渣浆回收乙炔装置平稳运行影响因素的分析研究

渣浆回收乙炔装置平稳运行影响因素的分析研究

李文强

新疆圣雄氯碱有限公司，新疆吐鲁番市 838000

摘要：在电石聚乙烯中，乙炔生产有两种加工工艺：干乙炔和湿乙炔。在中国，湿法乙炔生产工艺主要用于电石聚乙烯。由于乙炔蒸汽易溶于水，在湿法乙炔生产过程中，大量乙炔蒸汽附着在电石浆料上。在电石渣浆运行过程中，随着渣浆湿度的降低，渣浆中的乙炔蒸汽会释放到空气中，无法有效回收。乙炔的蒸发损失不仅造成了巨大的资源浪费，而且由于乙炔的易燃性、可燃性和爆炸性，存在一定的安全隐患。因此，中国的湿乙炔生产和聚乙烯制造公司基本建成了乙炔浆料回收装置，不仅可以减少电石的消耗，节约聚乙烯产品的成本，还可以优化自然环境。然而，在装置投产一年后，浆料循环乙炔装置频繁联锁跳闸，装置生产和销售率从98%以上降至80%左右。因此，提高机组安全运行率是提高节能降耗装置管理的难点之一。

关键词：渣浆回收；乙炔装置；平稳运行；影响因素；措施

1乙炔回收工艺

湿乙炔生产过程中的电石渣浆主要以两股形式从发电机排出：首先，整个电石生产过程是一个连续的生产和制造过程。根据反应器的环境温度，按比例连续添加水和碳化钙。为了防止渣浆中的大颗粒污染物（如硅铁、炉渣等）在基础上过度沉降，需要在一定时间内清理发电机底部的炉渣，以间歇排放渣浆。另一个是控制发电机的环境温度、工作压力和液位，发电机溢出连续溢出的渣浆。除了浓度值略有不同外，双股渣浆具有非常特殊的特性。

溢流型渣流聚乙烯的固体含量保持在7.5%，温度为70～90℃，乙炔溶解度为0.06～0.25L/L。由于电石渣浆中的钙（OH）2包裹着“碳化钙芯（未反映）”，因此在密闭装置中，电石渣浆固体中的乙炔气体质量浓度为300～400mg/kg根据乙炔气体的溶解度，随着湿度的增加和压力的降低，乙炔气体的溶解性降低。因此，乙炔气体可以通过负压闪蒸从渣浆中逸出，但仍有大量水蒸气被分离出来。因此，根据制冷，标准化乙炔气体通过泡沫收集获得，并送至生产乙炔的主管，以参与安静的工艺流程。渣浆泵将渣浆送至脱气反应罐。由于渣浆在脱气反应罐中的物理运动，电石芯被打开，可以进一步与水反应生成乙炔气，提高企业电石的利用率。

渣浆溢流管道将乙炔发生器产生的电石渣浆，靠位差自流进入浆料缓冲罐储存，缓冲罐液位达指标液位后通过安装在罐侧的浆料泵向脱析器提供浆料。脱吸器内的电石渣浆在乙炔水环真空泵抽吸产生的负压作用下进行乙炔气脱析，控制脱析器的压力-80～-50kPa。溶解在电石渣浆中的乙炔气通过闪蒸从电石渣浆中挥发出来。与此同时，部分水在真空条件下气化，含饱和水蒸气的乙炔气经由乙炔回收塔顶部排出，温度约为75℃；经乙炔空冷器冷却到40℃左右，再进入列管式冷却器利用循环水进一步冷却脱水，冷凝脱水后的乙炔经水环式真空泵送入气水分离器，一部分进入样气冷却器，冷却后进入氧含量在线分析仪进行氧含量实时监测。含氧体积分数>1%时，乙炔从放空程控阀经阻火器排空；含氧体积分数≤1%时，乙炔经回收程控阀进入乙炔缓冲罐，通过流量计计量后，送往乙炔总管进入清净塔。解析后的渣浆从脱析器底部流到安全槽，再通过渣浆输送泵输送至浓缩池进一步处理进行沉降分离。

2工艺流程

发电机溢流的电石渣浆通过电石渣浆缓冲罐中的基础沉降，去除固体块状残渣，然后用渣浆泵送至脱气塔。脱气塔的真空包装使塔渣浆中的乙炔气体脱附，脱气塔真空值保持在-71至-61kPa之间。来自脱气塔的乙炔气进入1#乙炔冷却塔冷却至45℃，然后经过2#冷却塔进一步降温。经水环真空泵送至3#乙炔冷却塔冷却至25℃，再经泡沫捕集器送至乙炔母管。

