曹戰(zhàn)國

(唐山三友氯堿有限責任公司，河北 唐山 063305)

近幾年，我國在安全、環(huán)保方面的法規(guī)越來越嚴格，對單位產(chǎn)品綜合能耗的標準進一步提高。2003年中國PVC反傾銷勝訴以后，高利潤和低技術(shù)門檻吸引了大批投資者進入PVC行業(yè)[1]，大量裝置低水平重復建設，存在很多安全隱患。乙炔屬于易燃易爆氣體，PVC行業(yè)曾發(fā)生多起乙炔生產(chǎn)系統(tǒng)著火及爆炸事故，因此乙炔站的安全問題顯得尤為重要。在環(huán)保方面，為了達到國家環(huán)保標準的要求，企業(yè)付出了高額的經(jīng)濟代價。電石、水等的消耗直接關(guān)系到PVC的生產(chǎn)成本，是PVC企業(yè)一直重視的問題，必須深入研究和創(chuàng)新。筆者深入PVC企業(yè)進行實地調(diào)研及認真研究，提出了乙炔站安全、環(huán)保、降耗的改進措施，供同行參考。

1 安全

1.1 電石卸車、破碎及上料系統(tǒng)

1.1.1 電石卸車

PVC行業(yè)內(nèi)電石卸車有2種方式：①實行24 h晝夜卸車，一邊卸車一邊上料，盡量減少電石在破碎前的存放時間；②利用白天時間集中卸車并上料，晚上及夜間不卸車只上料。在電石卸車布袋除塵方面，一些企業(yè)沒有相關(guān)設施，一些企業(yè)雖有設施但并未有效利用。因此，在電石卸車除塵方面有些企業(yè)尚未達到國家安全職業(yè)衛(wèi)生標準要求。

針對上述問題，通過走訪、調(diào)研，為真正達到國家職業(yè)衛(wèi)生環(huán)境含塵標準≤8 mg/m3的要求，建議在設計或改造電石卸車除塵裝置時，設計幾個專門用于卸車的固定吸塵裝置，每個卸車吸塵裝置每次處理1輛車，采取“一車一卸一上(電石上料)”的方式。根據(jù)目前實際運輸電石的車輛情況，建議卸車吸塵裝置為長13 m(比電石運輸車廂長)、寬4 m、高5 m的吸塵箱體，此箱體5面封閉(其中頂部封閉，并外延2.5 m)，13 m長的一個側(cè)面設置2個吸塵風口，另一側(cè)面為停放電石車廂的位置，采用鏟車進行卸車。為防止電石粉塵擴散，風機的吸塵風速應大一些，取0.5～1.0 m/s為宜。1套卸車吸塵裝置需用15萬～20萬m3/h風量的引風機，并配套布袋除塵器。為防止風化，布袋除塵器收集的粉塵采用倉泵自動輸送方式送至發(fā)生器電石開放斗。電石卸車除塵裝置示意圖如圖1所示。

圖1 電石卸車除塵裝置示意圖Fig.1 Diagram of dedusting device used for carbide unloading

1.1.2 電石破碎

PVC行業(yè)中大多數(shù)企業(yè)都采用粗破、細破兩級破碎，設備一般采用國產(chǎn)顎式破碎機，個別企業(yè)只采用1臺國產(chǎn)顎式破碎機通過一級破碎即可使電石粒徑達到要求，除塵一般采用布袋除塵器。在實際運行中主要的問題有：① 國產(chǎn)顎式破碎機故障率高，粗破時大塊電石經(jīng)?？ㄗ〈制茩C入口，或電石上料夾帶其他異物導致入口卡料。②因除鐵器效果不好，導致矽鐵等雜質(zhì)進入細破機，使細破機卡料，嚴重時會損壞細破機。③粗、細破機因吸塵口設計及除塵管道、風量設計不合理，導致除塵效果不理想，達不到國家安全職業(yè)衛(wèi)生標準要求。

