臥式與立式干法乙炔發生器對比

黨斌斌

(青海鹽湖海納化工有限公司，青海 西寧 811600)

青海鹽湖海納化工有限公司(以下簡稱海納化工)是青海鹽湖工業股份有限公司的全資子公司，成立于2009年4月，由海納化工承建的PVC一體化項目是青海鹽湖工業股份有限公司大循環經濟圈的循環經濟項目，是柴達木循環經濟項目在西寧地區的延伸和重要組成部分。其中，24萬t/a聚氯乙烯生產線配套的10.4萬t/a乙炔裝置，在國內首次引進美國電石公司先進的電石法生產技術，建成12套臥式干法乙炔發生器以及相關配套的工藝設備，并于2013年9月投產。2015年3月，海納化工擴大產能，引進北京瑞思達化工設備有限公司的干法乙炔生產技術，建成6套立式干法乙炔發生器及相關配套工藝設備，并于2015年9月投產，現已投產兩年多。現對海納化工乙炔車間投產使用的臥式發生器和立式發生器從發生器的攪拌效率、節能、節水、安全環保、設備產能方面進行對比。

1 臥式干法乙炔發生器的工藝及技術參數

經過錘式破碎機破碎和振動篩分離的粒徑5 mm以下的細電石顆粒，經密閉式氣力輸送至發生器緩沖料倉供發生器備用。然后通過緩沖倉下方的螺旋輸送機將細電石顆粒送至發生器的進料三級料斗(三級料斗裝有氮氣置換及保證微正壓設施)，再通過三級料斗下方裝有的螺旋進料機將細電石顆粒加入到發生器內。細電石顆粒進入發生器后，將稍過量的水加入發生器使細電石顆粒與水反應，反應放出的熱量由水汽化的水蒸氣與乙炔氣一起帶走，未反應完的電石顆粒自發生器上部鼓筒攪拌后進入中部鼓筒攪拌，再進入下部鼓筒攪拌，自上而下完成水解反應。在下部鼓筒用水平螺旋輸送機將含水質量分數2%～4%的電石渣排出至垂直螺旋輸送機，經刮板機和干渣斗提機提升至干渣倉，再到刮板機，通過管帶機送至水泥廠。帶有大量粉塵的乙炔氣經帶式螺旋氣相通道進入脫灰塔除塵和冷卻塔冷卻后，經檢修水封送至壓縮清凈工序。

臥式發生器的技術參數如下。

(1)進乙炔發生器的電石粒度：<5 mm。

(2)發生器出口電石渣含水質量分數：2%～4%。

(3)電石水解率：>98.5%。

(4)發生器頂部氣相溫度：(86±2) ℃。

(5)發生器中部鼓筒溫度：(88±2) ℃。

(6)發生器下部鼓筒溫度：(90±2) ℃。

(6)發生器壓力：3～5 kPa。

(7)粗乙炔溫度：冷卻塔出口溫度<36 ℃。

2 立式干法乙炔發生器的工藝及技術參數

經過錘式破碎機破碎和振動篩分離的粒徑3 mm以下的細電石顆粒，經密閉式氣力輸送至發生器儲料倉供發生器備用(每2臺共用1個儲料倉)。儲料倉下方裝有2個星型下料器，星型下料器將細電石顆粒分至對應發生器的刮板機，再經過斗提機提至發生器緩沖料倉。細電石顆粒通過緩沖料倉下方溜管和螺旋進料機加入到發生器內部，稍過量的水通過發生器頂部噴頭霧化后均勻地噴灑在細電石顆粒上。電石與水反應產生的熱量通過產出的乙炔和水蒸氣的混合氣一并帶走。未反應完全的細電石顆粒隨著攪拌旋轉以“Z”字形在發生器內部自上而下完成水解反應。在發生器底部，通過星型下料器將含水質量分數5%～12%的電石渣排至刮板機，經刮板機和干渣斗提機提升至干渣倉，再到刮板機，通過管帶機送至水泥廠。帶有大量粉塵的乙炔氣，經帶有旋轉刮壁器的氣相通道進入洗滌塔除塵冷卻后，再經冷卻塔、正逆水封送至壓縮清凈工序。

立式發生器的技術參數如下。

(1)進乙炔發生器的電石粒度：<3 mm。

(2)發生器出口電石渣含水質量分數：5%～12%。

(3)電石水解率：>95%。

(4)發生器頂部氣相溫度：(88±2) ℃。

(5)發生器固相溫度：90～100 ℃。

(6)發生器壓力：5～12 kPa。

(7)粗乙炔溫度：洗滌塔出口溫度<45 ℃。

3 臥式干法發生器與立式干法發生器的對比

3.1 攪拌效果

臥式發生器本體由上部鼓筒、中部鼓筒和下部鼓筒組成。臥式發生器將細電石顆粒通過螺旋輸送機加入發生器上部鼓筒內，再加入水，水與電石在反應腔內反應，同時發生器上部鼓筒裝有的雙軸帶犁頭攪拌器反向自外向內旋轉攪拌，在攪拌過程中細電石顆粒上下翻轉與水充分反應。經上部鼓筒的雙軸攪拌反應后，電石的水解率能達到85%，未反應完全的電石隨著攪拌作用進入發生器中部鼓筒，在中部鼓筒經單軸帶犁頭的攪拌器繼續攪拌后，使電石在此鼓筒內基本完全反應。反應完的電石渣進入發生器的下部鼓筒，經下部鼓筒單軸帶犁頭的攪拌器繼續攪拌后，電石渣中的水分及乙炔氣盡可能地揮發出來，同時也使未反應完的微量電石在此繼續發生水解反應，最終使電石水解效率達到98.5%以上，排出的電石渣水分少、流動性好且無包塊。

