袁捷才

（廣西柳化氯堿有限公司，廣西 鹿寨545600）

廣西柳化氯堿有限公司“10 萬t/a 聚氯乙烯新建項目”于2010 年5 月建成投產(chǎn)，至今已連續(xù)運行了二年多，各項技術(shù)經(jīng)濟指標均達到了設(shè)計要求。項目配套采用干法乙炔發(fā)生工藝，共有2 套乙炔發(fā)生器，每套設(shè)計產(chǎn)能為2 500 m3/h，在試生產(chǎn)初期，此套乙炔發(fā)生裝置運行不太正常，出現(xiàn)不少問題和故障，后經(jīng)過改進、完善，使工藝得以優(yōu)化，生產(chǎn)故障率大大降低，生產(chǎn)能力及各項工藝指標合格率顯著提高，確保了生產(chǎn)的連續(xù)、安全、穩(wěn)定運行。

1 工藝流程簡述

經(jīng)過電石破碎工序初步破碎后的合格電石 （粒徑≤50 mm）， 由輸送皮帶機送入原料電石儲槽，經(jīng)電動振動給料器將電石均勻送入電石高效細碎機進行粉碎， 粉碎后的電石自流進入1# 斗式提升機， 提升至電石振動篩進行篩分處理， 合格粒徑（≤3 mm）的電石進入成品電石儲槽，經(jīng)螺旋輸送機送入2#斗式提升機， 通過2#斗式提升機送至電石稱重槽和電石加料斗備用。 電石振動篩篩分處理后粒徑不合格（≥3 mm）的電石通過溜管回到電石高效細碎機進行再粉碎。

來自電石細碎工序經(jīng)細碎、 篩分處理的合格電石進入電石加料斗， 通過雙螺旋電石給料機將粉狀電石均勻地從發(fā)生器側(cè)面分別送入干式乙炔發(fā)生器的一、二層。在發(fā)生器攪拌和相應(yīng)的發(fā)生水噴射作用下，電石與水反應(yīng)生成乙炔氣體，并從發(fā)生器下部乙炔氣出口排出， 進入除塵冷卻塔進行除塵和冷卻處理。 電石進入發(fā)生器一、二層后，經(jīng)攪拌從發(fā)生器中心孔下落至第三層， 再經(jīng)過攪拌從發(fā)生器三層層板的外周下落至發(fā)生器第四層層板， 在第四層攪拌的作用下，四層層板上的電石從第四層層板中心孔落下至第五層，如此循環(huán)運動，最后電石灰渣從第十層中心孔排出，通過電石渣排出機的作用，電石渣被送入電石渣輸送皮帶機， 通過斗式提升機送入電石渣儲槽，或者直接送到電石渣罩棚，貯存或外運處理。

來自乙炔發(fā)生器的乙炔氣通過自壓進入除塵冷卻塔進行除塵和冷卻， 除塵冷卻塔除塵洗滌水通過噴淋水泵抽送，經(jīng)過噴淋水冷卻器冷卻后，進入除塵冷卻塔進行洗滌冷卻，噴淋水經(jīng)過沉淀、澄清、冷卻后，循環(huán)使用。

出除塵冷卻塔的洗滌水， 靠位差自流入電石渣沉降池， 經(jīng)自然沉降后的上清液自流入清液池，然后， 通過噴淋水泵抽送到上清液冷卻器冷卻后再進入除塵冷卻塔循環(huán)使用。 電石渣沉降池沉降下來的電石渣由渣漿泵抽送到板框壓濾機壓濾， 清液回到清液池，濾渣外運處理。循環(huán)上清液冷卻器配備了清洗液，進行上清液冷卻器的交替洗滌，以清除冷卻器結(jié)垢，保證冷卻器的良好運行狀態(tài)。

出除塵冷卻塔的乙炔氣中含有水蒸氣、硫化氫、磷化氫和少量氮氣。通常，干式乙炔器發(fā)生的乙炔氣中硫化氫含量較濕式發(fā)生器多0.02%～0.05%， 但因原料電石不同，最高可達到將近1%，并且不均衡現(xiàn)象十分明顯。對于這種乙炔氣進行凈化時，濕法乙炔工藝現(xiàn)有的清凈操作較困難， 而且有降低純度的可能。干式發(fā)生器裝置中設(shè)置了單獨脫硫的裝置，預先將硫化氫脫除是比較合理的，所以，出除塵冷卻塔的乙炔氣首先進入列管式冷卻器， 用5 ℃水進行再冷卻，冷卻后的乙炔氣進入脫硫塔，用5%～10%NaOH溶液進行噴淋洗滌，以脫除乙炔氣中的硫化氫。脫硫塔用過的廢堿液排入電石渣沉降池作為除塵洗滌水回收使用。

