馮越峻

(內(nèi)蒙古伊東集團(tuán)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(tuán)東興化工有限責(zé)任公司(以下簡稱東興化工)位于內(nèi)蒙古烏蘭察布市卓資縣境內(nèi)，現(xiàn)有35萬t/a PVC、10萬t/a PVC糊樹脂、32萬t/a燒堿、3萬t/a三氯乙烯和60萬t/a電石生產(chǎn)裝置，并配套100萬t/a水泥生產(chǎn)裝置。東興化工為PVC裝置配套的乙炔生產(chǎn)裝置采用干法乙炔生產(chǎn)工藝，干法乙炔生產(chǎn)系統(tǒng)自2013年1月開車以來，生產(chǎn)基本達(dá)到國內(nèi)較好水平。在幾年的運(yùn)行過程中，東興化工對干法乙炔裝置不斷進(jìn)行調(diào)整，使電石消耗逐年下降。現(xiàn)就東興化工在干法乙炔生產(chǎn)過程中降低電石消耗所采取的措施進(jìn)行總結(jié)，供同行參考。

1 干法乙炔發(fā)生工藝過程

東興化工干法乙炔生產(chǎn)裝置采用的是深圳市冠恒通科技發(fā)展有限公司從日本金剛石公司引進(jìn)的技術(shù)，該技術(shù)與同類裝置相比工藝較先進(jìn)，設(shè)計(jì)合理，產(chǎn)能大，能耗低，效率高，安全可靠。

經(jīng)過電石車間初步破碎后的合格電石(粒徑≤50 mm)由分料皮帶送入原料電石儲槽，經(jīng)圓盤給料器均勻地送入電石高效細(xì)碎機(jī)進(jìn)行再破碎；破碎后的電石自流進(jìn)入斗式提升機(jī)，由斗式提升機(jī)提升至電石滾筒篩進(jìn)行篩分處理；粒徑合格的電石(≤3 mm)進(jìn)入成品儲槽后，經(jīng)螺旋輸送機(jī)進(jìn)入成品電石提升機(jī)，通過斗式提升機(jī)送至電石稱重倉、加料倉備用；經(jīng)電石滾筒篩篩分處理后，粒徑不合格的電石通過輸送管進(jìn)入高效細(xì)碎機(jī)進(jìn)行再破碎。篩分合格的電石通過雙螺旋電石給料機(jī)均勻地送入干法乙炔發(fā)生器的第1層和第2層。反應(yīng)生成的乙炔氣體從發(fā)生器下部乙炔氣出口排出，進(jìn)入洗滌塔進(jìn)行除塵洗滌處理。電石進(jìn)入發(fā)生器第1層和第2層后，經(jīng)攪拌從發(fā)生器中心孔下落至第3層，再經(jīng)過攪拌從第3層層板的外周下落至第4層層板，在第4層攪拌的作用下，第4層層板上的電石從層板中心孔落下至第5層，如此循環(huán)運(yùn)動，最后電石渣從第10層層板的中心孔排出，經(jīng)皮帶輸送至水泥廠界區(qū)內(nèi)綜合利用。

來自乙炔發(fā)生器的乙炔氣通過自壓進(jìn)入洗滌塔進(jìn)行除塵洗滌，然后進(jìn)入除塵冷卻塔使用上清液進(jìn)行噴淋冷卻。乙炔氣出除塵洗滌塔后，進(jìn)入乙炔冷卻器，用界區(qū)外送來的循環(huán)冷卻水降溫至50 ℃以下，再通過正、逆水封，接入總管，送至清凈系統(tǒng)。

2 降低電石消耗的措施

2.1 保證電石發(fā)氣量

電石發(fā)氣量直接影響乙炔收率：①發(fā)氣量低時(shí)，反應(yīng)后的電石渣量較大，夾帶的乙炔也較多；②電石發(fā)氣量低還會造成電石水解速率降低，反應(yīng)較慢，在沒有完全反應(yīng)的情況下就排出發(fā)生器，夾帶的生電石量增加，進(jìn)而造成電石消耗增加。

