摘 要:目前,生产乙炔的工艺较多,电石法乙炔生产工艺是我国主要的乙炔生产方法。本文首先介绍了不同的乙炔生产工艺方法,指出了这些生产工艺的优点和缺点,其次,分析了我国电石法乙炔生产工艺的发展现状,最后,提出了乙炔生产工艺的改进和优化策略。为实现乙炔工艺的可持续发展奠定一定的理论基础。
关键词:乙炔 生产工艺 改进和优化
一.乙炔的生产工艺分类
按照原料的不同,乙炔的生产工艺可以分为电石法和烃类裂解法。前者是以电石为原料,通过水解反应生产乙炔,在国外,电石法乙炔生产工艺因其污染较为严重已被淘汰,而在国内该方法为主要的乙炔生产工艺。
电石法生产乙炔的工艺可以分为两个步骤:首先是生成电石(碳化钙),其次是电石与水发生化学反应,生成乙炔,其反应式为:
副反应为:
由以上公式可知,电石法生产乙炔时会产生大量的热能,为了避免爆炸事故的发生,在用该方法生产乙炔时要注意将反应热排除。根据排除反应热方式的不同,可以将电石法工艺分为干法和湿法两种工艺。
(1)湿法工艺是利用水来降低反应产生的热量,即将电石加入水中。其优点是生产的乙炔较为纯净,安全性高且操作简单,缺点是:①用水量较大。②部分乙炔会因为溶于水中而造成大量浪费。③生产的乙炔中携带有大量的水,还需要进行脱水。④所需要的设备占地面积较大。⑤石灰乳中携带大量水分,不利于其回收利用。
(2)干法工艺则是利用水分蒸发吸热而降低生产乙炔时产生的热量,即将水加入电石中。需要注意的是该方法需要不断搅拌反应器内的材料,防止局部过热而造成乙炔的聚合和分解。干法工艺的优点是:①工艺所需要的设备占地面积相对较小。②乙炔损耗较少。③石灰乳中含水量低,回收利用较为容易。缺点是:①生产的乙炔杂质较多。②操作程序与前者相比较为繁杂。③反应温度高。
二.我国电石法乙炔生产工艺的发展现状
电石法乙炔生产工艺是我国主要的乙炔生产方法,而且该方法符合我国能源的特点,因此,该方法将在我国将长期存在。目前,电石法乙炔生产工艺大多以湿法为主,干法工艺较为少见。20世纪80年代,干法工艺也被引进我国,但是由于效果差强人意而又改为湿法工艺为主要生产乙炔的方法。而且,两种方法都有各自的优缺点。另外,电石法乙炔生产工艺会排放大量的电石炉气,近几年国内开展了对电石炉气的回收利用研究。少数生产厂家利用电石炉气做燃料,大部分都是简单处理后排入大气中。
三.乙炔生产工艺的改进与优化策略
3.1电石破碎系统的改进
首先通过延长破碎机加料口的长度,减少卡料现象的发生;其次,加厚破碎机的密封面,加强其固定方式,减少跑料、漏料以及粉尘的发生;最后加强破碎机的保养工作,定期清理检修机器,排除安全隐患,减少事故发生,延长机器使用寿命。
3.2生产过程中采用计算控制优化技术
乙炔的生产工艺对环境的要求很高,很容易受到人为因素的干扰,或者由于从业人员疲劳操作等造成失误,因此,要想提升优化乙炔的生产工艺必须从提高自动化水平入手,通过采用电脑控制的自动加料程序、自动充氮装置等,对生产过程中工作量较大、劳动强度高、容易产生误差的环节进行自动化改造,如配料、加料、上料、炉压控制、功率调节、冷却水、烟气净化控制报警等,最终减少误差发生 ,提高预期产量。
3.3清净工艺优化
在乙炔生产工艺中会产生的大量次氯酸钠溶液废液,这些污染物是工厂污染的主要来源。因此在生产过程中可以利用浓硫酸取代次氯酸钠清洗粗乙炔气,使整个生产过程处于缺水状态,限制污水外排。洗净后的粗乙炔气经过水洗塔,碱洗塔等除去其他气体杂质,同时,乙炔中的水蒸气含量也大大降低,使整个清净工序无大量废水的外排,达到节能环保的优化目的。
3.4改进电石管理制度
成立以车间、质检、分析、安全等部门联合的管理队伍,完善电石管理制度,加强生产部门与供应部门的信息沟通,改进电石的管理制度。①源头控制:加强对电石供应商的选择管理,保证电石的质量。②进厂控制:电石进厂后全程监管控制,控制好取样、化验工作的及时完成,对于不合格电石要立即退回。③使用控制:根据实际生产情况,对电石的质量严格监督,如出现问题及时与其他部门协调解决。
四.小结
总而言之,乙炔生产工艺的改进与优化的方向主要是环保节能,在设备运行效率有所提升的基础上,消耗的能量最低,对环境的危害最低。最终以达到环境效益和经济效益双丰收。
参考文献
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