出脫硫塔的乙炔氣通過正水封進入乙炔清凈工序以脫除殘留的硫化氫、磷化氫、氨、砷化氫等雜質(zhì)氣體。 這些雜質(zhì)會對氯乙烯合成工序的氯化高汞觸媒進行不可逆吸附，加速觸媒活性的下降，其中，磷化氫（特別是P2H4）會降低乙炔自燃點，與空氣接觸會自燃，形成安全隱患，均應(yīng)徹底脫除，所以干式乙炔發(fā)生裝置仍需配備乙炔氣清凈系統(tǒng)。

2 出現(xiàn)的問題及改進措施

干法乙炔發(fā)生裝置建成后，經(jīng)過試運行，主要工藝裝置—電石細碎裝置和乙炔發(fā)生裝置基本達到了設(shè)計要求，取得了預期的效果，但附屬除塵冷卻水循環(huán)冷卻裝置和發(fā)生水裝置暴露出工藝路線長、能耗大、易結(jié)垢、易堵塞、操作繁瑣等問題。 經(jīng)過分析、總結(jié)，實施了一些技術(shù)改造，優(yōu)化了工藝，簡化了工藝流程，取消了3 臺工藝泵，2 個除塵水中間貯槽和1 條皮帶輸送機， 增設(shè)循環(huán)冷卻水管及流量計導淋水管等，使電耗下降，環(huán)境改善，操作更方便，運行更穩(wěn)定。

2.1 上清液冷卻工藝改造

上清液是從清液池泵出的， 直接打入除塵冷卻塔， 用于噴淋剛出乙炔發(fā)生器的高溫并含電石渣粉塵的乙炔氣冷卻水。為了杜絕廢水排放、降低乙炔溶解損失、節(jié)省用水量，這些冷卻水是閉路循環(huán)的，從除塵冷卻塔排出的高溫含塵濁液，通過自然沉降、換熱器冷卻后，變成溫度較低（40～50 ℃）的上清液再噴淋高溫乙炔氣，如此反復循環(huán)。原技術(shù)合作方設(shè)計的工藝流程線路太長、設(shè)備多、操作繁鎖，2 個冷熱上清液貯槽的液面難平衡，增加了設(shè)備的泄漏隱患，設(shè)備的維修工作量和維修費用也相應(yīng)增加。為此，實施了“上清液冷卻工藝改造項目”，只增設(shè)了1 段長約4 m 的? 159 mm×4.5 mm 碳鋼管和2 個DN150的截止閥，使工藝流程得到優(yōu)化。改造前和改造后的工藝流程示意圖分別見圖1 和圖2。

從圖1、圖2 可以看出，改造后的工藝流程非常簡潔、實用，省去了2 個貯槽（每個40 m3），2 臺泵（每臺功率55 kW）。正常生產(chǎn)時，每小時節(jié)電約100 kW·h。

2.2 除塵水工藝改造

干法乙炔發(fā)生器產(chǎn)生的粗乙炔氣不僅溫度高，還含有電石渣粉塵，因此，要在除塵冷卻塔內(nèi)進行噴淋洗滌、冷卻，將粉塵捕集下來，得到純凈及冷卻的乙炔氣。進入除塵冷卻塔內(nèi)的噴淋水稱為上清液，排出的含少量電石渣漿的熱濁水稱為“除塵水”，除塵水流入沉降池自然沉降后， 清液溢流到上清液池循環(huán)使用。 原設(shè)計工藝流程設(shè)備多、操作繁鎖，除塵水貯槽液位很難平衡，經(jīng)常出現(xiàn)抽空或滿溢現(xiàn)象，除塵水輸送泵的機封泄漏頻繁，維修工作量大，維修費用及運行電耗都很高，同時，工藝管道、除塵水貯槽積聚電石渣后，經(jīng)常出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。 為此，實施了“除塵水工藝改造項目”， 取消除塵水貯槽和除塵水輸送泵，將除塵冷卻塔出來的除塵水利用位差直接引到電石渣沉降池。 改造前和改造后的工藝流程示意圖分別見圖3、圖4。

改造后省去了1 個除塵水貯槽（30 m3）和1 臺泵（75 kW），每小時可節(jié)電約70 kW·h，且消除了除塵水輸送泵的泄漏和堵塞，改善了現(xiàn)場環(huán)境。

