CN105038856A - 一种乙炔发生器搅拌装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种乙炔发生器搅拌装置，包括搅拌轴(1)、一组耙臂(2)、固定于耙臂(2)下方的一组耙齿(3)和反应盘(4)；所述搅拌轴(1)穿过反应盘(4)中部；所述耙臂(2)固定于搅拌轴(1)上；所述耙齿(3)位于反应盘(4)的上方并与反应盘(4)相互垂直，固定于同一耙臂(2)上的耙齿(3)的高度相同，相邻耙臂(2)上的耙齿(3)高度不同。该装置结构简单，极大地提高了原料电石的利用率，解决了电石渣浆中夹带生电石的问题，大大降低生产过程的安全隐患；同时也降低了耙臂在旋转中的阻力，减少了耙臂与耙齿的损坏率，降低了维修费用和工艺的操作强度。

Description

一种乙炔发生器搅拌装置
技术领域
本发明涉及电石水解生产乙炔工艺，具体涉及乙炔发生器内部的搅拌装置。
背景技术
近年来，PVC的加工市场随着国家经济的快速发展在急剧增加，然而随着化石燃料价格的上升，石油乙烯法的成本增加，使得电石法成为了国内生产PVC的主要途径。电石是电石法聚氯乙烯的重要原料，国内每年聚氯乙烯总产能已达2000万吨以上，其中生产聚氯乙烯树脂的原料有70％以上来自电石。随着各行业的能源与原料的供应日趋紧张，电石的价格正在持续上涨，因此，对于成本的控制从而控制电石的消耗已迫在眉睫，降低电石的消耗是降低树脂成本的关键。
乙炔发生器是电石法的主要生产装置，也是国内绝大部分聚氯乙烯树脂生产厂的主要设备之一，它对生产过程中电石的消耗、生产过程的安全性有着直接影响。工业上乙炔发生工艺有干法和湿法两种发生工艺。
(a)干法乙炔工艺是电石与近似等量的水发生水解反应，产生的反应热主要由生成的乙炔气体带出，排出干粉状电石渣，电石渣的含水质量分数约为10％。但是由于电石和水的水解反应是一个层状的反应过程，反应较难控制，难以保证电石反应完全；干法要求电石的粒径要小于3mm，要求电石破碎更均匀、粒径更小，导致电石原料的处理耗能更高；对电石的质量要求较高，否则反应不易完全；设备事故率高，设备维护费用高；乙炔杂质含量较高；电石渣浆中矽铁回收困难；存在较大安全隐患，原料处理时粉尘问题严重；水和电石配比均匀混合问题；电石渣正常连续排料堵塞等问题。上述问题限制的干法乙炔发生工艺的进一步发展。
(b)湿法乙炔发生工艺是电石与过量的水发生水解反应，产生的反应热主要由原料水吸收变为渣浆上清液带出，反应温度较低，排出的电石渣浆经过板框压滤机压滤后，湿饼状渣浆含水量为35％～38％，电石渣浆上清液可做循环使用。CaC2+2H2O＝Ca(OH)2+C2H2+31kCal/mol，反应温度为80℃～90℃，正常工作压力4～16kPa，保证电石自加料器由上经耙齿搅拌下行时，电石刚好在设定的反应时间内完全反应，从而提高了发生器的能力，又能使电石得以充分反应，要求电石粒度50～80mm。
由于国内湿法乙炔发生工艺的合成路线成熟，迄今已有70多年的历史，容易控制，生产工艺安全性好。目前，我国主要采用的制备方法是湿法乙炔发生工艺，但工艺但湿法乙炔发生器仍存在一些缺点。
(a)电石渣浆中存在大量生电石夹带。发生器内电石与水接触的时间和空间不充分，同时，电石与水反应产生的Ca(OH)2，Ca(OH)2的溶解度较小，会附着在电石的表面，阻碍电石与水的进一步水解反应，电石水解效率低，导致电石渣浆中存在大量的生电石夹带，不仅会造成原料在一定程度上的浪费、损失以及环境污染，而且夹带的生电石若再次遇到水，产生乙炔，乙炔属于易燃易爆介质，且爆炸极限宽，存在一定的安全隐患。对一定粒度的电石来说，乙炔发生器应保证其具有完全水解的停留时间，同时又需将电石表面覆盖的氢氧化钙“膜”及时移去，以使电石与水有不断更新的接触表面，现有的发生器，电石的停留时间偏短，水解不够完全，排渣中发现有未发生水解的生电石。
