干法乙炔生产技术及现状

1、毕业论文干法乙炔生产技术及现状作者：陈进2014年2月致谢三年的读书生活在这个季节即将划上一个句号，而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。三年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在论文即将付梓之际，思绪万千，心情久久不能平静。 伟人、名人为我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和赞美献给一位平凡的人，我的导师。我不是您最出色的学生，而您却是我最尊敬的老师。您治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄阔，为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念，树立了宏伟的学术目标，领会了基本的思考方式，从论文题

2、目的选定到论文写作的指导,经由您悉心的点拨,再经思考后的领悟,常常让我有“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”。感谢我的爸爸妈妈，焉得谖草，言树之背，养育之恩，无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚谢意! 最后再一次感谢所有在毕业设计中曾经帮助过我的良师益友和同学，以及在设计中被我引用或参考的论著的作者。摘要干法乙炔工艺比较传统湿法乙炔制备来说，是使用略多于理论量的水以雾态喷在电石粉上使水解，产生的电石渣为含水量很低的干粉末，因此称之为干法乙炔工艺，经过多年研究

3、和改进，干法乙炔工艺日趋成熟化关键词：市场发展 技术要求 应用前景目录目录1 引言.2 反应原理.3. 乙炔工艺方法简介.3.1国外乙炔工艺概况3.2 电石法乙炔工艺3.3 烃类裂解乙炔工艺3.4 国内乙炔工艺概况等）4 乙炔技术方案的比较和选择4.1 安全性4.2 经济性4.3 环保性4.4 干法工艺与湿法工艺的对照4.5 国内干法乙炔生产技术5 结论 参考文献1. 引言近年来，由于石油价格的大幅上涨，国内外石油乙烯法生产聚乙烯醇（PVA）、聚氯乙烯（PVC）的成本也急剧上升。国内电石乙炔法生产的成本凸显优势。2006年国内电石产量1050万吨，国内的PVA、PVC生产主要以电石乙炔法原料路

4、线为主，电石在我国今后相当长的时期内仍然是PVA、PVC的主要原料随着国家节能减排措施的出台及实施，传统的湿法乙炔技术明显不能适应新的产业政策需要，而干法乙炔技术具备实现清洁生产的优势。2007年国家颁布的氯碱（烧碱、聚氯乙烯）行业准入条件（国家发改委2007年74号）中提出：“鼓励干法制乙炔、大型转化器、变压吸附、无汞触媒等电石法聚氯乙烯工艺技术的开发和技术改造。”干法乙炔技术也在2007年5月被国家环保总局列入国家先进污染防治示范技术名录和国家鼓励发展的环境保护技术名录。干法乙炔技术从根本上消灭了电石渣废水，电石渣可直接制水泥，环保、节能方面优势突出。事实上干法乙炔工艺是一个比较简单的工艺

5、，但是简单的事情干好了就是不简单，干法乙炔新技术的成功是电石乙炔化工的一次重要技术革命，电石法聚氯乙烯、聚乙烯醇生产企业的发展带来了广阔前景。2. 反应原理 1.主要化学反应式 （1）乙炔发生CaC2+2H2OCH=CH+Ca(OH)2 （2）杂质反应 CaO+H2OCa(OH)2MgO+H2OMg(OH)2CaS+2H2OCA(OH)H2SCa3P2+6H2O3Ca(OH)2+2PH3(3)乙炔净化1）次氯酸钠配制 2NaOH+Cl2NaClO+NaCl+H2O2)清洗 H2S+4NaClOH2SO4+4NaCl PH3+4NaClOH3PO4+4NaCl3)碱洗 H2SO4+2NaOHNa

6、2SO4+2H2O H3PO4+3NaOHNa3PO4+3H2O2.工艺流程3.乙炔工艺方法简介3.1国外乙炔工艺概况1)电石法乙炔工艺 以煤和石灰石为原料，在电炉中高温下溶解而制得电石，其主要成分是碳化钙。电石与水反应则得乙炔。根据电石和水加入的方法不同，一般可分为湿法乙炔发生和干式乙炔发生两种。式乙炔发生是将电石加入过量的水中发生乙炔地方法；干式乙炔发生是将水加入电石里产生乙炔地方法。过去以湿法乙炔发生为主，随着环保意识提高，国内外先进工艺为干法乙炔发生工艺。2）烃类裂解法乙炔工艺 上世纪六、七十年代，烃类裂解乙炔有BASF法、SBA法、Montecatini法、Huls法、HTP法、Wn

7、lff法、BASF浸法火焰法、AVCO电弧法等许多工艺技术投入使用。而随着乙炔工业的衰落，近三十年来仅留下部分氧化BASF法（Sachsse-Bartholome法）及电热工艺（Huls Arc工艺） 目前国际上天然气部分氧化法制乙炔及合成气典型工艺有BASF法、SBA Kellogg法、Montecatini法等。其工艺大同小异，主要是裂解炉型不同。目前世界大多数天然气部分氧化法采用BASF工艺。该工艺成熟，安全系数高。3.2 电石法乙炔工艺电石法又分为干法和湿法两种。1）干法    将水喷淋到电石，用电石分解时放出的热量来蒸发水，使产生的水气随同乙炔

