干法乙炔工艺介绍

干法乙炔生产工艺介绍作者：李耀文

北京瑞思达化工设备有限公司

2006年12月

随着我国PVC 的飞速发展， 产能不断扩大，石油价格的上涨，我国电石法PVC 已经成为发展的主流。 而环保要求的不断加强，湿法发生乙炔产生的环境污染日益受到国家和生产厂家的重视。干法乙炔发生装置的研发势必摆上了日程。经过两年多的努力，该生产装置已在新龙电化集团试车，投产成功。并于2006年12月29日通过了中国氯碱协会和山东省科技厅组织的科技成果鉴定。 下面介绍该工艺：

1 干法乙炔工艺简介 1.1 反应原理

+CH CH 2Ca(OH)+130kJ(31kcal)/mol

+Ca(OH)263.6kJ(15.2kcal)/mol

2

+ 2H O C

Ca

+ H O 2CaO C

电石的水解反应原理

工业电石中还含有不少杂质，其水解反应如下：3+22NH

3Ca(OH)

3

+2

2PH 3Ca(OH)23

2+2AsH 3Ca(OH)SiH +42Ca(OH)222CaO C H

+22+ 6H O Ca N 3+ 6H O 22Ca P

3222+ 6H O 2Ca As

3Ca Si

+ 4H O 22

Ca(OH)

CaC +

当水量不足时，除上述反应外还发生如下反应：

H S

++ 2H O 22

Ca(OH)CaS

2

1.2

电石水解反应速度

下图为发气量为３００立方米/吨，粒径４毫米，下花园电石厂生产的

电石水解速度图表。

3001

2

3

4

5

650

100150200250分钟

发气量(升)

1.3 等压系统中电石水解反应温度与加水量的关系

1000kg电石加水量与温度的关系

1200

加水量与反应温度

500

95

105W(kg)

T(℃)

a

b

c

d

1.4 干法乙炔流程

干法乙炔发生是用略多于理论量的水以雾态喷在电石粉上使之水解，产生的电石渣为含水量4%～10%干粉末，粗乙炔含水量为75%，反应温度气相为90～100℃，固相温度为100～110℃，水与电石的比例约为1～１.8，反应热由水汽化带走，经由非接触式换热器传给循环水（没有溶解损失），电石的粒径小于5毫米，水解率大于99.5%，乙炔收率大于98.5%。

２．干法乙炔装置的运行指标

２.1 发生器产量

单台发生器产量为2500标准立方米乙炔/小时。

２.2 电石水解率

排渣机出口处电石渣水解率为99.5%～99.85%。

检测方法：用50毫升电石渣和100毫升水加入200毫

升试管中密闭摇匀检测气相中的乙炔含量，并假定水中

的乙炔为饱和状态计算所得。

２.3 排渣机出口气相中的乙炔含量

排渣机口的乙炔浓度为0.02%。

２.4 粗乙炔的纯度

粗乙炔的纯度为98.8%～99.5%，硫含量为零，磷含量

为0.03~0.05%，与湿法完全相同。

2.5 清净次氯酸钠消耗量

次钠浓度为0.12%，耗量为7立方米/1000立方米乙炔。

2.6 粗乙炔的温度

经冷却的粗乙炔温度为45～60℃。换热器选型的依据是

粗乙炔温度与湿法相当以便后续处理。

2.7 发生器压力

发生器压力受与之相连的湿法发生器影响，压力为7～

11kPa,若独立使用干法发生器，压力会更为稳定。

2.8 发生器温度

发生器气相温度为88~90℃,固相温度为95～100℃。

3.干法乙炔安全性 3.1 加料过程的安全性

电石通过带有密封装置的计量螺旋输送器连续密闭地加入发生器，密封可

靠，无需置换，无泄露，安全可靠。

3.2 反应过程安全性

符合麦克斯韦速率分布率

气体分子的速率分布函数f(v)=4π()m 2 kT

π3/2

e v

mv

2kT

2

2

其中：k为波尔兹曼常数, k=1.38×10 J.K

-23

-1

m为分子的质量

T为气体的绝对温度

乙炔分子的质量：m=26×1.66×10 kg

-27

湿法乙炔工艺反应温度为85℃，产物中乙炔/水蒸汽体积比为1:1。

干法乙炔工艺反应温度为100~110℃，产物中乙炔/水蒸汽体积比为1:3。两者反应压力基本相同，均为50~100kPa。绝对温度相差不大，由此可知

湿法中乙炔分压是干法的2倍。

我们假定在反应过程中气相中乙炔和水蒸气混合均匀，温度、压力均匀。反应物的浓度决定碰撞机会；分子的运动速度下面我们从数理统计的角度来讨论干法工艺的安全性。

决定碰撞的有效性。

干法与湿法工艺中乙炔的速率分布比较

1000

240750478.5g(v)

v(m/s)

1250

湿法

0.008mol/L

0.017mol/L

干法

3.3 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。3.4 故障状态的安全性

3.4.1 突然停电

当系统突然停电，反应几乎立即停止。无需作任何处理。

3.4.2 设备故障

任何重要设备出现故障，均由程序采取相应的措施进行处理。遇到

最严重的问题就停止加料，反应几乎立即停止。

４．干法乙炔工艺的经济性

４.1经济效益分析说明

以电石法年产10万吨PVC为例，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

面的差异来说明新工艺的经济效益。