溶解乙炔气生产工艺及安全技术探讨.docx

       溶解乙炔气生产工艺及安全技术探讨                     邱晚苟佛山德力气体有限公司【摘要】我国使用溶解乙炔已有90多年的历史，随着80年代开始推广使用溶解乙炔气瓶，我国的溶解乙炔工业进入了快速发展阶段目前溶解乙炔气的生产工艺和生产操作过程中的安全性还有值得完善的地方因此，本文分析溶解乙炔气生产工艺及安全技术，为安全生产合格溶解乙炔气提供一点参考意见关键词】溶解乙炔气；生产工艺；安全前言乙炔，又称电石气结构简式HC≡CH，是最简单的炔烃化学式C2H2，是炔烃化合物系列中体积最小的一员，乙炔在室温下是一种无色无味的、极易燃的气体，微溶于水易溶于丙酮等有机溶剂乙炔燃烧的火焰温度高达3150℃，纯乙炔在空气中燃烧2100度左右，在氧气中燃烧可达3600度因此乙炔的应用范围很广，最初用来照明，现广泛用于金属的焊接和切割，金属表面的喷镀、淬火等加工作业同时也是制造乙醛、聚氯乙烯、醋酸乙烯、合成橡胶、合成纤维等的基本原料，能满足科研、医疗、金属加工等特殊用户的需要，在当今迅猛发展的国民经济中占有重要的地位，故分析探讨溶解乙炔气的生产工艺及安全技术具有重大现实意义1、乙炔的危险性分析乙炔是第2.1类易燃气体,火灾危险级别为甲类，在空气中爆炸极限为2.5%-82%(7%—13%时爆炸能力最强)，在常压下与氧气混合，浓度在7.73%时的最小点火能为0.0003MJ，非常易发生火灾、爆炸。

乙炔能与铜、银、汞等化合生成爆炸性混合物受撞击、摩擦或干状态下升温可导致强烈分解爆炸，因此,乙炔生产的主要危险因素是火灾和爆炸乙炔分子结构是不饱和的三价共价键，在热力学上极不稳定，如果压缩或液化贮存，极其危险，很容易发生聚合或分解反应而导致爆炸事故所以必须用溶解的方法贮存溶解乙炔气瓶内装有整体的多孔硅酸钙填料，填料的微孔中充满溶剂丙酮，乙炔溶解在丙酮之中由于填料微孔和丙酮和遏制作用，乙炔不会发生分解或聚合反应，可以安全可靠的贮存和自如的使用所以乙炔称谓溶解乙炔2、溶解乙炔生产原理及工艺乙炔气的制备主要有以下几种方法：2.1电石法：电石和水在发生器内进行水解反应，生成乙炔CaC2+2H2O→C2H2+Ca(OH)22.2天然气裂解法：天然气的主要成分是甲烷，把甲烷的一部分用氧燃烧，以其产生的高温将剩余的甲烷加热到反应温度进行裂解 CH4+O2—→CO+H2+H2O△H=-66.3kcaL/moL 2CH4→C2H2+3H22.3烃类裂解法：液化石油气的主要成分是C3H8，裂解时同时等到乙炔与乙烯，裂解温度高于1000℃有利于乙炔的生产，低于1000℃有利于乙烯生成C3H8→C2H2+C2H4+CH4+H2+CO+CO2上述方法加以比较，电石法生产乙炔工艺流程简单，易操作，生产得到的乙炔纯度高，但能耗较大。

甲烷或烃类的裂解法制得的乙炔纯度较低，要经过复杂的分离以后才能得到纯乙炔，而且操作复杂故现在国内的溶解乙炔生产厂家主要用电石法生产乙炔3、溶解乙炔生产工艺流程电石法生产溶解乙炔的工艺流程如下：在生产过程中主要控制的指标：3.1原材料电石电石的等级和颗粒大小规格必须符合生产工艺指标为了保证发气量，便于电石与水充分反应，一般要求电石粒度在 25-80mm之间3.2温度指标控制发生器水温要求在60-80℃之间，一般控制在70℃左右，而发气室内的乙炔气温度不应超过90℃乙炔充装过程中，工艺上要求压缩机的各级排气温度不得高于90℃，乙炔充装温度不得超过40℃3.3压力指标控制根据外国专家KonschaLK的说法，溶解乙炔的压力一旦超过2.5Mpa就会失去化学稳定性，会自行发生分解爆炸所以长期以来溶解乙炔的最高压力都限定在2.5Mpa以下，在基准温度15℃时乙炔瓶内的限定压力为1.52Mpa严格控制发生器内的压力，应小于或等于0.02Mpa，保持与气柜的压力相平衡，绝对不能出现负压乙炔压缩机三级压力控制为1级0.2Mpa；2级0.8Mpa；3级2.5Mpa3.4充装管道流速控制乙炔在输送管路中最大流速:当压力为0.00688～0.147MPa时，不应超过8m/s；当压力为0.147～2.45MPa时，不应超过4m/s。

