CN101195555A - 干法乙炔发生系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种干法乙炔发生系统，包括按以下次序依次连通的设备：粗电石料仓、破碎机、输送装置、筛分装置、细电石料仓、输送计量装置、干法乙炔发生器和出渣装置，输送计量装置和干法乙炔发生器上设有用于同时控制输送计量装置的进料以及干法乙炔发生器的转速和进水量的控制系统，干法乙炔发生器上设有除尘洗涤装置，除尘洗涤装置上设有气水分离装置。本发明是运用在工业化生产中电石与水反应生产乙炔的系统中，并解决了已有技术存在的乙炔收率低、工作环境恶劣、连续运行不稳定、副产品利用效益低、水资源浪费和污染环境的问题。它具有固定资产投资少、安全性高、自动化程度高、乙炔收率高、无废液排放、用水量少等优点。

Description

干法乙炔发生系统

技术领域

本发明是关于用电石和水反应生产乙炔的系统，反应结束后产生的电石渣是干粉状的物质，即一种干法乙炔发生系统。

背景技术

电石和水作为原料生产乙炔的工艺一般包括两种，其差异在于反应后产生的电石渣含水率的不同，即“干法”和“湿法”乙炔发生系统。

目前全国所有采用电石法生产聚氯乙烯的生产厂家都是采用的“湿法”工艺。将大块电石破碎为80mm以下的电石，使电石进入发生器，同时向发生器内加入质量是电石质量6倍的水，使水与电石反应，并由水将反应放出的热量带走，由水同时带走的还有电石渣，称之为电石渣浆，电石在发生器内逐层向下移动，反应较为完全。由发生器出来的电石渣浆经过沉淀，过滤成固态的电石渣(含水30％以上)和上清液，部分上清液重新加入发生器内使用，另外一部分排入下水道，导致水资源污染；含有30％以上水分的电石渣，其主要成分是熟石灰，由于电石渣中的熟石灰具有商用价值，要利用其价值就要将电石渣进行干燥，这样所获得的熟石灰成本，较利用商品化的熟石灰成本高，以这种方式获得副产品很不经济；

后来发展的一种工艺称之为“干法”，其电石渣从系统中排出后呈粉状，可直接利用。尽管“干法”工艺具有较好的应用背景，但是，到目前为止，国内还没有任何厂家能够顺利的实施该工艺，主要是受乙炔发生器的影响。在20世纪70年代某化工厂曾经从日本引进一条干法乙炔发生工艺生产线，该生产线对电石颗粒粒径要求十分严格，首先必须将块状电石粉碎到80mm以下，再在氮气保护下密闭粉碎至大约3mm左右，经过螺旋输送器将此粉状电石送至干法乙炔发生器进行反应。该发生器为立式装置，共分为11层，第一层和第二层分别装有12个莲蓬形喷水器，喷头可以转动喷水，每层装有无级调速刮板，使电石粉料下移，粉料从顶层到底层大约需要15分钟左右。这条生产线的缺点是对电石粒径要求很高，必须将其粉碎成细小颗粒，细小的电石粒径扬尘十分严重，工作环境较为恶劣；细小颗粒的电石在破碎过程中与空气接触时因其表面积较大、与空气接触时间长而容易潮解，致使乙炔收率较湿法乙炔发生系统低；此外，所产生的乙炔气中伴随有大量电石渣粉尘，分离困难，会导致气相管道堵塞，需要定期清理堵塞的管道；再加上干法乙炔发生器的出料装置时尔漏气，导致不能够稳定的为后续系统供应乙炔气，对安全造成一定的影响。由于上述无法解决的技术问题，这条生产线被迫停止了运行。

由于以上技术问题在当时无法解决，难于获得较高的乙炔收率和长期稳定连续的运行，并且工作环境恶劣，造成干法工艺没有得到很好推广。现在随着国家对环境保护的日益重视，国家水资源的日渐紧缺，国家加大力度倡导建立节约型社会的推进，对干法乙炔发生器的研究就显得日渐重要。

