1、畢業論文干法乙炔生產技術及現狀作者：陳進2014年2月致謝三年的讀書生活在這個季節即將劃上一個句號，而于我的人生卻只是一個逗號，我將面對又一次征程的開始。三年的求學生涯在師長、親友的大力支持下，走得辛苦卻也收獲滿囊，在論文即將付梓之際，思緒萬千，心情久久不能平靜。 偉人、名人為我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和贊美獻給一位平凡的人，我的導師。我不是您最出色的學生，而您卻是我最尊敬的老師。您治學嚴謹，學識淵博，思想深邃，視野雄闊，為我營造了一種良好的精神氛圍。授人以魚不如授人以漁，置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹立了宏偉的學術目標，領會了基本的思考方式，從論文題

2、目的選定到論文寫作的指導,經由您悉心的點撥,再經思考后的領悟,常常讓我有“山重水復疑無路,柳暗花明又一村”。感謝我的爸爸媽媽，焉得諼草，言樹之背，養育之恩，無以回報，你們永遠健康快樂是我最大的心愿。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯謝意! 最后再一次感謝所有在畢業設計中曾經幫助過我的良師益友和同學，以及在設計中被我引用或參考的論著的作者。摘要干法乙炔工藝比較傳統濕法乙炔制備來說，是使用略多于理論量的水以霧態噴在電石粉上使水解，產生的電石渣為含水量很低的干粉末，因此稱之為干法乙炔工藝，經過多年研究

3、和改進，干法乙炔工藝日趨成熟化關鍵詞：市場發展 技術要求 應用前景目錄目錄1 引言.2 反應原理.3. 乙炔工藝方法簡介.3.1國外乙炔工藝概況3.2 電石法乙炔工藝3.3 烴類裂解乙炔工藝3.4 國內乙炔工藝概況等）4 乙炔技術方案的比較和選擇4.1 安全性4.2 經濟性4.3 環保性4.4 干法工藝與濕法工藝的對照4.5 國內干法乙炔生產技術5 結論 參考文獻1. 引言近年來，由于石油價格的大幅上漲，國內外石油乙烯法生產聚乙烯醇（PVA）、聚氯乙烯（PVC）的成本也急劇上升。國內電石乙炔法生產的成本凸顯優勢。2006年國內電石產量1050萬噸，國內的PVA、PVC生產主要以電石乙炔法原料路

4、線為主，電石在我國今后相當長的時期內仍然是PVA、PVC的主要原料隨著國家節能減排措施的出臺及實施，傳統的濕法乙炔技術明顯不能適應新的產業政策需要，而干法乙炔技術具備實現清潔生產的優勢。2007年國家頒布的氯堿（燒堿、聚氯乙烯）行業準入條件（國家發改委2007年74號）中提出：“鼓勵干法制乙炔、大型轉化器、變壓吸附、無汞觸媒等電石法聚氯乙烯工藝技術的開發和技術改造。”干法乙炔技術也在2007年5月被國家環保總局列入國家先進污染防治示范技術名錄和國家鼓勵發展的環境保護技術名錄。干法乙炔技術從根本上消滅了電石渣廢水，電石渣可直接制水泥，環保、節能方面優勢突出。事實上干法乙炔工藝是一個比較簡單的工藝

5、，但是簡單的事情干好了就是不簡單，干法乙炔新技術的成功是電石乙炔化工的一次重要技術革命，電石法聚氯乙烯、聚乙烯醇生產企業的發展帶來了廣闊前景。2. 反應原理 1.主要化學反應式 （1）乙炔發生CaC2+2H2OCH=CH+Ca(OH)2 （2）雜質反應 CaO+H2OCa(OH)2MgO+H2OMg(OH)2CaS+2H2OCA(OH)H2SCa3P2+6H2O3Ca(OH)2+2PH3(3)乙炔凈化1）次氯酸鈉配制 2NaOH+Cl2NaClO+NaCl+H2O2)清洗 H2S+4NaClOH2SO4+4NaCl PH3+4NaClOH3PO4+4NaCl3)堿洗 H2SO4+2NaOHNa

