乙炔装置工艺规程修改版.docx
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乙炔装置工艺规程修改版
第一章：
概述
第二章：
乙炔生产所需原辅材料的规格
第三章乙炔生产原理和影响因素
第四章：
生产过程叙述
第五章：
主要设备结构性能
第六章：
乙炔装置岗位操作法
第七章：
乙炔生产工艺控制指标
第八章：
常见故障及处理方法
第九章：
生产危害及安全防护措施
第十章：
事故案例
第一章：
概述
乙炔是重要的基本有机化工原料。
工业生产乙炔采用的方法为电石法和甲烷部分氧化法，电石法是由煤生产乙炔的传统方法，但存在着工艺流程长，能耗高，原料运输费用高，特别是环境污染严重等问题，发达国家于1994年已全部关闭了此法的生产装置。
我国电石产量居世界之首，目前仍在采用这种工艺生产乙炔，因此迫切需要开发一条煤洁净高效生产乙炔的新途径。
而采用等离子体进行煤转化制取乙炔是实现煤洁净转化的理想手段之一。
太原理工大学、中科院目前建立了我国首套具有自主知识产权的等离子体热解煤制乙炔实验装置，填补了我国在该领域的研究空白，乙炔的能耗降到了10～11．2千瓦时／千克。
等离子体的作用：
等离子体富集极活泼的离子、电子、激发态原子、分子及自由基，煤-等离子体反应中，自由基起到了重要作用。
使用该方法乙炔产率可达到29~31％，最高达59.9%。
反应原理：
粉煤+H=>C2H2
煤与乙炔的H/C很接近，故以煤为原料直接生产乙炔应该是最合理的工艺路线。
尤其对于象我国这样的煤藏量丰富的发展中国家来说，该工艺有着十分重要的意义。
用等离子法将煤粉高温闪点裂解生产乙炔在经济上还缺乏足够的竞争力，但其发展潜力世人皆知。
目前我公司一期PVC项目采用电石法生产乙炔：
一、乙炔性质
学名：
乙炔英文名：
acetylcnc；ethine
分子式是C2H2结构式是：
H-C三C-H，
分子量26．038。
1、物理性质
在常温、常压下为无色气体，比空气略轻。
工业上生产的乙炔因含有硫、磷等杂质而带有特殊的刺激性臭味，密度是1.173克／升，相对密度是0.91（空气；乙炔的沸点是-83.6℃、凝固点是-85℃。
微溶于水及乙醇，能溶于丙酮、氯仿和苯。
在水中的溶解度随温度的升高而降低。
附：
乙炔在水中的溶解度表：
温度
（℃）
溶解度
（g／Kg）
温度
（℃）
溶解度
（g／Kg）
温度
（℃）
溶解度
（g／Kg）
0
1.73
25
1.93
70
0.25
5
1.49
30
0.84
80
0.15
10
1.31
40
0.65
90
0.05
15
1.15
50
0.50
20
1.03
60
0.37
2、化学性质
由于乙炔分子的叁键结构键能很低，化学性质活泼，易发生加成、聚合、取代等多种化学反应。
在下列情况下可能发生爆炸：
（1）、遇高温（>550℃），加压（P＞0.15MPa（G）），有燃烧爆炸危险。
（2）、与空气混合在含乙炔2.3—81％（V）范围内，特别在含乙炔7—13％（V）
时最易产生爆炸。
（3）、与氧气混合在含乙炔2．5—93％（V）范围内，特别在含乙炔30％（V）时最易产生爆炸。
（4）、与铜、汞、银能形成爆炸性化合物。
（5）、与氟、氯等接触发生爆炸性反应。
（6）、乙炔气中混入一定比例的水蒸气、氮气或二氧化碳都能使其爆炸危险性减少，如：
乙炔：
水蒸气=1.15：
1时（接近发生器排出的湿乙炔气）通常无爆炸危险，也就是说乙炔纯度越高，操作压力和温度越高，越容易爆炸。
二、用途
用于合成多种塑料、树脂、合成橡胶、合成纤维及溶剂，应用范围很广，
工业上还用于烧焊，故乙炔在国民经济中占很重要的地位。
我公司主要用于合
成氯乙烯制造聚氯乙烯。
三、规格
乙炔纯度：
大于99.5%；H2S含量小于0.004%（硝酸银试纸实验不变色）；PH3含量小于0.04%（硝酸银试纸实验不变色）；H2O含量：