发明内容

本发明的目的在于解决已有技术存在的乙炔收率低、工作环境恶劣、连续运行不稳定、副产品利用效益低、水资源浪费和污染环境的问题。

一种干法乙炔发生系统，包括按以下次序依次连通的设备：粗电石料仓(1)、破碎机(2)、输送装置(3)、筛分装置(4)、细电石料仓(5)、输送计量装置(6)、干法乙炔发生器(7)和出渣装置(9)，输送计量装置(6)和干法乙炔发生器(7)上设有用于同时控制输送计量装置的进料以及干法乙炔发生器(7)的转速和进水量的控制系统(8)，干法乙炔发生器(7)上设有除尘洗涤装置(10)，除尘洗涤装置(10)上设有气水分离装置(11)。

上述的干法乙炔发生系统，其干法乙炔发生器包括壳体、搅拌器、隔板和喷水装置，喷水装置设于顶层，喷水装置由进水管和环状喷水管及喷水管上的若干喷头组成，该干法乙炔发生器提高了乙炔的回收率，节约了大量的水。

上述的干法乙炔发生系统，其隔板为偶数层且至少为四层，隔板按水平与向上倾斜间隔设置，搅拌器上的耙子与隔板层数相对应，可进一步提高了乙炔的回收率。

上述的干法乙炔发生系统，其输送装置(3)为密封输送装置。

上述的干法乙炔发生系统，其细电石料仓(5)与输送计量装置(6)通过管道密封相连。

上述的的干法乙炔发生系统，其除尘洗涤装置由管状壳体和其上的进水口、若干个伸入内部的喷头组成。

上述的的干法乙炔发生系统，其控制系统为电脑控制系统。

本发明的工作原理是：

将大块电石(粒径在80mm以下)加入到粗电石料仓，通过加料装置利用其自身重力经过管道进入破碎机，被破碎机破碎成粒径在3mm左右的电石，破碎后的电石通过管道进入提升装置，被提升到筛分装置，筛分后，粒径符合要求的的电石通过管道进入细电石料仓，粒径不符合要求的电石通过管道重新进入破碎机进行二次破碎。以上的破碎和转运过程都是在氮气保护的密闭情况下进行的。细电石料仓内的小粒径电石经过管道进入输送计量装置，经过计量的小粒径电石落入干法发生器内，由搅拌频率与加料量成比例关系的搅拌装置将小粒径电石平均分布在隔板上，与喷水器中喷下的经过计量的水发生水解反应，释放出乙炔气。搅拌频率、加水量与电石进料量成一定比例，由计算机控制，电石不断的进入干法乙炔发生器，反应不完全的电石在搅拌的作用下，由第一层落入第二层继续反应，直至到达第六层，此时电石已经反应完全，并落入出渣装置。被分离出来的电石渣进入出渣装置后，在电机的带动下，连续地排出出渣装置。在电石由上至下的运行中，乙炔气和电石渣能够完成完全的分离。分离出的乙炔气由干法乙炔发生器出气口通过管道进入除尘洗涤装置。在除尘洗涤装置内，首先由带压气流对连接管道进行管道清理，清理管壁上粘结的粉状电石渣，然后利用喷水管产生的水雾对含电石渣粉尘的乙炔气进行清洗。清洗后的乙炔气进入后续系统，清洗产生的废水被重复利用来清洗乙炔气。

在干法乙炔发生器系统中，电石在干法乙炔发生器内能否分配均匀和反应的加水量较为关键。为此，我们对电石在干法乙炔发生器内的分布情况进行了研究和计算，决定采用布料盘和控制搅拌频率的方法，以使电石能够在同一隔板上分配均匀，从而使电石在干法乙炔发生器内反应均衡；通过对电石与水反应过程的热量衡算，并通过企业内部小型实验，发现当水与电石的质量保持在一定比例时，反应温度与反应压力也维持在稳定状态，通过出渣装置出来的电石渣不含乙炔，含水量不大于10％，电石反应完全。这样可以保证反应后的乙炔收率可以达到98％以上。

为了改善细小粒径电石扬尘严重，工作环境恶劣的状况，改变细小粒径电石潮解严重导致电石收率降低的缺点，所述的粗电石料仓、破碎机、提升装置、筛分装置、细电石料仓所组成的破碎过程，都采用了管道连接，组成了一个密闭系统，使破碎过程产生的粉尘不至于外泄，从而将粉尘扑积了下来，减少了电石的损失和风化程度，提高了乙炔的收率，改善了外部环境。