近幾年，筆者調(diào)研了冶金等行業(yè)破碎機的使用情況，建議粗破機選用國際知名廠商的顎式破碎機，其運行穩(wěn)定，故障率低。這些設備在國內(nèi)冶金、采礦行業(yè)應用較普遍，值得氯堿行業(yè)借鑒。為防止粉塵擴散，粗破機最好放置在地面以下，采用地坑式上料，并設置吸塵收集護罩。細破機建議選用國際知名廠商的圓錐形細破機，其特點是破碎過程在封閉空間中進行，粉塵不易外逸，只在電石進、出口產(chǎn)生少量粉塵，設置吸塵收集護罩后也較容易收集。為達到除塵效果，建議各個吸塵口的風速不小于2.0 m/s。為防止風化，布袋除塵器收集的粉塵采用倉泵自動輸送方式送至發(fā)生器電石開放斗。

除鐵器的選型及設計對保護細破機的穩(wěn)定運行至關(guān)重要，否則較重的矽鐵等雜質(zhì)進入細破機后容易導致細破機軸承損壞。此方面可以調(diào)研大型電廠、港口煤炭輸送行業(yè)如何除鐵，并加以借鑒。建議在粗破機至細破機之間設計3道大磁力除鐵器，磁場強度以150 G(高斯)為宜。之所以選擇大磁力除鐵器，主要是考慮有些雜質(zhì)較重，甚至可能達到50 kg左右，需要150 G的磁力才能將其除掉。之所以選擇3道除鐵器，主要是考慮有些雜質(zhì)可能壓在電石下面，只設置1道除鐵器的話可能有所遺漏。

1.1.3 電石輸送及料倉

PVC行業(yè)中大多企業(yè)采用皮帶運輸，有些企業(yè)為了節(jié)省占地空間采用斗提機輸送；電石料倉則采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。存在的問題主要有：粗破機、細破機、皮帶之間的倒料口、料倉進出口、發(fā)生器開放斗進料處等位置二次揚塵污染嚴重；電石料倉可能聚集乙炔氣，有空爆危險。

為了防止電石料倉聚集乙炔氣，建議在料倉頂端以下1 m位置處安裝乙炔或氧氣在線分析檢測儀，并利用電石料倉頂部的除塵吸風裝置分離出部分氣體。除塵吸風裝置的除塵口安裝于料倉頂部的4個角，不間斷吸風。不建議電石料倉下部設置充氮設施，因乙炔氣的密度比空氣小，其主要聚集在電石料倉頂部，要想用氮氣將乙炔氣趕出，需要的氮氣量較大，經(jīng)濟上不合算。定時從電石料倉中上部取樣分析乙炔或氧氣的含量，來校驗在線分析儀的準確度。在粗破機、細破機、皮帶下料口、電石料倉進出口等揚塵點，要設計較長距離的粉塵收集防護罩，并注意吸風口風速應大于2 m/s。在發(fā)生器電石進料開放斗處，為防止粉塵飛揚，不僅皮帶下料口要封閉處理，開放斗其他部分也要進行封閉處理。

1.2 乙炔發(fā)生器及乙炔清凈系統(tǒng)

1.2.1 乙炔發(fā)生器

目前，PVC行業(yè)中的乙炔生產(chǎn)技術(shù)有干法和濕法2種，其中應用較多的是濕法工藝。在安全方面，濕法工藝易出現(xiàn)的問題主要為：電石的加料系統(tǒng)、發(fā)生器底部矽鐵排渣系統(tǒng)、發(fā)生器本體和乙炔氣管道等處的乙炔氣泄漏，導致著火及空爆。而干法工藝主要存在的問題為：當電石反應不完全時，排渣后會產(chǎn)生大量乙炔氣導致空爆；發(fā)生系統(tǒng)各個部位因設備腐蝕、老化、震動等原因?qū)е乱胰矚馔庖?，產(chǎn)生著火或空爆。

