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1、电石法聚氯乙烯湿法乙炔工艺电石法聚氯乙烯湿法乙炔工艺装置技术剖析及优化改进装置技术剖析及优化改进 n n 宜宾海丰和锐有限公司宜宾海丰和锐有限公司nYINBIN HAIFENGHERUI COMPANY LIMITED 一、人们对干法乙炔工艺与湿法乙炔工艺的传统一、人们对干法乙炔工艺与湿法乙炔工艺的传统认识认识n 1、干法乙炔工艺装置有着明显的可持续发展优势，其中设备占地面积少、产能大、收率高、无废水以及利用电石渣制水泥等是干法乙炔工艺装置最突出的特点，具有不可比拟的技术优势。n 2、湿法乙炔工艺装置电石消耗流失大、水量消耗大、废水排放多、污染大，已无法满足可持续发展的需要。二、湿法乙炔工艺与
2、干法乙炔工艺的对比优势分二、湿法乙炔工艺与干法乙炔工艺的对比优势分析析n 针对人们重点关注水量消耗、电石消耗、节能效果、环境污染影响四个主要方面，从工艺技术原理的角度对电石乙炔发生工艺技术进行剖析，湿法乙炔工艺技术仍然具有一些不可比拟的优势。n1、不管是湿法乙炔工艺装置还是干法乙炔工艺装置其电石反应消耗的水量是一致的，最终实际上是湿法乙炔工艺装置由于电石渣浆的压滤、风干过程导致部分水蒸发流失，造成每吨PVC消耗水量比干法乙炔工艺装置多约0.9吨，所占产品中成本是微不足道的，并且不管是湿法乙炔工艺装置还是干法乙炔工艺装置，其电石渣最终均可以制造水泥进行综合利用。n2、湿法乙炔工艺装置电石粒径50
3、mm左右，其电石破碎的机械损失少。并且湿法乙炔电石破碎、输送、发生反应过程工艺流程简洁，运转设备相对较少，运行的动力电消耗低。n3、湿法乙炔工艺装置中电石反应过程是大量的反应水包电石搅拌反应，干法乙炔工艺装置电石反应过程是少量水喷洒于电石表面进行小水量比反应，湿法乙炔工艺装置电石反应的效果及反应的彻底性好。n4、湿法乙炔工艺装置电石发生反应温度均一、反应温度低于干法乙炔工艺装置反应温度约20，反应过程产生的副反应物气体少，乙炔气体的有效成分含量较高。n5、湿法乙炔工艺装置流程简单、运行稳定性强，其对电石的品味要求不高，电石反应的适应性非常强，不会因使用不同品味的电石（电石发气量差异、反应产生的
4、电石渣粘性差异等）导致反应控制难以适应和对设备的堵塞，影响到系统长周期、连续生产效果。n6、不管是干法乙炔工艺装置还是湿法乙炔工艺装置，多余废水产生的源头均粗乙炔气体清净过程中产生的大量废次钠溶液，只有改进了乙炔清净工艺就不会产生多余废液外排造成对环境的污染，同电石发生反应自身工艺没有直接的关系。湿法乙炔工艺装置虽然产生的是含固量为18%电石渣浆，但是同样可以采用电石渣浆压滤进行固液分离，对分离出来的电石上清液全部回收到发生器作为反应水使用，不会有污水外排处理。同时利用配套电石渣干法制水泥装置的余热对压滤后的电石渣进行风干处理，可以将湿法乙炔工艺装置产生的电石渣综合利用制造水泥，不会造成电石渣
5、浆外排或电石渣填埋处理污染环境。n笔者认为：“湿法乙炔工艺装置能耗高、水量消耗大、废水排放多、污染大，已无法满足可持续发展的需要”。这些认识均是人们基于传统湿法乙炔工艺装置的一些根生蒂固的片面的认识观念，简单的认为湿法乙炔工艺装置需要大量水同电石反应，就会造成水量消耗大，最后排放的污水会很多；湿法乙炔工艺装置产生大量电石渣浆出来，就会存在乙炔溶解流失大，电石消耗高和电石渣浆无法后续处理综合使用的问题。n 这些认识只着眼于传统湿法乙炔工艺落后之处和新兴干法乙炔工艺进行简单的比较，只片面看到传统湿法乙炔工艺技术落后的一面，没有充分认识到湿法乙炔工艺装置通过技术改进同样会发生一些实质性的突破，取得很
