馮越峻，趙旭霞

(內(nèi)蒙古伊東集團東興化工有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 烏蘭察布 012314)

內(nèi)蒙古伊東集團東興化工有限責(zé)任公司(以下簡稱東興化工)采用干法乙炔工藝生產(chǎn)乙炔，該工藝設(shè)計合理，產(chǎn)能大，能耗低，效率高，安全可靠。

東興化工干法乙炔系統(tǒng)從2013年1月開車以來，基本安全穩(wěn)定運行，沒有發(fā)生過任何生產(chǎn)、安全事故，主要是由于裝置設(shè)計合理、生產(chǎn)管理嚴格、工藝操作嚴謹。在干法乙炔生產(chǎn)過程中，氮氣的使用貫穿了整個流程，電石備料、破碎、加料保護、出渣等工序都離不開氮氣的保護。

1 氮氣在干法乙炔生產(chǎn)方面的應(yīng)用

氮氣對乙炔分解爆炸有一定的抑制作用，其原因是氮氣極大地稀釋了乙炔在空間中的分子密度, 降低了氧氣的含量，使乙炔分子與氧分子的間距增大，在它們之間形成惰性氣體屏障，乙炔分子與氧分子碰撞的概率減小，使反應(yīng)速率降低；同時,氮氣在乙炔分解反應(yīng)過程中還可以吸收反應(yīng)熱, 對鏈式反應(yīng)的傳播有抑制作用。

東興化工連續(xù)半年分組對電石粉體系統(tǒng)進行取樣分析，并根據(jù)《大學(xué)化學(xué)與化工安全工程》中第4章“燃燒和爆炸與防火防爆安全技術(shù)”中可燃氣體在惰性氣體中爆炸極限計算公式計算得出乙炔的爆炸上限和下限數(shù)據(jù)，結(jié)果見表1。

表1 乙炔的爆炸極限

東興化工干法乙炔裝置運行過程中，以上設(shè)備內(nèi)乙炔體積分數(shù)沒有超過2%。分析表1數(shù)據(jù)可以看出:在氮氣的保護下，乙炔含量遠低于其爆炸下限。

東興化工通過向干法乙炔生產(chǎn)裝置中引入氮氣，減少了系統(tǒng)中的氧氣含量，降低了反應(yīng)熱量和放熱速率，降低甚至消除了乙炔的可爆性，保證了整個裝置的安全、穩(wěn)定運行。

干法乙炔生產(chǎn)工藝中氮氣的應(yīng)用流程見圖1～圖3。

圖1 電石儲存系統(tǒng)氮氣保護

圖2 粉體系統(tǒng)氮氣保護

(1)由圖3可以看到：加料倉內(nèi)有氮氣通入，其目的是保證電石加料倉與運行中的發(fā)生器存在一定的壓差。正常情況下，加料倉與發(fā)生器壓差保持在0.5～1 kPa，其作用是防止發(fā)生器內(nèi)部的乙炔倒竄，避免含水蒸氣的乙炔進入加料倉與電石發(fā)生反應(yīng)，影響安全生產(chǎn)。壓差不能控制得太高，否則會導(dǎo)致以下問題：①因加料倉壓力較高，稱重倉的電石不能順利進入加料倉，稱重倉內(nèi)會發(fā)生蓬料現(xiàn)象，造成加料倉電石供應(yīng)不足。②壓差太高會將加料倉的原料電石經(jīng)過加料螺旋輸送器吹入發(fā)生器，造成發(fā)生器加料量太大，發(fā)生用水量不足，電石渣水含量低，影響安全生產(chǎn)。在正常情況下，壓差波動范圍較小，加料倉的壓力會比發(fā)生器壓力高0.4～0.8 kPa，可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況隨時調(diào)整。

圖3 發(fā)生系統(tǒng)氮氣保護

(2)由圖3可以看出：發(fā)生器頂部配有氮氣管道，氮氣除用于置換發(fā)生器外，還有一個重要的用途就是為停車備用的發(fā)生器保壓。

濕法乙炔發(fā)生器停止運行后一般采用氣柜保壓方式，而干法乙炔工藝一般不采用這種方式，原因是：①設(shè)備停止運行后，要避免乙炔外泄，造成安全事故；②如果用氣柜回氣給發(fā)生器保壓，在發(fā)生器壓力下降時，氣柜或其他發(fā)生器中帶著水分的乙炔就會補充到停止運行的發(fā)生器內(nèi)，乙炔攜帶的蒸汽進入發(fā)生器冷凝后，形成水滴覆蓋在發(fā)生器層板上，造成層板上的電石渣水含量上升，電石渣含水質(zhì)量分數(shù)超過10%就會導(dǎo)致開車時投料運轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，出渣機開啟困難，攪拌電流上升，攪拌電動機自動跳停；如果電石渣含水質(zhì)量分數(shù)超過30%，層板上的電石渣就會形成漿體，進入出渣機后破壞料封，造成大量乙炔外逸，引發(fā)安全事故，尤其是冬天，這種情況更加嚴重，因此，備用發(fā)生器需要用氮氣保壓。

2 結(jié)語

多年的運行證明，氮氣對干法乙炔的安全生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用，沒有氮氣的保護，干法乙炔裝置就無法安全、順利地生產(chǎn)。今后還應(yīng)對氮氣在干法乙炔中的應(yīng)用不斷完善，以保證干法乙炔生產(chǎn)的安全與穩(wěn)定。