降低干法乙炔工藝電石消耗的措施

馮越峻

(內蒙古伊東集團東興化工有限責任公司，內蒙古 烏蘭察布 012314)

內蒙古伊東集團東興化工有限責任公司(以下簡稱東興化工)位于內蒙古烏蘭察布市卓資縣境內，現有35萬t/a PVC、10萬t/a PVC糊樹脂、32萬t/a燒堿、3萬t/a三氯乙烯和60萬t/a電石生產裝置，并配套100萬t/a水泥生產裝置。東興化工為PVC裝置配套的乙炔生產裝置采用干法乙炔生產工藝，干法乙炔生產系統自2013年1月開車以來，生產基本達到國內較好水平。在幾年的運行過程中，東興化工對干法乙炔裝置不斷進行調整，使電石消耗逐年下降。現就東興化工在干法乙炔生產過程中降低電石消耗所采取的措施進行總結，供同行參考。

1 干法乙炔發生工藝過程

東興化工干法乙炔生產裝置采用的是深圳市冠恒通科技發展有限公司從日本金剛石公司引進的技術，該技術與同類裝置相比工藝較先進，設計合理，產能大，能耗低，效率高，安全可靠。

經過電石車間初步破碎后的合格電石(粒徑≤50 mm)由分料皮帶送入原料電石儲槽，經圓盤給料器均勻地送入電石高效細碎機進行再破碎；破碎后的電石自流進入斗式提升機，由斗式提升機提升至電石滾筒篩進行篩分處理；粒徑合格的電石(≤3 mm)進入成品儲槽后，經螺旋輸送機進入成品電石提升機，通過斗式提升機送至電石稱重倉、加料倉備用；經電石滾筒篩篩分處理后，粒徑不合格的電石通過輸送管進入高效細碎機進行再破碎。篩分合格的電石通過雙螺旋電石給料機均勻地送入干法乙炔發生器的第1層和第2層。反應生成的乙炔氣體從發生器下部乙炔氣出口排出，進入洗滌塔進行除塵洗滌處理。電石進入發生器第1層和第2層后，經攪拌從發生器中心孔下落至第3層，再經過攪拌從第3層層板的外周下落至第4層層板，在第4層攪拌的作用下，第4層層板上的電石從層板中心孔落下至第5層，如此循環運動，最后電石渣從第10層層板的中心孔排出，經皮帶輸送至水泥廠界區內綜合利用。

來自乙炔發生器的乙炔氣通過自壓進入洗滌塔進行除塵洗滌，然后進入除塵冷卻塔使用上清液進行噴淋冷卻。乙炔氣出除塵洗滌塔后，進入乙炔冷卻器，用界區外送來的循環冷卻水降溫至50 ℃以下，再通過正、逆水封，接入總管，送至清凈系統。

2 降低電石消耗的措施

2.1 保證電石發氣量

電石發氣量直接影響乙炔收率：①發氣量低時，反應后的電石渣量較大，夾帶的乙炔也較多；②電石發氣量低還會造成電石水解速率降低，反應較慢，在沒有完全反應的情況下就排出發生器，夾帶的生電石量增加，進而造成電石消耗增加。

2.2 電石粒度對電石消耗的影響

電石經過三級破碎以后，粒度應控制在3 mm以下，東興化工原來用振動篩，篩網孔徑為3 mm，更換滾筒篩時更換為4 mm孔徑篩網，經過試用后發現使用4 mm篩網時電石消耗增加，因此對使用兩種篩網的電石渣進行分析，統計數據見表1(3#發生器，雙螺旋進料機轉速為15 r/min)。從表1可以看出：使用4 mm篩網時，生電石含量明顯增加。發現這一問題后，將滾筒篩篩網重新更換為3 mm孔徑篩網。

2.3 電石渣水含量對電石消耗的影響

電石與水反應產生乙炔氣，發生器內第1層和第2層噴淋水的量直接影響電石是否反應完全。在干法乙炔電石反應過程中，水解反應大部分是電石與水直接接觸發生的，剩下的部分則是通過電石奪取電石渣內的水分進行的，所以電石渣的水含量直接影響電石是否能反應完全。在雙螺旋進料機轉速為15 r/min的條件下，對電石渣水含量對電石反應程度的影響進行了統計，試驗序號對應的電石渣水含量見表2，統計結果見圖1。

表1 篩網孔徑對電石消耗的影響Table 1 Effect of mesh size on carbide consumption %

表2 試驗序號對應的電石渣水含量Table 2 Water content of carbide slag in experiments of different sequence number

圖1 電石渣水含量對生電石含量的影響Fig.1 Effect of water content of carbide slag on unreacted carbide content

