干法乙炔生产技术现状探索

干法乙炔生产技术现状探索

高小伟,陈龙,刘显明,方圆

甘肃金泥干法乙炔有限责任公司  737100

摘要：本文基于干法乙炔技术，提出技术使用现状以及工艺流程。在按照我国提出的节能减排发展战略目标后，对该技术提出了合理的改进措施，其中包括粗乙炔气浓硫酸清洁技术、全程计算控制及仿真优化技术等。在对该技术的持续探索中，以下论述着重提出了浓硫酸清净乙炔工艺及废硫酸处理工艺，以此解决以往技术难题，确保该技术具有可观的发展前景。

关键词：干法乙炔生产技术；现状；改进

引言：电石、水的消耗量与聚氯乙烯的成本息息相关，因此， PVC企业对此一直十分关注，需要进一步的研究与创新。在推动技术创新的过程中，企业需明确干法乙炔传统技术，并对传统技术进行合理的改进与探索，以此达到节约能源创效益，挖潜增效降成本的实际成效。

1、干法乙炔技术

干法乙炔的生产工艺主要有乙炔发生、除尘脱硫和乙炔净化。干法乙炔技术是指，将进厂后的大块电石经过一级破碎机破碎后，通过电石粉振动将其置于反击破碎机，破碎后的电石经斗式可被送至振动筛进行筛分；大颗粒的电石可被送至反击式破碎机；粒度小于3毫米的电石，可进入成品的电石槽。粉碎后的电石经双层电动链阀和人斗升运机抬入发电机进料仓后，进行重置，在此过程中，通过特殊的双螺杆进料设备，将电石粉加入发电机中，与蒸汽发生反应，生成乙炔和电石干。

2、干法乙炔生产工艺流程

基于上述提出的技术原理，探究其工艺流程。首先，通过分料带将经电石厂预粉碎合格的电石输送到电石槽中，然后通过盘式供料器将其均匀地送入高效细粉机进行再次粉碎。粉碎后的电石自流进入斗升运器，经斗升运器抬起到电石筛上进行筛分，颗粒度不达标的电石经输送管道送入电石粉高效粉碎机进行再次粉碎；粒度符合标准的电石（<3mm）进入电石槽，并运输至加料仓备用或进入电石称重仓。其次，采用双螺旋电石粉进料装置，将合格的电石粉均匀地送入干法乙炔发生器，电石粉由发电机的一侧进入发电机的第一层和第二层。在此过程中，经过装置的搅拌，可由发电机中央孔向下到第三级，如此反复，最终，电石灰从第十层的中央孔排出。在发电机的搅动和水的作用下，乙炔气体从发生器中排出，进入洗涤塔，经正、反向水封流入污水管道，送入净化装置[1]。

3、干法乙炔生产技术的合理改进

3.1粗乙炔气浓硫酸清洁技术

3.1.1工艺原理

原料电石在二次粉碎后，可将合格的电石放入乙炔发生器内与水进行反应，此过程结束后，可产生与乙炔气体一起的电石渣。生成的乙炔气体被冷却和清洗，然后置于储藏室中。通过压缩机对经过气柜储存的乙炔气体进行压缩，可使用碱性浓硫酸或次氯酸钠来去除其中的杂质，进而与氯化氢发生反应，使之成为氯乙烯。而作为副产品的电石渣，可以作为水泥的原材料，循环使用可以提高企业的经济效益。

3.1.2改进效果

分析乙炔气浓硫酸清洁技术改进效果。在此，采用浓硫酸清洗粗乙炔气中的磷化氢、硫化氢等杂质气体，所需的浓硫量为50公斤/t，根据计算得出PVC30万t/a；乙炔气体为13.2万t，一年所需的浓硫酸6600吨。平均一天约有20t左右的废液，和电石渣发生反应，形成可以用来制造水泥的石膏。而且，经过净化后的废碱液，可以在废硫酸的净化塔中直接使用。该技术的目的在于减少废液的外溢，从而降低对生态环境的影响。

3.2全程计算控制及仿真优化技术

目前，为确保电石炉处于最佳的运转状态，应结合计算机控制以及仿真优化技术，在配料，加料，上料，炉压控制等环节中，可通过此系统研究，保障电石炉控制水平以及所产生的经济技术效果更上一层楼。该体系自身具有以下特征。

3.2.1技术改进后可解决行业难题

全程计算控制及仿真优化技术可以精确地控制电极的长度以及电极端至炉底的实际间距，从而保证电石炉在任何时候的最佳热效率。为实现上述技术效果，可基于控制系统完成输入电极工序，其中应输入电极焙烧热、间隔、工作负荷等，在完成后交由计算机控制系统对其进行压放与升降。

3.2.2满足自动优选最佳操作电阻

在使用该技术后，可保障自动选择最优的工作电阻，确保熔炼过程与电气系统之间的最优配合，保证了电石炉在正常生产过程中能满足高负载、稳定的工作需求。并且，根据电石炉的特性曲线，可产生最大盈利、最小功耗的运用效果。