6、好的效果的另一面。若大胆地对湿法乙炔工艺装置进行技术革新，湿法乙炔工艺技术仍具有可持续性发展空间。三、传统湿法乙炔工艺装置技术现状三、传统湿法乙炔工艺装置技术现状n1、电石破碎、输送过程粗放，传统的电石破碎工艺均采用两级颚式破碎，将300mm粒径的电石经一级颚式破碎机破碎到150mm粒径，再通过链板机输送到二级颚式破碎机破碎到50mm粒径，然后用皮带输送机长距离输送到25m左右高的发生厂房的加料贮斗或电石料仓供发生器使用。整个电石破碎、输送过程的作业线长，完全暴露于大气中，由于电石特有的极易吸水灰化的性质，导致整个电石破碎、输送过程电石的灰化流失非常大。并且电石破碎设备同电石输送设备之间和电石
7、输送设备同电石输送设备之间连接衔接的点位多，在各台输送设备下料衔接点经常会有细小颗粒电石散落，造成部分散落电石暴露于大气中很快灰化流失，最终致使大量的电石在电石破碎、输送的环节白白流失浪费。n2、发生器加料工艺技术落后，电石先加料到漏斗中，再由漏斗加料到发生器上贮斗中，最后由上贮斗拉料至下贮斗中，供发生器反应使用。整个发生器加料过程手动控制，间歇操作，电石漏斗每加一次料一直外加氮进行置换保护，造成大量的电石粉末被置换氮气吹出系统，并且发生器上、下贮斗中的乙炔气体也随置换氮气排放流失到大气中。电石加料过程中电石流失非常大，并且严重污染现场作业环境，若操作员工经验差，技术水平低，加料过程中氮气置换
8、不足，可能导致发生加料过程发生燃烧、爆炸的安全事故。n3、发生器电石发生反应控制粗放，发生器电石的加入量和发生反应用水没有进行自动调节控制，发生器内反应产生的电石渣浆直接靠溢流管溢流出发生器，由于发生器反应压力较低，发生器内、外压差小，受电石渣浆比重、粘度的制约，发生器内电石渣浆控制较低浓度才能保证电石渣浆的流动性，为保证电石渣浆从发生器内顺畅的溢流出来，发生器反应温度控制比较低，最终导致电石渣浆排放量多，电石渣浆中乙炔气体的溶解量增大，电石渣浆压滤成本增多。在实际的生产过程中受电石发气量、电石粒径大小、电石灰分含量的差异均会影响发生反应效果，整个过程几乎没有进行有效调节控制，发生器电石发生反
9、应过程控制粗放。n4、发生器排渣口设置一手动闸阀和程控阀门，生产运行中手动阀门保持长开状态，操作员工根据发生器反应的时间长短，辅以操作控制经验间歇式手动打开排渣程控阀，凭肉眼观察发生器排除的电石渣中异物的状况来控制排放时间。发生器排渣过程人为经验性控制较强，有时排放时间不足，出现电石渣浆中的异物堵塞排渣口，或排放时间过长渣浆夹带未反应完全的小颗粒电石外排。n5、反应产生的电石渣浆全部直接排入渣浆池，再送入压滤单元进行压滤，实现电石渣同电石上清液的分离，分离后的电石上清液送凉水塔冷却降温，再送到发生器做反应水使用，电石渣浆中大量的溶解乙炔气体在电石渣浆压滤分离过程中散发到大气，导致电石渣浆中大量
10、的溶解乙炔流失。n6、传统的乙炔发生工艺装置粗乙炔气体清净采用次氯酸钠溶液清净工艺技术，由于乙炔气体自身的不稳定性限制了次氯酸钠溶液浓度必须控制0.12%以下，粗乙炔气体清净处理过程中使用的次氯酸钠溶液量大，导致粗乙炔气体清净过程中产生大量的废次氯酸钠溶液，远大于电石的反应用水量，使每吨聚氯乙烯产生废次氯酸钠废溶液约3.5吨，致使整个乙炔发生系统水不能平衡，外排废水量大，对环境污染造成威胁。n7、湿法乙炔工艺装置需配套电石渣浆固液分离的压滤、电石渣风干破碎等处理装置，其处理费用折每吨PVC约115元（电价按0.5元/kw.h计，燃煤单价按400元/t计），折每吨PVC电石消耗约30kg。n 综
