北京某公司干法乙炔工艺发展历程

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1、干法乙炔工艺发展历程,北京瑞思达化工设备有限公司 李耀文 2010.11.21,干法乙炔工艺发展历程回顾,干法乙炔工艺从2004立项、2006年投产至今，每项工程都有所改进，通过不断发现问题和解决问题，通过大家的共同努力，该工艺在不断完善。回顾这段历程有助于大家对干法乙炔工艺有一个比较全面的认识。,1.北京瑞思达化工设备有限公司简介,公司成立于 2000年5月，瑞思达（RESTART）寓意为：每天都是新起点、满怀激情地锐意进取、开拓创新、永不止步！ 公司成就：开发出24万吨大型PVC旋风干燥 装置、24万吨大型汽提装置、2500标方干法乙炔生产装置、用于火箭燃料加注系统的高压电磁阀等,朝气蓬勃

2、、满怀激情的研发团队,24万吨大型旋风干燥,1.2公司荣誉,在干法乙炔工艺及装备方面获得多项专利 干法乙炔生产装置通过省级鉴定 荣获2008年中国石化协会科技进步一等奖,荣誉证书,奖杯,荣誉证书,荣誉证书,荣誉证书,荣誉证书,专利证书,2.干法乙炔工艺开发背景,PVC需求迅速增长 石油供应短缺 电石法PVC增长迅速 电石渣浆污染严重，电石渣难以利用 国家节能减排的需求,3.干法乙炔工艺基础研究,反应机理 反应温度 反应时间 反应安全,3.1温度控制机理,初始反应阶段反应热使反应物温度升高； 当温度升高到水开始汽化时，高能的水分子需要多次碰撞电石颗粒才有一次反应机会，而只要碰到水滴，能量立即被吸

3、收。换言之，只要有充分的液态水，水的相变吸热速度总是高于电石水解反应的放热速度。因而水的饱和蒸汽压就决定了反应温度； 布料、喷水、搅拌均匀是控制局部温度均匀的必要手段；,3.2反应时间,3.3反应温度,3.4反应的极限温度,3.5反应安全,在完成对干法乙炔工艺及设备的基础研究后，北京瑞思达公司召集行业专家共同研讨该工艺，凝聚集体智慧，以期在实践过程中少走弯路。,4.干法乙炔研讨会,2004年4月19日20日，北京瑞思达公司在香山饭店召开干法乙炔工艺研讨会。18家PVC生产厂的20几位专家参加了此次会议。与会专家在听取瑞思达公司汇报后，提出了许多宝贵的意见与建议，为该工艺的完善与发展提供了支持与

4、鼓励。,与会专家合影,干法乙炔研讨会,5.第一次工业化尝试,2004年10月，北京瑞思达公司与乐山永祥树脂有限公司签订合作协议，决定共同开发干法乙炔新工艺。装置于2005年5月运抵永祥公司，通过双方共同努力，装置于2005年10月安装调试完毕，并完成了假物料试车。永祥公司为推动干法乙炔工艺进步作出了重要贡献。,6.第一次工业化生产,2006年4月，北京瑞思达公司与山东新龙电化聚氯乙烯有限公司签订合作协议，共同推进干法乙炔工艺工业化生产进程。从2006年7月开始安装，同年10月投产、12月31日完成验收，再通过两年多的不懈努力使干法乙炔工艺不断完善，新龙集团对于干法乙炔技术进步所作出卓越贡献几乎

5、怎么强调都不过分。,6.1 2006版工艺流程（发生单元）,6.2 2006版工艺流程（破碎单元）,6.3 干法乙炔的工艺指标,电石的粒径 99% 电石灰水分 8%,6.4干法乙炔的工艺特点,电石灰含水分低,便于利用 节水，节电 收率高 安全,6.5 干法与湿法工艺收率比较,1. 湿法工艺在进料排空置换、渣浆溶解、电石渣吸附和未完全水解等几个方面的损失量统计,2.干法乙炔工艺的排渣损失量和未完全水解的损失量统计,6.5.1.1 湿法溢流溶解损失,乙炔脱析装置能在湿法电石渣浆中回收15kg/t(PVC),6.5.1.2湿法排空损失,L1： 电石排空流失 kg电石/T pvc B： 查定期加电石数