为了满足生产的连续性，解决干法乙炔发生器出料的不均匀性和防止电石渣粘结设备，采用的出渣装置由电机驱动并且是连续运转的，通过挤压使电石渣中的乙炔气释放出来，回到系统中去，降低了干法乙炔发生器对电石加入量和电石渣送出量的严格要求，降少了乙炔释放量，提高了乙炔收率，降低了危险因素，使设备能够连续运转；利用带压气体清理管道上的附着粉尘，然后利用水雾除尘技术清洗掉气体中的粉尘的工艺技术，降低了设备的检修时间，提高了设备的利用率，保证了连续生产。

为了解决副产品利用效益低、水资源浪费、污染环境的问题，利用了干法乙炔发生器进料量与输送计量装置的电机转速成比例，干法乙炔发生器电石进料量与加水量成比例的关系，采用干法乙炔发生装置器的搅拌频率和加水量通过电脑控制都与电石输送计量装置的计量结果实行连锁的技术方案，对反应用水量实行严格控制，使电石渣含水率严格控制在技术范围内。降低了后续系统使用电石渣的利用成本，提高了利用效益，减少了反应用水的加入量，停止了强碱性废水的排放，杜绝了水资源的浪费，保护了环境。

本发明相比于现有的“湿法”乙炔发生系统有如下优点：

第一、因为在“湿法”中电石渣含水率高，后续工序使用需要燃料烘干，增加了生产成本，利用效益低，而本发明系统可以直接供利用电石渣作原料的后续工序使用，减少了烘干所需要的燃料费用，节约了生产成本。

第二、因为“湿法”中从系统中排出的电石渣是稀浆，需要经过沉淀、过滤、烘干才能供后续系统使用，而本发明系统不需要沉淀、过滤、烘干过程，因此减少了沉淀、过滤、烘干等工序所需要大笔设备投资费用和土地资源，降低了固定资产的投资。

第三、因为“湿法”中反应的热是靠大量的水来转移，而本发明系统是靠水的蒸发来转移，并且采用电脑控制，保证加水量和电石进料量成一定比例，减少了“湿法”工艺所需要的水量，并且能够将所产生的废水全部利用，节约了水资源，降低了污水处理所需要的费用，保护了环境。

本发明相比于现有介绍的“干法”乙炔发生系统有如下优点：

第一、因为介绍的“干法”中电石破碎过程采用敞口输送装置，造成电石粉尘在空气中的弥漫，电石大量接触，造成电石潮解。而本发明系统电石破碎过程采用全密闭式，减少了电石的损失，提高了乙炔收率，降低了生产成本，改善了工作环境。

第二、因为介绍的“干法”中没有采用除尘洗涤装置，造成系统终止，需要定期清理。而本发明系统采用带压气体可以快速的将沉积在管道上的电石渣粉尘清理下来，重新进入乙炔气体中，随后乙炔气被喷水管道喷出的水雾充分洗涤，粉尘进入了水相中，保证了乙炔气的纯净。

附图说明

图1是本发明实施例的示意图；

图2是实施例的干法乙炔发生器结构示意图。

具体实施方式

参照附图1-2，本实施例包括按以下次序依次连通的设备：粗电石料仓(1)、破碎机(2)、密封输送装置即斗式提升机(3)、筛分装置(4)、细电石料仓(5)、输送计量装置(6)、干法乙炔发生器(7)和出渣装置(9)，出渣装置位于干法乙炔发生器下端，细电石料仓(5)与输送计量装置(6)通过管道密封相连，输送计量装置(6)和干法乙炔发生器(7)上设有用于同时控制输送计量装置的进料以及干法乙炔发生器(7)的转速和进水量的电脑控制系统(8)，干法乙炔发生器(7)下侧设有除尘洗涤装置(10)，除尘洗涤装置(10)上设有气水分离装置(11)。上述的干法乙炔发生器包括壳体(19)、搅拌器(14)、隔板(18)和喷水装置，隔板为六层，隔板按水平与向上倾斜间隔设置即第一层水平第二层向上倾斜依次类推，当然也可以相反，搅拌器上的耙子(17)与隔板层数相对应，喷水装置设于顶层，喷水装置由进水管和环状喷水管(15)及喷水管上的若干喷头(16)组成。上述的除尘洗涤装置由管状壳体和其上的进水口(12)、若干个伸入内部的喷头(13)组成。