来自脱气塔底部的渣浆从底部进入渣浆排放罐，然后通过渣浆管送至原渣浆罐。渣浆排放罐还具有液体密封作用，以确保真空环境中脱气塔的渣浆排放管不会吸入气体。

1#和2#乙炔冷却塔的冷凝液连接至渣浆缓冲罐。根据渣浆缓冲罐中渣浆形成的液封，可以保证真空环境下1#、2#乙炔冷却塔渣浆排放管不吸入气体。来自3#乙炔冷却塔和泡沫捕集器的冷凝液通过排气阀管溢流至渣浆排放罐，以确保两台机器和设备在正压下无蒸汽泄漏。

在乙炔管道上设置氧气在线监测仪，在线监测乙炔蒸汽中氧气的质量浓度。当乙炔蒸气中的O2质量浓度超过标准（>1%）时，设备将自动联锁停车。

3影响因素分析

3.1运行情况

电石渣浆循环乙炔气装置在调试期间，存在：渣浆缓冲罐和渣浆排放罐排渣阀在停车时间较长时容易堵塞；上部脱气塔管路中的开启自动控制阀容易堵塞；发电机液位控制不稳定；回收乙炔气存在质量差、流量不稳定等问题。之后，使用高压离心水泵对清渣管道、自动控制阀前管道、发电机溢流管进行清洗，并改变了抽汽阀的位置。最后，该装置运行稳定、正常、安全，溢流渣浆中的乙炔气得到充分回收。

渣浆回收利用乙炔装置在使用1年多后，频繁联锁跳闸，主要原因是渣浆缓冲罐液位低。浆液缓冲罐液位控制在40%~50%。机械泵跳闸后，泥浆缓冲罐的液位范围迅速上升至80%，然后下降至50%的溢流液位。

3.2根本原因

渣浆缓冲罐液位主要通过调节进出口渣浆总流量来控制。渣浆缓冲罐入口主要包括：发电机溢流渣浆（主要原料）、脱气反应罐逆流渣浆、渣浆缓冲泵逆流渣浆；渣浆缓冲罐进出口主要包括：渣浆缓冲泵输送的渣浆、渣浆缓冲槽溢流渣浆、从渣浆缓冲池排出的渣浆。

3.3排查结果

针对上述相关因素，制定了以下解决方案：

1）由于浆体回收利用乙炔装置的原料大部分是发生器的溢流浆体，浆体温度在70~90℃，用手触摸发生器溢流管和浆体泵进出口的回流罐管，发现管道的环境温度较高，因此确定排水管堵塞。此外，机组跳闸后，浆液缓冲罐中的液位迅速上升至80%，可以看出溢流管没有堵塞。

2）对发电机溢流管手动阀进行安全检查，闸阀正常。

3）机组跳闸后，打开发电机溢流管至排渣罐的闸阀，关闭至渣浆缓冲罐的闸阀。观察渣浆缓冲罐清渣口，发现无渣浆排出。可以看出，排渣阀没有泄漏。

4）泥浆泵入口阀的开度主要由泥浆缓冲罐的液位控制。当设备的指示值恢复，并且设备被更换并接受时，重新启动设备。当液位再次降至低折扣时，脱气反应罐的入口阀将缓慢关闭，油阀将缓慢打开，表明正常。经过1分钟的调整，由于泥浆缓冲罐液位低，装置再次跳闸。仪表工作人员检查了数据信号发出时调节阀的电源开关是否正常，因此拆除了该元件。

5）要求仪表板操作员对液位计进行安全检查，液位计正常。

3.4再次分析

经排查，以上因素均不是导致渣浆缓冲罐液位低的主要原因。当装置各指标恢复正常，并且置换合格后再次启动装置，液位再次下降至低限时，溢流管温度较高，说明渣浆缓冲罐液位正常，液位计未出现故障。故对渣浆缓冲罐设备结构进行分析，渣浆缓冲罐内设有过滤网，滤网布置于靠近渣浆缓冲罐进口一侧，大颗粒渣浆被过滤后沉降，通过排渣阀排出，液位计安装在另一侧，由于大颗粒渣浆沉降后堵塞滤网，小颗粒渣浆无法通过，导致渣浆缓冲罐进口一侧液位过低。由此推理出，渣浆缓冲罐内部滤网堵塞是导致渣浆缓冲罐液位低的主要原因。

经过冲洗滤网，再次启动装置，装置稳定运行约140h后再次跳停,原因仍为渣浆缓冲罐内部滤网堵塞。

经讨论，将渣浆缓冲罐排渣间隔时间由120min/次调整为90min/次，排渣时间不变。经过半年的运行监测，装置开工率从80%提升至98%的水平。

结论

本文探讨了提高渣浆回收乙炔装置平稳运行率的方法。通过对影响因素层层排查，最终确定影响装置稳定运行的原因为渣浆缓冲罐内部滤网堵塞。通过调整排渣频率，避免大颗粒渣浆堆积堵塞滤网，最终实现装置开工率从80%提升至98%以上，实现装置利益最大化，达到装置投运前节能减排的目的。

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