11、合上述：通过对传统湿法乙炔工艺技术的落后现状分析，找准湿法乙炔工艺技术落实的根源，大胆地采取应对措施，进行技术革新，可以使湿法乙炔发生工艺装置取得实质性的技术突破，并突破其高于干法乙炔工艺装置在电石渣综合利用能耗消耗折电石消耗约30kg/t.PVC的优势。或许随做技术的发展进步，湿法乙炔工艺装置可以做到没有电石流失，做到其他工艺技术不可比拟的地步。四、湿法乙炔工艺装置技术优化改进四、湿法乙炔工艺装置技术优化改进n （一）、电石破碎、输送技术优化改进n 湿式乙炔工艺传统的电石破碎、输送工艺过程技术落后，作业管理粗放、工作效率低下，电石的散落灰化流失非常大。可将电石破碎、输送过程优化改进，实现自动
12、化破碎作业、密闭输送加料的方式。一级破碎机出来的电石采用密闭式的皮带机或链板机输送到二级破碎机，经二级破碎机出来的合格电石采用密闭输送设备，输送到成品电石料仓内进行暂贮存，最后使用密闭输送设备将电石密闭输送到乙炔发生的加料贮斗中供发生器使用，电石的输送、加料实现全线密闭自控加料的方式，并设置自动保安氮气对整个电石破碎、输送系统进行充氮保护。同时在一级电石破碎入口处配套除尘装置收集破碎散落的电石粉尘，密闭返回到成品电石料仓中使用，可大幅度减少电石破碎、输送过程中的电石流失和电石扬尘带来的环境污染。n（二）、发生器电石加料过程技术优化改进n1、电石成品料仓、加料漏斗、下贮斗设置了称重系统，电石破碎
13、过程根据电石成品料仓重量控制破碎机启停，电石的加料过程根据各贮斗的重量自动控制电石加料和各输送设备的启停操作，实现电石输送和加料过程自动化操作控制，做到电石加料过程的无人值守操作控制。通过电石破碎、输送工艺技术优化改进，实现了整个电石破碎、输送及发生器加料过程的全密闭，减少电石的灰化及破碎损失。保守估算可减少电石流失约2835kg/t.PVC，同时解决长期以来电石破碎、输送过程的电石粉尘污染环境的老大难问题，实现生产现场清洁生产。n2、加料漏斗和发生器上、下贮斗设置电石加料过程的氮气置换、保压程序，在加料漏斗和发生器上、下贮斗的电石拉料过程中，交替自动对其进行置换、保压、自动识别置换保压效果，
14、对加料漏斗和上、下贮斗进行有效的置换和严格的气密性实验，保证电石加料过程的安全性；对加料过程中上贮斗置换出来的乙炔气体单独设置低压乙炔液封罐进行回收，有效回收加料过程上、下贮斗乙炔气体，可减少加料排空流失折电石消耗约1.5kg/t.PVC。n3、下贮斗下料梭槽加料到发生器设置变频震荡器，电石加料量根据下贮斗电石重量，经程序计算出其下料速度，自动控制下料梭槽的振荡器变频开度，控制发生器生产负荷，实现发生器电石加料自动化控制。n（三）、电石发生反应控制技术优化改进n1、将发生器内反应产生的电石渣浆直接靠溢流管溢流出发生器的方式，改为发生器靠液位调节阀直接排放发生器内的电石渣浆，采用发生器液位自动调
15、节控制渣浆排放的方式，可以根据电石反应的效果有效提高发生器电石渣浆浓度至18%。有效解决了受发生器内、外压差小，电石渣浆比重、粘度的制约，发生器内电石渣浆只能长期控制在12%左右的难题，一举解决了传统发生器反应温度控制低，电石渣浆量排放量多，电石渣浆溶解乙炔气体流失大和电石渣压滤装置较大的问题。n2、电石渣浆压滤分离出的上清夜全部返回发生器作为反应水继续使用，反应水加入量通过发生器下料梭槽电石加入量和发生器反应温度进行自动调节控制，有效控制发生器内电石反应效果和电石渣浆浓度。n3、发生器排渣口设置上、下两个自动排渣阀，将排渣设置为自动程序操作，根据电石反应效果和电石中异物的多少，设置上、下排渣
16、阀启停的周期。运行期间上排渣阀处于开启状态，程序定时自动排渣时，首先关闭上排渣阀，然后再打开下排渣阀，延时关闭下排渣阀，最后打开上排渣阀即可，重复以上操作便可达到自动定时安全排渣的目的。n（四）、电石渣浆中溶解乙炔回收利用技术应用n传统的湿法乙炔产生的电石渣浆是全部直接排入渣浆池（温度大约为75，浓度为12%左右），再送入压滤单元进行压滤实现固液分离，分离后的电石渣浆上清液送凉水塔冷却降温回用到发生器做反应水使用；在电石渣浆压滤过程中，电石渣浆中夹带和溶解的乙炔95%被压滤后的电石渣夹带走和散发到大气中去，只有少量溶解在上清液中的乙炔回到了发生器。利用乙炔在不同温度或压力条件下，其同水溶液两组
