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某氯碱企业湿法乙炔发生工艺改进及清洁生产对比

2016-04-19 14:51:23来源:论文网浏览:评论:0

  随着次钠复配、电石渣浆处理、电石渣浆乙炔气回收等技术的集成创新,改进型湿法乙炔发生在工艺成熟性、稳定性、安全环保和节能节水已经显现出一定的优势,从行业未来发展看,改进型湿法乙炔发生工艺与干法乙炔发生工艺将是共同支撑行业清洁生产和可持续发展的重要技术。

  1、引言

  聚氯乙烯(PVC)是有机化工的基础原料,在盐卤资源丰富的地区采用电石乙炔法生产路线是符合我国现阶段国情的发展之路。电石-乙炔法分为干法乙炔与湿法乙炔两种。与传统湿法乙炔生产技术相比,干法乙炔在节能、节水、环保以及电石渣再利用等方面具有明显的优势,也因此被列入国家各类导向性支持政策中。但根据实际调查,截止至2013年8月,全国氯碱行业干法乙炔发生工艺的装置能力仅占20%,在使用干法乙炔发生的企业中,大部分企业都是干、湿法并存,只有个别企业真正做到了全部使用干法乙炔发生,采用传统湿法乙炔发生的工艺装置中也有30%-35%的装置已开展了优化和改进。可见,作为国内运行了半个世纪的湿法乙炔工艺,在很长时间内仍将占据聚氯乙烯生产的重要部分,因此行业内也应继续致力于湿法乙炔工艺的创新、优化和改进。

  2、传统湿法乙炔发生的优化与改进

  2.1传统湿法乙炔发生的缺点

  传统湿法乙炔工艺发生器用水为工业原水,次钠经氯碱界区送至乙炔清净与原水稀释至0.085%-0.12%在清净塔逆向与加压后的粗乙炔接触后,废次钠水直接外排,发生器溢流的电石渣浆废液直接外排。总体而言,传统的湿法乙炔发生具有电石破碎输送过程粗放、发生器加料工艺技术落后、发生器电石发生反应控制粗放、发生器排渣过程控制粗放、电石渣浆中大量的溶解乙炔流失、水量消耗大,外排废水量大、设备占地面积多、因次钠清净带来的氯根问题难实现电石渣综合利用受到限制等缺点。

  2.2新型湿法乙炔的技术集成

  新疆某大型氯碱企业近年来一直致力于传统湿法乙炔发生工艺的改进,其新型湿法乙炔发生系统至今已安全运行近5年,节水节能效果十分明显。其工艺过程为:从电石库来的电石经过破碎装置破碎至50-80mm,经上料装置后由振动给料器控制均匀加入到乙炔发生器中,在乙炔发生器内,电石遇水生成乙炔气体,产生的反应热由加入的过量水通过发生器溢流管移走,发生器产生乙炔气经正水封后到达冷却塔,与冷却水逆流接触换热,乙炔升压机升压乙炔气后送清净系统。配制好的次钠经清净塔与乙炔气逆向接触后在清净塔内发生氧化还原反应,反应后的废次钠溶液进入废次钠汽提装置,把溶解在废次钠溶液中的乙炔气回收至乙炔气柜,从汽提塔底部处理的废次钠经降温曝气后重新进入次钠配制系统,实现乙炔气回收利用,次钠废液循环使用。因乙炔发生用水水质要求不高,所以新型湿法乙炔的特点是将其它装置内无法处理的废水均加入乙炔发生系统和上清液池做为发生反应用,实现废水的综合利用。

  该企业对传统湿法乙炔技术的改进技术集成主要表现在:

  (1)破碎过程全密闭。整个电石破碎、输送及发生器加料过程实现氮气保护下的全密闭,减少电石的灰化及破碎损失,同时解决长期以来电石破碎、输送过程的电石粉尘污染环境的老大难问题。

  (2)湿法乙炔自动化下料。采用全自动自控的下料方式,取代原人工控制的步骤,提高了企业的生产能力,缩减了生产时间,降低生产成本,减少了污染排放。

  (3)发生器储斗乙炔回收。在发生器下储斗排空管后安装1个洗涤塔,用自控阀与发生器下储斗活门连锁控制。下储斗下料前,先用氮气置换回收乙炔,经该工艺改造后电石单耗可下降7.7kg。

  (4)电石发生反应控制。将发生器内反应产生的电石渣浆直接靠溢流管溢流出发生器的方式,改为发生器靠液位调节阀直接排放发生器内的电石渣浆,根据电石反应的效果有效提高发生器电石渣浆浓度至18%。有效解决了受发生器内、外压差小,电石渣浆比重、粘度的制约,发生器内电石渣浆只能长期控制在12%左右的难题,解决了传统发生器反应温度控制低,电石渣浆量排放量多,电石渣浆溶解乙炔气体流失大和电石渣压滤装置较大的问题。

