化工聚錄乙烯生產技術pvc課件項目一 任務一電石法乙炔生產技術

任務一乙炔的發(fā)生項目一電石法乙炔生產技術蘇小莉Tel業(yè)鹽燒堿﹢氯氣電解氯堿化工造紙、紡織、印染、化纖、氧化鋁等﹢氫氣氯化氫煤炭生石灰電石﹢石灰石﹢藍炭或焦炭﹢水乙炔﹢VCM含汞觸媒PVC聚合煤化工電石法聚氯乙烯產業(yè)工藝流程示意圖復習回顧任務一乙炔的發(fā)生教學目標能力目標1.會識讀乙炔發(fā)生的工藝流程。2.會進行電石加料操作、發(fā)生器的開停車和正常操作、乙炔氣柜的開停車和排氣操作。3.會對乙炔發(fā)生系統的常見不正常情況進行分析和處理。知識目標1.理解乙炔發(fā)生相關原料和產品的性質、工業(yè)衛(wèi)生和安全技術、乙炔發(fā)生的原理、乙炔發(fā)生條件的選擇、乙炔發(fā)生主要設備的結構和工作原理。2.學會乙炔發(fā)生設備和系統的操作方法。乙炔的工業(yè)生產方法1、干法將水噴淋到電石，用電石分解時放出的熱量來蒸發(fā)水，使產生的水氣隨同乙炔氣一同溢出。電石與水的比為1：1～1.2，生產的排出物一般為粉末狀的消石灰。

優(yōu)點是生產能力大，乙炔濃度高，消耗水量少（1.2～1.3kg/kgCaC2），設備容積小，一次投資費用少，占地面積少（為濕法發(fā)生器的1/4）。乙炔損失少，所得干的Ca(OH)2處理方便，可進一步利用。

缺點是乙炔含雜質較多，反應溫度較高，操作控制較難。乙炔的工業(yè)生產方法有電石法和烴類裂解法兩種。電石法又分為干法和濕法兩種。乙炔的工業(yè)生產方法2、濕法濕法是將電石加入水中，放出的熱量被過量的水所吸收，一般分解1kg電石需用10～15L水，反應后水溫通常保持在323～353K，生產排出的廢物為石灰乳（電石渣液）。優(yōu)點是操作平穩(wěn)安全，設備構造簡單，乙炔產品純度較高，精制簡單。缺點是要消耗大量的水，乙炔也有損失，生產設備龐大，占地面積大，同時需要有一套處理廢渣裝置。。一、原料及產品的識別1、電石及標準（1）電石的性質電石是由碳（焦炭等碳素材料）和氧化鈣（生石灰）在電阻電弧爐內于高溫條件下化合而成的，所以它的化學名稱叫碳化鈣?；瘜W純的碳化鈣幾乎是無色透明的結晶體，通常說的電石是指工業(yè)碳化鈣，即除了含大部分碳化鈣外，還有少部分其他雜質。電石的顏色則隨所含的碳化鈣純度不同而不同，有灰色、棕黃色或黑色的。電石能導電，其導電性與溫度和電石中的碳化鈣純度有關，純度越高導電性越好。一、原料及產品的識別（1）電石的標準①技術要求國標有關技術條件見表1.1.1。

項目指標優(yōu)等品一等品合格品發(fā)氣量(20℃、101.3kPa)/(L/kg)≥300280260乙炔中磷化氫的體積分數/%≤0.060.08乙炔中硫化氫的體積分數/%≤0.10粒度(5-80mm)質量分數/%≥85篩下物(2.5mm以下)質量分數/%≤5

表1.1.1電石國家標準的技術條件

一、原料及產品的識別（1）電石的標準

②檢驗規(guī)則電石批次劃分和采樣桶數百分比按表1.1.2進行。

批次/t<55~<1515~<2525~<3535~50桶口處取樣/%2012876測粒度取樣/%106543表1.1.2電石批次劃分和采樣桶數百分比電石采樣桶數按GB/T6678的規(guī)定，測定粒度時采樣桶數可減半，生產廠一般按不大于10t為一批進行采樣。接收單位對相同質量的碳化鈣可擴大至50t為一批，并允許劃分為四個試樣，分別測定發(fā)氣量后取其平均值。當小于1t時，采樣桶數不少于3桶。檢驗結果如有一項指標不符合本標準要求時，應重新自兩倍數的包裝桶中采樣進行檢驗。重新檢驗的結果，即使只有一項指標不符合本標準要求，則整批碳化鈣為不合格。采樣方法開啟采樣桶的蓋，每桶應隨機取上層以下具有代表性的大、中、小粒度的碳化鈣試樣約1kg(200kg桶取約2kg)，采樣總量不少于10kg，置于帶蓋干燥容器內。將所采試樣在顎式破碎機上破碎成15mm以下的粒度，以四分法縮分后篩取5~12mm試樣，試樣量不少于0.5kg，裝入清潔干燥帶蓋的磨口瓶中，粘貼標簽，注明生產廠家、產品名稱、批次、采樣日期、采樣人。一、原料及產品的識別(3)電石的發(fā)氣量與電石質量的關系按國家標準，每公斤電石在壓力760mmHg、20℃時，加水后所放出來的干乙炔氣體體積數(L)叫做電石的發(fā)氣量。在壓力760mmHg、20℃時，lkg純電石(含CaC2100％)與水反應時，所發(fā)生的干乙炔氣體體積為372.63L。因此，不同純度電石的發(fā)氣量為：優(yōu)等品含CaC2≥80.6％發(fā)氣量≥372.63×0.806≥300L／kg一級品含CaC2≥75.14％發(fā)氣量≥372.63×0.7514≥280L／kg合格品含CaC2≥69.77％發(fā)氣量≥372.63×0.6977≥260L／kg

