干法乙炔廢液中溶解乙炔氣分類回收技術

王海霞，韓建軍，張國玉

（新疆天業集團天辰化工有限公司，新疆 石河子832000）

近年來，天辰化工有限公司加大技術投入，在干法乙炔廢液溶解乙炔氣回收方面采取措施有效降低了生產成本。

1 工藝介紹及現狀

50 mm 左右的塊狀電石經過破碎機和篩分裝置破碎后，自流進入斗提式升降機，輸送到緩沖料倉，通過電石計量裝置加入干法乙炔發生器，將水按照（電石和水1.2∶1.0～1.3∶1.0）比例以霧態形式噴在粉狀電石上使之水解，保證氣相溫度為95 ℃左右，固相溫度為100～120 ℃，反應放出的熱由水氣化的水蒸氣與乙炔氣一起帶走，未反應完全的粉狀電石自發生器上部逐漸向下部移動，邊移動邊水解，產生的電石渣含水量為6%左右，自干法發生器底部排出，通過刮板機輸送下一道工序，從發生器出來的氣體經過洗滌裝置除去氣體中的灰塵，再通過次氯酸鈉溶液的清洗除去氣體中磷化氫和硫化氫，最終干凈的乙炔氣送入氣柜供下游用戶使用。

干法乙炔技術從誕生之初，就憑借其安全性、經濟性等特點受到業內追捧。目前，天辰化工有限公司擁有40 萬t/a 乙炔裝置，結合同行業的運行情況和自身運行經驗總結來看，干法乙炔1 t 電石參與反應為例，電石與水反應生成1.2 t 的干基電石渣，產生的粉狀電石渣含水6%，其中10%的粉塵隨著乙炔氣被帶走，最終經過洗滌塔和洗滌二塔除去粉塵送到清凈除雜質離子。整個過程中，干法乙炔發生裝置并不像濕法乙炔裝置一樣產生大量的電石渣漿，相反因為產生的電石渣漿含水在6%～10%可以直接去干法水泥工段生產水泥，所以干法乙炔無需處理發生器廢液。

盡管如此，干法乙炔同樣也會產生廢液。以天辰化工為例，生產乙炔氣從發生裝置出來的電石渣含水在10%以內，雖然沒有電石渣漿，但由于乙炔氣從發生出來和水蒸氣混合并帶有大量的電石灰，需要經過洗滌塔水洗除去，洗滌水每小時循環量為900 m3，這900 m3洗滌水在系統內進行循環，從發生器出來的乙炔氣經過一級洗滌塔、二級洗滌塔后進入渡槽緩沖。在渡槽中上清液流入循環罐通過循環泵打入洗滌塔中，而每小時約有50 m3的洗滌廢液排到壓濾廠房，通過壓濾，濾渣送水泥使用，清液通過回收管道送回發生使用。但在此過程中溶解在洗滌液中的乙炔氣逸散到空氣中，不僅造成資源浪費，同時也為現場的安全生產留下隱患。

另外，從發生工段過來的粗乙炔氣需要經過清凈工序除去硫化氫和磷化氫，采用的是0.08%～0.12%的次氯酸鈉溶液對乙炔氣進行洗滌處理，根據天辰化工40 萬t/a 乙炔裝置規模時，產生150 m3/h 的廢次鈉液，其中100～120 m3/h 通過曝氣脫吸，降低液體中乙炔氣含量，防止乙炔氣與濃次鈉反應生成易爆物氯乙炔，后與濃次鈉進行重新配置再生成新鮮次鈉液進入系統進行洗滌；另外30～50 m3/h 進入發生系統作為發生系統進行反應用水。但曝氣脫吸使乙炔氣逸散到空氣中產生安全隱患，而且造成產品氣浪費。

