電石法生產(chǎn)PVC樹脂的電石查定分析

韓云峰，寧春波，劉小勇

（陜西北元化工集團化工二分公司，陜西 榆林719300）

陜西北元化工集團有限公司化工二分公司擁有100 萬t/a PVC 樹脂項目，共分為A、B、C、D 4 條線，濕法和干法乙炔各50 萬t，年消耗電石在120 萬t左右。為了進(jìn)一步分析各生產(chǎn)環(huán)節(jié)中電石消耗的數(shù)據(jù)，進(jìn)行了電石消耗查定分析，通過生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計、實驗分析等方法對乙炔生產(chǎn)過程中的電石損失進(jìn)行了定性、定量分析，并制定了降低電石消耗的措施。

1 過程中的損失及措施

電石入廠、破碎和輸送過程中的損失主要表現(xiàn)為電石入廠把關(guān)不嚴(yán)格，電石發(fā)氣量取樣不準(zhǔn)、電石庫中電石儲存與倒運造成的風(fēng)化、電石破碎過程中產(chǎn)生的粉塵及電石粉塵不能及時回收利用等。

1.1 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

2014 年3-6 月，對每月電石消耗總量、電石粉末產(chǎn)生總量、噸電石產(chǎn)生粉末量進(jìn)行了統(tǒng)計，由表1可以看出，噸電石從入廠破碎、輸送至發(fā)生的過程中損失量平均為8.43 kg。

1.2 電石入庫過程降低電石消耗的措施

實行雙人監(jiān)護卸車，嚴(yán)查電石車內(nèi)摻有沙子、煤灰等雜物；發(fā)現(xiàn)后不予以接收或停止卸料，通知分廠及公司協(xié)調(diào)采購中心確定措施后處置，工藝技術(shù)員記錄扣除量月底核對。電石卸車票據(jù)的收集與核對，確保電石入庫量準(zhǔn)確。電石庫電石堆放時間低于24 h 以減少電石的物理及化學(xué)風(fēng)化，即電石庫粉塵產(chǎn)生量：卸車電石堆積過于密集不利于電石降溫，同時控制入庫電石溫度低于80 ℃， 電石庫存量小于4 000 t，堆積高度在2 m 以內(nèi)，盡量減少電石的倒運次數(shù)，一般要求＜2 次。采用單車多點取樣，確保樣品具有代表性。通過以上手段控制電石的質(zhì)量與計量準(zhǔn)確、減少風(fēng)化量，最終減少電石在入廠源頭上的損失。

表1 電石數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

1.3 電石粉塵回用措施

濕法乙炔發(fā)生裝置需制定電石粉末回收利用規(guī)定、干法乙炔發(fā)生裝置需提高電石粉末回收裝置的投用率，尋找如何有效均勻混合電石粉末的方法，同時為不影響電石粉末的發(fā)氣量，應(yīng)盡量減少電石粉末的堆放時間與倒運次數(shù)。規(guī)范發(fā)生器備料，確保每個料倉能輪流均勻使用，確保料倉電石的堆放時間不超過24 h，堅決杜絕單個料倉長時間不使用的情況。干法乙炔發(fā)生裝置需杜絕因電石粒度不合格造成電石料倉排料的損失。

2 濕法乙炔發(fā)生損失及采取的措施

濕法乙炔發(fā)生損失主要表現(xiàn)為稀渣漿溢流與濃渣漿排放損失、發(fā)生器儲斗置換損失、檢修置換損失等方面。

2.1 排渣過程損失數(shù)據(jù)統(tǒng)計

實驗得出，濕法發(fā)生裝置渣漿的含固量一般在12%～15%，發(fā)生器排渣一次渣漿體積為0.8～1.0 m3，70 ℃下乙炔的溶解度為0.669 L/kg，乙炔發(fā)生器壓力0.007 MPa 左右，根據(jù)推導(dǎo)公式得出，排渣一次損失乙炔氣體積約為0.5～0.61 m3， 折合標(biāo)準(zhǔn)電石為1.68～2.02 kg，平均為1.85 kg。

2.2 加料排氣過程損失量

實驗結(jié)果為置換發(fā)生器儲斗置換乙炔一次，平均損失乙炔氣約0.66 m3，折合標(biāo)準(zhǔn)電石2.21 kg。

2.3 檢修置換過程中乙炔氣損失量

發(fā)生器檢修置換前的準(zhǔn)備工作：（1）加水排渣3 次左右以降低發(fā)生器溫度，減少置換時間，根據(jù)上述公式可知排渣損失約1.5 m3；（2） 發(fā)生器液位控制在60%左右，即發(fā)生器上部乙炔體積為7.9 m3（發(fā)生器液位計量程1.6 m，液位計上部至發(fā)生器直體頂部的距離0.2 m，此處體積為6.75 m3。發(fā)生器頂部梯形體積只計算直體部分，即直徑1.9 m，高度0.41 m，體積為1.16 m3，其余部分與發(fā)生器加料、加水管抵消）。

置換損失乙炔的體積為：置換前排渣損失1.5 m3、發(fā)生器內(nèi)部損失9.4 m3、渣漿分離器體積9.3 m3、渣漿分離器至正水封前管道直徑DN450， 長度約為17.5 m，管道體積為2.78 m3；發(fā)生器內(nèi)渣液所含乙炔為19.3 m3，所以置換1 臺發(fā)生器并對空可損失乙炔氣體積為42.28 m3。