一、原料及產品的識別2、乙炔及標準(1)乙炔的物理化學性質①結構分子式是C2H2，分子量是26.038，結構式是：

②物理性質常溫常壓下是比空氣略輕、溶于水和有機溶劑的無色氣體，工業(yè)生產的乙炔氣因含有磷、硫等雜質而帶刺激性臭味。乙炔的沸點是－83.6℃，凝固點是－85℃，自燃點是305℃，閃點是－17.8℃。一、原料及產品的識別③化學性質

與氫氣、氯氣、氯化氫、水等進行加成反應，還能在適當條件下發(fā)生二聚、三聚和四聚作用，作為制備氯乙烯、乙醛、醋酸乙烯、丙烯腈、氯丁二烯的原料。④爆炸性乙炔純度越高、操作壓力和溫度越高，越容易爆炸。但是，乙炔:水蒸氣=1.15:1時（接近發(fā)生器排出的濕乙炔氣）通常無爆炸危險。一、原料及產品的識別(2)乙炔中硫化氫、磷化氫定性檢測方法①原理當含有一定量硫化氫和磷化氫的乙炔氣同含硝酸銀的試紙接觸后，即發(fā)生下列顯色反應：一、原料及產品的識別②測定手續(xù)將濾紙條浸沾5%的硝酸銀溶液，放在乙炔取樣口下，吹氣約0.5min，若無色跡產生，說明清凈效果較好；若顯示杏黃色，證明有磷化氫存在；若顯示黑色，證明有硫化氫存在。濾紙條顯色越深，說明雜質含量越高。③說明這種檢測硫、磷雜質的方法是很粗糙的，只是因為操作簡便，目前還有不少工廠采用。實踐說明，即使試紙不顯色時，磷、硫雜質含量仍有可能在數十甚至100mg／kg以上。一、原料及產品的識別(3)產品規(guī)格(企業(yè)標準)純度≥99%（體積分數）；氧含量≤0.3%（體積分數）；硫、磷、砷等雜質含量用硝酸銀試紙檢驗不變色。(4)產品的主要工業(yè)用途乙炔應用范圍很廣，主要用于合成氯乙烯生產聚氯乙烯，目前國內70%甚至更多的電石量均用于電石乙炔法生產PVC。工業(yè)上還用于合成多種塑料、樹脂，合成橡膠，合成纖維及溶劑以及燒焊等。二、乙炔發(fā)生中工業(yè)衛(wèi)生和安全技術1、工業(yè)衛(wèi)生(1)乙炔屬微毒類化合物，具有輕微的麻醉作用。車間空氣中最高允許濃度為500mg/m3，大量吸入乙炔后應及時呼吸新鮮空氣，反應較嚴重的患者應采取人工呼吸或輸氧治療。(2)氮氣氮氣是窒息性氣體，短時間內可使人窒息而死亡，因為它屬于無毒氣體而常為人們所忽視。進入用氮排氣過的發(fā)生器和氣柜之前，應將人孔等打開，必要時用排風扇鼓風，使空氣流通或水沖洗后方能進行操作。二、乙炔發(fā)生中工業(yè)衛(wèi)生和安全技術2、安全技術(1)在工廠范圍，30m距離以內嚴禁煙火，嚴禁攜帶易燃、易爆品和穿釘鞋進入生產區(qū)域。(2)盛裝和輸送乙炔的管道、設備嚴禁用鐵器敲打，以免產生火花。(3)盛裝和輸送乙炔的設備及其附件、管道和管件、閥門等，不得采用銅、銀、汞材質，防止產生爆炸物，如需汞壓力計，要加甘油作隔離液。二、乙炔發(fā)生中工業(yè)衛(wèi)生和安全技術2、安全技術(4)桶裝電石在運輸、貯存中嚴防雨水或濕氣浸入，否則，桶內可能有乙炔—空氣混合物存在，在卸桶或開桶時因震動、撞擊而引起爆炸。(5)電石粉塵（特別是新鮮粉塵）切忌一次大量直接倒入水中處理，以防劇烈水解放熱引起乙炔燃燒。(6)乙炔設備管道動火前必須用氮氣置換至含乙炔＜0.2%。三、乙炔發(fā)生的原理電石加入發(fā)生器后遇水即反應生成乙炔氣，因工業(yè)電石含有其他雜質，與水同時進行一些副反應，生成相應的雜質如磷化氫、硫化氫等氣體。碳化鈣水解反應式如下所示：副反應三、乙炔發(fā)生的原理①粗乙炔氣體中雜質：磷化氫、硫化氫、氨、砷化氫、乙硫醚、乙烯基乙炔。此外，還有二乙烯基乙炔、丁間二烯基乙炔、丁二炔和乙二炔等乙炔的熱聚產物。②濕式發(fā)生器溫度控制在85℃左右。③水蒸氣∶乙炔=1∶1左右。四、乙炔發(fā)生條件的選擇

