基于電石干法乙炔生產中應用工藝清凈技術的相關研究

柴 晶

［甘肅省金昌市河西堡鎮金昌水泥（集團）有限責任公司，甘肅金昌 737109］

近些年來，我國PVC行業發展的速度一直在不斷加快，而電石法為聚氯乙烯行業當中非常重要的組成部分之一。但是就當前的總體情況來看，通過應用電石水解法來開展乙炔的生產會產生許多的廢水以及電石渣，這除了導致自然所存在的資源被嚴重浪費之外，還會一定程度上提高企業在生產方面所需投入的成本，同時環境也會因此受到較為嚴重的污染，此種現狀的存在會對中國聚氯乙烯的發展造成較為嚴重的限制。當前階段我國開始逐漸出臺以及落實節能減排措施并且提倡節能減排理念，傳統所采用的電石水解法制PVC技術與此理念相違背，所以不能夠滿足當前階段產業政策的具體需要。基于此，加強對乙炔生產新路徑以及新渠道的探索有利于促進PVC行業的可持續發展。

1 電石法乙炔的清凈工藝

當前階段PVC產業的發展速度一直在不斷加快，產能也獲得了更進一步地提升，我國的PVC生產規模也開始逐漸朝著國際化的方向邁進，而電石法在這樣的背景下得到了重視，經過不斷地發展逐漸成了當前時代發展背景下的主流。

通常情況下，電石法乙炔生產工藝粗乙炔清凈都會應用兩種清凈技術，一種為次氯酸鈉清凈技術，另一種為濃硫酸清凈技術。在實際開展粗乙炔清凈的過程中，會產生相應的廢液，此廢液對生態環境造成的威脅是比較大的，生態環境很容易因此受到相應的破壞，而對于已經遭到破壞的生態環境恢復來說，需要在其中投入大量的成本。而我國在環境方面所給予的重視程度越來越高，因此當前階段的電石法乙炔生產工藝一定要更好地迎合生態環境的保護理念，通過貫徹以及落實合理有效的生態環境保護措施及以及手段，實現對成本的有效控制。

2 清凈技術工藝原理

2.1 運用濃硫酸清凈技術

在PVC的生產中運用濃硫酸清凈技術的原理就是根據濃硫酸具有強氧化性和吸水性這兩個主要特點，首先選擇濃度高達98%的濃硫酸作為清凈劑，可以充分脫除掉乙炔氣體中存在的磷、硫等雜質，進而生成單質硫、磷酸、二氧化硫等物質，與此同時，還可以干燥乙炔氣，從而達到凈化和除水的目的，產生的酸性物質經酸霧捕集器最終被除去，采用這種技術可以將乙炔氣體的純度提高到99%以上。

2.2 運用次氯酸鈉清凈技術

次氯酸鈉清凈技術的原理主要是通過利用0.085%～0.120%的次氯酸鈉所具備的強氧化性，將乙炔氣中存在的磷化氫和硫化氫等雜質氣體進行氧化，最后氧化成為磷酸、硫酸等物質，接下來就是將氣體引入中和塔內，利用酸堿中和反應除去酸性物質，隨后再利用冷卻塔冷卻除去乙炔氣夾帶的過飽和水分。其中次鈉配制方法主要先是使用水、稀堿、氯氣來進行一次配制，一次配置結束后，還需要進行次鈉復配工作，具體做法是將回收乙炔后的廢次鈉代替水在文丘里反應器稀釋一次配制的次鈉，再進行二次 復配。

3 清凈技術具體工藝流程

3.1 運用濃硫酸清凈技術

濃硫酸清凈技術具體工藝流程表現為：粗乙炔從發生工序而來，然后經過冷凝器進行冷凝，接下來再引入水洗塔進行冷卻，冷卻結束后，可以將其在壓縮工序中對其進行加壓，加壓之后粗乙炔氣需要第二次進入水洗塔中進行冷卻處理，一直到其溫度逐漸降到15℃以下，再讓其通過塔頂的除霧器到達濃硫酸清凈塔，粗乙炔氣由下到上，經過與濃硫酸的層層接觸，而將其中所含的硫化氫和磷化氫去除。在進行到這一步的時候，乙炔氣中還存在著大量的酸性物質，接下來需要通過利用中和塔的中和作用進行下一步的精制。濃硫酸經過硫酸的計量泵到達濃硫酸的清凈塔頂，濃硫酸的清凈塔底部的一些稀酸會被冷卻后進入塔中進行循環使用，另一部分會存儲在廢酸罐。但是在運行的過程中要注意三個主要問題。

