青海盐湖工业股份有限公司化工分公司(以下简称青海盐湖)地处于柴达木盆地察尔汗盐湖,海拔2780米。青海盐湖位于平均海拔高度3000米左右的柴达木盆地,是我国四大无机资源矿之一,蕴藏的天然无机盐类储量多达3832亿t【1】。青海盐湖于2010年建成2.5万吨/年电石法制乙炔项目并一次性投料试车成功,截止目前在原有基础上,新怎两台发生器,三台水环压缩机,已将产能扩建到10万/年的装置,用以辅助氢氧化钾、 VCM以及PVC.装置的开车运行,本项目自投产以来,已经生产运行五年时间了,在开始期间电石单耗相对于设计值较高。众所周知,在电石乙炔生产PVC工艺中,电石约占产品总成本的63.2%左右,是影响生产成本的主要因素[2]。因此青海盐湖在这几年的生产中,结合当地的地理条件摸索总结出了,一些降低高海拔地区乙炔单耗量的措施,不但为扩能改造后的节能降耗奠定了基础,也从根本上降低了生产PVC的成本。
1造成以往电石单耗量高的原因
在电石制乙炔生产中,电石损耗主要集中在乙炔发生单元。而影响乙炔发生的因素主要有:电石粒度、发生器反应温度、压力、液位、以及发生器的搅拌速率。在高海拔地区与平原地区不同之处就在与发生器的反应温度、压力、液位这三方面。通过这几年的生产,我们发现造成高海拔地区电石乙炔发生单元电石单耗量高的原因主要有以下几点:
1.1乙炔回收率低。因为乙炔气溶于水,在整个发生反应过程中,为了移走发应放出的大量热量以及将电石反应生成的Ca(OH)2排出,而加入了过量的反应水,乙炔气在发生反应的过程中,溶于反应水中的乙炔气量是相当可观的。而这些乙炔气的损耗,主要是通过发生器溢流液在渣浆高位槽,以及在进入压滤单元的过程中的溶解挥发造成的。在以往的生产当中我们对于这部分的乙炔气回收做的还是不够。
1.2发生器加水温度高。发生器所加反应水(上清液)只有一小部分是用于参加反应,而大部分是用于移走在反应过程中所释放出来的热量,以便控制发生器的反应温度在一个相对恒定的范围之内。所以发生器加入水的温度直接影响着电石的单耗量。而我装置因为地理原因,日照亮量大,紫外线强烈,致使加入发生器内的反应水温度过高,为了控制发生器温度在相对稳定的范围内就得增加加水量,那么相应的乙炔气在水中的溶解损失也就相应的升高了,因为我们对于溶解的乙炔气回收率比较低,也就相应的造成了乙炔气的浪费,电石单耗也就增高了许多。
1.3发生器反应温度控制偏低。乙炔气在水中的溶解度随温度的升高而降低,电石水解反应速率随温度的升高而加快。 所以发生器的反应温度必须要控制在相对较高的温度下,才能降低乙炔气的溶解损失。实验证明只有将乙炔气的反应温度控制在80~90℃,才能使乙炔气在水中的溶解损失不至于过高, 且生产也不会因为反应温度太高而产生安全问题。而我装置在这几年的生产中,因为地理条件原因,发生器的反应温度控制一直只能控制在60-70℃,如果乙炔气反应温度高于70℃,就会对冷却塔造成太大负荷,致使乙炔气进压缩机进口温度过高,湿法电石制乙炔都采用的是加压清净,乙炔气在进入清净塔出去S、P等杂质时必须加压,如果乙炔气在进入压缩机时温度过高就会影响压缩机送气能力,所以温度不能控制在理想范围之内,相对于实验值来说乙炔气控制温度较低,乙炔溶解损失高。
2针对以上原因所采取的措施
2.1针对乙炔气反应温度控制比较低,乙炔气在水中的溶解损失较大问题,我装置在这次扩能改造中已考虑在送气量相对稳定的情况下就要增加一套电石渣浆回收乙炔气装置,将溶解于水中的乙炔气进行回收利用,以降低乙炔气的溶解损失, 以此不但能降低电石单耗量,而且还会减少乙炔气对周围环境的污染。
2.2为了解决乙炔反应水温度过高的问题,我们在原有基础上又新增一台清液冷却塔,以此来加大对上清液的冷却效果,通过进一步降低发生器反应水的温度来减少一部分发生器的加水量,已达到减少乙炔气溶解损失的效果,同时将两台发生器切换使用,已达到稳定控制发生器温度的过程。
2.3为改善乙炔气进水环压缩机进口温度高的问题,我们将冷却塔的进口管线进行了改进,将原有比较单一的只用废次氯酸钠冷却的方法,改为工业水与废次氯酸钠并用的冷却方法,加大对乙炔气的冷却效果,以此来提高发生器的反应温度。此外,对水环压缩机的板式换热器也进行了改造,将原有的80片换热板,增加到100片,来增加换热面积,以防止因乙炔气进口温度过高而引起的送气能力降低的问题。
2.4加强对一线操作人员的管理及培训工作,同时加大隐患排查力度,从更本上杜绝违章操作及跑冒滴漏现象的发生, 坚决将隐患扼杀在萌芽状态。已达到减少浪费,节约成本的目的。
3结语
随着这两年聚氯乙烯行业的下滑,竞争越来越激烈。高海拔地区的电石法制乙炔因其地理制约因素,在降低电石单耗、 优化生产方面我们做的还不够完善,在今后的生产中我们将继续摸索降低电石单耗的方法,并应用到生产当中,从而来推动青海盐湖电石法制乙炔事业的优化发展。
摘要：电石法制乙炔工艺已经是国内外普遍应用的工艺,而在高海拔地区青海盐湖用电石法生产乙炔气与平原地区又有什么不同,究竟在高海拔地区影响电石单耗的因素又有哪些呢?本文将对高海拔地区电石法制乙炔生产中影响电石单耗的因素进行一一分析与探讨,并将青海盐湖根据这些因素所采取的措施做一简介。
关键词：高海拔,电石单耗,生产工艺
参考文献
[1] 包庆山,刘利德等。青海盐湖资源综合开发利用对我国氯碱工业格局的影响[J]氯碱工业。2009.45(2).
[2] 宋昌斌、应毅等。电石法乙炔生产中电石单耗的影响因素分析【J】山东化工.2014.43(9):182-183.