6、2SO4+2H2O H3PO4+3NaOHNa3PO4+3H2O2.工藝流程3.乙炔工藝方法簡介3.1國外乙炔工藝概況1)電石法乙炔工藝 以煤和石灰石為原料，在電爐中高溫下溶解而制得電石，其主要成分是碳化鈣。電石與水反應則得乙炔。根據電石和水加入的方法不同，一般可分為濕法乙炔發生和干式乙炔發生兩種。式乙炔發生是將電石加入過量的水中發生乙炔地方法；干式乙炔發生是將水加入電石里產生乙炔地方法。過去以濕法乙炔發生為主，隨著環保意識提高，國內外先進工藝為干法乙炔發生工藝。2）烴類裂解法乙炔工藝 上世紀六、七十年代，烴類裂解乙炔有BASF法、SBA法、Montecatini法、Huls法、HTP法、Wn

7、lff法、BASF浸法火焰法、AVCO電弧法等許多工藝技術投入使用。而隨著乙炔工業的衰落，近三十年來僅留下部分氧化BASF法（Sachsse-Bartholome法）及電熱工藝（Huls Arc工藝） 目前國際上天然氣部分氧化法制乙炔及合成氣典型工藝有BASF法、SBA Kellogg法、Montecatini法等。其工藝大同小異，主要是裂解爐型不同。目前世界大多數天然氣部分氧化法采用BASF工藝。該工藝成熟，安全系數高。3.2 電石法乙炔工藝電石法又分為干法和濕法兩種。1）干法    將水噴淋到電石，用電石分解時放出的熱量來蒸發水，使產生的水氣隨同乙炔

8、氣一同溢出。電石與水的比為1：11.2，生產的排出物一般為粉末狀的消石灰。    優點是生產能力大，乙炔濃度高，消耗水量少（1.2  1.3kgCaC2），設備容積小，一次投資費用少，占地面積少（為濕法發生器的1/4）。乙炔損失少，所得干的Ca(OH)2處理方便，可進一步利用。    缺點是乙炔含雜質較多，反應溫度較高，操作控制較難。 2）濕法 濕法是將電石加入水中，放出的熱量被過量的水所吸收，一般分解1kg電石需用1015L水，反應后水溫通常保持323  353K，生產排出

9、的廢物為石灰乳（電石渣液）。優點 是操作平穩安全，設備構造簡單，乙炔產品純度較高，精制簡單。缺點 是要消耗大量的水，乙炔也有損失，生產設備龐大，占地面積大，同時需要有一套處理廢渣裝置。 3.3烴類裂解乙炔工藝 從烴類裂解生產乙炔,在工業上首先是用天然氣制乙炔;20世紀60年代以后,發展了用石油烴類裂解聯產乙炔、乙烯的方法。因為由烴類裂解制取乙炔是一個強吸熱反應,并且生成的乙炔在高溫下極易發生分解和聚合,所以需要在極短的時間內供給大量的反應熱。通常采用的供熱方式有在氣體中放電、高溫固體表面輻射供熱和原料烴部分燃燒,因此將裂解方法分為電裂解法、蓄熱爐裂解法和氧化裂解法,其中氧化

10、裂解法又分為完全燃燒法和部分氧化裂解法。乙炔設備生產的乙炔，因為烴類裂解反應過程中生成的乙炔在800以上可以分解為碳和氫,在600650容易發生聚合反應,生成芳烴,所以為了避免乙炔設備生產的乙炔裂解氣在高溫下的停留時間過長而發生乙炔的分解和聚合,應使高溫裂解氣在反應后急速冷卻至500以下。工業上通常采用的急冷方式有水急冷法和油急冷法。 3.4 國內乙炔工藝概況 目前，國內電石乙炔法以濕法為主，兼有少量干法裝置。雖然國內從上世紀80年代開始引進干法技術，但從國內應用的現狀來看，干法技術的引進效果并不理想。有的裝置改為干法后因為效果不理想或裝置穩定性較差，又被迫改回濕法，即使個別裝置能夠穩定運行，