無論從安全還是降耗角度考慮，避免乙炔氣泄漏是PVC行業(yè)中須解決的關(guān)鍵問題。電石加料系統(tǒng)的組成為開放斗、上儲斗、下儲斗，電石在進入發(fā)生器前逐級下料，中間的上儲斗主要起到隔離置換的作用，電石通過三級儲斗進入發(fā)生器中。PVC行業(yè)中大多數(shù)企業(yè)采用人工遠程加料控制系統(tǒng)，操作人員通過現(xiàn)場敲擊料斗發(fā)出的聲音來判斷每個儲斗內(nèi)電石的下料情況，還屬于半自動化控制。這就需要操作人員時刻關(guān)注發(fā)生器的運行狀態(tài)，勞動強度很大，經(jīng)驗不足的操作人員無法做到安全操作，同時存在操作人員疲勞導致誤操作的風險。近幾年，有些企業(yè)嘗試將加料控制系統(tǒng)升級改造為自動化控制系統(tǒng)，按照實際的操作流程，細化中間控制需要的各項參數(shù)，靠自動化程序?qū)崿F(xiàn)一鍵操作，操作人員只需定期對操作界面進行確認即可，即使出現(xiàn)故障，系統(tǒng)也會及時報警，可隨時切換為手動控制系統(tǒng)，對故障進行處理。每個儲斗均安裝有監(jiān)測裝置，通過監(jiān)測反饋的信號及時得知電石下料情況，使得判斷更加科學、準確。同時，還可在開放斗安裝高清攝像頭，在自動上料過程中進行實時監(jiān)測。上述改造確保了電石加料系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，節(jié)省了人力資源，降低了勞動強度，提高了工作效率，值得行業(yè)推廣。

在反應過程中，電石中摻雜的矽鐵需要定期從發(fā)生器底部排出，這需要操作人員現(xiàn)場操作。DN350排渣管的瞬時排渣量較大，操作人員需要與控制中心密切配合來確認液位情況。在排渣前需要詢問液位，排渣后需要再次詢問，如此反復進行，直到排渣結(jié)束，操作既煩瑣又不安全。目前，有些企業(yè)將發(fā)生器液位信號裝置安裝于發(fā)生器排渣控制區(qū)，操作人員在排渣時可隨時看到發(fā)生器的液位變化，只需在排渣前向控制中心匯報準備，之后完全由操作人員自己控制，安全可靠性較高。此外，還可以進一步研究自動排渣操作，從理論上講是可行的。

1.2.2 乙炔清凈系統(tǒng)

在安全方面，乙炔清凈系統(tǒng)存在的主要問題是：①粗乙炔氣中含有的硫化氫、磷化氫、砷化氫等酸性雜質(zhì)腐蝕設備。②用次氯酸鈉或濃硫酸去除硫、磷等雜質(zhì)的過程中，次氯酸鈉、濃硫酸腐蝕設備，導致乙炔管道、水洗塔、冷卻塔、清凈塔、乙炔壓縮機等局部泄漏乙炔氣，存在著火或空爆的危險。③在配制次氯酸鈉過程中，由于次氯酸鈉濃度不穩(wěn)定，有時有效氯質(zhì)量分數(shù)≥0.12%，導致清凈過程中乙炔與次氯酸鈉劇烈反應，局部系統(tǒng)發(fā)生爆炸。④用濃硫酸清凈時，濃硫酸溫度控制偏高，導致濃硫酸和乙炔發(fā)生劇烈反應，有爆炸的危險。

近年來，為了預防乙炔管道腐蝕泄漏，有些企業(yè)采用了質(zhì)量較好的耐腐蝕材料，如在冷卻塔后采用襯塑、襯膠的管道、塔器，較好地解決了腐蝕導致的泄漏問題。在這2種材質(zhì)中，襯膠的性能更好一些，抗老化時間和使用壽命較長。對于乙炔壓縮機，容易出現(xiàn)腐蝕的部位主要有液環(huán)壓縮機乙炔氣進氣聯(lián)箱、壓縮機筒體、循環(huán)液水冷卻器等，有些企業(yè)將這些部件的材質(zhì)更換為316L不銹鋼，收到了較好的耐腐蝕效果。此外，對乙炔液環(huán)壓縮機循環(huán)液水冷卻器的循環(huán)介質(zhì)定期加堿液來控制其pH值，保證循環(huán)介質(zhì)始終為堿性，并定期補充新介質(zhì)排放舊介質(zhì)。