2.2 電石粒度對電石消耗的影響

電石經(jīng)過三級破碎以后，粒度應(yīng)控制在3 mm以下，東興化工原來用振動篩，篩網(wǎng)孔徑為3 mm，更換滾筒篩時(shí)更換為4 mm孔徑篩網(wǎng)，經(jīng)過試用后發(fā)現(xiàn)使用4 mm篩網(wǎng)時(shí)電石消耗增加，因此對使用兩種篩網(wǎng)的電石渣進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表1(3#發(fā)生器，雙螺旋進(jìn)料機(jī)轉(zhuǎn)速為15 r/min)。從表1可以看出：使用4 mm篩網(wǎng)時(shí)，生電石含量明顯增加。發(fā)現(xiàn)這一問題后，將滾筒篩篩網(wǎng)重新更換為3 mm孔徑篩網(wǎng)。

2.3 電石渣水含量對電石消耗的影響

電石與水反應(yīng)產(chǎn)生乙炔氣，發(fā)生器內(nèi)第1層和第2層噴淋水的量直接影響電石是否反應(yīng)完全。在干法乙炔電石反應(yīng)過程中，水解反應(yīng)大部分是電石與水直接接觸發(fā)生的，剩下的部分則是通過電石奪取電石渣內(nèi)的水分進(jìn)行的，所以電石渣的水含量直接影響電石是否能反應(yīng)完全。在雙螺旋進(jìn)料機(jī)轉(zhuǎn)速為15 r/min的條件下，對電石渣水含量對電石反應(yīng)程度的影響進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，試驗(yàn)序號對應(yīng)的電石渣水含量見表2，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見圖1。

表1 篩網(wǎng)孔徑對電石消耗的影響Table 1 Effect of mesh size on carbide consumption %

表2 試驗(yàn)序號對應(yīng)的電石渣水含量Table 2 Water content of carbide slag in experiments of different sequence number

圖1 電石渣水含量對生電石含量的影響Fig.1 Effect of water content of carbide slag on unreacted carbide content

從圖1可以看出：隨著電石渣水含量的增加，電石渣中生電石的含量逐漸降低，所以電石渣水含量也是影響電石消耗的主要因素之一。

根據(jù)發(fā)生器運(yùn)行的實(shí)際情況，確定電石渣含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)指標(biāo)為7.5%～11%，一般控制在10%左右。

2.4 發(fā)生器負(fù)荷對電石消耗的影響

在電石發(fā)氣量為280 L/kg的情況下，東興化工乙炔發(fā)生器生產(chǎn)能力可以達(dá)到2 400 m3/h。在幾年的生產(chǎn)過程中，對不同進(jìn)料機(jī)轉(zhuǎn)速情況下電石渣中生電石含量進(jìn)行了分析，結(jié)果見表3,根據(jù)表3作出的折線圖見圖2。

表3 雙螺旋進(jìn)料機(jī)轉(zhuǎn)速對電石渣中生電石含量的影響Table 3 Effect of twin-screw feeder speed on unreacted carbide content of carbide slag

圖2 雙螺旋進(jìn)料機(jī)轉(zhuǎn)速對電石渣中生電石含量的影響Fig.2 Effect of twin-screw feeder speed on unreacted carbide content of carbide slag

從表3、圖2可以看出：隨著雙螺旋進(jìn)料機(jī)轉(zhuǎn)速增加，發(fā)生器負(fù)荷增大，電石渣中生電石含量逐步增大，尤其當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到19 r/min以上的時(shí)候，電石渣中的生電石含量明顯增加。根據(jù)東興化工近幾年的生產(chǎn)情況，在滿足生產(chǎn)要求的情況下，發(fā)生器在雙螺旋進(jìn)料機(jī)轉(zhuǎn)速17 r/min左右(即發(fā)生器負(fù)荷在80%左右)運(yùn)行時(shí)，電石消耗情況較理想，并且也能滿足產(chǎn)量要求。