11、其生產負荷也不高。 電石乙炔法另一個特點是電石渣和電石爐氣大部分未回收利用，一方面是需要處理電石渣量比較大，另一方面是電石爐氣回收利用比較困難。在電石乙炔的生產過程中，每生產1t乙炔約產生35-40t含水約12%的電石渣漿，這些電石渣漿不僅占用寶貴的土地資源，還會對附近土壤和水體造成污染，對電石渣的回收利用是業解決環境污染問題，實現可持續發展的重要措施。近年來，貴州水晶等一些較大型的廠家擬將電石渣用做生產水泥的原料。 電石乙炔法在生產過程中還會排放大量的電石爐氣，以一座10000kVA的開放式電石爐為例，年排放廢氣量（以每年生產10各月計算）達6億標準立方米。電石爐氣主要是有毒氣體一氧化碳（7

12、0%-95%），氫含量較低（10%-2.5%），回收利用困難。與電石爐氣的回收利用相比，國內有多家專門的研究機構對焦爐氣的回收利用進行了多年研究，近幾年以焦爐氣為原料的甲醇裝置逐漸增多。而國內對電石爐氣的回收利用研究是近幾年的事情，研究工作相對滯后，只有少數一些廠家用來做燃料，大部分經過簡單處理后直排大氣。針對電石乙炔法這種高污染的狀況，國家發改委于2007年10月12日下發了電石行業準入條件，對采用的技術、爐型和廢氣、廢渣綜合利用進行了嚴格規定。4.技術方案的比較和選擇與濕法乙炔發生相比，干法乙炔發生工藝有以下優點4.1 安全性 （1）加料過程中的安全性 電石通過帶有密封裝置的計量螺旋輸送器

13、連續密閉的加入發生器，密封可靠，無需置換，無泄漏，安全可靠。 （2）反應過程安全性 濕法乙炔工藝反應溫度為85，干法乙炔工藝反應溫度為100-110，生氣體中，水蒸氣/乙炔體積干法乙炔工藝比濕法工藝乙炔高。蒸汽含量高安全性高。 （3）排渣過程的安全性 排渣過程是連續密閉的，密封壓力可調并可靠，排渣機使用等壓料封。 （4）故障狀態的安全性 當系統突然停電，反應幾乎立即停止。無需熱和處理。 任何重要設備出現故障，均由程序采用相應的措施進行處理。遇到最嚴重的問題就停止加料，放映機會立即停止。4.2 經濟性 以電石乙炔法年產14萬噸PVA為基準，通過比較新工藝（干法乙炔生產工藝）與傳統工藝（濕法乙炔生

14、產工藝）在設備投資、運行費用、人工費用、占地面積、乙炔收率、電石渣處理、水處理等幾個方面的差異來說明干法乙炔生產的經濟效益。（1） 基本建設投資比較 干法乙炔工藝相對濕法乙炔工藝無需沉降及壓濾處理。僅此一項即可節約設備及土建投資1626萬元（年產14萬噸PVA，以2007年價格計算），減少占地2800平米。計提費用包括：壓濾工段廠房225萬元，沉降池土建845萬元，渣漿處理土建47萬元，壓濾機320萬元，設備費用150萬元，設他配套38萬元。乙炔發生工段的廠房沒有差異，設備投資相差無幾。（2） 乙炔收率比較 由于加料是連續的，無需置換，加料時沒有乙炔氣體排除；排出的電石渣是干的，沒有溶解損失。