  (5)发生器自动化排渣。湿法乙炔发生器排渣机是安装在发生器底部连续运行的设备,其出渣口高出发生器液面2m,这就确保了在正常生产时发生器内的渣浆液不会通过排渣机排出,而是通过溢流管进入溢流液乙炔回收装置,发生器底部的矽铁和未反应的炭粒以及其他不溶颗粒物则被排渣机排出。

  (6)次钠复配及废次钠汽提乙炔气回收。利用喷雾冷却塔、曝气池、废次钠泵,使废次氯酸钠废液能够循环使用配制成新次氯酸钠溶液。废次钠复配技术节省了大量的工业用水,废次钠液当长时间使用后,曝气池中的废次氯酸钠溶液中的盐含量会升高影响清净效果时,就抽出少量的废次钠液作为配套电厂脱硫废水的氧化剂使用,由于生产过程中的废次钠不进入发生器,产生的电石渣中氯根含量符合水泥生产要求,避免了环境污染,达到环保的目的。之后,企业又在次钠复配的基础上,开发了废次钠汽提乙炔气回收,进一步改进了次钠复配技术。

  (7)渣浆乙炔回收。采用负压闪蒸汽提回收渣浆中的乙炔,分离出的冷凝水进入渣浆槽,经汽提后的电石渣浆通过液封溢流连续排入渣浆浓缩池。

  (8)电石渣渣浆处理。由乙炔发生系统来的含固质量分数8%~10%的电石渣浆在浓缩池内经沉淀浓缩后,上清液进入冷却池经喷淋冷却降温,送回乙炔发生器循环使用,浓缩池底部锥体排出的含固质量分数约30%的浓浆送入板框压滤机,经板框压滤机压滤后,含水质量分数小于38%的电石渣送到水泥厂生产水泥。结合实践经验,企业将聚合汽提塔排水及部分循环水排污等废水进入浓缩池经沉淀后用作发生器用水,对乙炔发生工序无任何影响,发生系统运行平稳。

  (9)排水点凝水回收。将发生单元至升压机进口之间的排水点集中到一个密闭集液罐内,集液罐加装液位计和调节阀,根据液位高低自动排入水洗塔内。升压机之后的排水点集中到另一个密闭集液罐内根据液位高低也自动排入水洗塔内。在清净单元中,中和塔更换的废碱液排入发生器,各排放口的凝液集中收集后排入发生器或汽提,整个生产过程实现零排放,整治了传统湿法乙炔发生无组织排放造成的环境污染,同时也回收了其中的乙炔气降低了物耗。

  3、新型湿法乙炔与干法乙炔发生清洁生产对比

  3.1乙炔发生清洁生产对比

  采用新型湿法乙炔发生较干法乙炔发生具有一定的优势。

  3.2乙炔清净清洁生产对比

  通常干法乙炔发生配套硫酸清净方式,而新型湿法乙炔沿用了传统的次钠清净方式。从环保角度,次钠清净能耗低、安全性好、无固体废物产生,且均可实现废水零排放,同时克服了电石渣氯根超标的问题。

  3.3电石渣利用清洁生产对比

  利用电石渣生产水泥是电石渣资源化的成熟、经济方法,无论是干法电石渣还是湿法电石渣,均可采用新型干法生产水泥,干排电石渣还是湿排电石渣完全取决于乙炔发生工艺,但干法电石渣生产水泥流程更为简洁。经比较(表3、表4)。湿排电石渣储存方便、安全性好;干排电石渣储存设备要求苛刻,安全性要求高。虽然新型湿法乙炔较干法乙炔发生电石渣数量大,但相应的固体废物可通过依托的电石渣水泥工程消化,最终的固体废物均为零排放。湿排电石渣烘干能耗较干排电石渣烘干能耗明显高,但由于新型湿法乙炔发生电石单耗较干法乙炔低,综合全过程分析,两者相差不大。

  4、结语

  与传统湿法乙炔发生工艺相比,干法乙炔工艺的优点是无需置疑的。但由于国内装备制造业水平和化工生产技术发展的不同步,干法乙炔发生中存在的一些共性问题尚未能够得到彻底解决,国内有关政策导向时,应正面干法乙炔工艺中的不足,通过总结探讨和技术交流,加快制定相关工艺规范及设备制造标准,以使干法乙炔工艺逐步完善。实践证明,随着次钠复配、电石渣浆处理、电石渣浆乙炔气回收等技术的集成创新,改进的湿法乙炔发生在工艺成熟性、稳定性、安全环保和节能节水已经显现出自身的优势,从行业未来发展看,改进型湿法乙炔发生工艺与干法乙炔发生工艺将是共同支撑行业清洁生产和可持续发展的重要技术。

 

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