2.5 發(fā)生器運(yùn)行時(shí)間對電石消耗的影響

發(fā)生器長時(shí)間運(yùn)行后，發(fā)生器層板、內(nèi)壁及耙齒會被電石渣包裹，尤其是發(fā)生器耙齒，被灰粘住形成餅狀，不能很好地將電石梳理開，使電石與水不能充分接觸，導(dǎo)致電石水解速度降低，電石渣中生電石含量增加，影響電石消耗。具體分析數(shù)據(jù)見表4(3#發(fā)生器，雙螺旋進(jìn)料機(jī)轉(zhuǎn)速為17 r/min)。

表4 發(fā)生器運(yùn)行時(shí)間對電石消耗的影響Table 4 Effect of generator operation time on carbide consumption %

根據(jù)以上情況，東興化工規(guī)定發(fā)生器運(yùn)行2 000 h后要進(jìn)行一次徹底清理。

2.6 發(fā)生器反應(yīng)用水對電石消耗的影響

東興化工電石反應(yīng)用水包括上清液和洗滌塔渣漿，其中洗滌塔渣漿是除塵冷卻塔中洗滌乙炔氣后的渣漿。用泵將一部分渣漿輸送至發(fā)生器參加反應(yīng)，其他部分輸送到沉淀池進(jìn)行進(jìn)一步處理。洗滌塔渣漿含固質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%左右，隨著發(fā)生器負(fù)荷增加及運(yùn)行時(shí)間的延長，渣漿中固含量升高，此部分渣漿進(jìn)入發(fā)生器后，渣漿中的沉淀物將電石顆粒包裹形成了氫氧化鈣“膜”，而氫氧化鈣“膜”不能及時(shí)移除，降低了電石水解速率。對發(fā)生器分別使用上清液和洗滌塔渣漿作為發(fā)生用水產(chǎn)生的電石渣進(jìn)行分析，對比數(shù)據(jù)見表5(7#發(fā)生器，雙螺旋進(jìn)料機(jī)轉(zhuǎn)速為17 r/min)。

表5 發(fā)生器反應(yīng)用水對電石消耗的影響Table 5 Effect of type of water for reaction in generator on carbide consumption %

由表5可見：使用渣漿作為發(fā)生用水時(shí)，生電石含量偏高，因此將除塵冷卻塔循環(huán)泵拆除，發(fā)生用水改用上清液。

2.7 其他措施

(1)東興化工干法乙炔裝置是將電石破碎到3 mm以下再送入發(fā)生器進(jìn)行反應(yīng)。進(jìn)行三級破碎時(shí)，如果電石中含有大的矽鐵或鐵塊會損壞細(xì)破機(jī)。為了保護(hù)細(xì)破機(jī)，東興化工在電石輸送過程中增加了滾筒除鐵器。在除鐵過程中，除了帶出矽鐵，還帶出了部分電石。為了回收這部分電石，東興化工又上了一套小破碎除鐵系統(tǒng)，將除鐵器輸送的電石和矽鐵的混合物進(jìn)行分離，進(jìn)一步回收分離下來的電石。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每天可以回收電石約0.2 t，進(jìn)一步降低了電石消耗。

(2)保證電石渣水含量在工藝指標(biāo)要求范圍內(nèi)，其具有兩方面優(yōu)點(diǎn)：①可將電石水解率維持在高水平，降低電石消耗；②可保證出渣機(jī)料封完整，料封破壞的概率降低，乙炔氣不會外泄。

3 結(jié)語

東興化工的干法乙炔裝置已經(jīng)運(yùn)行近4年，經(jīng)過不斷分析，在保證發(fā)生器乙炔產(chǎn)量的情況下，采取了降低發(fā)生器負(fù)荷、提高電石渣水含量、定時(shí)清理發(fā)生器及耙齒等措施，有效降低了電石消耗。在運(yùn)行過程中，還有部分因素影響電石消耗，如發(fā)生器排出的電石渣中含有的大量乙炔氣目前還未進(jìn)行回收，除塵冷卻塔的渣漿水也帶走了部分乙炔氣，在以后的技改過程中，將逐步完善生產(chǎn)工藝，減少乙炔氣的損失，降低電石消耗。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 吳國新，張皋賢.國產(chǎn)干法乙炔裝置運(yùn)行總結(jié)[J].聚氯乙烯,2010,38(2):11-13,31.