饱和；压力：
大于0.12MpaA；温度：
常温。
第二章：
乙炔生产所需原辅材料的规格
一、原辅材料
1、电石
分子式：
CaC2分子量：
64
电石即碳化钙，工业上呈灰色，比重2．22，熔点2300℃，在空气中能吸收水分，变为灰白色粉末，品质降低。
与水作用生成乙炔气体，有特殊恶臭，与火源接触即燃烧。
乙炔气与空气混合能引起爆炸，爆炸极限为2．3—81％V。
电石能导电，纯度愈高，导电性愈好。
含杂质（磷化钙）过多的电石遇水生成毒性很强的PH3，极易自燃和爆炸，人体吸入能导致头昏、头痛、呕吐。
电石粉尘有可燃和爆炸性，高温表面堆积粉尘层的点燃温度为325℃，粉尘云的点燃温度为555℃，爆炸下限浓度为212—284g／m3，粉尘平均粒径10—15μm。
2、碱液（Na0H液）
浓度：
32％；来源于烧碱装置，颜色为水白色或浅色，呈强碱性，有强腐蚀性，对眼睛、皮肤及呼吸道粘膜有强的腐蚀作用，吸入后会产生肺水肿。
接触后有咽喉刺痛、咳嗽、呼吸困难、腹痛、腹泻、呕吐、眼结膜充血、疼痛、
角膜、溃疡、皮肤红肿、灼伤等症状。
氢氧化钠不燃，遇酸会发生中和反应，并放出大量的热。
3、次氯酸钠液（NaClO）
浓度：
10％；来源于烧碱装置，为无色或淡黄色液体，有类似氯的刺激性
气味。
属强氧化剂，有腐蚀性和灼伤性，接触后刺激皮肤和粘膜，溅入眼中会
引起角膜损害。
4、盐酸：
20%；来源于盐酸汽提工序，为无色或微黄色液体，易挥发放出氯化氢，和碱发生中和反应，并释放出大量的热。
盐酸有毒，有腐蚀性，接触后有刺激感、咽喉痛，使呼吸急促困难、腹痛等。
本装置用于中和由中和塔排放至中和池的废碱液。
5、氮气
纯度：
大于99％，来源于空分装置，氮气是窒息性气体，进入用氮气置换
排气的发生器和气柜之前，应通风使空气流动合格后方能进入。
第三章乙炔生产原理和影响因素
一、乙炔生产原理
（一）、乙炔发生
电石与水作用生成乙炔气，并放出大量热量，由于电石中有多种杂质，与
水反应，生成相应的副产物（在湿式发生器内进行）。
1、主反应（放热反应）
CaC2＋H20Ca（0H）2＋C2H2＋127.3KJ/mol
2、副反应
CaO＋H2OCa（0H）2
MgO＋H2OMg（0H）2
CaS＋H2OCa（0H）2＋H2S
Ca3P2＋H2OCa（0H）2＋PH3
Ca3N2＋H2OCa（0H）2十NH3
Ca2Si＋H2OCa（0H）2＋SiH4
Ca3AS2＋H2OCa（0H）2＋ASH3
由以上可以看出，发生器排出的粗乙炔气中含有上述副反应生成的硫化氢、
磷化氢、氨等对合成氯乙烯的触媒有害的杂质气体，必须在送至合成工序之前
加以清除。
另外水解反应生成大量的氢氧化钙副产物，使系统呈碱性，上述反
应不完全。
由于硫化氢在水中溶解度大于磷化氢，使粗乙炔气中含有较多的磷
化氢及较少的硫化氢，磷化物尚能以P2H4形式存在，它在空气中容易自燃，另外乙炔和水反应放出大量的热量，1Kg纯电石放出热量约为1995.20KJ，1Kg工业电石约放出热量1662.24KJ。
所以电石水解速度不易太快，水解太快放出的热量不能及时排出，就会发生局部过热，可能引起爆炸的危险。
因此在反应进行的过程中要及时移走反应热量。
（二）、乙炔清净
粗乙炔气含有硫化氢、磷化氢、氨等杂质气体，会对氯乙烯合成的氯化汞
触媒进行不可逆吸附，破坏其“活性中心”而加速触媒活性的下降，其中磷化
氢（特别是P2H4）会降低乙炔气自燃点，与空气接触会自燃，均应彻底子以脱除。
工业生产中采用次氯酸钠作为清净剂，利用其氧化性质，将乙炔气中的磷化氢、硫化氢等杂质氧化成酸性物质而除去（在清净塔内进行）。
反应式如下：
NaClO＋H2SH2SO4＋NaCl
NaClO＋PH3H3PO4＋NaCl
NaClO＋SiH4——>Si02＋H2O＋NaCl
NaClO＋ASH3H3AS04＋NaCI
反应中生成的酸在乙炔气中夹带，再用15％碱液中和（在中和塔内进行）为盐
