CN110841453A - 一种新型高纯乙炔净化生产系统及其工艺流程 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型高纯乙炔净化生产系统及其工艺流程，涉及乙炔生产技术领域，提供了一种净化程度高、节约成本的高纯乙炔净化生产系统。所包括依次连接设置的电石渣沉淀池、乙炔发生器、乙炔气柜、安全水封、净化塔、净化塔水箱、中和塔、中和塔水箱、气水分离器、低压干燥器、压缩机、高压油水分离器干燥箱和乙炔充灌系统，所述净化塔填料层高度为7‑11m，所述净化塔包括第一净化塔和第二净化塔，所述第二净化塔连接中和塔。本发明设计的高纯乙炔净化生产系统对乙炔的净化纯度高，能够达到99％以上，次氯酸钠的使用成本降低。

Description

一种新型高纯乙炔净化生产系统及其工艺流程

技术领域

本发明涉及乙炔生产技术领域，且特别涉及一种新型高纯乙炔净化生产系统及其工艺流程，用于高纯乙炔的净化生产。

背景技术

乙炔也叫电石气，在常温常压下为无色、具有弱麻醉和阻止细胞氧化的作用的微毒、易燃气体。在空气中爆炸极限2.5％～80％。纯乙炔没有气味，但是由于生产乙炔的电石原料中含有少量钙的硫化物和磷化物，固工业乙炔含有磷化氢、硫化氢等杂质而有讨厌的大蒜气味。常压下不能液化，难溶于水，易溶于石油醚、乙醇、苯等有机溶剂，在丙酮中溶解度极大，工业上的乙炔是溶解在丙酮里面的乙炔，也叫溶解乙炔。

目前高纯乙炔主要应用于原子吸收光谱、标准气、校正气等高端领域。其中原子吸收光谱是分析化学领域中一种极其重要的分析方法，是利用被测元素的基态原子特征辐射线的吸收程度进行定量分析的方法。而高纯乙炔则是使试样干燥、蒸发和原子化的理想的能源。此项分析技术发展迅速，因而对高纯乙炔的需求量剧增。现国家还未出台高纯乙炔的国家标准，但客户收货质量要求，纯度要达到99％以上，硝酸银试纸不能变色。

目前溶解乙炔生产过程主要由乙炔发生、净化及干燥、压缩及高压干燥、充装四个单元及电石库组成，但在净化过程中，净化纯度达不到客户所需要求，同时成本较高，因此根据上述问题，本发明设计了一种新型高纯乙炔净化生产系统。

发明内容

本发明的目的在于：本发明提供一种高纯乙炔净化程度高节约成本的新型高纯乙炔净化生产系统。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种新型高纯乙炔净化生产系统，包括依次连接设置的电石渣沉淀池、乙炔发生器、乙炔气柜、安全水封、净化塔、净化塔水箱、中和塔、中和塔水箱、气水分离器、低温干燥器、压缩机、高压油水分离器干燥箱和乙炔充灌系统，所述净化塔填料层高度为7-11m，所述净化塔包括第一净化塔和第二净化塔，所述第二净化塔连接中和塔。

进一步地，所述中和塔填料层高度为7-11m，因前面两个净化塔高度增加后，产生的酸性物质相应地增加，因此中和塔也由原有的5米增高至9米，能够更好的配合净化塔的净化能力。

进一步地，所述每个净化塔内设有4-8个喷淋头，能够更好的对乙炔进行喷淋净化。

进一步地，所述净化塔内加填设有鲍尔环，鲍尔环填料能够改善填料层内气液两相的活动况，进步了填料的流膂力学与传质性能。

进一步地，所述净化塔水箱为两个，所述两个净化塔均连接设有一个水箱和与水箱连接的循环水泵。

按照上述所制备的工艺系统的一种新型高纯乙炔净化的生产工艺，包括以下几个步骤：

(1)乙炔气体的生产：在乙炔发生器装入一定量的水，然后将电石均匀的投入乙炔发生器加料斗中(充氮气)，电石和水在乙炔发生器中进行反应，生成的乙炔气体经过安全水封送至乙炔气柜。

(2)乙炔气体的净化及干燥：乙炔气柜的乙炔进入到第一净化塔和第二净化塔，在净化塔中用次氯酸钠溶液脱除气体中的硫化氢、磷化氢杂质，净化后的气体再进入中和塔，用氢氧化钠溶液中和气体中的酸性杂质。净化后的乙炔气再次经气水分离器和低压干燥器进行干燥，最后送入压缩及高压干燥工段。

(3)乙炔气体的压缩及高压干燥：由净化与干燥工序来的乙炔气体送入乙炔压缩机，增压至2.0～2.5MPa。增压后乙炔气体经油水分离器、高压油水分离器干燥箱进一步除去水分，然后充入乙炔钢瓶中，尾气经节流阀减压后返回。