在乙炔清凈過程中，采用低濃度的次氯酸鈉溶液作為粗乙炔氣中雜質(zhì)的氧化劑，有2種配制工藝。

(1)現(xiàn)場直接配制。

采用燒堿系統(tǒng)氯氫處理工序送來的氯氣、質(zhì)量分數(shù)1.4%～1.7%的燒堿、生產(chǎn)水在文丘里反應器中進行人工配制，并定期對配制濃度以及清凈過后的廢次氯酸鈉濃度進行監(jiān)測取樣，及時調(diào)整次氯酸鈉濃度，以達到徹底去除硫、磷等雜質(zhì)的目的。這種在現(xiàn)場直接配制的方法需要操作人員有較豐富的生產(chǎn)操作經(jīng)驗，才能確保配制的次氯酸鈉含氯質(zhì)量分數(shù)在0.085%～0.120%，且pH值在7～8，否則一旦含氯質(zhì)量分數(shù)≥0.15%且pH值≤7，次氯酸鈉就有可能與乙炔劇烈反應生成氯乙炔而發(fā)生爆炸。另外，如果次氯酸鈉含氯質(zhì)量分數(shù)≤0.06%，則粗乙炔氣中的硫、磷等雜質(zhì)可能去除不徹底。為了更加完善次氯酸鈉配制操作的安全條件，有些廠家在配制后的管道上安裝了在線pH值及ORP在線分析儀，輔助操作人員進行配制，實踐證明其在安全上起到了較好作用。

(2)在燒堿工序?qū)⒏邼舛鹊拇温人徕c溶液稀釋配制成合格濃度的次氯酸鈉溶液。

采用燒堿工序產(chǎn)出的質(zhì)量分數(shù)11%～13%的次氯酸鈉溶液，通過在線質(zhì)量流量計計量加入生產(chǎn)水，配制出規(guī)定濃度的次氯酸鈉溶液，可實現(xiàn)自動化控制，次氯酸鈉溶液質(zhì)量分數(shù)的精度可提高至0.1%，避免了人工手動調(diào)節(jié)閥門的不準確性。此外，大型電石法PVC生產(chǎn)企業(yè)可能有2～3套粗乙炔清凈系統(tǒng)，如果集中在燒堿工序配制次氯酸鈉溶液則更加科學、可靠，同時也是降低人工操作成本的一項措施。

采用質(zhì)量分數(shù)98%的濃硫酸溶液作為粗乙炔氣雜質(zhì)的氧化劑是可行的。但一定要控制好濃硫酸循環(huán)液冷卻溫度(8～10 ℃)及清凈液反應溫度(≤35 ℃)，否則濃硫酸溶液與乙炔可能發(fā)生劇烈反應而爆炸。

2 環(huán)保

2.1 電石渣漿的回收利用

無論濕法還是干法乙炔生產(chǎn)工藝，乙炔站環(huán)保治理的主要難點問題之一是如何對電石渣漿進行處理，使其變“廢”為“寶”。電石渣漿的綜合利用已成為國內(nèi)電石法PVC企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。目前，PVC行業(yè)中電石渣漿的處理主要采用以下4種方法。

(1)將電石渣漿應用于其他化工生產(chǎn)工藝中，作為化工原料。例如，應用于氨堿法純堿生產(chǎn)的氫氧化鈣蒸餾氯化銨生產(chǎn)工序，或應用于氯醇法環(huán)氧丙烷生產(chǎn)中的皂化反應[2]。

