張強(qiáng)++余顯軍

摘 要：為了滿足環(huán)保政策的要求，國(guó)家發(fā)改委要求容量小于25 000 kVA電石爐不允許建設(shè)，容量大于25 000 kVA半密閉式電石爐必須進(jìn)行密閉化改造。改造之后的密閉電石爐，因?yàn)闋t蓋是完全密封的，會(huì)產(chǎn)生大量的電石爐尾氣，其性質(zhì)較為特殊，在治理和綜合利用上存在一定難度，為了能夠有效地利用爐氣，該文結(jié)合具體情況進(jìn)行介紹。在電石爐氣的再利用過(guò)程中需要經(jīng)過(guò)一系列的冷卻除塵設(shè)備進(jìn)一步降低氣體中的含塵量，以便達(dá)到后續(xù)工段的使用要求，同時(shí)得到高附加值的化工產(chǎn)品。該文主要敘述了洗滌塔技術(shù)改造的若干方面。

關(guān)鍵詞：電石爐氣 洗滌塔 技術(shù)改造

中圖分類號(hào)：TQ114 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）03（c）-0056-02

我國(guó)是一個(gè)“富煤、缺油、少氣”的國(guó)家，煤炭是主要的能源支柱，近些年伴隨著原油價(jià)格的節(jié)節(jié)攀升和石油化工產(chǎn)品加工成本的不斷增加，電石法聚氯乙烯以及電石下游產(chǎn)品加工行業(yè)蓬勃發(fā)展[1]。電石生產(chǎn)是一個(gè)高能消耗的過(guò)程，需要消耗大量的焦炭、蘭炭、石灰、電能，產(chǎn)生的電石爐氣具有高溫及高粉塵含量的特性，其主要成份為一氧化碳（含量可達(dá)75%以上）、氫氣（含量在8%左右），還還有部分氮?dú)?、二氧化碳、甲烷及微量氰化物。溫度?00 ℃～1 000 ℃，由于爐氣中存在一定量的焦油及大量粉塵，處理壓力大，同時(shí)后續(xù)工段的深加工帶來(lái)了一定的制約。

電石爐按照爐蓋密封方式可以分為開放式、半密閉式、及密閉式3種。開放式電石爐在生產(chǎn)中將煙氣除塵后直接排入大氣，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，且能耗高，員工操作條件惡劣，因此，國(guó)家已經(jīng)出臺(tái)相關(guān)政策將其淘汰。由于環(huán)保政策的相繼完善，要求大于25 000 kVA的半密閉式電石爐必須進(jìn)行密閉化改造，改造后的電石爐及新建的電石爐均須為密閉式。全密閉電石爐目前投入運(yùn)行的單臺(tái)能力最大為81 000 kVA，建設(shè)于內(nèi)蒙古君正能化。目前電石爐的發(fā)展正在趨于大型化，電石生產(chǎn)過(guò)程中將會(huì)產(chǎn)生一定量的電石爐氣。每生產(chǎn)1 t電石將產(chǎn)生400 Nm3的電石爐氣，爐氣從電石爐內(nèi)匯集處理后能夠?qū)崿F(xiàn)綜合利用，1 m3爐氣的熱值為10 976 kJ，可以與燃煤按一定比例混合進(jìn)行發(fā)電，從而降低煤耗，代替天然氣作為工業(yè)裝置熱源。從一氧化碳的利用角度來(lái)講，通過(guò)選擇目前常的變壓吸附及膜分離技術(shù)，可以將一氧化碳濃度提升至99%，再經(jīng)過(guò)變換處理后可用于生產(chǎn)甲醇、天然氣、醋酸、乙二醇及1，4-丁二醇等一系列化工產(chǎn)品，由于一氧化碳和氫氣作為化工的重要基礎(chǔ)原料，行業(yè)內(nèi)多家企業(yè)都高度重視電石爐氣的凈化及再利用的相關(guān)技術(shù)，近年來(lái)碳一化工的發(fā)展，尤其是甲醇羰基化技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用，為爐氣的綜合利用奠定了基礎(chǔ)，爐氣利用必定為電石化工延生出一系列產(chǎn)業(yè)鏈，對(duì)經(jīng)濟(jì)能源節(jié)約、減少碳排放、資源二次利用、環(huán)境生態(tài)保護(hù)有著重大意義[2]。

爐氣成分的變化受電石爐密封條件和原材料質(zhì)量的品質(zhì)影響，各地區(qū)由于原料及工藝指標(biāo)和員工操作風(fēng)格的不同，且存在不同的差異。密閉電石爐氣所含粉塵顆粒非常細(xì)小，比表面積大，比重小，并且具有粘性，粉塵中含有較多的焦炭粉塵，具有腐蝕性，粉塵比電阻較大難以通過(guò)靜電除塵方式來(lái)去除，當(dāng)溫度逐漸降低時(shí)所含的焦油容易粘附在設(shè)備表面，久而久之堵塞管道降低效率。粉塵中各種物質(zhì)百分比含量為：CAO=34.1%，C=37.4%，SiO2=15.7%，F(xiàn)e2O3=0.95%，Al2O3=7.2%，其他雜質(zhì)=4.65%。爐氣中粉塵粒徑分布：0～2μm=37.1%，2～5μm=19.7%，5～10μm=21.7%，10～20μm=15.5%，20～40μm=4.2%，大于40μm=1.8%。因此，需要先使用專用的高溫除塵布袋除去大部分含塵后再通過(guò)輔助工藝進(jìn)行二次處理，從而達(dá)到排放和再利用的初步要求。