(4)乙炔气体的充装：洁净干燥的乙炔气经汇流排通过乙炔充灌系统进装有丙酮的乙炔瓶内

本发明的净化原理：从气柜来的粗乙炔气送入第一净化塔与次氯酸钠溶液接触，利用其氧化性质，将乙炔中的硫化氢、磷化氢等氧化成酸性物质，然后再进入第二净化塔再次与次氯酸钠溶液接触,除去全部磷、硫等杂质，方程式如下：

H₂S+NaCIO-NaCI+H₂SO₄

PH₃+NaCIO-NaCI+H₃PO_4；

从第二塔排出的乙炔气进入中和塔,用碱液中和气体中夹带的酸性物质，方程式如下：

H₂SO₄+NaOH-Na₂SO₄+H₂O

H₃PO₄+NaOH-Na₃PO₄+H₂O；

计算次氯酸纳溶液的使用成本：配制1箱0.1％的次氯酸纳溶液需10％的次氯酸纳浓溶液100升；净化结束后箱内0.05％的次氯酸纳溶液折合成10％次氯酸纳浓溶液50升。整个净化过程消耗的折合成10％次氯酸纳浓溶液(100-50)＝50升。

在塔增高前每4小时更换一次次氯酸钠，小时耗用量折合成10％次氯酸纳浓溶液为50/4＝12.5升；增高后一塔每2.5小时更换一次次氯酸钠，小时耗用量折合成10％次氯酸纳浓溶液50/2.5＝20升，增高后二塔每5小时更换一次次氯酸钠，小时耗用量折合成10％次氯酸纳浓溶液50/5＝12升，两塔合计小时耗用量折合成10％次氯酸纳浓溶液20+10＝30升，则增高后每小时10％次氯酸纳浓溶液耗用量比增高前增加30-12.5＝17.5升，耗用量增加比例为140％。增加的量即为多脱除的杂质的比例。

本发明的有益效果如下：

1.本发明净化塔的作用是粗乙炔气中的杂质与次氯酸纳溶液发生化学反应，达到脱除的目的，为了通过增加净化塔的数量和净化塔的高度，尽可能的增加乙炔气与次氯酸纳溶液的接触时间与接触面积，达到最大限度脱除杂质，根据操作规程，溶液中次氯酸溶液浓度必须控制在0.1％左右，当低于0.05％时就必须更换，否则不能保证净化效果，计算依据：水箱容积：1000升；次氯酸溶液初始浓度0.1％；净化完成后浓度0.05％，可见，塔增高后，杂质脱除效果的增强十分明显，是十分直接且有效的方法。

2.本发明，在每个净化塔均连接设有一个水箱和循环水泵，在两个净化塔公用一个水箱时，依次经过两塔的粗乙炔气中的杂质含量不一样，为保证净化效果，只要杂质超标，就更换水箱溶液，每4小时更换一次，造成次氯酸钠溶液消耗成本高，且给操作带来不便，质量难于保证，在增加一个水箱，即每个净化塔上均连接设有一个水箱时，第一净化塔所连接的水箱每2.5小时更换一次，第二净化塔所连接的水箱每5个小时更换一次，由于增加一个净化塔水箱及相应的循环水泵后，气体通过就通过各自的循环系统，既保证了净化效果，又减少更换的频次。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的流程示意图；

附图标记：1-电石渣沉淀池、2-乙炔发生器、3-安全水封、4-乙炔气柜、5-净化塔、6-净化塔水箱、7-中和塔、8-气水分离器、9-压缩机、10-高压油水分离器干燥箱、11-乙炔充灌系统、12-低压干燥器、501-第一净化塔、502-第二净化塔、503-喷淋头、601-循环水泵、701-中和塔水箱。

具体实施方案

为了本技术领域的人员更好的理解本发明，为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施方式的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制下面结合以下实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

如图1到图2所示，一种新型高纯乙炔净化生产系统包括依次连接设置的电石渣沉淀池、乙炔发生器、乙炔气柜、安全水封、净化塔、净化塔水箱、中和塔、中和塔水箱、气水分离器、低温干燥器、压缩机、高压油水分离器干燥箱和乙炔充灌系统，所述净化塔填料层高度为7-11m，所述净化塔包括第一净化塔和第二净化塔，所述第二净化塔连接中和塔。

采用上述的新型高纯乙炔净化生产系统对乙炔气体的净化生产的具体步骤如下：

(1)乙炔气体的工艺流程：在乙炔发生器装入一定量的水，然后将电石均匀的投入乙炔发生器的加料斗中(充氮气)，电石和水在乙炔发生器中进行反应，生成的乙炔气体经过安全水封送至乙炔气柜。

(2)乙炔气体的净化及干燥：乙炔气柜的乙炔进入到第一净化塔和第二净化塔，在净化塔中用次氯酸钠溶液脱除气体中的硫化氢、磷化氢杂质，净化后的气体再进入中和塔，用氢氧化钠溶液中和气体中的酸性杂质。净化后的乙炔气再次经气水分离器和低压干燥器进行干燥，最后送入压缩及高压干燥工段。