类，再由废碱液排出。
其反应式如下：
NaOH＋H2S04Na2S04＋H2O
NaOH＋H3PO4Na3PO4＋H2O
NaOH＋SiO2Na2Si03＋H2O
二、影响因素
（一）乙炔发生
1.电石粒度
电石的水解反应是液固相反应，其反应速度与电石和水的接触面积的大小关系，电石粒度愈小与水接触的面积愈大，水解速度也愈快。
在此情况下有可能引起局部过热而引起乙炔分解和爆炸。
电石粒度过大，与水接触面积减少，则电石反应缓慢，特别是电石粒度过大，水解时生成的Ca（OH）2将包住电石，使电石水解不完全，在发生器底部排渣时容易有未水解完全的电石，造成电石消耗定额上升。
因此，我们对电石粒度应该有一定的要求，目前我国电石粒度一般控制在25-50mm。
2．发生器温度
乙炔发生器温度的高低，直接影响乙炔发生速度，温度提高，电石水解速度加快，生产能力提高，乙炔在水中溶解度减少，对电石定额有利。
但温度提高，乙炔分解的可能性增大，即爆炸的危险性加大。
同时温度提高，乙炔中的水蒸汽含量增加，造成后面冷却负荷加大；而且从安全生产等方面考虑，也不宜使温度控制过高，一般控制反应温度85±5℃为宜。
此温度一定严格控制。
3．发生器压力
压力增加会使乙炔分子密集，分解爆炸的可能性增大。
发生器在不正常情况下，有可能出现冷却水不足，造成部分水解的电石传热困难，甚至局部过热到几XX。
当乙炔在压力大于0.147Mpa（1.5kgf/cm2G），温度超过550℃时会发生分解爆炸，因此在工业生产中乙炔压力不允许超过0.147Mpa（1.5kgf/cm2G），而尽可能控制在较低压力下操作，这样也可减少乙炔在电石渣浆中溶解损失以及设备的泄漏。
但压力也不能太低，如太低会造成压缩机入口为负压，有进入空气的危险。
对于生产能力在1000-2000乙炔m3/h装置，压力控制600-1000mm水柱为宜。
4．发生器液面
发生器液面控制在液面计中部位置为好，也就是说保证电石加料管至少插入液面下200-300mm。
液面过高，使气相缓冲容积过小，易使排出乙炔夹带渣浆和泡沫，还有使水向上浸入电磁振荡加料器及贮斗的危险。
液面过低，则易使发生器气相部分的乙炔气大量逸入加料贮斗影响加料的安全操作。
因此，无论是电石渣浆溢流管安装的标高，还是底部排渣时间或数量，要注意液面的严格控制，防止发生事故。
（二）乙炔清净
1．次氯酸钠有效氯及PH值
在乙炔气中PH3、H2S、SiH4、NH3等杂质的存在是有害的，它会使合成氯乙烯催化剂中毒，影响氯乙烯转化率。
尢其是PH3存在与空气接触会自燃，从而引起乙炔的爆炸，所以对乙炔气中杂质必须进行清净。
乙炔清净剂次氯酸钠是次氯酸的一种不稳定的盐，是一种强氧化剂。
次氯酸钠的有效氯一般控制在0.085-0.12%，PH值7-8。
当有效氯低于0.005%和PH值在8以上时，则清净效果较差。
而当有效氯在0.15%以上（特别是在PH值较低时）容易生成氯乙炔而发生爆炸危险。
也有可能生成二氯乙烯中间物，在下一步碱中和时，进一步生成氯乙炔，当有效氯在0.25%以上时，无论在气相还是液相，均容易发生氯与乙炔激烈反应而爆炸，阳光能促进这一爆炸过程。
氯乙炔是极不稳定的化合物，遇空气易着火和爆炸，如中和塔换碱时，或次氯酸钠排放时，以及开车前设备管道内空气未排净时均容易发生着火及爆炸。
次氯酸钠中有效氯代表次氯酸钠溶液的浓度，一定的次氯酸钠含量才能保证氧化剂能力，保证清净效果，有效氯量高，氧化能力过强反而会生成一些副反应，对乙炔纯度不利，且生产操作也不安全。
次氯酸钠在碱性介质中稳定性大，氧化能力低。
若PH值低于7，呈酸性氧化能力强，反应激烈，乙炔中生成的氯化物含量增高。
因此，考虑到安全因素，以及分析有效氯可能的误差，为保证清净效果
次氯酸钠有效氯一般不低于0.0
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