（1）注意塔的液位要在設定的范圍之內，不能過高也不能過低，這兩種情況都會使硫、磷去除的不徹底，影響乙炔氣的純度。

（2）注意循環酸的濃度要控制在80%～85%，濃度太低會使硫、磷去除的不徹底，濃度高會浪費酸。

（3）注意粗乙炔氣體的溫度，溫度過高會造成塔盤的損壞。通過使用這種清凈技術，可以對其中所含的硫、磷雜質進行有效的清除，不僅制作的乙炔氣更加純凈，還能實現廢水的零排放，保護了生態環境。

3.2 運用次氯酸鈉清凈技術

次氯酸鈉清凈技術具體工藝流程表現為：乙炔氣到達水洗塔之后用深井水對其進行冷卻，再經過5℃的冷卻器進行冷卻，然后進行低壓干燥，依次進入一級、二級清凈塔去除硫和磷等雜質，再依次進入一級、二級、三級的堿塔進行中和處理進入氣柜。雖然有很多廠家對用過的次氯酸鈉溶液進行了回收再利用，但是仍然有一些企業是直接排放的，對于環境造成了一定的不利影響，而且這種技術的用水量十分大，對于水資源也存在一定的浪費，同時也要注意次氯酸鈉的溶液濃度以及pH值防止出現安全問題。

4 兩種工藝的綜合對比分析

4.1 產生的廢液及安全性能對比

4.1.1 次氯酸鈉清凈工藝產生的廢液及安全性能

次氯酸鈉清凈工藝在運用的時候，粗乙炔氣從溫度范圍為70～80之間的發生器經溫度調節后進入冷卻塔內將其溫度下降至20℃左右，在這期間內，需要大量的水來進行補充；同時乙炔清凈需要使用次氯酸鈉溶液，次鈉在配置的過程中也會消耗水。一部分廢水回用乙炔發生及次鈉二次配制，還有許多廢液在處理后得不到回傭，給廢水的處理帶來了困難。而這一部分的廢水中只包含了少量的乙炔氣，因此，可以采用乙炔回收項目，對于廢水中乙炔進行回收再利用，這樣的操作一方面可以達到節能降耗的目的，同時還為乙炔廢水處理增添了一道安全保險。

考慮到次氯酸鈉溶液里存在著大量游離的氯，當次氯酸鈉溶液中有效氯的含量達到0.15%以上時，可能產生氯乙炔這種物質極不穩定的化合物，其在遇到空氣時，容易導致著火現象的發生，嚴重時還會引發爆炸。因此，在對次氯酸鈉水溶液進行配制時，必須嚴格按照規范要求進行操作，以免發生氯乙炔爆炸等危險影響到系統運行的安全性。

4.1.2 濃硫酸清凈工藝產生的廢液及安全性能

硫酸清凈法對乙炔氣進行冷卻時使用一種間接型冷卻器和塔內水的自循環的方法，產生的廢水就是從發生器中排出的粗乙炔空氣所攜帶的大量水蒸氣，釋放量約為10～12m3/h，可以完全回用到乙炔發生器。該處理工藝中所產生的廢液主要成分就是廢硫酸，可以被作為“三廢”類產品銷售給磷肥廠，或者配套廢硫酸裂解裝置。

采用乙炔濃硫酸清凈處理工藝因為不需要次氯酸鈉溶液，因此不會嚴重影響到系統的安全性，在其安全性能上也擁有得天獨厚的特點。

4.2 運行費用對比

濃硫酸清凈工藝降低了后續深冷處理負荷，同時，對比次氯酸鈉清凈乙炔工藝，還會降低廢水與乙炔夾帶所帶來的損失，而且使用濃硫清凈乙炔工藝將會降低較多的處理成本。所以企業在選擇清潔技術時一般會選用濃硫酸清潔工藝。

5 結束語

電石干法乙炔生產工藝運行過程中會產生大量的硫磷沉積，影響PVC的生產效率和質量，我國目前采用有兩種清凈技術對硫磷沉積進行預防，主要是次氯酸鈉清凈乙炔工藝和濃硫酸清凈乙炔工藝。通過進行綜合分析對比研究，可以得出，電石干法乙炔生產工藝采用濃硫酸的吸水性、氧化特征來進行乙炔的凈化生產，不僅可以達到環保的目的還經濟，節約清潔成本，同時還不會由于廢液排放中所含乙炔而導致爆炸這類安全隱患的發生。因而，采用濃硫酸清凈方法具有更明顯的使用優勢。