(2)用作燃煤電廠煙道氣脫硫處理時的原料。

(3)西部地區(qū)絕大多數(shù)電石法PVC企業(yè)將電石渣漿用于生產(chǎn)水泥。

(4)將電石渣漿壓濾后直接出售，用于周邊道路的建設。

但是，從經(jīng)濟效益上講，除第1、2種方法直接作為化工生產(chǎn)中的原料，經(jīng)濟效益較好外，第3、4種方法基本是處于微利或虧損狀態(tài)。此外，第1、2種方法雖好，但PVC企業(yè)周邊須有相應的配套企業(yè)才可進行回收利用，一般企業(yè)實施難度很大。

目前，PVC行業(yè)中基本都是在利用氧化鈣或氫氧化鈣這2種物質(zhì)。針對于此，唐山三友氯堿有限責任公司通過試驗研究，提出對電石渣漿重新利用再制造電石的電石渣漿利用新方法，供同行參考。具體的思路為：將電石渣漿經(jīng)板框壓濾后(含水質(zhì)量分數(shù)約35%)，在高壓下壓制成球狀，以提高其強度及進一步降低其含水質(zhì)量分數(shù)(5%～10%)，再進行烘干進一步去除水分，并將球狀電石渣加熱到700～900 ℃，使其分解成球狀氧化鈣。試驗結(jié)果表明：氧化鈣的質(zhì)量分數(shù)為95%左右，所含雜質(zhì)(鐵、硫、磷等)的含量也很低。這主要是因為在電石發(fā)生、乙炔清凈的過程中，絕大多數(shù)二氧化硅、鐵等雜質(zhì)都通過發(fā)生器的排渣系統(tǒng)(指濕法乙炔生產(chǎn)工藝)得以去除。清凈后的含磷酸鹽的廢次氯酸鈉溶液經(jīng)處理后再循環(huán)用于次氯酸鈉配制用水，且有30%的廢次氯酸鈉溶液分流去其他工序綜合利用，這樣帶到電石渣漿中的磷酸鹽就很少了[3]。在清凈過程中，硫化物雜質(zhì)經(jīng)氧化后變成硫酸鹽，部分硫酸鹽附著在管道壁上。因此，電石渣中的硅、鐵、磷酸鹽、硫等雜質(zhì)含量很低，最終得到的氧化鈣純度較高。

此外，因工業(yè)上電石生產(chǎn)采用“移動床”生產(chǎn)工藝，這就要求原料蘭炭及氧化鈣必須具備一定的抗壓強度，以保證電石生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的一氧化碳順利排出，即提高氧化鈣的抗壓強度是解決電石渣綜合利用的關(guān)鍵。中國礦業(yè)大學化學與環(huán)境工程學院王志帥等[4]的研究的結(jié)果表明：添加一定量耐高溫材料的黏結(jié)劑后，通過提高成型壓力可以提高氧化鈣的抗壓強度。這是由于黏結(jié)劑在高溫下會形成纖維狀晶體穿插于氧化鈣顆粒之間，顯著提高了氧化鈣的抗壓強度。因此，根據(jù)這一研究結(jié)果，由電石渣制得的氧化鈣經(jīng)提高抗壓強度后，理論上可用于電石的生產(chǎn)。

由于很多電石法PVC企業(yè)都配套有電石生產(chǎn)裝置，因此將電石渣作為電石生產(chǎn)原料循環(huán)利用具有很好的可行性，既降低了電石生產(chǎn)成本，又節(jié)約了礦產(chǎn)資源，希望有實力及感興趣的企業(yè)、科研院所進一步深入進行工業(yè)化研究。

2.2 廢稀硫酸的處理

在乙炔清凈系統(tǒng)中，如采用濃硫酸氧化清凈技術(shù)，那么廢稀硫酸如何處理則成為困擾PVC企業(yè)的難題。這種廢稀硫酸因含有雜質(zhì)，不能直接綜合利用。

目前，有的PVC企業(yè)將廢稀硫酸直接與電石渣漿混合反應后留在渣漿中。筆者認為此種方法不可取，因在反應過程中會產(chǎn)生污染物質(zhì)，對環(huán)境造成二次污染。目前，較好的處理方法是通過加熱來分解稀硫酸，將其分解成二氧化硫氣體，再氧化成三氧化硫來制取濃硫酸。該方法雖然成本略高，但較好地解決了廢稀硫酸的處理問題。