15、干法工藝比濕法工藝提高收率2.5%，電石水解率高達99.85%，沒有生電石排出。按照2.02噸電石/噸PVA、電石價格3500元/噸計算，計算干法工藝的成本下降168.6元，每年14萬噸PVA節約成本2360萬元。（3） 運行費用比較 濕法工藝僅壓濾一項需要的總的裝機容量達1100kw，電費450萬元，設備維護費約94萬元。干法乙炔工藝相對濕法乙炔工藝無需渣漿處理，所以降低了設備運行和維護費用。（4） 水消耗比較干法工藝所需要的新鮮水量只有0.72噸/噸電石，全年共消耗新鮮水22.4萬噸，其余用水全部是循環使用的次氯酸鈉廢液，次氯酸鈉廢液經依次循環使用后剛好與干法工藝用水量達到平衡，使得乙炔車

16、間達到零排放。而濕法工藝的耗水量為2.38噸/噸電石（電石渣廢水循環使用），全年共消耗新鮮水74萬噸。兩者相比，年節水51.6萬噸。（5） 電石渣處理費用比較 干法工藝產生的電石渣比濕法工藝壓濾侯的濾餅含水量低30%。用濕法工藝每生產1噸PVA產生電石渣濾餅3.96噸，其中含水1.6噸，若用其生產水泥，每除掉1噸水需要150公斤標煤，標煤單價按530元/噸，則生產每噸PVA的電石渣處理費為127萬元，而干法工藝產生的電石渣用于生產水泥無需干燥，沒年產14萬噸PVA節約成本1778萬元。4.3 環保性（1） 污廢水排放 干法乙炔生產裝置所需的水為廢次氯酸鈉，不僅保護了環境，還回收了溶解乙炔。另外

17、，與干法乙炔工藝配套的還有次氯酸鈉廢水循環利用工藝，實現整個車間污廢水排放。（2） 可實現無粉塵排放 若用電石渣生產水泥，可將其密閉輸送至水泥廠。若用于制磚，可適當調整排渣濕度避免揚塵。（3） 氣體污染物排放 只有在排渣機出口處的水蒸氣中能檢測出0.02%的乙炔氣體。（4） 固體污染物 所排出的電石渣為優良的制水泥材料，亦可作其它建筑材料。4.4 干法工藝與濕法工藝的對照通過以上對比可看出，干法乙炔發生大大優于濕法乙炔發生。4.5 國內干法乙炔生產技術 近年來，我國PVC逐漸走向國際市場，我國已成為世界上最主要的PVC生產國之一。在我國，電石法PVC占主導地位，但由于過去許多企業對環境和可持續

18、發展沒有給與足夠的重視，對環境生態等有限資源造成了不可逆轉的破壞，使得許多備受地方經濟優寵的高利稅PVC企業不在享受優惠政策。盡管如此，我國PVC產能仍在擴張。據中國氯堿工業協會統計，2011年年底我國PVC產能達到了2163萬t/a產能，2012年1-9月又新增產能132萬t/a，同時退出58萬t/a產能，凈增74萬t/a產能，盡管目前在產PVC裝置平均開工率僅為60%，但PVC的價格任然沒有止跌。根據銀河證券發布的研究報告顯示：PVC價格從2012年9月底至去年已同比下降16.01%。在此情況下，PVC生產企業出現大面積虧損，據統計，虧損面達到近50%，為近年來最嚴重的一年。可是經過產業結構調整后，電石法PVC任然是我國PVC行業的主力軍，但首先必須突破的仍然是環境污染與治理問題的成本問題。 電石渣將的治理成本與環境問題一直是濕法乙炔工藝的難題，隨著我國對節能減排和環保的要求不斷提高，濕法工藝產生的環境問題日益受到國家和生產企業的重視，甚至在一些地區間接性的限制了企業的產能擴張。濕法乙炔工藝生產中產生的電石渣將、清凈廢液以及電石渣中揮發出的各種廢氣等“三廢”帶來的環保問題，已經成為電石法PVC是