2.3 電石渣輸送工藝改造

干法乙炔發(fā)生器排出的電石渣為干粉末狀，含水量為8%～12%，溫度為80～90 ℃，在貯存過程中易回潮粘結(jié)及粘堵，在溜槽內(nèi)滑動或撒落時，易產(chǎn)生揚塵，因此，在輸送過程中，應(yīng)盡量避免臨時貯存和設(shè)備間倒轉(zhuǎn)，否則，易發(fā)生堵料、揚塵等故障和環(huán)境污染。實施了“電石渣輸送工藝改造項目”，取消了斗式提升機、2 個電石渣貯槽、電石渣增濕機、星型給料機、2# 排渣皮帶等6 臺設(shè)備， 只用1 條輸送皮帶即把電石渣送到電石渣罩棚， 并且在電石渣輸送皮帶的落料溜槽處安裝水霧噴淋裝置， 利用水霧噴淋除塵，消除電石渣下落時的揚塵。改造前后的工藝流程示意圖分別見圖5、圖6。

2.4 新增保護氮氣管線改造

原技術(shù)合作方設(shè)計的電石細碎工序設(shè)備、 管道是沒有氮氣保護的，由于電石具有吸潮性強，易水解產(chǎn)生乙炔的特性， 乙炔與空氣混合后形成極易爆炸的混合氣體， 當受到電石破碎過程中撞擊發(fā)出的火花或者摩擦發(fā)熱等能量引發(fā)，就會發(fā)生爆炸，是一個比較重大的安全隱患。實施了“新增保護氮氣管線改造項目”，對電石細碎工序的工藝設(shè)備增設(shè)保護氮氣管線及氮氣流量計，當設(shè)備運轉(zhuǎn)時，通入規(guī)定流量的保護氮氣，降低系統(tǒng)內(nèi)的氧含量，縮小系統(tǒng)內(nèi)混合氣體的爆炸極限范圍，這樣可極大地降低系統(tǒng)發(fā)生爆炸的風險。 同時，還通過制訂操作控制規(guī)程，定期（2 h）取樣分析，嚴格控制系統(tǒng)內(nèi)含量小于1%，并做好記錄，確保系統(tǒng)內(nèi)不形成爆炸性的混合氣體。

2.5 乙炔發(fā)生水工藝改造

原設(shè)計的發(fā)生水工藝流程為， 冷卻后的上清液作為發(fā)生水，用發(fā)生水泵加壓后，再經(jīng)流量計計量、調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量后，送入發(fā)生器作為電石的反應(yīng)用水。 通過試生產(chǎn)，發(fā)現(xiàn)發(fā)生器的發(fā)生水噴嘴很快就會堵塞，經(jīng)過分析是因為上清液內(nèi)含有微量電石渣漿，逐漸粘結(jié)在噴咀上造成的。 為此，實施了“發(fā)生水工藝改造項目”， 即增設(shè)1 根DN100 的工業(yè)水管和1 個氣動調(diào)節(jié)閥，利用原冷卻上清液貯槽作為工業(yè)水貯槽，接入比較干凈且價格低廉的工業(yè)水，再經(jīng)發(fā)生水泵加壓后，由流量計計量，調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量后送入發(fā)生器作為反應(yīng)用水。 改造后，發(fā)生器噴咀粘堵現(xiàn)象明顯減輕，霧化效果得到提高，噴嘴清洗周期大大延長，由6 個月延長到12 個月左右，發(fā)生水系統(tǒng)管道、管件、閥門、流量計堵塞現(xiàn)象得到消除，運行的安全性、穩(wěn)定性得到提高。