2.4 濕法乙炔發(fā)生降低電石消耗的措施

（1）降低乙炔溶解損失。主要是加強控制發(fā)生器的溫度、壓力指標(biāo)，在提高指標(biāo)合格率的基礎(chǔ)上，可優(yōu)化溫度壓力指標(biāo)，降低乙炔溶解損失；

（2）減少排渣故障。提高電石破碎質(zhì)量的基礎(chǔ)上，確保發(fā)生器底部沖洗水的正常使用，減少發(fā)生器排渣次數(shù)，降低排渣乙炔損失；

（3）加快乙炔渣漿回收項目的投用。根據(jù)設(shè)計參數(shù)得出噸PVC 可回收1～3 m3乙炔，折算成發(fā)氣量290 L/kg 的電石為10～15 kg/t PVC；

（4）在加料過程中禁止開啟振動給料機以減少乙炔氣的上串。同時，需實驗縮短上下儲斗的置換時間，以提高發(fā)生器的產(chǎn)能；

（5）制定合理的發(fā)生器檢修周期，加強檢修過程管控，確保檢修質(zhì)量，確保備品備件質(zhì)量合格，盡量減少或消除人為檢修質(zhì)量和設(shè)備質(zhì)量因素影響發(fā)生器檢修頻次。

3 干法乙炔發(fā)生損失及采取的措施

干法乙炔發(fā)生損失主要表現(xiàn)在電石渣中生電石及攜帶乙炔氣損失、檢修置換損失。

3.1 電石渣中生電石損失量

干法乙炔發(fā)生器每消耗1 t 電石產(chǎn)生含水5%左右的電石干渣1.22 t；根據(jù)目前的生產(chǎn)實際情況，由下列實驗可得出電石渣水解率平均為99.63%，生電石平均含量為0.37%，所以，每消耗1 t 電石產(chǎn)生的電石渣中生電石損失為4.5 kg，按照290 L/kg 的發(fā)氣量折算損失乙炔氣為1.3 m3。

表2 電石渣中生電石損失量

3.2 電石渣攜帶乙炔氣損失量

干法發(fā)生裝置共分為4 個區(qū)， 每個區(qū)2 臺FU輸送機，單臺FU 輸送機充氮量平均為60 m3/h，根據(jù)取樣FU 輸送機含乙炔的多少調(diào)整氮氣量。

2014 年對6 月27 日夜班至6 月30 日早班的FU 輸送機乙炔含量進(jìn)行了統(tǒng)計，由統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以得出： 乙炔的平均濃度為2.85%， 按公式：2.85%=X/（X+60）可以得出每小時流失乙炔量X=1.76（m3）。

3.3 發(fā)生器檢修置換中損失量

干法發(fā)生器體積為28 m3，干渣料位一般控制在10%～20%，發(fā)生器的氣相空間為23.8 m3；氣相管體積：直徑DN600、長度約為2.5 m，體積約為0.71 m3；

洗滌塔體積直徑為1.6 m，高度17.5 m；總體積是35.17 m3，其中，塔底液位一般控制在1.7 m（液位計60%左右），體積為3.42 m3；塔頂列管部分體積為10.05 m3；填料填裝高度約3 m，體積為6.03 m3；填料部分按照70%計算，填料體積為4.22 m3；所以洗滌塔實際乙炔容積為17.48 m3；洗滌塔到正水封管道體積：直徑DN450，長度約為12 m，體積約為1.9 m3；

所以置換單臺發(fā)生器損失乙炔量為：23.8+0.71+17.48+1.9=43.89（m3）。

3.4 干法乙炔發(fā)生降低電石消耗的措施

（1）制定合理的發(fā)生器檢修周期，保證發(fā)生器使用周期在30 天以上；（2）加強檢修過程管控，確保檢修質(zhì)量，避免重復(fù)檢修；（3）確保備品備件質(zhì)量合格，同時制定相關(guān)措施激勵崗位人員的操作責(zé)任心與積極性以降低發(fā)生器的人為故障率；（4）在提高發(fā)生器正常運行的基礎(chǔ)上，優(yōu)化控制發(fā)生器各項指標(biāo)，降低電石干渣中乙炔含量；（5）在確保干法發(fā)生器攪拌電流正常的情況下，提高電石渣的含水率，以減少電石干渣中生電石含量。

4 結(jié)語

通過對電石法生產(chǎn)PVC 樹脂電石消耗的查定分析，找出了各裝置電石消耗損失的因素，可以得出，降低電石消耗應(yīng)從以下幾方面入手：減少電石入廠和破碎過程中產(chǎn)生的粉塵；加大電石粉塵的回收利用；減少濕法發(fā)生器的排渣次數(shù)和溢流量；減少濕法發(fā)生器儲斗置換中乙炔排空；控制干法發(fā)生器中生電石量；減少排渣乙炔損失量；合理制定干濕法發(fā)生器檢修周期，保證檢修質(zhì)量。

［1］張 勇，電石法生產(chǎn)PVC樹脂中電石消耗的查定分析，聚氯乙烯［J］.2007.10.

［2］孟昭文，我廠降低聚氯乙烯電石定額初步分析，中國氯堿［J］.1989.9.