由密閉電石爐出來(lái)的電石爐尾氣一般含塵量為50～100 g/m3，經(jīng)過(guò)干法除塵后，仍然有一定的含塵，并不能滿足輸送及后續(xù)工段的使用要求，然而直接排放不僅會(huì)污染環(huán)境造成污染，而且還將浪費(fèi)爐氣的能量造成損失。因此，還需要經(jīng)過(guò)濕法處理進(jìn)一步降低含塵及其他雜質(zhì)。濕法凈化優(yōu)勢(shì)在于：因水比熱大，降溫效果明顯短時(shí)間就可以將氣體冷卻至水對(duì)應(yīng)壓力下的飽和溫度[3]。國(guó)內(nèi)有多家企業(yè)在二次利用密閉電石爐氣工藝成熟可靠。但系統(tǒng)內(nèi)氣體主要為一氧化碳，對(duì)設(shè)備管道的要求較高，也使裝置區(qū)的安全等級(jí)有所提升。

以往的水洗工藝要經(jīng)過(guò)噴淋和洗滌兩個(gè)過(guò)程，不僅增加了建設(shè)費(fèi)用，同時(shí)也增加了運(yùn)行成本。前期工藝中洗滌塔為空塔，在頂部安裝有噴頭向下噴淋霧化水，用于初步降低塔內(nèi)氣體含塵；洗滌塔為填料塔由頂部噴淋洗滌水，進(jìn)一步降低含塵及除去其他雜質(zhì)，在洗滌塔中下部設(shè)置有若干填料層，增加爐氣與洗滌水接觸面積，同時(shí)防止局部堵塞造成偏流影響效率。洗滌水經(jīng)洗滌塔出口置于地下的半開放式水封匯入循環(huán)水系統(tǒng)降溫除塵后泵送至洗滌塔與噴淋塔。由于使用兩個(gè)塔分別進(jìn)行處理，因此需要使用8臺(tái)循環(huán)水泵分別給洗滌塔和噴淋塔供水。在建設(shè)過(guò)程中需要單獨(dú)的施工制作設(shè)備基礎(chǔ)、塔體和附屬管道，占地面積也較大，固定投資較高。半開放式水封在安全方面存在一定的缺陷，因?yàn)樯a(chǎn)過(guò)程中仍然會(huì)有微量電石爐氣在水面溢出，產(chǎn)生一定的危害。

為了降低投資，避免水封內(nèi)的微量爐氣造成的影響，在后期的建設(shè)過(guò)程中將洗滌塔與噴淋塔合二為一。改進(jìn)后的洗滌塔上部為噴淋段，下部為洗滌段，增大了洗滌塔使用填料的直徑，以防止堵塞及阻力上升對(duì)處理量的影響。將水封由地下移至自然地面之上，將其更改為水封罐，增加了降壓管將水封罐與塔體聯(lián)通，避免在水封罐發(fā)生氣阻現(xiàn)象。同揚(yáng)程水泵數(shù)量減少為6臺(tái)，降低了運(yùn)行費(fèi)用。針對(duì)前期洗滌塔內(nèi)運(yùn)行一段時(shí)間后阻力較大的問題，通過(guò)定期檢測(cè)循環(huán)水水質(zhì)，根據(jù)使用情況定期向循環(huán)水內(nèi)投入添加劑，來(lái)改善水質(zhì)防止填料結(jié)垢而降低洗滌塔運(yùn)行效率。

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，在正常工況下技，裝置運(yùn)行平穩(wěn)可靠，改造后的裝置與往期裝置對(duì)有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）新工藝改造后裝置占地面積減少240m2，較同級(jí)別裝置節(jié)省投資110余萬(wàn)元；動(dòng)設(shè)備數(shù)量減少，降低后期運(yùn)行費(fèi)用。

（2）新裝置布局緊湊，管線清晰明了，布置合理，中控人員操作難度小，控制更加平穩(wěn)，單塔效率大幅上升。

（3）除塵效果優(yōu)于往期裝置，滿足后續(xù)工段使用要求，達(dá)到了設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。

（4）將水封罐密閉阻止了爐氣的外溢帶來(lái)的不穩(wěn)定因素，為安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。

關(guān)于工藝技術(shù)的改造還可以通過(guò)調(diào)研同類企業(yè)來(lái)得到啟發(fā)，積極探索，不斷實(shí)踐，促進(jìn)行業(yè)的共同發(fā)展。進(jìn)一步降低投姿，提高整體競(jìng)爭(zhēng)力。通過(guò)對(duì)新建裝置的工藝改造，讓該單位濕法凈化的新工藝中又向前邁進(jìn)了一步，為打造高效、節(jié)能、環(huán)保的生態(tài)工廠的目標(biāo)繼續(xù)努力。

參考文獻(xiàn)

[1] 中國(guó)電石協(xié)會(huì).全密閉電石爐爐氣干法凈化技術(shù)技術(shù)介紹[Z].2005.

[2] 北京安邦咨詢公司.節(jié)能降耗是化學(xué)工業(yè)發(fā)展必然之路[Z].2005.

[3] 金小梅.密閉電石爐氣的綜合利用[J].節(jié)能，2000（4）：18-20.