3 降耗

3.1 電石消耗

在電石法PVC生產(chǎn)中，電石原料成本占PVC總成本的70%左右。近年來，隨著電石法PVC生產(chǎn)技術(shù)的進步，在VCM合成、VCM聚合、VCM回收等方面應用了大量的先進生產(chǎn)技術(shù)，逐步實現(xiàn)了環(huán)保、節(jié)能、降耗的目的。因此，在電石法PVC生產(chǎn)中，在保證電石質(zhì)量穩(wěn)定(平均電石發(fā)氣量≥292 L/kg)的前提下，降低電石消耗的關(guān)鍵因素是乙炔站的管控。目前，PVC行業(yè)中電石單耗差距較大，電石單耗較低的為1.32 t，較高的為1.40 t。乙炔站影響電石消耗的因素主要有以下3個方面。

3.1.1 電石卸車、破碎、上料系統(tǒng)

如果采用白天集中卸車，晚上不卸車的電石卸車方式時，電石在空氣中暴露的時間較長，部分電石粉化嚴重。對電石罩棚中的電石進行粉化試驗，結(jié)果表明：在沿海地區(qū)，粒度500 mm左右的電石，春季放置24 h后粉化比例大約是1.5%，夏季是2%～2.5%(雨季是3%～3.5%)，秋季是1.5%，冬季電石粉化比例最低，是0.5%～1%。因此，采用“一車一卸一上”的卸車方式能降低電石消耗。

電石粉塵的回收利用也影響電石消耗。電石在卸車、粗破、細破、料倉上料過程中，利用布袋除塵器可回收產(chǎn)生的電石粉塵。目前，多數(shù)PVC企業(yè)采用人工裝卸回收至電石料倉的方式。這種方式電石的自然粉化率高(因整個過程中細小的電石粉塵在空氣中停留時間較長)，又會使電石粉塵產(chǎn)生多次揚塵，不符合安全環(huán)保規(guī)范的要求。目前，較好的電石粉塵回收輸送方式是采用密閉倉泵將粉塵自動回收至乙炔發(fā)生器進料斗，可以達到安全、環(huán)保要求，同時又可降低電石粉化率、節(jié)約人力，值得行業(yè)推廣。有些PVC企業(yè)考慮電石粉塵回收利用不安全，在發(fā)生器中可能產(chǎn)生爆氣危險，因此沒有進行回收利用。實踐證明：及時、間斷地少量回收利用電石粉塵，不會產(chǎn)生爆氣危險。

3.1.2 乙炔發(fā)生裝置

乙炔發(fā)生裝置是乙炔站的核心部分，也是影響電石消耗的主要因素，存在的問題主要有以下4方面。

(1)控制好乙炔發(fā)生器的反應溫度。電石的水解反應是放熱反應，如果控制溫度過高，到達95 ℃以上時，會導致反應劇烈，存在安全隱患，此時乙炔氣會發(fā)生自聚反應生成乙烯基乙炔等雜質(zhì)，并使乙炔氣水含量增大。常壓下乙炔氣在水中的溶解度隨溫度變化很大，1 m3水在70 ℃下可溶解0.25 m3乙炔，在80 ℃下為0.15 m3，在85 ℃下為0.10 m3，在90 ℃下為0.05 m3。因此，從安全、消耗整體綜合分析，乙炔發(fā)生器的反應溫度應控制在85～90 ℃。此外，PVC行業(yè)中普遍應用的電石渣漿乙炔回收技術(shù)，也是一個較好的降低電石消耗的措施。

