王鵬飛 , 李 靜

(河南開祥精細(xì)化工有限公司 ， 河南 義馬 472300)

河南開祥精細(xì)化工有限公司乙炔裝置是采用北京瑞思達(dá)化工設(shè)備有限公司干法制乙炔工藝。1，4-丁二醇(BDO)裝置按年產(chǎn)9萬t設(shè)計(jì)，裝置規(guī)模按3套干法乙炔發(fā)生裝置布置和設(shè)計(jì)，其中單套乙炔發(fā)生器設(shè)計(jì)產(chǎn)氣量為2 000 Nm3/h。乙炔裝置生產(chǎn)工序是將經(jīng)過破碎后粒徑≤5 mm的電石在乙炔反應(yīng)器內(nèi)與水反應(yīng)，得到純度>98.5%(體積百分?jǐn)?shù))的粗乙炔氣送往炔化生產(chǎn)工序。

1 工藝流程簡(jiǎn)述

電石經(jīng)顎式破碎機(jī)破碎至≤60 mm，由膠帶輸送機(jī)經(jīng)除鐵器除鐵后，通過粗料斗提機(jī)送入粗料倉，再用盤式給料機(jī)送至復(fù)合式破碎機(jī)，粉碎后的電石(粒徑≤5 mm)經(jīng)混料斗提機(jī)提入滾筒篩；篩分合格的物料進(jìn)入細(xì)料倉，不合格的則返回復(fù)合式破碎機(jī)繼續(xù)參與破碎；細(xì)料倉中的物料由細(xì)料斗提機(jī)提升至緩沖料倉；電石經(jīng)由計(jì)量給料機(jī)均勻可控地加入發(fā)生器，水經(jīng)過比值調(diào)節(jié)后由噴嘴均勻地以霧態(tài)噴在電石粉上使之水解；產(chǎn)生的粗乙炔由發(fā)生器中部出氣管排出，經(jīng)洗滌冷卻塔洗滌后，從正水封進(jìn)入乙炔氣外總管和氣柜，固相反應(yīng)物在攪拌推動(dòng)下由上至下運(yùn)動(dòng)到發(fā)生器底部由下料器排出；含水量為1%～5%的電石渣由FU干渣輸送器、干渣斗提機(jī)等輸送設(shè)備運(yùn)至電石渣倉，然后由汽車外運(yùn)。

2 干法乙炔裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的問題及改造

2.1 電石供給

由于電石料倉及供料系統(tǒng)設(shè)備(鄂破、細(xì)破、滾筒篩、斗鏈提升機(jī)等)均為單列單向運(yùn)行，尤其是1#、2#粗料斗提機(jī)之間，1#、2#細(xì)料倉之間，1#、2#細(xì)料斗提機(jī)之間緊急情況下無法互聯(lián)互通，易造成發(fā)生器斷料停車事故。為了避免由于設(shè)備問題，導(dǎo)致不能及時(shí)供料，出現(xiàn)裝置停車現(xiàn)象，經(jīng)過研究分析對(duì)其進(jìn)行技術(shù)改造，具體如下。

2.1.1粗料斗提機(jī)互連互通改造

保留原有1#、2#粗料斗提機(jī)分別至1#、2#電石粗料倉的落料管，分別在1#、2#粗料斗提機(jī)落料管頂端引旁路管至2#、1#電石粗料倉進(jìn)料口，兩支旁路下料管形成“X”交叉，在交叉點(diǎn)裝設(shè)導(dǎo)向擋板，以便相互切換。改造后，徹底解決了長(zhǎng)期以來1#粗料斗提機(jī)不能給2#粗料倉供料，2#粗料斗提機(jī)也不能給1#粗料倉上料的問題；1#、2#粗料斗提機(jī)中任何一臺(tái)出現(xiàn)故障檢修情況時(shí)，就再也不會(huì)出現(xiàn)一個(gè)料倉空倉的狀況，不再給發(fā)生器的供料造成影響。