专利CN203333536U中通过在乙炔发生工艺中增加电石渣浆回收乙炔气体装置，其渣浆回收乙炔装置包括渣浆缓冲罐、渣浆泵、脱气塔、第一乙炔冷却器、真空泵、第三乙炔冷却器、捕沫器、水封罐和渣浆排放罐。即将电石渣浆中的生电石进一步进行水解反应，再将渣浆中的乙炔气体进行回收处理，由此杜绝了渣浆中生电石夹带的问题，以及存在的安全隐患。目前公知的电石渣浆回收乙炔气体装置，一般通过真空、汽提、闪蒸等工艺对电石渣浆中溶解的乙炔进行回收。
(b)乙炔发生器内搅拌装置的耙臂、耙齿的损害率高，电机的维修率高，检修频繁。由于反应盘上的电石料堆积，耙臂在搅拌过程中阻力过大，耙臂在旋转的过程中易出现与搅拌轴连接松弛、脱落甚至折断的现象，耙齿出现扭曲变形、脱落的现象，同时，乙炔发生器时常发生生电石块卡住耙齿现象，导致搅拌轴转不动，甚至将电机烧毁。尤其是第一层耙齿负荷过大，耙齿的损坏率较高。发生器耙齿损坏，物料的搅拌不能正常进行，同时反应盘上仍存在水解产生Ca(OH)2包裹的生电石，阻碍了电石和水的接触反应，使得检修乙炔发生器时存在安全隐患。损坏率高，检修频繁且维修费用高，增加了操作强度，影响正常生产，也降低了设备的生产能力。
随着工业生产的不断发展，PVC销量的前景看好。PVC的生产规模在扩大，所以要求乙炔发生器也越来越大型化。对乙炔发生器的设计要求越来越高。
发明内容
发明目的：本发明的目的为乙炔发生器提供了一种新的耙臂式搅拌装置，每一层反应盘上耙臂与耙齿的合理布局，解决传统的乙炔发生器中渣浆中生电石夹带、搅拌装置上耙臂、耙齿易松弛、脱落甚至折断、电机烧毁等问题，从而提高了电石的利用率，降低了生产劳动强度，最终达到增大乙炔发生器的发气量、提高设备生产能力、降低成本的目的。
技术方案：本发明提供了一种乙炔发生器搅拌装置，包括搅拌轴(1)、一组耙臂(2)、固定于耙臂(2)下方的一组耙齿(3)和反应盘(4)；所述搅拌轴(1)穿过反应盘(4)中部；所述耙臂(2)固定于搅拌轴(1)上；所述耙齿(3)位于反应盘(4)的上方并与反应盘(4)相互垂直，固定于同一耙臂(2)上的耙齿(3)的高度相同，相邻耙臂(2)上的耙齿(3)高度不同。
作为改进，所述耙臂(2)的数量为4n根(n为正整数)，且均匀的连接于搅拌轴(1)上，相邻耙臂(2)之间夹角为90°/n。
作为另一种改进，耙齿(3)分为长耙齿(3-1)和短耙齿(3-2)，连接有长耙齿(3-1)和短耙齿(3-2)的耙臂(2)相互交错分布。
作为另一种改进，所述短耙齿(3-2)的高度为长耙齿(3-1)高度的1/3～2/3，优选为1/2。
作为另一种改进，所述短耙齿(3-2)的形状为平板、锯齿或者片状。
作为另一种改进，所述的耙齿(3)与耙臂(2)的固定角度为β，β为30°～70°，优选为50°～60°。
作为另一种改进，每根耙臂(2)上的耙齿(3)的数量相等；同一根耙臂(2)上的耙齿(3)均匀的连接在耙臂(2)的下方。
作为另一种改进，夹角为180°的两根耙臂(2)下方固定的耙齿(3)是不对称的，在位置上相互补充。
作为另一种改进，所述耙臂(2)在搅拌轴(1)上的固定方式为焊接、螺栓固定或法兰连接。
作为另一种改进，所述耙齿(3)与耙臂(2)的固定方式为焊接、螺栓固定。
有益效果：本发明提供的乙炔发生器搅拌装置结构简单，极大地提高了原料电石的利用率，解决了电石渣浆中夹带生电石的问题，大大降低生产过程的安全隐患；同时也降低了耙臂在旋转中的阻力，减少了耙臂与耙齿的损坏率，降低了维修费用和工艺的操作强度。
总体而言，本发明相较于其他技术，具有以下突出优势：
(1)本发明通过在相邻耙臂上采用长短耙齿的交错设置，增加了电石与水的接触面积，延长了电石在乙炔发生器中的停留时间，以确保颗粒较大的电石得到充分的水解，提高了原料电石的利用率，减少了电石渣浆中夹带生电石的可能性，有效地提高乙炔气的收率，最大限度的降低电石损耗；
(2)本发明通过相邻耙臂上长短耙齿的交错设置，短耙齿先搅拌、翻转部分电石渣浆，再由长耙齿对另一部分电石渣浆进行搅拌、翻转，极大地减小了耙臂在旋转过程中的阻力，同时也相应地减少了耙臂、耙齿以及电机的损坏率，减少了传动系统的动力消耗，降低了工艺的操作强度和非正常停车损失，改善了操作环境；
