延长干法乙炔发生装置长期经济运行的研究改造

2023-01-10王鹏飞

河南化工 2022年12期

王鹏飞 , 李静

(河南开祥精细化工有限公司，河南义马 472300)

河南开祥精细化工有限公司乙炔装置是采用北京瑞思达化工设备有限公司干法制乙炔工艺。1，4-丁二醇(BDO)装置按年产9万t设计，装置规模按3套干法乙炔发生装置布置和设计，其中单套乙炔发生器设计产气量为2 000 Nm3/h。乙炔装置生产工序是将经过破碎后粒径≤5 mm的电石在乙炔反应器内与水反应，得到纯度>98.5%(体积百分数)的粗乙炔气送往炔化生产工序。

1 工艺流程简述

电石经颚式破碎机破碎至≤60 mm，由胶带输送机经除铁器除铁后，通过粗料斗提机送入粗料仓，再用盘式给料机送至复合式破碎机，粉碎后的电石(粒径≤5 mm)经混料斗提机提入滚筒筛；筛分合格的物料进入细料仓，不合格的则返回复合式破碎机继续参与破碎；细料仓中的物料由细料斗提机提升至缓冲料仓；电石经由计量给料机均匀可控地加入发生器，水经过比值调节后由喷嘴均匀地以雾态喷在电石粉上使之水解；产生的粗乙炔由发生器中部出气管排出，经洗涤冷却塔洗涤后，从正水封进入乙炔气外总管和气柜，固相反应物在搅拌推动下由上至下运动到发生器底部由下料器排出；含水量为1%～5%的电石渣由FU干渣输送器、干渣斗提机等输送设备运至电石渣仓，然后由汽车外运。

2 干法乙炔装置长周期运行的问题及改造

2.1 电石供给

由于电石料仓及供料系统设备(鄂破、细破、滚筒筛、斗链提升机等)均为单列单向运行，尤其是1#、2#粗料斗提机之间，1#、2#细料仓之间，1#、2#细料斗提机之间紧急情况下无法互联互通，易造成发生器断料停车事故。为了避免由于设备问题，导致不能及时供料，出现装置停车现象，经过研究分析对其进行技术改造，具体如下。

2.1.1粗料斗提机互连互通改造

保留原有1#、2#粗料斗提机分别至1#、2#电石粗料仓的落料管，分别在1#、2#粗料斗提机落料管顶端引旁路管至2#、1#电石粗料仓进料口，两支旁路下料管形成“X”交叉，在交叉点装设导向挡板，以便相互切换。改造后，彻底解决了长期以来1#粗料斗提机不能给2#粗料仓供料，2#粗料斗提机也不能给1#粗料仓上料的问题；1#、2#粗料斗提机中任何一台出现故障检修情况时，就再也不会出现一个料仓空仓的状况，不再给发生器的供料造成影响。

2.1.2细料斗提机互连互通改造

保留原有1#、2#细料斗提机分别至1#、3#发生器缓冲料仓的落料管；切除原有1#、2#细料斗提机分别至2#发生器缓冲料仓的落料管；在两台细料斗提机中间位置制作支架，支撑一台容量约0.5 t的小型缓冲料仓，该料仓分别由1#、2#细料斗提机供料；在该料仓下部分出3条落料管分别向1#、2#、3#发生器缓冲料仓供料。改造后，1#、2#斗提机均实现了可以单独或者共同向1#、2#、3#发生器同时供料；1#、2#细料斗提机中任何一台出现故障检修情况时，就无须停运乙炔发生器，不会给BDO后续工段造成影响。

图1 工艺流程示意图

2.1.3细料仓之间互连互通改造

在两个电石细料仓锥形底之间制作一个直径为1 000 mm的缓冲料仓；分别从1#、2#细料仓底部插板阀下方使用DN100 mm钢管与缓冲料仓相连，管道上安装DN100 mm手动插板阀；从缓冲料仓的底部使用DN100 mm钢管分别与1#、2#细料斗提机进料口相连，在斗提机进口处加装法兰，用于设备检修时加盲板隔离。改造后，1#、2#细料斗提可以分别使用细料仓内电石料位，保证细料仓之间互备，不会给后续发生装置造成断料的影响。

2.1.4电石滚筒筛下料改造

制作孔径<10 mm篦子板布设覆盖于滚筒筛内部下料口；在滚筒筛网下部锥面外侧开检查门，方便对筛网进行检查和及时清理篦子板上堆积的大块电石或细破机锤头、衬板等异物。改造后，实现了对乙炔电石滚筒筛的在线检查和清理；阻止了直径>10 mm的大颗粒电石直接进入电石细料仓，避免了乙炔发生器螺旋进料机卡料堵塞，发生器断料被迫停车的事故发生。

2.2 管道堵塞

乙炔发生装置水系统中Ca(OH)2颗粒固含量高，易造成机泵及相关管线等处严重堵塞，乙炔发生器压力高，洗涤塔液位高，影响装置的长周期运行。通过研究发现造成管道易堵塞的具体位置，并对其进行以下技术改造。

2.2.1乙炔洗涤塔换热器改造

乙炔发生装置乙炔气流裹挟的Ca(OH)2颗粒被不断地冲刷、过滤后沉积或黏附在气相管内壁、洗涤塔填料层(鲍尔环)以及换热器列管等处，造成换热器列管堵塞、填料层(鲍尔环)堵塞、乙炔气流不畅、乙炔发生系统超压；说明乙炔气中携带的尘含量过大，导致乙炔气流通不畅，反应器压力过高。