2.6 其他改進措施

（1）在乙炔孔板流量計前加裝1 根DN50 導淋管，將冷凝液排出，提高乙炔流量計的靈敏度和準確度。

（2）改大原料電石儲槽，將2 個原料電石儲槽由6 m3改大到12 m3， 解決了原料電石儲槽容積小、易滿料外溢的工藝故障，減輕了工人勞動強度。

（3）加固乙炔發(fā)生器排渣機機座，解決了排渣機負荷增大時機座拉裂問題。

（4）除塵冷卻塔噴淋水上水支管由DN40 改為DN50，解決了管內(nèi)結(jié)垢多，使用周期短的問題，使用周期由半年延長到1 年。

（5）電石振動篩進料溜管內(nèi)加裝斜擋板，避免電石對篩網(wǎng)面的直接沖擊， 減少振動篩篩網(wǎng)損壞造成的堵料故障，延長使用周期。

3 運行效果分析

5 000 m3/h 干法乙炔發(fā)生裝置于2010 年5 月建成投產(chǎn)，到2010 年12 月，已連續(xù)運行了2 年。其間，雖然因受聚氯乙烯市場低迷及原料電石供應(yīng)不足的影響，2臺乙炔發(fā)生器只能輪換開1 臺，但經(jīng)過測試和每個月的工藝指標考核， 單臺乙炔發(fā)生器的產(chǎn)氣量達到2 450 m3/h， 達到設(shè)計能力（2 500 m3/h）的98%；乙炔純度（指標≥98.5%）合格率每月均達到100%；電石渣含水（指標為8%～12%）合格率每月均達到97%；電石渣夾帶生電石（指標為零）合格率每月均達到98%；乙炔氣收率每月均達到98%。 主要工藝考核指標已達到設(shè)計要求。 從環(huán)?？己酥笜藖砜?，平均每噸聚氯乙烯產(chǎn)生干電石渣約二噸；平均每噸PVC 產(chǎn)生 “廢水”（指乙炔發(fā)生時加入稍過量的水，用于汽化帶出熱量，后又在乙炔除塵塔和冷卻器中冷凝下來的水，以及沖洗設(shè)備水）約0.22 m3；沒有“廢氣”產(chǎn)生；干電石渣全部外銷給水泥廠、制磚廠、污水中和處理廠等企業(yè)；“廢水” 全部打到公司污水處理站處理合格后達標排放，“三廢” 得到綜合利用及處理，沒有外排，沒有環(huán)境污染。從生產(chǎn)實踐來看，干法乙炔裝置的改造、優(yōu)化是成功的。

4 存在問題

（1）干法乙炔發(fā)生裝置對原料電石的粒度要求比較嚴格，電石破碎設(shè)備多，流程長，即固體物料的粉碎、輸送、貯存等機械設(shè)備多，工藝流程長，電石含有硅鐵等雜質(zhì)，硬度也很大，破碎時又產(chǎn)生粉塵，因此， 造成電石細碎工序機械設(shè)備磨損很快， 檢修頻繁，檢修工作量和檢修費用高。 若設(shè)備維護、管理不細致，或者沒有根據(jù)運行規(guī)律進行預防性檢修，就會頻繁造成設(shè)備故障而停車檢修， 這也是干法乙炔技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵難題。

（2）干法乙炔發(fā)生裝置屬于氣固相反應(yīng)裝置，即電石幾乎是與水蒸氣反應(yīng)，反應(yīng)溫度比較高，發(fā)生器內(nèi)充滿飽和水蒸氣，當發(fā)生器計劃停車，或臨時停車時，溫度下降，水蒸氣冷凝下來后與電石粉結(jié)合并粘結(jié)在發(fā)生器內(nèi)壁、攪拌器、層板上，造成發(fā)生器下料速度減慢，負荷提不上，不得不定期清理。一般地，滿負荷生產(chǎn)時，約半年必須清理1 次，這也會對生產(chǎn)負荷造成一定的影響。

（3）干法乙炔發(fā)生裝置反應(yīng)溫度高（110～150 ℃），造成乙炔氣中夾帶的一些有機物雜質(zhì)比較多， 會在后工序的冷卻、 脫硫設(shè)備中沉積下來， 必須定期清理，如脫硫塔的填料上就沉積熔點為120 ℃，不溶于水、堿、酸，微溶于有機溶劑的黃色、脆性固體雜質(zhì)，造成填料層阻力增大，需定期（約半年）清理，影響到生產(chǎn)的連續(xù)穩(wěn)定運行。

5 下一步優(yōu)化及改進計劃

（1）改進設(shè)備制造性能及質(zhì)量。 由于目前電石破碎、 粉碎機械及設(shè)備均選用通用型礦山機械設(shè)備，其材質(zhì)、硬度、耐腐性能還是達不到長期連續(xù)運行的要求，除多加強摸索、改造外，還要多與機械設(shè)備制造廠家交流、合作，以改進設(shè)備性能，延長機械設(shè)備使用周期，減少檢修工作量，同時，計劃再增設(shè)1 臺永磁除鐵器，提高除鐵效果，減輕硅鐵對破碎機的磨損。

（2）再新增1 套干法乙炔發(fā)生裝置，同時，改進發(fā)生器的攪拌器結(jié)構(gòu)，減輕電石渣粘結(jié)量，延長乙炔發(fā)生器的清理周期， 確保乙炔發(fā)生器檢修時不影響生產(chǎn)負荷。

（3）增加除塵冷卻塔的噴嘴數(shù)量，增加噴淋水量，從而增強其除塵、洗滌、冷卻效果，使有機物雜質(zhì)盡量洗出，減少在后續(xù)設(shè)備中的夾帶、沉積，采用孔隙率更大的填料，減輕填料層的阻力，延長脫硫設(shè)備的檢修周期，使生產(chǎn)連續(xù)、高負荷運行。

6 結(jié)語

干法乙炔發(fā)生裝置經(jīng)過優(yōu)化、改造后，連續(xù)、穩(wěn)定運行了2 年，創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟效益和社會效益，實現(xiàn)了預期的目標。 生產(chǎn)實踐證明，其具有安全、清潔、環(huán)保、投資省、占地面積小、集中控制程度高、電石渣易處理、勞動強度低、乙炔氣純度高、消耗低等優(yōu)點，但仍有一些問題需要進一步改進和完善，尤其是設(shè)備的耐用性能問題和工藝優(yōu)化問題等。