上述实施例中，环状喷水管可用“十”字形或“米”字形等替代，隔板、耙子层数可根据具体生产规模的需要做相应调整，可以是六层、八层等。

以下是更进一步详细说明：

(1)一个带有充氮口和出料口的粗电石料仓；

(2)一台破碎机，它通过管道与粗电石料仓的出料口相连接，粗电石料仓中的电石通过加料装置，利用自身的重力进入连接管道，进而落入破碎机中，被粉碎成粒径更小的颗粒；

(3)一个输送装置，通过管道接收破碎机出来的电石，提升到高处，通过管道利用电石的重力性质落入到筛分装置；

(4)一个筛分装置，将破碎机出来的电石根据其粒径大小进行分离，不合格电石通过管道返回到破碎机重复破碎，合格的电石通过管道转移到细电石料仓；

(5)带有充氮口和出、入口的细电石料仓，接收筛分装置分离出来的合格电石；

(6)一套带有进、出口的输送计量装置，接收密封装置出口来的电石，通过计量加入通过出料口加入到干法乙炔发生器；

(7)一个干法乙炔发生器，其进料口与输送计量装置相连接，通过搅拌装置将电石在干法发生器内同一水平面上分配均匀，干法乙炔发生器内设有一个带有多个喷水装置的进水管，使电石在干法乙炔发生器内与水反应。其中，干法乙炔发生器包括进料口、出气口、出渣口、由电机带动的搅拌装置、进水管等；

(8)干法乙炔发生器的搅拌、输送计量装置和干法乙炔发生器的进水量通过计算机控制系统实行连锁；

(9)一个出渣装置，与干法乙炔发生器底部的出渣口相连接，将干法乙炔发生器产生的固态废弃物电石渣输送到装置外，保证干法乙炔发生器的连续运转；

(10)一个清理管道和清洗粗乙炔气的除尘洗涤装置，进气口通过管道与干法乙炔发生器的出气口相连接，采用带压气体技术清理附着在管壁上的固体物质，然后利用喷水管产生的水雾清洗通过其间的乙炔气，使乙炔气中的粉尘转移到水相，净化乙炔气，另一端设有出气口；

(11)一个气水分离装置，连接除尘洗涤装置，分离出来的乙炔气体进入后续系统，分离出来的水进入水系统。

Claims (7)

1.一种干法乙炔发生系统，包括按以下次序依次连通的设备：粗电石料仓(1)、破碎机(2)、输送装置(3)、筛分装置(4)、细电石料仓(5)、输送计量装置(6)、干法乙炔发生器(7)和出渣装置(9)，其特征在于输送计量装置(6)和干法乙炔发生器(7)上设有用于同时控制输送计量装置的进料以及干法乙炔发生器(7)的转速和进水量的控制系统(8)，干法乙炔发生器(7)上设有除尘洗涤装置(10)，除尘洗涤装置(10)上设有气水分离装置(11)。

2.按权利要求1所述的干法乙炔发生系统，其特征在于：干法乙炔发生器包括壳体、搅拌器、隔板和喷水装置，喷水装置设于顶层，喷水装置由进水管和环状喷水管及喷水管上的若干喷头组成。

3.按权利要求2所述的干法乙炔发生系统，其特征在于：隔板为偶数层且至少为四层，隔板按水平与向上倾斜间隔设置，搅拌器上的耙子与隔板层数相对应。

4.权利要求1、2或3所述的干法乙炔发生系统，其特征在于：输送装置(3)为密封输送装置。

5.按权利要求4的干法乙炔发生系统，其特征在于：细电石料仓(5)与输送计量装置(6)通过管道密封相连。

6.按权利要求5所述的干法乙炔发生系统，其特征在于：除尘洗涤装置由管状壳体和其上的进水口、若干个伸入内部的喷头组成。

7.按权利要求6所述的干法乙炔发生系统，其特征在于：控制系统为电脑控制系统。

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