充装管道内径不应超过20mm3.5乙炔瓶丙酮充填量与乙充装量控制乙炔的充装实际就是乙炔气在丙酮中的溶解过程，丙酮充填量与乙炔充装量都要严格控制丙酮超量则直接影响瓶内安全空间，甚至出现“满液”现象，压力瞬间增大导致气瓶爆炸它们的公式如下：丙酮充填量：Ms=0.38δ ?V乙炔充装量： Ma=0.20δ?V（Ms—丙酮充填量kg；Ma—乙炔充装量kg； δ—填料孔隙率%；V—钢瓶水容积L）3.6乙炔气纯度控制发生器出来的乙炔需要经过净化直到乙炔纯度大于98%，用10%硝酸银试纸检测乙炔气，试纸不变色或微黄色则达标4、乙炔生产工艺流程的改进措施第一，改进电石破碎方式与输送效率可将电石破碎、输送过程优化改进，实现自动化破碎作业、密闭输送加料的方式同时在电石破碎入口处配套除尘装置收集破碎散落的电石粉尘，密闭返回到成品电石料仓中使用，可大幅度减少电石破碎、输送过程中的电石流失和电石扬尘带来的环境污染通过电石破碎、输送工艺技术优化改进，实现了整个电石破碎、输送及发生器加料过程的全密闭，减少电石的灰化及破碎损失同时解决长期以来电石破碎、输送过程的电石粉尘污染环境的老大难问题，实现生产现场清洁生产第二，将发生器内反应产生的电石渣浆直接靠溢流管溢流出发生器的方式，改为发生器靠液位调节阀直接排放发生器内的电石渣浆，采用发生器液位自动调节控制渣浆排放的方式，可以根据电石反应的效果有效提高发生器电石渣浆浓度至18%。

有效解决了受发生器内、外压差小，电石渣浆比重、粘度的制约，也解决了传统发生器反应温度控制低，电石渣浆量排放量多，溶解乙炔气体流失大和电石渣压滤装置较大的问题5、溶解乙炔的净化措施工业电石成分复杂，杂质中主要含有硫、磷等，在与水反应生产乙炔气的过程中不可避免的附带产生硫化氢（H 2S）、磷化氢（PH 3）等有毒有害物体极大影响乙炔的质量与使用安全，也达不到国家对溶解乙炔的纯度要求因此，利用电石法生产的乙炔气体必须采用净化工艺去除杂质，提高纯度净化方法有湿法与干法两种干法净化乙炔需要使用固体净化剂,由于在净化工艺完成后固体净化剂将带有对人有毒害的物质,直接排放这些固体净化剂会造成环境污染,同时回收利用这些固体净化剂耗时耗力,所以利用干法净化乙炔已被禁止采用目前大多数厂家使用湿法净化,即使用液体净化剂最常用的是次氯酸钠（NaCIO）和浓硫酸（H 2SO4）利用这两种液体净化剂具有的强氧化性特点,将乙炔气中的气相硫化氢（H 2S）、磷化氢（PH 3）等杂质氧化生成可溶性物质而转人液相,使乙炔气达到净化但由于次氯酸钠（NaCIO）化学性质不稳定,在贮存、运输、使用过程中容易分解特别在使用过程中失效快,更换频繁,直接影响乙炔气的质量和产量,而且分解后产生的有害气体也影响有关作业人员的健康。

故实际中多数采用浓硫酸作为清净剂，其产生的杂质少，工艺也比较简单、设备结构也不复杂、实际运行的经济效益更加明显，使用浓硫酸（H 2SO4）进行净化的原理主要是由于硫化氢（H 2S）中的硫（S）处于最低价负2价，具有较强还原性,能快速有效被浓硫酸氧化,同理磷化氢（PH 3）也是，反应式如下:H2SO4+H2S→SO2+S+2H2OH2SO4+PH3→H3PO4+SO2+S+H2O硫酸净化装置设二个硫酸塔和一个中和塔，一塔使用65%-78%的硫酸，二塔使用78%-90%的硫酸，中和塔使用4%-8%的氢氧化钠一塔主要去除乙炔中大部分的水份，在二塔中乙炔中的杂质便可除去氧化还原反应生成的水被浓硫酸吸收放出大量的热，致使浓硫酸浓度下降，温度上升因此各塔循环的硫酸都要进行冷却，为保证净化的效果，在反应进行中要进行降温措施，温度控制在35℃以下6、其它生产过程中的安全控制1、全系统氮气保护用氮气置换发生器、气柜和充装系统各管道，取样分析氧含量小于3%为合格2、生产系统车间按照相关标准做好防雷电与防静电措施，禁止使用通讯工具3、设置自动化控制的气柜联锁报警装置，在遇紧急情况下可实施自动停车与报警4、为了防止爆炸性的乙炔铜、乙炔银、乙炔汞等生成，发生器上的附件及与乙炔气接触的计量仪表、自动控制设备和检修工具等含铜量不得超过70%。

5、严格做好乙炔气瓶的充装前检验与定期检验工作，把好气瓶质量安全6、建立、健全各级的安全生产责任制，要确保所有安全责任都落实到位，认真督促检查贯彻执行情况；同时制定生产过程中的各种安全管理制度、各岗位的安全操作规程7、结合生产情况以及区域特点制订事故应急救援预案，按照应急预案定期组织演练,做到应急有序，处置得当7、结束语溶解乙炔在国民经济发展中发挥了重要作用，随着生产力发展与社会进步，对乙炔的生产与安全提出了更高的要求尽管市场上也出现了各种乙炔替代品，但实际使用效果并不明显，乙炔气在工业切割、焊接、火焰喷涂等工艺的优势还是相当显著未来的乙炔生产应通过合理的布局规划，完善生产工艺，加强安全管理,建立安全生产标准化体系，加强市场监督，严格控制乙炔的质量，让溶解乙炔朝着安全生产，节能降耗以及经济合理的方向发展参考文献[1]黎明化工,张建华.《溶解乙炔气生产过程中脱除硫化氢、磷化氢的新工艺》,1995.5[2]孙建平.《溶解乙炔生产过程中危险评价及措施》.化学工程师,2006.8[3]潘哲.《溶解乙炔生产工艺与安全》.辽宁华工,2009.9 -全文完-。