8、气一同溢出。电石与水的比为1：11.2，生产的排出物一般为粉末状的消石灰。    优点是生产能力大，乙炔浓度高，消耗水量少（1.2  1.3kgCaC2），设备容积小，一次投资费用少，占地面积少（为湿法发生器的1/4）。乙炔损失少，所得干的Ca(OH)2处理方便，可进一步利用。    缺点是乙炔含杂质较多，反应温度较高，操作控制较难。 2）湿法 湿法是将电石加入水中，放出的热量被过量的水所吸收，一般分解1kg电石需用1015L水，反应后水温通常保持323  353K，生产排出

9、的废物为石灰乳（电石渣液）。优点 是操作平稳安全，设备构造简单，乙炔产品纯度较高，精制简单。缺点 是要消耗大量的水，乙炔也有损失，生产设备庞大，占地面积大，同时需要有一套处理废渣装置。 3.3烃类裂解乙炔工艺 从烃类裂解生产乙炔,在工业上首先是用天然气制乙炔;20世纪60年代以后,发展了用石油烃类裂解联产乙炔、乙烯的方法。因为由烃类裂解制取乙炔是一个强吸热反应,并且生成的乙炔在高温下极易发生分解和聚合,所以需要在极短的时间内供给大量的反应热。通常采用的供热方式有在气体中放电、高温固体表面辐射供热和原料烃部分燃烧,因此将裂解方法分为电裂解法、蓄热炉裂解法和氧化裂解法,其中氧化

10、裂解法又分为完全燃烧法和部分氧化裂解法。乙炔设备生产的乙炔，因为烃类裂解反应过程中生成的乙炔在800以上可以分解为碳和氢,在600650容易发生聚合反应,生成芳烃,所以为了避免乙炔设备生产的乙炔裂解气在高温下的停留时间过长而发生乙炔的分解和聚合,应使高温裂解气在反应后急速冷却至500以下。工业上通常采用的急冷方式有水急冷法和油急冷法。 3.4 国内乙炔工艺概况 目前，国内电石乙炔法以湿法为主，兼有少量干法装置。虽然国内从上世纪80年代开始引进干法技术，但从国内应用的现状来看，干法技术的引进效果并不理想。有的装置改为干法后因为效果不理想或装置稳定性较差，又被迫改回湿法，即使个别装置能够稳定运行，

11、其生产负荷也不高。 电石乙炔法另一个特点是电石渣和电石炉气大部分未回收利用，一方面是需要处理电石渣量比较大，另一方面是电石炉气回收利用比较困难。在电石乙炔的生产过程中，每生产1t乙炔约产生35-40t含水约12%的电石渣浆，这些电石渣浆不仅占用宝贵的土地资源，还会对附近土壤和水体造成污染，对电石渣的回收利用是业解决环境污染问题，实现可持续发展的重要措施。近年来，贵州水晶等一些较大型的厂家拟将电石渣用做生产水泥的原料。 电石乙炔法在生产过程中还会排放大量的电石炉气，以一座10000kVA的开放式电石炉为例，年排放废气量（以每年生产10各月计算）达6亿标准立方米。电石炉气主要是有毒气体一氧化碳（7

12、0%-95%），氢含量较低（10%-2.5%），回收利用困难。与电石炉气的回收利用相比，国内有多家专门的研究机构对焦炉气的回收利用进行了多年研究，近几年以焦炉气为原料的甲醇装置逐渐增多。而国内对电石炉气的回收利用研究是近几年的事情，研究工作相对滞后，只有少数一些厂家用来做燃料，大部分经过简单处理后直排大气。针对电石乙炔法这种高污染的状况，国家发改委于2007年10月12日下发了电石行业准入条件，对采用的技术、炉型和废气、废渣综合利用进行了严格规定。4.技术方案的比较和选择与湿法乙炔发生相比，干法乙炔发生工艺有以下优点4.1 安全性 （1）加料过程中的安全性 电石通过带有密封装置的计量螺旋输送器

13、连续密闭的加入发生器，密封可靠，无需置换，无泄漏，安全可靠。 （2）反应过程安全性 湿法乙炔工艺反应温度为85，干法乙炔工艺反应温度为100-110，生气体中，水蒸气/乙炔体积干法乙炔工艺比湿法工艺乙炔高。蒸汽含量高安全性高。 （3）排渣过程的安全性 排渣过程是连续密闭的，密封压力可调并可靠，排渣机使用等压料封。 （4）故障状态的安全性 当系统突然停电，反应几乎立即停止。无需热和处理。 任何重要设备出现故障，均由程序采用相应的措施进行处理。遇到最严重的问题就停止加料，放映机会立即停止。4.2 经济性 以电石乙炔法年产14万吨PVA为基准，通过比较新工艺（干法乙炔生产工艺）与传统工艺（湿法乙炔生

