乙炔的生产[1]

项目二电石乙炔法生产氯乙烯乙炔生产乙炔净化氯化氢生产粗氯乙烯合成粗氯乙烯净化与压缩氯乙烯精馏•任务一乙炔的生产•任务二乙炔清净•任务三氯化氢的生产•任务四粗氯乙烯的合成•任务五粗氯乙烯净化与压缩系统•任务六氯乙烯精馏渣浆池电石加料器溢流罐发生器喷淋预冷器正水封逆水封安全水封喷淋冷却塔水环式压缩机汽液分离器填料冷却塔乙炔气柜水封乙炔气柜去乙炔清净工业水任务一乙炔的生产1.湿式乙炔发生工艺正水封：单向止逆阀。逆水封：发生器内低压时保持正压。安全水封：发生器内压力过高时，乙炔气排至安全水封泄压。2电石水解反应原理2.1电石CaC2+COCaO+3C（1）工业电石的组成CaC275～83％CaO7～14%C0.4～3%SiO2、Fe-Si、SiC0.6～3%Fe2O30.2～3%CaS0.2～2%MgO、Ca3N2、Ca3P2、Ca3As2少量（2）原料电石应符合的标准项目指标优等品一等品合格品发气量（20℃,101.3kPa）/（L/kg）≥300280260乙炔中磷化氢的体积分数/％≤0.060.08乙炔中硫化氢的体积分数/％≤0.10粒度(5～80mm)的质量分数/%≥85筛下物(2.5mm以下)的质量分数≤5注：圆括号中的粒度范围可由供需双方协商确定表2-1：电石国家标准（部分）（3）电石的发气量与电石成分的关系电石发气量：101.325kPa，20℃下1kg电石与水作用，所得干乙炔体积L。表2-2电石含量与发气量的关系优等品一级品合格品发气量，L/kg≥300280260CaC2，%≥80.675.1469.77(4)电石查定对聚氯乙烯生产的每个环节（电石制乙炔、氯乙烯单体及产品)的树脂流失进行全面调查测定，找出流失环节，便于拟定相应技术与管理措施，减少流失，把电石定额降低到较低的水平。有利于提高聚乙烯生产的经济效益。2.2乙炔C2H2，常温常压无色，比空气略轻，能溶于水和有机溶剂，工业生产中的乙炔因含有硫、磷等杂质而带有刺激性的气味。2.3电石水解反应原理CaC2+HO22Ca(OH)2+C2H2=130kJ/molHCaO+HO2Ca(OH)2CaS+Ca(OH)2HO22+HS2+Ca+(OH)2632Ca3P2PH3HO2Ca3As2+6HOCa(OH)23+2AsH32+Ca+Ca3N2NH3(OH)2632HO2+HOCa(OH)2+2Ca2Si4SiH4杂质气体：磷化氢、硫化氢、氨、水蒸汽、乙烯基乙炔、乙硫醚2.4影响乙炔发生的因素（1）电石粒度的影响过大：水解反应缓慢过小：速率快，放热大，急剧升温而爆炸（2）温度对电石水解反应的影响乙炔总损失减少，电石渣浆含固量上升；反应温度过高将导致排渣困难。高温度低粗乙炔气中的水蒸汽含量小，冷却负荷小从安全生产等方面考虑，以80～90℃范围为好。反应温度℃电石发气量升/公斤加水量吨水/吨电石电石渣含固量％乙炔损失％4024427530017.2818.5919.446.455.975.725.55.25.0602442753008.158.619.1012.7512.0311.462.01.91.8802442753004.384.554.7721.3720.5719.800.910.840.80表2-3反应温度对发生反应的影响（3）发生器压力的影响P0.15Mpa(表压)，T550℃：爆炸性分解低压：乙炔在电石渣中的溶解损失↓；设备泄漏↓。工业：P0.15Mpa(表压)，一般保证压缩机进口一定正压。P实际：发生系统、冷却塔结构、气柜压力及乙炔流量（4）发生器液面的影响过高：乙炔夹带渣浆和泡沫，水易浸入加料器及贮斗。过低：乙炔气大量逸入加料器及贮斗。生产：液面计中部。注意电石渣溢流管安装、排渣时间数量(5)发生器结构的影响高压力低高液面低2.5电石渣(1)成分及数量（副产物）成分：氢氧化钙Ca（OH）2，具有强碱性；硫化物【H2S（乙炔气数十至百ppm、渣浆400～800mg/L）；PH3（乙炔气含数百ppm、渣浆数十ppm）】还含有氨、砷化物、及氰化物等1吨PVC，产生含固量5～15%的电石渣浆9～15吨（含固50%干渣3～5吨），成为该工业最大三废。