(2)控制好乙炔發(fā)生器的排渣次數(shù)。根據(jù)電石在水中的溶解度計算得出，在正常排渣次數(shù)(即4斗進料排渣1次)、反應溫度85 ℃的條件下，排渣對電石單耗的影響幅度為1.5～2.0 kg。目前，因各個PVC企業(yè)的電石質(zhì)量各不相同，乙炔發(fā)生器的排渣次數(shù)也不盡相同。排渣較頻繁的為電石進料2次排渣1次，排渣較少的為電石進料8～10次排渣1次。根據(jù)經(jīng)驗可知，排渣次數(shù)多是導致電石消耗高的原因之一。因此，根據(jù)電石質(zhì)量的不同，在保證生產(chǎn)安全、穩(wěn)定的前提下，應盡量減少排渣次數(shù)。若能從4斗進料排渣1次延長到8斗進料排渣1次，則可降低電石消耗0.75～1 kg。

(3)對電石給料下儲斗設置氮氣保護，可有效防止純度較高的乙炔氣上升至上儲斗內(nèi)，避免上儲斗活門打開時乙炔氣外排浪費。目前，PVC行業(yè)內(nèi)的大多數(shù)企業(yè)都在發(fā)生器下儲斗處設置了氮氣沖量保護裝置，保證微量氮氣在下儲斗以下形成密封的云團，既可有效阻擋乙炔上升，又不會對乙炔純度造成影響。下儲斗氮氣保護裝置示意圖如圖2所示。

圖2 下儲斗氮氣保護裝置Fig.2 Nitrogen protective device for lower hopper

(4)當電石發(fā)氣量≤290 L/kg時，應控制好發(fā)生器底部的給水量。目前，PVC行業(yè)中的濕法乙炔發(fā)生器，一般是按照電石發(fā)氣量在290 L/kg以上設計的。相應地，電石自發(fā)生器上部移動到發(fā)生器底部一般按照20 min來設計。當電石發(fā)氣量為290 L/kg、電石粒度為50～80 mm時，電石完全水解的理論時間約為16.57 min。若電石發(fā)氣量≤290 L/kg時，電石反應速度降低，電石在發(fā)生器中不能徹底反應，未反應的電石被渣漿包裹得很嚴密，只有靠發(fā)生器底部大量給水才能將包裹在電石外部的渣漿及時沖洗掉，電石才能和水進一步接觸繼續(xù)發(fā)生反應；否則，未反應完全的電石就隨著渣漿排出發(fā)生器而造成浪費。因此，當電石質(zhì)量較差時，必須加大發(fā)生器底部的給水量，才能使電石反應完全，降低電石消耗。

3.1.3 乙炔氣清凈系統(tǒng)

在正常生產(chǎn)中，乙炔氣清凈系統(tǒng)對電石消耗的影響較小。需要完善的方面主要是做好乙炔冷卻器冷凝液、乙炔氣柜排水、乙炔管道輸送倒淋液、乙炔液環(huán)壓縮機循環(huán)液排放液等及時密閉回收至發(fā)生器廢水罐，因為它們都溶解有乙炔氣。此外，為降低電石消耗，對含有乙炔的廢次氯酸鈉溶液也不能直接排放，可以將其密閉回收至發(fā)生器廢水罐，或經(jīng)過真空脫除乙炔后外送到其他工序。

3.2 水消耗

在電石法PVC生產(chǎn)中，如果將聚合廢水經(jīng)處理后綜合再利用，那么水消耗主要產(chǎn)生在乙炔站。理論上，1 t電石水解需要用水0.56 t[5]。對于濕法乙炔生產(chǎn)工藝而言，電石渣漿經(jīng)板框壓濾后，一般含水質(zhì)量分數(shù)為35%，則1 t電石產(chǎn)生的電石渣漿約帶走0.623 t水，1 t電石理論上用水約為1.183 t。電石單耗按1.35 t計(下同)，則生產(chǎn)1 t PVC乙炔站至少需要水：1.183×1.35=1.596(t)。對于干法乙炔生產(chǎn)工藝而言，電石渣含水質(zhì)量分數(shù)在5%～10%，按7.5%計，則1 t電石產(chǎn)生的電石渣漿約帶走0.135 t水，1 t電石理論上用水約0.695 t，生產(chǎn)1 t PVC乙炔站至少需要水：0.695×1.35=0.939(t)。因此，干法乙炔工藝最大的優(yōu)勢就是比濕法乙炔工藝節(jié)約了大約40%的水。