(3)本发明的短耙齿为锯齿状或片状，用于移去附着在电石表面的Ca(OH)2，使得电石直接裸露出来，与水直接接触，加速了水解反应过程，提高了电石的利用率，减少了电石渣浆中夹带生电石的可能性。
附图说明：
图1是乙炔发生器装置图。
图2是实施例2的乙炔发生器搅拌装置的结构示意图。
图3是实施例2的乙炔发生器搅拌装置的立体结构示意图。
图4是实施例3的乙炔发生器搅拌装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的乙炔搅拌装置作出进一步的说明，但本发明不因此受到限制。
乙炔发生器，见图1，包括发生器本体5，设置在发生器本体5上端的电石加料口6、水加料口7、乙炔气体出口8、乙炔发生器本体5内部的反应盘4、设置在反应盘4中央的乙炔发生器搅拌装置以及发生器5底部的渣浆排出口9。
乙炔发生器搅拌装置包括：包括搅拌轴1、一组耙臂2、固定于耙臂2下方的一组耙齿3和反应盘4；
搅拌轴1穿过反应盘4中部；耙臂2固定于搅拌轴1上；耙齿3位于反应盘4的上方并与反应盘4相互垂直，固定于同一耙臂2上的耙齿3的高度相同，相邻耙臂2上的耙齿3高度不同；耙臂2在搅拌轴1上的固定方式为焊接、螺栓固定或法兰连接；耙齿3与耙臂2的固定方式为焊接、螺栓固定。
耙臂2的数量为4n根(n为正整数)，且均匀的连接于搅拌轴1上，相邻耙臂2之间夹角为90°/n；耙齿3分为长耙齿3-1和短耙齿3-2，连接有长耙齿3-1和短耙齿3-2的耙臂2相互交错分布；短耙齿3-2的高度为长耙齿3-1高度的1/3～2/3，优选为1/2；短耙齿3-2的形状为平板、锯齿或者片状；的耙齿3与耙臂2的固定角度为β，β为30°～70°，优选为50°～60°；每根耙臂2上的耙齿3的数量相等；同一根耙臂2上的耙齿3均匀的连接在耙臂2的下方；夹角为180°的两根耙臂2下方固定的耙齿3是不对称的，在位置上相互补充。
实施例1
乙炔发生器搅拌装置，见图2和3(其中，图2a为有短耙齿截面图，图2b为有长耙齿截面图)，耙臂2的数量为4根，且均匀的连接于搅拌轴1上，相邻耙臂2之间夹角为90°；耙齿3分为长耙齿3-1和短耙齿3-2，连接有长耙齿3-1和短耙齿3-2的耙臂2相互交错分布；短耙齿3-2的高度为长耙齿3-1高度，优选为1/2；短耙齿3-2的形状为平板；耙齿3与耙臂2的固定角度为β为50°；每根耙臂2上的耙齿3的数量相等，为5块；同一根耙臂2上的耙齿3均匀的连接在耙臂2的下方；夹角为180°的两根耙臂2下方固定的耙齿3是不对称的，在位置上相互补充。
该装置在工作时：
电石自加料口6落入第一层反应盘4后，搅拌轴1的转动带动固定在耙臂2上耙齿3将推向中央圆孔而落入第二层反应盘4，第二层反应盘4上耙齿3的安装角度使得将电石向外推，可使电石沿着反应器壳体的筒壁移动并沿着壁处落到第三层反应盘4上，如此循环往复，反应物最后落入乙炔发生器的斜锥形底部，经渣浆排出口9排出。
而在同一层反应盘中，短耙齿3-2在长耙齿3-1之前，先对反应盘4上的电石进行一次梳理，极大地减小了长耙齿3-1在旋转过程中的阻力，也相应地减少了在搅拌过程中耙臂2、耙齿3的损坏率，降低了电机的维修率；同时通过耙臂2上的短耙齿3-2在输送电石的同时并移去附着在电石表面的Ca(OH)2，使得电石直接裸露出来，与水直接接触，增加了电石与水的接触面积，加速了水解过程，延长了电石在乙炔发生器中的停留时间，以确保颗粒大的电石得到充分的水解，降低了原料电石的损耗率，减少了电石渣浆中夹带生电石的可能性。
实施例2
乙炔发生器搅拌装置，见图2和3，耙臂2的数量为4根，且均匀的连接于搅拌轴1上，相邻耙臂2之间夹角为90°；耙齿3分为长耙齿3-1和短耙齿3-2，连接有长耙齿3-1和短耙齿3-2的耙臂2相互交错分布；短耙齿3-2的高度为长耙齿3-1高度的1/3；短耙齿3-2的形状为平板；耙齿3与耙臂2的固定角度为β为55°；每根耙臂2上的耙齿3的数量相等，为3块；同一根耙臂2上的耙齿3均匀的连接在耙臂2的下方；夹角为180°的两根耙臂2下方固定的耙齿3是不对称的，在位置上相互补充。