從圖1可以看出：隨著電石渣水含量的增加，電石渣中生電石的含量逐漸降低，所以電石渣水含量也是影響電石消耗的主要因素之一。

根據發生器運行的實際情況，確定電石渣含水質量分數指標為7.5%～11%，一般控制在10%左右。

2.4 發生器負荷對電石消耗的影響

在電石發氣量為280 L/kg的情況下，東興化工乙炔發生器生產能力可以達到2 400 m3/h。在幾年的生產過程中，對不同進料機轉速情況下電石渣中生電石含量進行了分析，結果見表3,根據表3作出的折線圖見圖2。

表3 雙螺旋進料機轉速對電石渣中生電石含量的影響Table 3 Effect of twin-screw feeder speed on unreacted carbide content of carbide slag

圖2 雙螺旋進料機轉速對電石渣中生電石含量的影響Fig.2 Effect of twin-screw feeder speed on unreacted carbide content of carbide slag

從表3、圖2可以看出：隨著雙螺旋進料機轉速增加，發生器負荷增大，電石渣中生電石含量逐步增大，尤其當轉速達到19 r/min以上的時候，電石渣中的生電石含量明顯增加。根據東興化工近幾年的生產情況，在滿足生產要求的情況下，發生器在雙螺旋進料機轉速17 r/min左右(即發生器負荷在80%左右)運行時，電石消耗情況較理想，并且也能滿足產量要求。

2.5 發生器運行時間對電石消耗的影響

發生器長時間運行后，發生器層板、內壁及耙齒會被電石渣包裹，尤其是發生器耙齒，被灰粘住形成餅狀，不能很好地將電石梳理開，使電石與水不能充分接觸，導致電石水解速度降低，電石渣中生電石含量增加，影響電石消耗。具體分析數據見表4(3#發生器，雙螺旋進料機轉速為17 r/min)。

表4 發生器運行時間對電石消耗的影響Table 4 Effect of generator operation time on carbide consumption %

根據以上情況，東興化工規定發生器運行2 000 h后要進行一次徹底清理。

2.6 發生器反應用水對電石消耗的影響

東興化工電石反應用水包括上清液和洗滌塔渣漿，其中洗滌塔渣漿是除塵冷卻塔中洗滌乙炔氣后的渣漿。用泵將一部分渣漿輸送至發生器參加反應，其他部分輸送到沉淀池進行進一步處理。洗滌塔渣漿含固質量分數為1%左右，隨著發生器負荷增加及運行時間的延長，渣漿中固含量升高，此部分渣漿進入發生器后，渣漿中的沉淀物將電石顆粒包裹形成了氫氧化鈣“膜”，而氫氧化鈣“膜”不能及時移除，降低了電石水解速率。對發生器分別使用上清液和洗滌塔渣漿作為發生用水產生的電石渣進行分析，對比數據見表5(7#發生器，雙螺旋進料機轉速為17 r/min)。

表5 發生器反應用水對電石消耗的影響Table 5 Effect of type of water for reaction in generator on carbide consumption %

由表5可見：使用渣漿作為發生用水時，生電石含量偏高，因此將除塵冷卻塔循環泵拆除，發生用水改用上清液。

2.7 其他措施

(1)東興化工干法乙炔裝置是將電石破碎到3 mm以下再送入發生器進行反應。進行三級破碎時，如果電石中含有大的矽鐵或鐵塊會損壞細破機。為了保護細破機，東興化工在電石輸送過程中增加了滾筒除鐵器。在除鐵過程中，除了帶出矽鐵，還帶出了部分電石。為了回收這部分電石，東興化工又上了一套小破碎除鐵系統，將除鐵器輸送的電石和矽鐵的混合物進行分離，進一步回收分離下來的電石。據統計，每天可以回收電石約0.2 t，進一步降低了電石消耗。

(2)保證電石渣水含量在工藝指標要求范圍內，其具有兩方面優點：①可將電石水解率維持在高水平，降低電石消耗；②可保證出渣機料封完整，料封破壞的概率降低，乙炔氣不會外泄。

3 結語

東興化工的干法乙炔裝置已經運行近4年，經過不斷分析，在保證發生器乙炔產量的情況下，采取了降低發生器負荷、提高電石渣水含量、定時清理發生器及耙齒等措施，有效降低了電石消耗。在運行過程中，還有部分因素影響電石消耗，如發生器排出的電石渣中含有的大量乙炔氣目前還未進行回收，除塵冷卻塔的渣漿水也帶走了部分乙炔氣，在以后的技改過程中，將逐步完善生產工藝，減少乙炔氣的損失，降低電石消耗。

[參考文獻]

[1] 吳國新，張皋賢.國產干法乙炔裝置運行總結[J].聚氯乙烯,2010,38(2):11-13,31.