2.1.2細(xì)料斗提機(jī)互連互通改造

保留原有1#、2#細(xì)料斗提機(jī)分別至1#、3#發(fā)生器緩沖料倉的落料管； 切除原有1#、2#細(xì)料斗提機(jī)分別至2#發(fā)生器緩沖料倉的落料管；在兩臺(tái)細(xì)料斗提機(jī)中間位置制作支架，支撐一臺(tái)容量約0.5 t的小型緩沖料倉，該料倉分別由1#、2#細(xì)料斗提機(jī)供料； 在該料倉下部分出3條落料管分別向1#、2#、3#發(fā)生器緩沖料倉供料。改造后，1#、2#斗提機(jī)均實(shí)現(xiàn)了可以單獨(dú)或者共同向1#、2#、3#發(fā)生器同時(shí)供料；1#、2#細(xì)料斗提機(jī)中任何一臺(tái)出現(xiàn)故障檢修情況時(shí)，就無須停運(yùn)乙炔發(fā)生器，不會(huì)給BDO后續(xù)工段造成影響。

圖1 工藝流程示意圖

2.1.3細(xì)料倉之間互連互通改造

在兩個(gè)電石細(xì)料倉錐形底之間制作一個(gè)直徑為1 000 mm的緩沖料倉；分別從1#、2#細(xì)料倉底部插板閥下方使用DN100 mm鋼管與緩沖料倉相連，管道上安裝DN100 mm手動(dòng)插板閥；從緩沖料倉的底部使用DN100 mm鋼管分別與1#、2#細(xì)料斗提機(jī)進(jìn)料口相連，在斗提機(jī)進(jìn)口處加裝法蘭，用于設(shè)備檢修時(shí)加盲板隔離。改造后，1#、2#細(xì)料斗提可以分別使用細(xì)料倉內(nèi)電石料位，保證細(xì)料倉之間互備，不會(huì)給后續(xù)發(fā)生裝置造成斷料的影響。

2.1.4電石滾筒篩下料改造

制作孔徑<10 mm篦子板布設(shè)覆蓋于滾筒篩內(nèi)部下料口；在滾筒篩網(wǎng)下部錐面外側(cè)開檢查門，方便對(duì)篩網(wǎng)進(jìn)行檢查和及時(shí)清理篦子板上堆積的大塊電石或細(xì)破機(jī)錘頭、襯板等異物。改造后，實(shí)現(xiàn)了對(duì)乙炔電石滾筒篩的在線檢查和清理；阻止了直徑>10 mm的大顆粒電石直接進(jìn)入電石細(xì)料倉，避免了乙炔發(fā)生器螺旋進(jìn)料機(jī)卡料堵塞，發(fā)生器斷料被迫停車的事故發(fā)生。

2.2 管道堵塞

乙炔發(fā)生裝置水系統(tǒng)中Ca(OH)2顆粒固含量高，易造成機(jī)泵及相關(guān)管線等處嚴(yán)重堵塞，乙炔發(fā)生器壓力高，洗滌塔液位高，影響裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行。通過研究發(fā)現(xiàn)造成管道易堵塞的具體位置，并對(duì)其進(jìn)行以下技術(shù)改造。

2.2.1乙炔洗滌塔換熱器改造

乙炔發(fā)生裝置乙炔氣流裹挾的Ca(OH)2顆粒被不斷地沖刷、過濾后沉積或黏附在氣相管內(nèi)壁、洗滌塔填料層(鮑爾環(huán))以及換熱器列管等處，造成換熱器列管堵塞、填料層(鮑爾環(huán))堵塞、乙炔氣流不暢、乙炔發(fā)生系統(tǒng)超壓；說明乙炔氣中攜帶的塵含量過大，導(dǎo)致乙炔氣流通不暢，反應(yīng)器壓力過高。

將洗滌塔換熱器的列管直徑由20 mm加大至32 mm，加大乙炔氣通氣量，降低列管被Ca(OH)2固體顆粒堵塞程度。在換熱器的列管表面噴涂一層防腐涂層，減輕列管腐蝕程度，防止循環(huán)水泄漏進(jìn)入乙炔洗滌塔。同時(shí)將洗滌塔渣漿泵葉輪改造成半開式葉輪，防止葉輪堵塞影響輸送量。改造后，增加了乙炔氣流通氣量，減緩了換熱器列管的堵塞速度；延緩列管腐蝕速度，防止循環(huán)水泄漏進(jìn)入乙炔洗滌塔，同時(shí)解決渣漿泵堵塞問題，穩(wěn)定洗滌塔液位。