将洗涤塔换热器的列管直径由20 mm加大至32 mm，加大乙炔气通气量，降低列管被Ca(OH)2固体颗粒堵塞程度。在换热器的列管表面喷涂一层防腐涂层，减轻列管腐蚀程度，防止循环水泄漏进入乙炔洗涤塔。同时将洗涤塔渣浆泵叶轮改造成半开式叶轮，防止叶轮堵塞影响输送量。改造后，增加了乙炔气流通气量，减缓了换热器列管的堵塞速度；延缓列管腐蚀速度，防止循环水泄漏进入乙炔洗涤塔，同时解决渣浆泵堵塞问题，稳定洗涤塔液位。

2.2.2乙炔注水管线改造

为防止进入缓冲水罐内中和池污水携带的黏性颗粒黏附或聚集在发生器喷管壁和喷嘴上造成喷管和喷嘴堵塞，直接造成发生器降负荷，在注水泵出口管上并列加装两台篮式过滤器(一用一备)，过滤各种黏性固体颗粒并定期清理。改造后，解决乙炔发生器反应用水中含有的Ca(OH)2固体颗粒以及其他杂质黏附或聚集在喷管壁和喷嘴上，造成喷管和喷嘴堵塞的问题，避免造成发生器降负荷。

3 干法乙炔装置经济运行的原因及处理

3.1 降低乙炔反应中水资源消耗

乙炔反应用水和电石渣加湿用水均设计采用一次水，发生器每反应1 t电石，耗用约0.65 t一次水；每排放1 m3电石渣约需0.25 t一次水加湿抑尘，一次水消耗量惊人。BDO装置每天产生约900 t工业废水，废水处理压力大、费用高。利用BDO装置工艺废水作为乙炔发生用水，利废降耗，实现循环利用清洁生产，做出以下改造。

3.1.1乙炔发生器反应用水改造

乙炔中和池南侧空地新建一容积200 m3的废水储罐，架设管线将两期BDO装置脱离子废水均引入该储罐；罐底部设排放口由阀门控制可直接靠液面压差自流至中和池内；中和池液下泵管进入缓冲水罐，使用乙炔中和池收集的地沟水、废水等作为乙炔反应的主水源；乙炔装置循环水导淋亦可接临时胶皮管，进入缓冲水罐，作为紧急情况下的应急补充。改造后，实现了用BDO高浓度工业废水替换一次水作为干法乙炔发生器的反应用水，实现了废水的循环利用，节约了一次水资源；降低了生化处理装置的运行压力；实现了乙炔发生器反应用水的多元化。

3.1.2渣浆水系统外循环改造

在系统外增加一个地上敞口沉降槽，采用钢制回转体容器，将3套发生装置中洗涤塔底部的洗涤水经渣浆输送泵打入此沉降池。渣浆水经布料筒从沉降池中下部进入，经过足够的时间沉降，达到浓浆与清液分离的效果，沉降槽设有搅拌装置，通过耙臂对底部进行搅拌，防止底部渣浆颗粒沉淀结垢。在系统外增加一个地上敞口溢流水罐。在沉降槽内实现了清固分离的渣浆水清液，通过沉降槽上部溢流口自流至溢流水罐，再经溢流水罐底部气相管洗涤泵打入洗涤塔的气相管段，进行乙炔气的洗涤。沉降池底部沉淀的浓浆，经过渣浆回用泵用于电石渣仓排渣加湿用水。改造后，洗涤水在发生系统内的循环方式由内循环改为外循环，实现了含固洗涤水的清固分离；实现了电石浓浆水的循环再利用，既节约了一次水，又实现了废水零排放。

3.2 电石渣排放及电石破碎扬尘治理

为了减少并收集电石渣在排放过程中产生扬尘，保护员工职业卫生健康，提升生产现场清洁文明水平，积极对电石渣排放装置进行改造。

3.2.1电石破碎和电石渣除尘改造

结合电石特性，电石破碎除尘工艺采用袋式除尘器进行治理。从除尘器引吸尘母管至颚式破碎机入口，采用局部密闭罩吸尘；除尘器吸尘母管引支管至皮带输送机受料口采用局部密闭罩形式收尘，根据皮带输送机的宽度制作吸尘罩；除尘器吸尘母管引支管至斗式提升机受料口设计采用密闭罩形式抽尘。颚式破碎机产生的电石粉扬尘在引风机的动力下进入袋式除尘器中，通过滤料的过滤作用把粉尘从空气中分离后，干净的气体随烟囱排放，电石粉尘经螺旋返回系统。改造后，有效降低了电石厂房电石破碎作业时产生的粉尘污染，保护了作业人员的职业卫生健康。

3.2.2电石渣仓除尘改造

采用的湿式除尘器为水膜除尘器，是以气液两相间接触的传质设备，塔身是一直立式圆筒，分为除尘段和除雾段。气体从塔底切向送入，与液体呈逆流连续接触，在塔盘表面上，气液两相密切接触进行传质。除尘塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。电石渣料仓产生的扬尘在引风机的动力下进入水膜除尘器中，通过水的润湿增重及设备的离心分离使粉尘从空气中分离出来，从而达到除尘的目的。改造后，解决了渣仓顶部放空口一直有大量蒸汽外冒，带压蒸汽携带粉尘容易造成装置周边的环境污染问题。

3.2.3电石粉尘回收利用改造

各台袋式除尘器底部分别安装设置一台DN200 mm密闭式输灰螺旋机，并通过法兰方式与各台除尘器的卸灰阀相连接；在电石转运站西侧安装设置一台DN300 mm主密闭式输灰螺旋机，尾部通过法兰方式与1#混料斗提机进料口相连接；各台DN200 mm密闭式输灰螺旋机通过法兰方式与DN300 mm主密闭式输灰螺旋机相连接。各输灰螺旋机合理布置氮气保护管线及压力表计。改造后，实现了电石粉尘的回收再利用，提升了现场清洁文明生产状况。