(2)电石渣状态与含水量的关系液体含水量80～100％，含固量0～20％稠状含水量56～80％，含固量20～44％糊状含水量36～56％，含固量44～64％固体块状含水量0～36％，含固量64～100％(3)应用措施：沉降和脱水等方法利用氢氧化钙；实例：制作砖块；敷设地坪道路；工业或农业中和剂；生产水泥等。(4)水：有害成分，经处理后用作发生器反应用水。3电石水解反应主要设备•3.1乙炔发生器图2-2乙炔发生器示意图多层搅拌档板作用：延长电石在发生器水相中的停留时间，确保大颗粒的电石得到充分的水解。耙齿作：输送电石和移去电石表面上水解生成的Ca（OH）2。以促使电石表面裸露，能够直接与水接触反应。3.2喷淋预冷器、冷却塔和气柜喷淋预冷器：设置于发生器顶部减少乙炔气夹带的电石渣浆；降温预冷、分担冷却塔负荷。预冷器所用水自顶部喷入，由底部流入发生器作为反应用水。冷却塔：一般采用喷淋塔或填料塔。直接喷入冷却水吸收并降低粗乙炔气温度，气体中大部分水蒸汽冷凝；乙炔经冷却降温利于清净塔次氯酸钠溶液对磷、硫杂质的吸收。气柜：发生器与清净两系统的缓冲。特别是在加料系统出现故障时，能在短时间内保证清净系统和后续氯乙烯合成系统的连续操作。3.3乙炔水环泵输送特点：1.叶轮与泵壳间隙大，不易碰撞产生火花。2.工作液为水，抑制乙炔的爆炸性质。3.抽气能力(最高真空度达85％)，输送压力(0.1MPa表压)，排气量(120～630L／min)，4.能量转换效率不高。图2-3水环泵工作原理图水环泵工作原理：叶轮转动时，各叶片小室体积逐渐改变而吸气排气。注意：1.乙炔在高温时易爆炸，故泵内水温要求不超过40～50℃，在水环泵旁附有冷却装置的水分离器，使水能冷却后闭路循环使用。2.乙炔气中夹带有少量电石渣浆，叶轮结垢，影响送气能力，故有些厂家给水环泵加少量废次钠，可以防止叶轮结垢。安全、适合。4乙炔发生系统的生产操作4.1乙炔发生系统的工艺控制指标①原料电石品位≥280L／kg②电石粒度50～80mm③氮气纯度≥99.0%④加料排氮压力40～60mmH2O⑤发生反应温度85±5℃⑥发生器液面液面计中部⑦发生器压力≤6kpa⑧除尘排水温度80-92℃4.2乙炔发生系统开车前的准备工作①检查第一贮斗内是否有电石。②检查发生器的液面和溢流管是否畅通，按工艺流程顺序检查各阀的开闭情况是否正确，搅拌运转是否正常。③检查安全水封，正、逆水封的液面和溢流管是否符合要求，气柜水槽的水位是否在规定高度内。④检查回收水泵地脚螺栓是否松动，油面是否在规定范围内，手盘车灵活无杂音后，启动回收水泵待压力上升至0.4MPa时停泵（待发生器开车时再开泵）。⑤凡清洗发生器后开车，一定要经排氮合格（分析发生器内含氧≤3%）⑥放尽乙炔总管中的存水,用水冲洗溢流管夹套。4.3正常开停车操作程序（1）向第一贮斗加料严格按第一、第二贮斗顺序排氮置换，然后将吊斗内的电石加入。①检查第一贮斗内的电石是否全部放光。②关闭下部加料(气泵)阀门，打开第一贮斗放空阀和氮入口阀，使贮斗内压力在60mmHg左右，以排除贮斗内的乙炔气。③用电动葫芦将装有电石的吊斗从底层吊至发生器顶部，经（电子)磅秤计量后，放至加料漏斗口上。④第一贮斗排气1～2min后关闭氮进口阀，打开上部加料阀，使吊斗内的电石进入第一贮斗内。⑤吊斗电石放完(无响声)后，再活动一下吊斗活门，关闭上部加料阀，开动电动葫芦将空吊斗送至原处。关闭放空阀及氮气进口阀。（2）向第二贮斗加料①当第一贮斗电石加好，即打开下部加料(气泵)阀门，使第一贮斗内电石加入第二贮斗。②如气泵阀门打开，电石不下，可用木榔头或仓壁振动器敲击第一贮斗。（3）开车操作程序：①盘动发生器减速机对轮,使搅拌轴旋转1～2周。②启动发生器搅拌系统。③开动电磁电振机给发生器内加料,开始升温。