2.2.2乙炔注水管線改造

為防止進(jìn)入緩沖水罐內(nèi)中和池污水?dāng)y帶的黏性顆粒黏附或聚集在發(fā)生器噴管壁和噴嘴上造成噴管和噴嘴堵塞，直接造成發(fā)生器降負(fù)荷，在注水泵出口管上并列加裝兩臺(tái)籃式過濾器(一用一備)，過濾各種黏性固體顆粒并定期清理。改造后，解決乙炔發(fā)生器反應(yīng)用水中含有的Ca(OH)2固體顆粒以及其他雜質(zhì)黏附或聚集在噴管壁和噴嘴上，造成噴管和噴嘴堵塞的問題，避免造成發(fā)生器降負(fù)荷。

3 干法乙炔裝置經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的原因及處理

3.1 降低乙炔反應(yīng)中水資源消耗

乙炔反應(yīng)用水和電石渣加濕用水均設(shè)計(jì)采用一次水，發(fā)生器每反應(yīng)1 t電石，耗用約0.65 t一次水；每排放1 m3電石渣約需0.25 t一次水加濕抑塵，一次水消耗量驚人。BDO裝置每天產(chǎn)生約900 t工業(yè)廢水，廢水處理壓力大、費(fèi)用高。利用BDO裝置工藝廢水作為乙炔發(fā)生用水，利廢降耗，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用清潔生產(chǎn)，做出以下改造。

3.1.1乙炔發(fā)生器反應(yīng)用水改造

乙炔中和池南側(cè)空地新建一容積200 m3的廢水儲(chǔ)罐，架設(shè)管線將兩期BDO裝置脫離子廢水均引入該儲(chǔ)罐；罐底部設(shè)排放口由閥門控制可直接靠液面壓差自流至中和池內(nèi)；中和池液下泵管進(jìn)入緩沖水罐，使用乙炔中和池收集的地溝水、廢水等作為乙炔反應(yīng)的主水源；乙炔裝置循環(huán)水導(dǎo)淋亦可接臨時(shí)膠皮管，進(jìn)入緩沖水罐，作為緊急情況下的應(yīng)急補(bǔ)充。改造后，實(shí)現(xiàn)了用BDO高濃度工業(yè)廢水替換一次水作為干法乙炔發(fā)生器的反應(yīng)用水，實(shí)現(xiàn)了廢水的循環(huán)利用，節(jié)約了一次水資源；降低了生化處理裝置的運(yùn)行壓力；實(shí)現(xiàn)了乙炔發(fā)生器反應(yīng)用水的多元化。

3.1.2渣漿水系統(tǒng)外循環(huán)改造

在系統(tǒng)外增加一個(gè)地上敞口沉降槽，采用鋼制回轉(zhuǎn)體容器，將3套發(fā)生裝置中洗滌塔底部的洗滌水經(jīng)渣漿輸送泵打入此沉降池。渣漿水經(jīng)布料筒從沉降池中下部進(jìn)入，經(jīng)過足夠的時(shí)間沉降，達(dá)到濃漿與清液分離的效果，沉降槽設(shè)有攪拌裝置，通過耙臂對(duì)底部進(jìn)行攪拌，防止底部渣漿顆粒沉淀結(jié)垢。在系統(tǒng)外增加一個(gè)地上敞口溢流水罐。在沉降槽內(nèi)實(shí)現(xiàn)了清固分離的渣漿水清液，通過沉降槽上部溢流口自流至溢流水罐，再經(jīng)溢流水罐底部氣相管洗滌泵打入洗滌塔的氣相管段，進(jìn)行乙炔氣的洗滌。沉降池底部沉淀的濃漿，經(jīng)過渣漿回用泵用于電石渣倉排渣加濕用水。改造后，洗滌水在發(fā)生系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)方式由內(nèi)循環(huán)改為外循環(huán)，實(shí)現(xiàn)了含固洗滌水的清固分離；實(shí)現(xiàn)了電石濃漿水的循環(huán)再利用，既節(jié)約了一次水，又實(shí)現(xiàn)了廢水零排放。

