電石爐氣洗滌塔工藝改造

張強++余顯軍

摘 要：為了滿足環(huán)保政策的要求，國家發(fā)改委要求容量小于25 000 kVA電石爐不允許建設，容量大于25 000 kVA半密閉式電石爐必須進行密閉化改造。改造之后的密閉電石爐，因為爐蓋是完全密封的，會產(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)合具體情況進行介紹。在電石爐氣的再利用過程中需要經(jīng)過一系列的冷卻除塵設備進一步降低氣體中的含塵量，以便達到后續(xù)工段的使用要求，同時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：TQ114 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）03（c）-0056-02

我國是一個“富煤、缺油、少氣”的國家，煤炭是主要的能源支柱，近些年伴隨著原油價格的節(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)是一個高能消耗的過程，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75%以上）、氫氣（含量在8%左右），還還有部分氮氣、二氧化碳、甲烷及微量氰化物。溫度在600 ℃～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，同時后續(xù)工段的深加工帶來了一定的制約。

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，對環(huán)境污染嚴重，且能耗高，員工操作條件惡劣，因此，國家已經(jīng)出臺相關(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行的單臺能力最大為81 000 kVA，建設于內(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)過程中將會產(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講，通過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)化應用，為爐氣的綜合利用奠定了基礎，爐氣利用必定為電石化工延生出一系列產(chǎn)業(yè)鏈，對經(jīng)濟能源節(jié)約、減少碳排放、資源二次利用、環(huán)境生態(tài)保護有著重大意義[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和員工操作風格的不同，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靜電除塵方式來去除，當溫度逐漸降低時所含的焦油容易粘附在設備表面，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輔助工藝進行二次處理，從而達到排放和再利用的初步要求。

由密閉電石爐出來的電石爐尾氣一般含塵量為50～100 g/m3，經(jīng)過干法除塵后，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污染環(huán)境造成污染，而且還將浪費爐氣的能量造成損失。因此，還需要經(jīng)過濕法處理進一步降低含塵及其他雜質(zhì)。濕法凈化優(yōu)勢在于：因水比熱大，降溫效果明顯短時間就可以將氣體冷卻至水對應壓力下的飽和溫度[3]。國內(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，對設備管道的要求較高，也使裝置區(qū)的安全等級有所提升。

以往的水洗工藝要經(jīng)過噴淋和洗滌兩個過程，不僅增加了建設費用，同時也增加了運行成本。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，進一步降低含塵及除去其他雜質(zhì)，在洗滌塔中下部設置有若干填料層，增加爐氣與洗滌水接觸面積，同時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。由于使用兩個塔分別進行處理，因此需要使用8臺循環(huán)水泵分別給洗滌塔和噴淋塔供水。在建設過程中需要單獨的施工制作設備基礎、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，因為生產(chǎn)過程中仍然會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，在后期的建設過程中將洗滌塔與噴淋塔合二為一。改進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。同揚程水泵數(shù)量減少為6臺，降低了運行費用。針對前期洗滌塔內(nèi)運行一段時間后阻力較大的問題，通過定期檢測循環(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，來改善水質(zhì)防止填料結(jié)垢而降低洗滌塔運行效率。

經(jīng)過一段時間的運行，在正常工況下技，裝置運行平穩(wěn)可靠，改造后的裝置與往期裝置對有以下優(yōu)點。

（1）新工藝改造后裝置占地面積減少240m2，較同級別裝置節(jié)省投資110余萬元；動設備數(shù)量減少，降低后期運行費用。

（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，達到了設計經(jīng)濟技術(shù)指標。

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

關(guān)于工藝技術(shù)的改造還可以通過調(diào)研同類企業(yè)來得到啟發(fā)，積極探索，不斷實踐，促進行業(yè)的共同發(fā)展。進一步降低投姿，提高整體競爭力。通過對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了一步，為打造高效、節(jié)能、環(huán)保的生態(tài)工廠的目標繼續(xù)努力。

參考文獻

[1] 中國電石協(xié)會.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.