6、 3 斗 ： 查定期时间 1 h V： 储斗体积 4.1 m3 P： 储斗内压力 0.088823 MPa T： 储斗内温度 27 C： 储斗排空前乙炔含量 20 % 300： 标准电石发气量 W0： 查定期pvc每小时平均产量 6 T,6.5.1.3湿法排渣损失,L3： 排渣损失 kg电石/T pvc S： 排渣沟面积 40 m2 H： 计时时间内渣浆槽液面增长高度 0.5 ： 排渣时间 0.5 h ： 渣液重度 1.032 P： 发生器压力 0.088823 MPa ： 70下乙炔溶解度 0.699 l/kg C ： 渣液中干渣含量 13.32 % 300： 标准电石发气量 W0： 查定期

7、pvc每小时平均产量 6 T,6.5.2干法乙炔工艺中的损失,根据链条机内乙炔气浓度和通入的氮气量，根据公式7.18%=x/(25+x)可以计算每小时流失的乙炔气=1.795/0.9282=1.934m,折算为吨pvc流失标准电石=1.074kg. 一吨电石一般能生成含水5%的电石灰1.22吨，按每吨电石灰含生电石0.0661%计算，干法发生器每小时加电石8吨（发气量289l/kg），每小时流失电石6.45kg，折算为吨pvc流失标准电石=1.036kg.,干法乙炔通过排灰和生电石夹带的流失电石数量如下,6.5.3 干、湿工艺比较分析,干法装置上述环节吨pvc共流失电石 2.1kg. 湿法乙炔

8、每吨PVC共流失电石 24kg 干法乙炔较湿法乙炔每吨pvc节约电石 21.9kg.,6.5.4 电石灰节能,可直接供水泥工序使用 湿法乙炔生产的电石渣浆经压滤后含水分仍在35%以上，不能直接供水泥使用 需消耗大量的煤炭资源,6.6 2006版工艺流程的意义,开创性地奠定了干法乙炔工艺发展的基础 节约了用水量，减少了污水处理费用 减少生产过程中的乙炔损失，提高了收率。 开拓电石渣利用的新途径,7. 2007版改进措施,设备改进： 1.水泥行业要求电石渣含水量低于3%； 2.PVC行业要求干法乙炔适应各种电石品质； 两者都要求发生器能够提供更长的反应时间，即从原来的30分钟增加到120分钟；要求

9、排渣机适应范围从原来的含水量520%调整到010%。 安全措施改进 将氮气保护由定性改进为定量；,7.1 2007版发生器内部结构,4.在发生器内部，从上到下湿度逐渐降低，中下部更容易扬尘，将气相出口改到顶部，是减少电石渣夹带的有效措施,1.发生器产量受限于气相电石渣夹带，而不是单层反应能力，因而将反应层数有两层改为一层;最大瞬时处理量为12t/h,额定处理量取决于期望的检修周期和能容忍的气相夹带量； 2.采用可在线清理的喷嘴，有效延长发生器连续使用周期，检修周期3个月； 3. 内部结构的改进，能在8t/h加料量时反应时间增加到120分钟；适应各种品质的电石；配合新的排渣机，电石渣含水量在01

10、0%可调；含水量精度可控制在正负1%；,7.2 等压料封排渣机的局限性,P=P0e(kl/D),等压料封一般用于含水量5%以上的电石渣输送,7.3 干法乙炔工艺安全保障,辅助单元充氮气正压操作是系统安全的必要条件 干法乙炔生产工艺中的安全问题贯穿于生产过程中的每一个单元。充氮气正压操作是系统安全的必要条件之一。破碎工料单元和电石渣输送单元均设置氮气恒压控制装置，工作条件： 粗料仓底部至发生器进料口压力：150Pa240Pa 发生器排渣机至电石渣仓的压力：150Pa240Pa 报警压力：当系统压力小于100Pa时，自动报警 破碎机、筛分机（不使用振动筛）、输送机 气密压力：20kPa 系统安装气