3.2 電石渣排放及電石破碎揚(yáng)塵治理

為了減少并收集電石渣在排放過程中產(chǎn)生揚(yáng)塵，保護(hù)員工職業(yè)衛(wèi)生健康，提升生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)清潔文明水平，積極對(duì)電石渣排放裝置進(jìn)行改造。

3.2.1電石破碎和電石渣除塵改造

結(jié)合電石特性，電石破碎除塵工藝采用袋式除塵器進(jìn)行治理。從除塵器引吸塵母管至顎式破碎機(jī)入口，采用局部密閉罩吸塵；除塵器吸塵母管引支管至皮帶輸送機(jī)受料口采用局部密閉罩形式收塵，根據(jù)皮帶輸送機(jī)的寬度制作吸塵罩；除塵器吸塵母管引支管至斗式提升機(jī)受料口設(shè)計(jì)采用密閉罩形式抽塵。顎式破碎機(jī)產(chǎn)生的電石粉揚(yáng)塵在引風(fēng)機(jī)的動(dòng)力下進(jìn)入袋式除塵器中，通過濾料的過濾作用把粉塵從空氣中分離后，干凈的氣體隨煙囪排放，電石粉塵經(jīng)螺旋返回系統(tǒng)。改造后，有效降低了電石廠房電石破碎作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的粉塵污染，保護(hù)了作業(yè)人員的職業(yè)衛(wèi)生健康。

3.2.2電石渣倉除塵改造

采用的濕式除塵器為水膜除塵器，是以氣液兩相間接觸的傳質(zhì)設(shè)備，塔身是一直立式圓筒，分為除塵段和除霧段。氣體從塔底切向送入，與液體呈逆流連續(xù)接觸，在塔盤表面上，氣液兩相密切接觸進(jìn)行傳質(zhì)。除塵塔屬于連續(xù)接觸式氣液傳質(zhì)設(shè)備，兩相組成沿塔高連續(xù)變化，在正常操作狀態(tài)下，氣相為連續(xù)相，液相為分散相。電石渣料倉產(chǎn)生的揚(yáng)塵在引風(fēng)機(jī)的動(dòng)力下進(jìn)入水膜除塵器中，通過水的潤(rùn)濕增重及設(shè)備的離心分離使粉塵從空氣中分離出來，從而達(dá)到除塵的目的。改造后，解決了渣倉頂部放空口一直有大量蒸汽外冒，帶壓蒸汽攜帶粉塵容易造成裝置周邊的環(huán)境污染問題。

3.2.3電石粉塵回收利用改造

各臺(tái)袋式除塵器底部分別安裝設(shè)置一臺(tái)DN200 mm密閉式輸灰螺旋機(jī)，并通過法蘭方式與各臺(tái)除塵器的卸灰閥相連接；在電石轉(zhuǎn)運(yùn)站西側(cè)安裝設(shè)置一臺(tái)DN300 mm主密閉式輸灰螺旋機(jī)，尾部通過法蘭方式與1#混料斗提機(jī)進(jìn)料口相連接；各臺(tái)DN200 mm密閉式輸灰螺旋機(jī)通過法蘭方式與DN300 mm主密閉式輸灰螺旋機(jī)相連接。各輸灰螺旋機(jī)合理布置氮?dú)獗Ｗo(hù)管線及壓力表計(jì)。改造后，實(shí)現(xiàn)了電石粉塵的回收再利用，提升了現(xiàn)場(chǎng)清潔文明生產(chǎn)狀況。

4 結(jié)束語

通過對(duì)乙炔發(fā)生裝置的深入研究，發(fā)現(xiàn)影響其長(zhǎng)周期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的因素，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)了節(jié)約用水量，降低對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的影響，達(dá)到良好效果。但在裝置的運(yùn)行過程中仍然會(huì)出現(xiàn)新的問題，還需要繼續(xù)研究改造，使其可以經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)周期運(yùn)行。