④根据发生器的温度,自动调节加入发生器的废水量,在开车时一律用回收水,禁止用工业水。⑤根据合成流量及乙炔气柜的高度调节电磁电振器的电流,均匀地向发生器加料,保持发生器的液面。⑥岗位设备每小时巡回检查一次,岗位记录,每30分钟记录一次。⑦操作中应特别注意溢流情况,液面的保持情况,胶圈是否出现高温或裂缝，发生器的压力等。4.3正常开停车操作程序（4）停车操作程序（停一台清理或修理）①当气柜上升到上限高度时，停止向发生器内加料。②发生器继续开回收水和工业水阀，使其反应完毕并把温度降下来。③用水冲洗溢流管夹套1～2分钟。④发生器搅拌连续运转不停。⑤半小时后从发生器底部排渣一次。⑥封正水封1.6m以上关逆水封平衡阀，封逆水封1.2m。⑦打开发生器上的排空阀和氮气入口阀进行排氮处理,从排空管取样分析含乙炔小于1%后停止通氮气。⑧排干发生器内液体,加水冲洗降温,反复几次,停止搅拌。⑨打开人孔,自然通风,用空气置换,并取下搅拌保险,挂上警示牌。⑩从入口进入,用水从上到下逐层清洗干净,清发生器锥底时要打开锥底人孔或排渣考克。4.3正常开停车操作程序4.4紧急停车处理（1）发生器紧急停车——遇到加料岗位火警时紧急停车。①加料工立即向第一贮斗通氮气灭火。②发生工立即停止电磁电振器加料机加料,同时向厂调度和厂领导报告,。③迅速加大向发生器内的通水量,维持发生器正常液位（1/2～2/3视镜）停止发生器排渣。④迅速提高逆水封的液面至满罐。⑤发生器内渣浆,由溢流管排出,以降低发生器温度,发生器一定要保持足够的液面高度,防止溢流管跑气。⑥视火警情况，听从厂调度或班长,工长安排处理。（2）遇到发生器后半部,系统或合成发生火警时的停车处理①发生器立即停止加料,并保持正压。②加大发生器的加水量,降低发生器内温度和渣浆浓度，特别注意气柜高度。③听从班长和技术人员的指挥。（3）突然停电处理（当班班长与调度室联系了解停电原因和停电时间长短）短时间停电：不转换发生器，立即停止加料，维持发生器正压，将逆水封加至满罐，并通知电工将发生器搅拌电源保险取下，适当从发生器排渣箱，溢流夹套补充工业水到发生器，以防渣浆沉降，禁止发生器排渣或负压，听从调度员和分厂有关人员统一调度。长时间停电（超过1小时）则应按如下方法处理：①立即停止向发生器加料，间歇从排渣口排出渣浆，直到发生器排渣口排出清液，温度降低即可停止排渣。②保持发生器正压，立即将正、逆水封用水封到满罐，同时通知电工将发生器搅拌电源保险取下，并将废水泵进出口阀门关好。③从发生器顶部，排渣箱，溢流夹套分别加水，保持溢流畅通和发生器液面经常在视镜范围内。④排渣过程严禁发生器负压，必要时，可以用氮气维持发生器正压。⑤上述工作完成后，将各处工业水阀关小，保持发生器溢流。⑥听从调度员和工厂有关人员统一安排。⑦送电后开车，即按正常开车程序进行。4.4紧急停车处理（4）突然停水处理①立即停止向发生器加料，并通知加料岗位，停止向贮斗加料。②通知班长和调度员，并通知合成紧急停车。③利用废水罐中的废水将发生器内反应未完的电石用完，当废水泵不上水后，停止废水泵，并将进出口阀关好。④必要时，可以将清净塔和次氯酸钠贮槽内合格的次氯酸钠抽至废水罐，并用废水泵抽至发生器，控制发生器温度，严禁将次氯酸钠高位槽抽空。⑤根据停车时间长短，维持发生器正压，间断排渣一至二次。⑥恢复送水后，即按正常开车程序开车。4.4紧急停车处理4.5正常停车检修的处理①将散装电石、吊斗、发生贮斗内的电石全部用完,发生器压力降至3000Pa以下,气柜降到100m3以下停用发生器(不停搅拌和水)。②向发生器和气柜通氮气,当气柜升到500m3时,关闭发生器去气柜的气体总阀。③将发生器逆水封封满,氮气往清净系统至冷凝器底部和缓冲罐排污口排空。④正、逆水封和安全水封放水,并用水冲洗后排氮。⑤当发生器排氮合格后,进行排渣放水,关闭工业水阀。⑥系统排氮合格后停止排氮,停发生器搅拌,打开人孔让空气对流,取样分析含氧≥20%,含乙炔小于0.5%为合格。