11、密要求：20kPa 运行过程维持正压的最大氮气流量：1015M3/h 系统加装可燃气在线检测报警仪 系统加装氧气在线检测报警仪,7.4 2007版改进对生产水泥的意义,(电石渣含水量低于3%) 1.电石渣无需干燥，直接用作干法水泥原料； 2.缩短水泥生产流程，节约场地及设备，节约能耗。,7.4.1 用电石灰生产水泥，当含水量 超过3%时，需要干燥，其流程如下,7.4.2电石灰干燥设备图（以配套40万吨PVC为例）,8. 干法乙炔用于PVA,粗乙炔中乙烯基乙炔含量较湿法高，影响PVA生产。 采用浓硫酸有效去除有害杂质,8.1.干法乙炔对VAc活性度有直接的影响,“50kt/aPVA生产线及配套工

12、程”中的干法工艺装置于2008年8月建成，化工投料试车流程 一次打通。但在试车过程中发现，干法乙炔对VAc质量有直接的影响，VAc活性度指标上升幅度很大，没法控制，而一旦停用干法乙炔，VAc活性度即恢复正常。,8.2. H2S、PH3处理合格后对VAc活性度的影响 依然没法消除,针对干法乙炔中H2S含量较高（0.020.04%，约为湿法的510倍）且波动较大的情况，在合成工段增设了乙炔预洗系统，包括一个碱洗塔，一个废次氯酸钠预洗塔。预洗系统今年3月1日投用后，干法乙炔中的H2S、PH3能得到控制，但干法乙炔对VAc活性度的影响，只是程度减轻，并没有消除。,8.3. 干法乙炔中的高级炔烃影响VA

13、c活性度,经与高校合作研究得出：干法乙炔相对于湿法乙炔含有较多的乙烯基乙炔、二乙烯基乙炔、乙烯基硫醚等高级炔烃，这类炔烃对VAc活性度影响很大，且影响到VAc的聚合，但现有的预洗+次氯酸钠清净工艺不能去除此类炔烃。,8.4 干法乙炔成分,干法电石气中有14个成分被检测到： 乙炔C2H2 (与N2, O2 和CO2同一R.T.)； 乙炔基乙烯(CHCCHCH2)； 乙醛(CH3CHO)； 烯丁醇(CH2=CHCH2CH2OH)； 氯乙烯(ClCHCH2)； 丙酮(CH3COCH3)，还有一并列成分(75)； 二乙烯基乙炔(CH2=CHCCCH=CH2)； 甲基烯丁基酮(CH3COCH2CH2CH

14、=CH2)； 二乙炔基乙烷(CHCCH2CH2CCH)； 苯(C6H6)； 1,3-庚二烯(CH2=CHCH=CHCH2CH2CH3)； 丁二烯基乙炔(78)； 丁3烯硫醛(CH2=CHCH2CHS)； ？(96, 88).,8.5干法电石气的气相FID定量结果,8.6 湿法乙炔成分,湿法电石气中有8个成分被检测到： 乙炔C2H2 (信号26；与N2, O2 和CO2同一R.T.)； 乙炔基乙烯CHCCHCH2； 乙醛CH3CHO； 戊醛CH3(CH2)4CHO； 丁2炔硫醇； 丁3炔硫醇； 二乙炔基乙烷和丁二烯基乙炔CHCCH2CH2CCH和CHCCH=CHCH=CH2； 丁3烯硫醛CH2=

15、CHCH2CHS.,8.7湿法电石气的气相FID定量结果,8.8干法乙炔浓硫酸清净后结果,Peak# Ret. Time Area Area% 1 1.576 5769069 99.9990 2 3.328 968 0.0002 3 3.986 859 0.0002 4 4.126 516 0.0001 5 4.266 971 0.0002 6 4.516 2016 0.0004 Total 57696029 0.0000 硫酸清洗电石气气相定量结果 1 乙炔； 2 巴豆醛；3 3-烯丁醇；4 3-烯丁醇；5 乙烯基乙炔；6 3-烯丁硫醛；6 乙烯基乙炔；7 3-烯丁硫醛,8.9 经过浓硫酸清净后干法乙炔完全满足PVA生产需要 干法乙炔满足BDO生产需要 干法乙炔满足氯丁橡胶生产需要,9. 2007版干法乙炔流程,10. 2008版干法乙炔流程,11. 200