(3)乙炔气体的压缩及高压干燥：由净化与干燥工序来的乙炔气体送入乙炔压缩机，增压至2.0～2.5MPa。增压后乙炔气体经油水分离器、高压油水分离器干燥箱进一步除去水分，然后充入乙炔钢瓶中，尾气经节流阀减压后返回。

(4)充装：洁净干燥的乙炔气经汇流排通过乙炔充灌系统进装有丙酮的乙炔瓶内。

实施例2

如图1到图2所示为了使本发明能够净化塔5中净化效果更好，本实施例在实施例1的基础上做了进一步的改进，具体为：所述每个净化塔5内设有6个喷淋头503，所述净化塔5内喷淋头503处加填设有鲍尔环。

实施例3

如图1到图2所示为了使本发明次氯酸钠溶液的消耗成本，本实施例在实施例2的基础上做了进一步的改进，具体为：所述净化塔5水箱为两个，所述两个净化塔5均连接设有一个水箱和与水箱连接的循环水泵601。

在实际生产中现有技术中净化乙炔的产品纯度在在98％-98.5％之间，导致其实硝酸银试纸还是会轻微变色，硝酸银试纸呈浅黄色，因此不能满足客户需求，因此对本系统所净化的乙炔进行检测。

采用实施例3的系统对乙炔进行净化后，取三个样品质量执行GB 6819-2004《溶解乙炔》标准要求进行检测，检测结果如下：

理化指标表1本发明选用样品3件的检测结果表：

本发明设计的系统，第一净化塔每2.5小时更换一次次氯酸钠，小时耗用量折合成10％次氯酸纳浓溶液50/2.5＝20升，第二净化塔每5小时更换一次次氯酸钠，小时耗用量折合成10％次氯酸纳浓溶液50/5＝12升，两塔合计小时耗用量折合成10％次氯酸纳浓溶液20+10＝30升，则增高后每小时10％次氯酸纳浓溶液耗用量比增高前增加30-12.5＝17.5升，耗用量增加比例为140％。增加的量即为多脱除的杂质的比例。

根据上述结果可以看出，本系统所设计的系统中的净化塔对比高度为正常的净化塔的净化效率高，净化纯度高，同时次氯酸钠的使用成本低于目前市面上的相关系统。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种新型高纯乙炔净化生产系统，其特征在于，包括依次连接设置的电石渣沉淀池(1)、乙炔发生器(2)、安全水封(3)、乙炔气柜(4)、净化塔(5)、净化塔水箱(6)、中和塔(7)、中和塔水箱(701)、气水分离器(8)、低压干燥器(12)、压缩机(9)、高压油水分离器干燥箱(10)和乙炔充灌系统(11)，所述净化塔(5)包括封头和填料层，所述填料层高度为7-11m。

2.根据权利要求1所述的新型高纯乙炔净化生产系统，其特征在于，所述净化塔(5)包括第一净化塔(501)和第二净化塔(502)，所述第一净化塔(501)和第二净化塔(502)串联，所述第二净化(502)塔连接中和塔(7)。

3.根据权利要求2所述的新型高纯乙炔净化生产系统，其特征在于，所述净化塔水箱(6)为两个，所述两个净化塔(5)均连接设有一个净化塔水箱和与净化塔水箱连接的循环水泵(601)。

4.根据权利要求1所述的新型高纯乙炔净化生产系统，其特征在于，所述中和塔(7)包括封头和填料层，所述填料层的高度为7-11m。

5.根据权利要求2所述的新型高纯乙炔净化生产系统，其特征在于，所述每个净化塔(5)封头内设有4-8个喷淋头(503)。

6.根据权利要求3所述的新型高纯乙炔净化生产系统，其特征在于，所述净化塔(5)内设有加填鲍尔环。

7.一种如权利要求6所述新型高纯乙炔净化的工艺流程，其特征在于包括以下几个步骤：

(1)乙炔气体的生产：在乙炔发生器装入一定量的水，然后将电石均匀的投入乙炔发生器加料斗中(充氮气)，电石和水在乙炔发生器中进行反应，生成的乙炔气体经过安全水封送至乙炔气柜。

(2)乙炔气体的净化及干燥：乙炔气柜的乙炔进入到第一净化塔和第二净化塔，在净化塔中用次氯酸钠溶液脱除气体中的硫化氢、磷化氢杂质，净化后的气体再进入中和塔，用氢氧化钠溶液中和气体中的酸性杂质。净化后的乙炔气再次经气水分离器和低压干燥器进行干燥，最后送入压缩及高压干燥工段。

(3)乙炔气体的压缩及高压干燥：由净化与干燥工序来的乙炔气体送入乙炔压缩机，增压至2.0～2.5MPa。增压后乙炔气体经油水分离器、高压油水分离器干燥箱进一步除去水分，然后充入乙炔钢瓶中，尾气经节流阀减压后返回。

(4)乙炔气体的充装：洁净干燥的乙炔气经汇流排通过乙炔充灌系统进装有丙酮的乙炔瓶内。

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