实施例3
乙炔发生器搅拌装置，耙臂2的数量为4根，且均匀的连接于搅拌轴1上，相邻耙臂2之间夹角为90°；耙齿3分为长耙齿3-1和短耙齿3-2，连接有长耙齿3-1和短耙齿3-2的耙臂2相互交错分布；短耙齿3-2的高度为长耙齿3-1高度的2/3；短耙齿3-2的形状为锯齿状；耙齿3与耙臂2的固定角度β为60°；每根耙臂2上的耙齿3的数量相等，为3块；同一根耙臂2上的耙齿3均匀的连接在耙臂2的下方；夹角为180°的两根耙臂2下方固定的耙齿3是不对称的，在位置上相互补充。
实施例4
乙炔发生器搅拌装置，耙臂2的数量为4根，且均匀的连接于搅拌轴1上，相邻耙臂2之间夹角为90°；耙齿3分为长耙齿3-1和短耙齿3-2，连接有长耙齿3-1和短耙齿3-2的耙臂2相互交错分布；短耙齿3-2的高度为长耙齿3-1高度的1/2；短耙齿3-2的形状为片状；耙齿3与耙臂2的固定角度为β为30°；每根耙臂2上的耙齿3的数量相等，为3块；同一根耙臂2上的耙齿3均匀的连接在耙臂2的下方；夹角为180°的两根耙臂2下方固定的耙齿3是不对称的，在位置上相互补充。
实施例5
乙炔发生器搅拌装置，见图2，耙臂2的数量为4根，且均匀的连接于搅拌轴1上，相邻耙臂2之间夹角为90°；耙齿3分为长耙齿3-1和短耙齿3-2，连接有长耙齿3-1和短耙齿3-2的耙臂2相互交错分布；短耙齿3-2的高度为长耙齿3-1高度的1/2；短耙齿3-2的形状为平板；耙齿3与耙臂2的固定角度为β为70°；每根耙臂2上的耙齿3的数量相等，为5块；同一根耙臂2上的耙齿3均匀的连接在耙臂2的下方；夹角为180°的两根耙臂2下方固定的耙齿3是不对称的，在位置上相互补充。

Claims (10)

1.一种乙炔发生器搅拌装置，其特征在于：包括搅拌轴(1)、一组耙臂(2)、固定于耙臂(2)下方的一组耙齿(3)和反应盘(4)；所述搅拌轴(1)穿过反应盘(4)中部；所述耙臂(2)固定于搅拌轴(1)上；所述耙齿(3)位于反应盘(4)的上方并与反应盘(4)相互垂直，固定于同一耙臂(2)上的耙齿(3)的高度相同，相邻耙臂(2)上的耙齿(3)高度不同。
2.根据权利要求1所述的乙炔发生器搅拌装置，其特征在于：所述耙臂(2)的数量为4n根(n为正整数)，且均匀的连接于搅拌轴(1)上，相邻耙臂(2)之间夹角为90°/n。
3.根据权利要求2所述的乙炔发生器搅拌装置，其特征在于：耙齿(3)分为长耙齿(3-1)和短耙齿(3-2)，连接有长耙齿(3-1)和短耙齿(3-2)的耙臂(2)相互交错分布。
4.根据权利要求3所述的乙炔发生器搅拌装置，其特征在于：所述短耙齿(3-2)的高度为长耙齿(3-1)高度的1/3～2/3，优选为1/2。
5.根据权利要求3所述的乙炔发生器搅拌装置，其特征在于：所述短耙齿(3-2)的形状为平板、锯齿或者片状。
6.根据权利要求1所述的乙炔发生器搅拌装置，其特征在于：所述的耙齿(3)与耙臂(2)的固定角度为β，β为30°～70°，优选为50°～60°。
7.根据权利要求1所述的乙炔发生器搅拌装置，其特征在于：每根耙臂(2)上的耙齿(3)的数量相等；同一根耙臂(2)上的耙齿(3)均匀的连接在耙臂(2)的下方。
8.根据权利要求1所述的乙炔发生器搅拌装置，其特征在于：夹角为180°的两根耙臂(2)下方固定的耙齿(3)是不对称的，在位置上相互补充。
9.根据权利要求1所述的乙炔发生器搅拌装置，其特征在于：所述耙臂(2)在搅拌轴(1)上的固定方式为焊接、螺栓固定或法兰连接。
10.根据权利要求1所述的乙炔发生器搅拌装置，其特征在于：所述耙齿(3)与耙臂(2)的固定方式为焊接、螺栓固定。
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