14、产工艺）在设备投资、运行费用、人工费用、占地面积、乙炔收率、电石渣处理、水处理等几个方面的差异来说明干法乙炔生产的经济效益。（1） 基本建设投资比较 干法乙炔工艺相对湿法乙炔工艺无需沉降及压滤处理。仅此一项即可节约设备及土建投资1626万元（年产14万吨PVA，以2007年价格计算），减少占地2800平米。计提费用包括：压滤工段厂房225万元，沉降池土建845万元，渣浆处理土建47万元，压滤机320万元，设备费用150万元，设他配套38万元。乙炔发生工段的厂房没有差异，设备投资相差无几。（2） 乙炔收率比较 由于加料是连续的，无需置换，加料时没有乙炔气体排除；排出的电石渣是干的，没有溶解损失。

15、干法工艺比湿法工艺提高收率2.5%，电石水解率高达99.85%，没有生电石排出。按照2.02吨电石/吨PVA、电石价格3500元/吨计算，计算干法工艺的成本下降168.6元，每年14万吨PVA节约成本2360万元。（3） 运行费用比较 湿法工艺仅压滤一项需要的总的装机容量达1100kw，电费450万元，设备维护费约94万元。干法乙炔工艺相对湿法乙炔工艺无需渣浆处理，所以降低了设备运行和维护费用。（4） 水消耗比较干法工艺所需要的新鲜水量只有0.72吨/吨电石，全年共消耗新鲜水22.4万吨，其余用水全部是循环使用的次氯酸钠废液，次氯酸钠废液经依次循环使用后刚好与干法工艺用水量达到平衡，使得乙炔车

16、间达到零排放。而湿法工艺的耗水量为2.38吨/吨电石（电石渣废水循环使用），全年共消耗新鲜水74万吨。两者相比，年节水51.6万吨。（5） 电石渣处理费用比较 干法工艺产生的电石渣比湿法工艺压滤侯的滤饼含水量低30%。用湿法工艺每生产1吨PVA产生电石渣滤饼3.96吨，其中含水1.6吨，若用其生产水泥，每除掉1吨水需要150公斤标煤，标煤单价按530元/吨，则生产每吨PVA的电石渣处理费为127万元，而干法工艺产生的电石渣用于生产水泥无需干燥，没年产14万吨PVA节约成本1778万元。4.3 环保性（1） 污废水排放 干法乙炔生产装置所需的水为废次氯酸钠，不仅保护了环境，还回收了溶解乙炔。另外

17、，与干法乙炔工艺配套的还有次氯酸钠废水循环利用工艺，实现整个车间污废水排放。（2） 可实现无粉尘排放 若用电石渣生产水泥，可将其密闭输送至水泥厂。若用于制砖，可适当调整排渣湿度避免扬尘。（3） 气体污染物排放 只有在排渣机出口处的水蒸气中能检测出0.02%的乙炔气体。（4） 固体污染物 所排出的电石渣为优良的制水泥材料，亦可作其它建筑材料。4.4 干法工艺与湿法工艺的对照通过以上对比可看出，干法乙炔发生大大优于湿法乙炔发生。4.5 国内干法乙炔生产技术 近年来，我国PVC逐渐走向国际市场，我国已成为世界上最主要的PVC生产国之一。在我国，电石法PVC占主导地位，但由于过去许多企业对环境和可持续

18、发展没有给与足够的重视，对环境生态等有限资源造成了不可逆转的破坏，使得许多备受地方经济优宠的高利税PVC企业不在享受优惠政策。尽管如此，我国PVC产能仍在扩张。据中国氯碱工业协会统计，2011年年底我国PVC产能达到了2163万t/a产能，2012年1-9月又新增产能132万t/a，同时退出58万t/a产能，净增74万t/a产能，尽管目前在产PVC装置平均开工率仅为60%，但PVC的价格任然没有止跌。根据银河证券发布的研究报告显示：PVC价格从2012年9月底至去年已同比下降16.01%。在此情况下，PVC生产企业出现大面积亏损，据统计，亏损面达到近50%，为近年来最严重的一年。可是经过产业结构调整后，电石法PVC任然是我国PVC行业的主力军，但首先必须突破的仍然是环境污染与治理问题的成本问题。 电石渣将的治理成本与环境问题一直是湿法乙炔工艺的难题，随着我国对节能减排和环保的要求不断提高，湿法工艺产生的环境问题日益受到国家和生产企业的重视，甚至在一些地区间接性的限制了企业的产能扩张。湿法乙炔工艺生产中产生的电石渣将、清净废液以及电石渣中挥发出的各种废气等“三废”带来的环保问题，已经成为电石法PVC是