立式發生器外部為一筒體，內部分為6層，攪拌為一垂直通軸分別帶動1層布料盤、2～3層帶刮板耙齒、4～6層不帶刮板耙齒。細電石顆粒通過螺旋輸送機加入到發生器1層布料盤中間，布料盤轉動時靠其上方裝有的固定帶刮板耙齒將細電石顆粒從中心向外圍移動，同時水從發生器頂部以霧化狀態加入，與布料盤上的電石發生反應。未反應完全的細電石顆粒隨著攪拌旋轉以“Z”字形在發生器內部自上而下邊移動邊反應，最后從最底層排出，電石水解效率達到95%以上。由于電石在發生器內主要靠移動距離和停留時間完成反應，因此要求排出的電石渣水分高，否則反應不徹底。也因攪拌未使電石與水充分翻騰混合，電石渣流動性雖好，但包塊時多時少，很不穩定。

通過對比兩種不同的攪拌方式以及電石渣品質，不難看出臥式發生器比立式發生器的攪拌效果好，而且在長時間運行過程中，臥式發生器的攪拌耙運行穩定，很少出現攪拌耙壓死情況，一旦出現壓耙問題，打開其耙尺對應的鼓筒下方人孔排渣后，問題能很快得到解決。相反，臥式發生器的攪拌耙運行不穩定，經常出現攪拌耙壓死情況，一旦出現壓耙問題，輕則須打開底部人孔排渣，重則須操作人員進入發生器內部清理各層后，才能解決壓耙問題。

3.2 節能、節水

臥式發生器有3層攪拌，配有3臺22 kW的電動機，1 h耗電66 kW；立式發生器攪拌配有1臺22 kW的電動機，1 h耗電22 kW。

每生產1 t乙炔氣產出3.46 t電石渣(電石原料中電石質量分數按照80%計算)。臥式發生器產出的電石渣含水質量分數在2%～4%，按3%計算，則臥式發生器每生產1 t乙炔氣，電石渣帶走0.107 0 t水。

初步計算立式發生器產出的電石渣含水質量分數在5%～12%,按8.5%計算，則立式發生器每生產1 t乙炔氣，電石渣帶走0.321 4 t水。

兩者相比，立式發生器在耗電方面占有優勢，但臥式發生器在節水方面也有明顯優勢。

3.3 安全系數

臥式發生器的壓力控制在3～5 kPa，進料系統由三級料斗和螺旋輸送機組成，三級料斗上裝有氮氣，起到置換和保正壓作用。因此發生器壓力較低,不會導致乙炔氣反串到進料系統，即使有乙炔氣反串進入進料系統，也有三級料斗氮氣置換保證安全，同時生產中細電石顆粒進入發生器時不會帶入氧氣。臥式發生器的排渣系統靠電石渣在發生器下部鼓筒儲存一定料位和電石渣填充滿水平螺旋輸送機以及垂直螺旋輸送機起到密封作用，生產中乙炔氣很難沖破料封進入排渣系統。

立式發生器的壓力控制在5～12 kPa，發生器的進料系統由細電石緩沖倉下部溜管和螺旋輸送機組成，發生器進料系統靠一定高度的溜管和進料螺旋輸送機內充滿的細電石起到密封作用。立式發生器的排渣系統靠電石渣在發生器底部儲存一定料位和填充滿星型下料器起到密封作用，生產中乙炔氣時常沖破料封進入排渣系統。

因此，從發生器的進料系統和排渣系統兩個方面進行對比，不難看出臥式發生器的安全系數較高。

3.4 生產能力

臥式發生器單臺生產能力：標準生產能力1 400 m3/h(電石進料量5 t，發氣量≥280 m3/t)，彈性范圍 840～1 680 m3/h(電石進料量3～6 t，發氣量≥280 m3/t)。

立式發生器單臺生產能力：標準生產能力 1 960 m3/h(電石進料量7 t，發氣量≥280 m3/t)，彈性范圍 980～2 240 m3/h(電石進料量3.5～8 t，發氣量≥280 m3/t)。

通過以上對比可知，立式發生器在產能方面有一定的優勢。

4 結語

目前，從攪拌效果、安全系數以及節水方面來看，海納化工引進的美國電石公司的臥式干法乙炔發生器有一定的優勢，但其產能有限，還需要進行改進，擴大產能；而引進的北京瑞思達化工設備有限公司的立式干法乙炔發生器在產能、耗電方面有一定的優勢，但其安全系數有待提高。隨著裝置的運行，海納化工在同時運行臥式和立式干法乙炔發生器方面將會積累更多經驗，尤其是臥式發生器目前國內運行企業較少，希望能為國內同行提供借鑒。