17、分饱和蒸气分压相差较大的物理性质，可将发生器排出来温度85左右的电石渣浆进行抽空减压，使电石渣浆变为沸腾状态，使电石渣浆瞬间闪蒸将溶解和夹带的乙炔气体脱析出来直接回收到乙炔气柜。将电石渣浆中溶解乙炔进行回收利用，折每吨聚氯乙烯可降低电石消耗1013kg之间，回收电石渣浆中溶解乙炔产生的直接经济效益非常显著。n（五）、粗乙炔气体精制技术优化改进n不管是湿法乙炔工艺还是干法乙炔工艺，电石同水的反应比例永远是一样的，每吨电石的反应总水量为0.704t。只是存在湿法乙炔工艺装置电石渣浆压滤只能将电石渣压滤到38%含水量，同干法乙炔工艺装置电石渣中含水量5%消耗水量的差值较大；若PVC电石消耗按1.42
18、t计，每吨PVC产生电石干渣为1.7t，干、湿法乙炔工艺装置折每吨PVC消耗水的差值约为0.9吨，不是人们认为干、湿法乙炔工艺水消耗量差值在67倍之多的概念。n行业中正逐渐推广使用的浓硫酸清净工艺替换次氯酸钠溶液清净工艺有效解决了电石乙炔发生废水外排处理的技术难题，可以直接采用98%的浓硫酸对粗乙炔气体中还原性的硫化氢、磷化氢等有害物质进行氧化处理，每吨聚氯乙烯消耗98%浓硫酸20kg，产生的80%的废硫酸24.5kg。采用浓硫酸清净工艺可使乙炔发生系统处于“欠水”状态，无任何污水外排处理，并且可以直接消化聚氯乙烯离心母液水，有效减少聚氯乙烯离心母液水的处理量。浓硫酸清净工艺装置产生的低浓度废
19、硫酸可外卖给磷肥生产企业作为磷肥生产的原料或直接采用电石渣进行中和反应制成硫石膏作为水泥的添加剂生产水泥使用。氯气按400元/t，浓硫酸按600元/t计，粗乙炔气体采用浓硫酸清净工艺每吨聚氯乙烯可节约成本约19元，减少聚氯乙烯消耗折电石约5kg/t.PVC。n（六）、废水梯级回收利用技术优化改进n1、压滤工序压滤机出来的电石渣浆清液设计为多级溢流澄清，电石上清夜的悬浮物处理到200PPm以下，送到乙炔发生器做反应水直接使用，对电石上清液全部回收利用；n2、乙炔清净单元的水环压缩机液环水、各设备排污水、中和塔置换水、各冷却器冷凝水、水封置换水全部进行密闭排放收集，直接送到发生器作为反应水回收使用
20、，降低电石流失，实现整个乙炔发生、乙炔清净、压滤单元的污水全部循环使用，真正实现乙炔发生工艺装置污水“零”排放。五、结语五、结语n1、通过技术优化、创新、改进，湿法乙炔工艺技术装置完全可以实现无人值守的DCS自动化控制，摆脱现场作业环境恶劣、环境污染严重的高帽；n2、通过技术优化、创新、改进，可以减少整个生产过程的电石流失和将流失的电石进行有效回收利用，大大减少聚氯乙烯电石消耗，改进后的湿式电石法聚氯乙烯装置每吨PVC电石消耗降低3854kg，每吨聚氯乙烯电石消耗降低到1.38t以下的水平，突破聚氯乙烯行业现有的电石消耗水平。n3、从湿、干法乙炔两种工艺流程和原理分析，湿法乙炔工艺流程相对简单、操作控制方便，但是增加了电石渣浆的后处理工序，会导致每吨聚氯乙烯成本增加约115元；干法乙炔工艺流程相对复杂，操作控制要求高，其对电石品质、电石粒径要求比较苛刻，电石反应适应性较差，并且由于小颗粒电石破碎损失高、其少量水喷洒于小颗粒电石表面的反应机理很难超越湿法乙炔工艺大量水包电石的彻底反应效果，最终致使干法乙炔工艺装置每吨PVC电石消耗差异难以抵减相对湿法乙炔工艺装置电石渣综合利用能耗115元的差距，湿法乙炔工艺装置仍然具有非常大的竞争优势，具有可持续性的发展空间。n谢谢大家！