干法乙炔的廢液主要包括次氯酸鈉廢液、洗滌塔廢液。為了將廢液中的乙炔氣徹底回收特制訂了回收方案。

2 回收方案

由于洗滌廢液和廢次氯酸鈉成分區別較大，所以需要分開對乙炔氣進行回收。

洗滌廢水乙炔氣回收系統構成包括緩沖罐、過濾器、廢水泵、真空萃取塔、水環式壓縮機以及在線監測氧氣裝置、氣體流量計、自控連鎖裝置等。

流程敘述：自水洗塔流出來的洗滌水經過濾器除去廢水中電石灰泥，之后進入緩沖罐，經廢水泵由上部進入真空萃取塔，將溶解在洗滌水中的乙炔氣脫出，乙炔氣從真空萃取塔上部脫出，由水環式壓縮機輸送通過冷凝器冷卻后，對含氧在線監測，當含氧低于1%經流量計送入乙炔氣柜；若高于該值則經過阻火器將其放空。

由于次氯酸鈉廢液氯根含量高，極容易腐蝕碳鋼以及不銹鋼材質，通常在清凈生產中采用襯塑的方式解決腐蝕，但是該系統為負壓系統，并且介質為乙炔氣，密封要求極高，碳鋼襯塑不能滿足要求，故采用特殊材質（鎳材）裝置系統。此外，由于廢次氯酸鈉在解吸過程中產生氯氣，容易產生氯乙炔爆炸。所以在次氯酸鈉乙炔氣回收系統中需要堿液或者加亞硫酸鈉裝置進行處理，將pH 值調節為7.0～8.0 進行真空萃取。

圖1 洗滌廢水乙炔氣回收系統

廢次氯酸鈉液乙炔氣回收系統：緩沖罐（襯塑）、pH 監測儀、加堿裝置、加亞硫酸鈉裝置、廢次鈉泵、真空萃取塔（鎳材）、水環式壓縮機機以及在線監測氧氣裝置、氣體流量計、自控連鎖裝置。

流程簡述：來自清凈的次氯酸鈉廢液進入緩沖罐，通過廢次鈉泵將廢次氯酸鈉廢液打入真空萃取塔，進入真空萃取塔前的管線上通過pH 值在線監測儀及加堿裝置和亞硫酸鈉加入裝置在管道混合器中進行預處理，使進入真空萃取塔中的廢液性質穩定。乙炔氣從真空萃取塔上部脫出，由水環式壓縮機輸送通過冷凝器冷卻后，經含氧在線監測處檢測：當含氧低于1%經流量計送入乙炔氣柜；若高于該值則經過阻火器將其放空。經過脫吸后廢次氯酸鈉溶液進入膜處理系統最終全部回收利用。

圖2 廢次氯酸鈉液乙炔氣回收系統

通過計算標準大氣壓下1 m3的廢液中含有乙炔為0.93 m3，以天偉化工乙炔為例，200 m3/h 中約溶解186 m3/h 的乙炔氣。按電石發氣量為285 L/kg，可以如果將廢液中乙炔氣回收折算出652 kg/h 電石，每年以8 000 h 計算，可以節省5 216 t 電石。以電石2 500 元/t 價格折算，每年可以節省1 304 萬元。

3 結語

經過一年來的穩定運行，該裝置有效提高了乙炔氣產量，并且降低了電石耗也為企業帶來了可觀的經濟效益。干法乙炔裝置中廢液分類處理，有利于廢液中乙炔氣更好的回收，同時降低了危險情況的發生，保證了系統的長效穩定。由于技術及安全等原因，該廢液含乙炔氣的問題已成為制約電石法PVC企業可持續發展的瓶頸之一，干法乙炔廢液中乙炔氣分類回收技術的應用對于干法乙炔生產企業的發展具有積極作用。

［1］劉紅松，趙曉煥.濕法乙炔生產中的廢液、廢渣的循環利用.聚氯乙烯，2011，39（2）：43－46.

［2］張麗俊.電石渣漿回收乙炔裝置的應用.聚氯乙烯，2011，39（7）：43－44.

［3］李新立，唐聰明.乙炔的溶解特性研究.四川化工，2011，14（3）：1－4.

［4］李朝陽，張 磊.干法乙炔新工藝運行狀況、問題及對策.中國氯堿，2010，2（2）：23－25.