1、電石粒度的選擇電石粒度／mm2～45～88～1515～2525～5050～80200～300完全水解時間／min1.171.651.824.2313.616.57約35有人推薦：電石完全水解時間＝（電石粒徑）m，其中m＝0.5～l。表1.1.3粒度與水解時間1、電石粒度的選擇粒度過小，水解速度過高，使反應熱不能及時移走，發(fā)生局部過熱引起乙炔分解和熱聚，進而使溫度更高而發(fā)生爆炸。粒度過大，則電石反應緩慢，在發(fā)生器底部排渣時容易夾帶未水解的電石，造成電石消耗定額上升。根據目前發(fā)生器結構有電石破碎損耗等因素考慮，一般粒度控制在80mm以下，對于四～五層擋板者可選用50～80mm以下，而二～三層擋板者宜選50mm以下。發(fā)生器結構的影響

發(fā)生器結構（如擋板層數、攪拌轉速、耙齒角度等）對電石在發(fā)生器中停留時間和電石表面生成的氫氧化鈣的移去速度有較大影響。即對一定粒度的電石，必須保證其完整水解的停留時間，并使每次電石表面覆蓋的Ca(OH)2及時移去，以使電石與水有不斷更新的接觸表面。一般對三至五層擋板連續(xù)攪拌的發(fā)生器，電石停留時間較長，電石在發(fā)生器內水解比較完全，但一些小型的搖籃式發(fā)生器，水解過程就緩慢得多，排渣中易存在未水解的“生電石”。但是，即使結構非常完善的發(fā)生器，排出電石渣中仍含有超過反應溫度下飽和溶解度的乙炔。

2、發(fā)生器溫度的選擇①發(fā)生器反應溫度控制指標：80~90℃。圖1.1.2不同溫度下電石粒度與水解速度的關系理論上，每噸電石水解需要0.56t的水，若無冷卻作用，則水解反應熱降將使溫度上升到幾百度以上。

在濕式發(fā)生器中，一般都采用過量水來移去反應熱和排出生成的Ca(OH)2?？偧铀颗c電石之比即稱作“水比”，實踐證明，水解產生的渣漿含固量在0～20％范圍內，對電石水解速度影響不大，隨著含固量增加，電石表面與水的接觸受到阻礙，水解減慢至60％左右，速度要減小幾倍，發(fā)氣量只有原來的1/5。表1.1.5反應溫度對發(fā)生反應的影響反應溫度/℃電石發(fā)氣量/（L／kg）加水量/[t／t（電石）]電石渣含固量/％乙炔損失/％4024427530017.2818.5919.446.455.975.725.55.25.0602442753008.158.619.1012.7512.0311.462.01.91.8802442753004.384.554.7721.3720.5719.800.910.840.80

由表1.1.5可見，反應溫度越高乙炔損失越少，發(fā)生器排出電石渣含固量越高，相應造成排渣困難；另外，粗乙炔氣中的水蒸氣含量相應增加，造成冷卻負荷加大；而且，從安全生產等方面考慮，也不宜使溫度控制過高，一般控制反應溫度在80～90℃為好。圖1.1.3乙炔在電石渣中的損失3、發(fā)生器壓力的選擇工業(yè)生產中不允許壓力（表壓）＞0.15MPa，而盡量控制在較低的壓力下操作，這樣也可減少乙炔在電石渣中的溶解損失及設備的泄漏。實際操作壓力，將由發(fā)生系統、冷卻塔結構、氣柜壓力（鐘罩壓重），以及乙炔流來決定。也即是由發(fā)生器到水環(huán)式壓縮機之間的沿程阻力降決定的。只要保證水環(huán)式壓縮機進口有一定的正壓，發(fā)生器可以在較低壓力下操作。對于生產能力（乙炔）4000～6000m3/h裝置，壓力控制在600～1000mmH2O為宜。4、發(fā)生器液面的選擇發(fā)生器液面控制在液面計中上部為好。也就是說，保證電石加料管至少插入液面200～300mm左右。液面過高，使氣相緩沖容積過少，易使排出乙炔夾帶渣漿和泡沫，還有使水向上浸入電磁振動加料器及貯斗的危險。液面過低，甚至低于電石加料管時，則易使發(fā)生器氣相部分的乙炔氣大量逸入加料器及貯斗，影響加料的安全操作。因此，無論是電石渣溢流管安裝的標高，還是底部排渣的時間或數量，都要注意液面的控制。