對于濕法乙炔生產(chǎn)工藝，電石水解對水的質(zhì)量要求并不高，如何綜合利用所產(chǎn)生的廢水十分重要，要根據(jù)發(fā)生器電石水解反應的狀況及電石渣漿的不同應用，綜合考慮廢水所含有的雜質(zhì)成分?，F(xiàn)根據(jù)PVC行業(yè)內(nèi)的經(jīng)驗，提出以下3點建議。

(1)對于發(fā)生器反應用水，如果其來自聚合離心母液及聚合釜沖洗廢水，其中若含有微量的有機表面活性劑，或廢水中含有有機高級酸，則在發(fā)生器內(nèi)會同氫氧化鈣發(fā)生反應，生成有機表面活性劑，可能在發(fā)生器內(nèi)產(chǎn)生大量泡沫，并使發(fā)生器內(nèi)部壓力上升，影響生產(chǎn)負荷。因此，為了利用好聚合廢水，就要研究調(diào)整聚合配方，減少聚合廢水中的表面活性劑等雜質(zhì)含量。

(2)將電石渣用于生產(chǎn)水泥、修路建設的PVC企業(yè)，要考慮反應用水中含有的氯離子所產(chǎn)生的不利影響。用于生產(chǎn)水泥時，因氯離子含量高會對混凝土中的鋼筋有腐蝕危害，所以要求水泥中氯離子質(zhì)量分數(shù)≤0.06%；用于修路建設時，氯離子含量高也會對環(huán)境產(chǎn)生污染。因此，PVC企業(yè)要嚴格注意反應用水中氯離子的含量，不能回用燒堿淡鹽水、樹脂塔廢水、燒堿機封廢水等含有氯離子的廢水。

(3)用次氯酸鈉溶液清凈粗乙炔時，必須將廢水中的次氯酸鈉處理后再用于配制次氯酸鈉。同時，為防止鹽等雜質(zhì)聚集，必須分離出1/3的量用于其他應用，且分離出的廢次氯酸鈉也必須處理后才能再次利用，現(xiàn)行業(yè)中已經(jīng)有這方面技術(shù)。

4 結(jié)語

安全方面，通過深入研究、借鑒行業(yè)內(nèi)外生產(chǎn)工藝，在電石除塵、除鐵、料倉、發(fā)生器自動加料、排渣、次氯酸鈉配制細節(jié)上須進一步完善，并加大電石破碎、乙炔液環(huán)壓縮機、清凈塔器管道等設備的投入及材料更新改進，使乙炔站更加安全、穩(wěn)定運行。環(huán)保方面，結(jié)合企業(yè)自身實際，深入研究電石渣漿再利用技術(shù)，變廢為寶，提高企業(yè)競爭力。降耗方面，對發(fā)生器操作溫度、排渣頻率、底部的加水量、下儲斗加料充氮、乙炔清凈系統(tǒng)廢水回收、乙炔回收以及發(fā)生器廢水再利用等方面細化操作，進行電石粉塵回收自動化改造，進一步降低電石和生產(chǎn)水的消耗。

[參考文獻]

[1] 邴涓林，李承志.我國PVC產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析[J].中國石油和化工經(jīng)濟分析,2009(7):35-38.

[2] 陳炳謙，曹占國，蘇永學，等.改進生產(chǎn)工藝實現(xiàn)電石渣漿循環(huán)利用[J].中國氯堿,2007(6):41-43.

[3] 呂彥玲,田野,曹戰(zhàn)國,等.電石法PVC生產(chǎn)中廢水除磷、硫技術(shù)研究[J].中國氯堿,2016(4):37-39.

[4] 王治帥,公旭中,王志,等.電石渣制備高強度氧化鈣及其含碳球團循環(huán)生產(chǎn)電石[J].中國氯堿,2017(1):42-46.

[5] 鄭石子,顏才南,胡志宏.聚氯乙烯生產(chǎn)與操作[M].北京:化學工業(yè)出版社,2008.