equipped with dry acetylene preparation technology. There are many process problems and technical problems in the process. In this article, aiming at the serious accumulation of materials in the acetylene generator to affect the long-term operation of the reactor, corresponding technical improvements were put forward, and good application effect was achieved. The problem that the reactor cannot run for a long time was successfully solved. On the other hand, the reuse of slurry water was achieved to greatly reduce the waste of acetylene reaction water.

Dry acetylene; Slurry water reuse; Process optimization; Energy saving and consumption reduction

2021-01-12

史耀参（1988-），男，河南省鹤壁市人，助理工程师，2016年毕业于中原工学院化学工程与工艺专业，研究方向：化工工艺设备技术。

TQ221.242

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1004-0935（2021）06-0808-03