五、乙炔發(fā)生主要設備的識別圖1.1.4乙炔發(fā)生器結構1、乙炔發(fā)生器的結構乙炔發(fā)生器是電石水解反應生產乙炔氣的設備。目前國內使用的乙炔發(fā)生器，多數是濕法立式發(fā)生器。小型工廠曾用過搖籃式，因生產能力低、排渣中有較多的“生電石”而使電石定額較高，所以大部分已改為多層攪拌式。所謂立式多層攪拌型發(fā)生器，規(guī)格也比較多，例如從擋板層數來講，有三、四、五層和六層等四種；從設備直徑來分有1.6m、2m、2.8m和3.2m幾種；從設備容積上分，小的為4m3，大的達到28m3、32m3、48m3；從攪拌上分，轉速范圍在1～3r/min，并有間歇和連續(xù)攪拌之分。1-加料筒；2-攪拌軸；3-耙子；4-溢流管；5-平衡管；6-小攪拌；7-排渣器乙炔發(fā)生器結構示意圖濕法乙炔發(fā)生器的主要結構如圖所示。發(fā)生器是生產乙炔的主要設備，本體是由鋼板焊接而成的圓柱體。為防止電石和器壁的擊或摩擦而起火，在內壁襯膠或襯鋁，以保證安全。在發(fā)生器上部裝有加料筒，伸至發(fā)生器內液面以下，加料筒能起水封的作用，使供料裝置與發(fā)生器空間隔開。加料筒下面有托盤共五層。第一層托盤是固定在攪拌軸上的圓環(huán)形盤，與水平成2°角向內傾斜。在托盤上裝有相間90度角的四個耙子，每兩個相應的耙子為一組。一組在托盤內緣，一組在托盤外緣，每個耙子上都裝有擋板，使電石向內推進，集中到第二層托盤。第二層是固定在器壁內向外傾斜的平板托盤，與水平成2°角。托盤上裝有固定在攪拌軸上的兩個把子，一個在托盤內緣，一個在托盤外緣，使上面落下的電石依次向外推進。第三、四、五層托盤均為固定在器壁上托盤，傾斜角為6°，方向內外交錯。除第五層托盤上沒有耙子外，第三、第四層都有固定在攪拌軸上的兩個把子。每個耙子都有擋板，一個在外緣，一個在內緣，這樣可以使電石沿坡度傾向中心，再沿坡度推向外圍，隨著攪拌軸的旋轉，使電石由上而下，在被動的時間內得到完全分解。通過耙子的轉動，可以把電石外層的氫氧化鈣推抹，使電石表面不斷更新。在第一層與第二層托盤之間，裝有溢流管(4)與錐形底部的溢流管相連，在溢流管外加一套管，即壓力平衡管，它可以起到調節(jié)液面的作用，同時也是安全裝置。在發(fā)生器內壓力不大時，可以防止空氣侵入。在錐體內裝有小攪拌，可以使粒度較小的電石得到進一步水解，在錐體底部有一個排渣器，利用專門閥門控制，定期排放廢渣。乙炔發(fā)生器的作用是使電石在耙子攪拌的作用下，由第一層托盤落至第五層托盤，在此期間分解反應不斷發(fā)生，電石表面氫氧化鈣不斷被攪拌除去，直到反應完全。反應生成的石灰乳經溢流管排出，固體渣經錐底定期排放。反應生成的乙炔氣，出發(fā)生器上部引出，經水封、冷卻器進入清凈系統。2、正水封、逆水封和安全水封的作用(1)正水封發(fā)生器產生的乙炔氣經過正水封（它的進口管插入液面內），送至冷卻清凈系統。正水封起了單向止逆閥的作用，當發(fā)生系統和清凈系統有一部分發(fā)生事故時，起到安全隔離的效果。此外，當單臺發(fā)生器停車檢修時，可往正水封中加水使與系統切斷。一般正水封和逆水封都置于發(fā)生器頂部，其所需定期更換的含渣漿水可排入發(fā)生器內，減少乙炔溶解損失。2、正水封、逆水封和安全水封的作用(2)逆水封逆