4、对干法乙炔生产技术的探索——浓硫酸清净乙炔工艺及废硫酸处理工艺

4.1乙炔清净工艺

乙炔发生器在排出的粗乙炔气体后，存在着大量的PH3、H2S等杂质，这些气体对后续的合成工序产生一定的影响，同时也对生态环境造成了一定的影响。因此，针对干法乙炔生产技术的探索可从浓硫酸清净乙炔工艺及废硫酸处理环节出发。该技术通过净化工艺将粗乙炔气体中的杂质去除，得到纯度大于99%的精乙炔气体。

4.2次氯酸钠清净工艺

目前，我国大多数公司的乙炔净化工艺都是以次氯酸钠为氧化剂。这种净化技术已经成熟稳定地应用于我国的生产中。但工艺净化过程中会产生大量的次氯酸钠废液，且其中一部分可以返回乙炔发生器进行二次使用。但是，由于其再生能力的限制，仍然有一些必须向外排放，既造成了废水中的乙炔的浪费，又对环境造成了严重的污染，与国家和企业的可持续发展战略相违背。

4.3浓硫酸清净工艺

浓硫酸净化技术是以98%浓度高的浓硫酸为原料，具有较强的脱水力和较强的氧化能力，并能有效地吸附粗乙炔气体中的水分。同时，将粗乙炔中的PH3、H2S等杂质进行氧化，产生的酸性气体在碱性溶液中和，最后被去除[2]。

图1显示了浓硫酸净化乙炔的流程。粗乙炔气体先经过水洗塔，随后与循环冷却水在水洗塔中进行冷却，除去夹带的电石渣和部分水汽，并将其冷却至35℃。经压缩的乙炔气体经预碱洗涤后，可脱除部分酸性气体。从预碱洗塔排出的乙炔气体，经冷却后再经水洗，冷却到8℃，通过直接接触高浓度的硫酸，将粗乙炔气体中的水分和硫、磷等杂质排出；当浓硫酸的质量含量低于80%时，可用稀硫酸将其抽入废酸池。最后，将二塔排出的乙炔气体置于中和塔，用15%质量比为15%的稀碱溶液中和，使其获得精乙炔气体。

（图1浓硫酸乙炔清净工序流程）

4.4废硫酸处理技术

在乙炔净化过程中，浓硫酸与H2S、PH3、有机物等物质发生化学反应，产生的含各种杂质、色泽发黑的废液，严重影响了废液的循环利用。同时，针对企业所产生的经济效益，其对废硫酸处置是否得当息息相关。为此可按照废硫酸处理技术流程，通过磷肥、磷酸、石膏等步骤对废酸进行处理[3]。

4.4.1废硫酸生产磷肥

废液制取磷肥是以废液为原料，将废液分解成磷矿，制得高浓度的磷复肥，其中产生的反应方程式见（图2）

（图2为废硫酸生产磷肥反应方程式）

由于磷矿中存在大量的金属杂质，因此，湿法生产的磷酸盐无法达到工业、食品等标准，这种现象问题也降低了对硫酸的杂质的处理需求。在此，可将乙炔净化废液为原料，将废液中的磷酸引入到磷肥中。结果表明，采用这种工艺不仅可以回收废液，而且可以改善肥料的质量。

4.4.2废硫酸生产磷酸

在工业上，磷酸通过硫酸来分解磷矿产出，将废硫酸制取磷酸分为两个工序：一是纯化废硫酸，二是湿法萃取。例如，使用加入空气地吹除方法，采用高温气体连续气化氧化废液，将废液中的易挥发性成分和碳化沉淀进行分离，并将纯化的硫酸与纯化的硫酸按照一定的比例混合，在完成该工序后，通过对磷矿浆的提取、洗涤、过滤，得到稀磷酸。目前，该法已经通过了中试，尚未实现工业化，如果能实现工业化，将为废液的治理开辟一条新的道路[4]。

结束语：综上所述，对重点工业企业而言，制定出清晰、量化的指标，是实现高质量发展的关键，也是促进绿色、低碳转型的重要一步。在此，依据干法乙炔生产技术的改进与提高，可以使能源消耗、碳排放、能源效率等“心中有数”，真正依靠技术支持，充分立足本地发展实际，建立系统化思路，并积极推进重点领域节能减排和绿色转型，确保如期实现碳达峰目标。

参考文献：

[1]柴晶. 基于电石干法乙炔生产中应用工艺清净技术的相关研究[J]. 化工设计通讯,2021,47(12):54-55.

[2]艾力江·卡哈曼. 电石干法乙炔生产工艺清净技术研究[J]. 建筑工程技术与设计,2020(6):423.

[3]史耀参. 干法乙炔装置运行中的技术改进[J]. 辽宁化工,2021,50(6):808-810.

[4]牟秀娟,朱干宇,颜坤,等. 干法电石渣性质分析及乙炔气逸出行为研究[J]. 化工学报,2021,72(2):1107-1115.