1、郯城县职业中等专业学校毕业设计（论文）郯城县职业中等专业学校毕 业 论 文论 文 名 称：电石湿法制乙炔原理及流程 学 校： 学 生 姓 名： 完 成 日 期： 郯城县职业中等专业学校毕业设计（论文）- 1 -安全生产，湿法制乙炔摘 要目前工业上制乙炔的工艺方法有很多种，如甲烷裂解法、烃类裂解法、电石法（干法制乙炔、湿法制乙炔）等。我国目前采用电石法生产乙炔，电石法生产乙炔按电石和水接触的分类可分为：电石入水（又称湿法制乙炔）和水入电石（称干法制乙炔），目前国内以电石入水式（湿法制乙炔居多），从节约能源、减少污染并有利于安全管理的角度看甲烷裂解法、烃类裂解法成本高、资源少，甲烷裂解法主要使用天
2、然气，烃类裂解法主要使用石油，又因为两者技术都不够成熟，所以国内很少采用以上两种方法制乙炔。而电石法干法制乙炔温度要求高，粒度的要求也比较苛刻，而且产生的粉尘多，污染环境，浪费资源，生产技术也技术不够成熟，国内干法制乙炔危险系数高，故不采用此法；湿法制乙炔技术比较成熟，与干法相比较，湿法制乙炔不论是从环保、节约能源和安全系数上来说都优于干法，而且还能变废为宝，反应的产物氢氧化钙能利用于水泥厂制造水泥，还有产生的矽铁也能创造一定的经济效益，所以国内大型工厂比较热衷于湿法制乙炔。关键词：乙炔气 电石法 发生器 郯城县职业中等专业学校毕业设计（论文）- 2 -目 录1 电石破碎工序 .- 1 -1.
3、1 电石简介 .- 1 -1.1.1 物理性质 .- 1 -1.1.2 化学性质 .- 1 -1.2 电石标准 .- 2 -1.3 破碎原理 .- 3 -1.4 工艺流程叙述 .- 3 -2 发生工序 .- 3 -2.1 乙炔发生器的内部结构 .- 3 -2.2 氮气 .- 4 -2.2.1 物理性质 .- 4 -2.2.2 健康危害 .- 4 -2.2.3 水封 .- 4 -2.3 发生装置流程叙述 .- 4 -2.4 发生反应原理 .- 5 -2.4.1 影响发生因素 .- 5 -2.5 发生控制指标 .- 5 -2.6 发生器排渣操作 .- 5 -参考文献.-7-致 谢.-8-郯城县职业
4、中等专业学校毕业设计（论文）- 1 -郯城县职业中等专业学校毕业设计（论文）- 1 -1 电石破碎工序1.1 电石简介电石，化学名称为碳化钙，分子式 CaC2，分子量为 64.10。化学纯的碳化钙几乎是无色透明的晶体，不溶于任何溶剂中。在 18时相对密度为 2.22。化学纯的碳化钙只能在实验室中用加热金属钙和纯碳使其直接化合的方法而制得。极纯的碳化钙结晶是天兰色的大晶体，其色泽和淬火钢的颜色一样。通常我们所说的电石是指工业碳化钙而言。它是在电石炉中用焦炭和石灰而制得。电石中除含有大部分碳化钙外，还含有少部分其它杂质。这些杂质都是生产电石的原料中的杂质转移过来的。1.1.1 物理性质电石的外观为
5、各种颜色的块状体。其颜色随碳化钙的含量不同而不同，有灰色的、棕黄色的或黑色的。电石的新断面呈灰色，当 CaC2 含量较高时则呈紫色。若电石的新断面暴露在潮湿的空气中，则因吸收了空气中的水份而使断面失去光泽变成灰白色。电石的相对密度决定于 CaC2 的含量。电石的纯度越高，相对密度越小。纯度 80的电石，相对密度 2.324，熔点 2000。堆积密度，粒度0.6%、含 S0.1%的电石遇水易自燃，引起爆炸。碳化钙不仅能被液态的或气态的水所分解，而且也能被物理的或化学的结合水所分解。这就是碳化钙能被用作强烈的脱水剂的道理。碳化钙和水的水解反应可用下式表示：CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2
6、 + C2H2.(1-1)电石中所含的许多杂质，当电石被水分解时也都和水发生反应。生产电石的原料中所夹杂的磷的化合物，在生产电石时就反应生成磷化钙，当它与水作用时就能生成磷化氢而混合在乙炔中。所夹杂的硫的化合物则生成硫化氢。硫化氢在电石水解时，几乎完全被水吸收。可是在水量不足时，所生成的乙炔中就含有相当多的硫化氢。硫化氢与碳化钙反应，能像水一样地使它发生乙炔：郯城县职业中等专业学校毕业设计（论文）- 2 -CaC2 + H2S = CaS2.(1-2)工业电石含有的杂质，多半是来自制造时使用的原料。电石的质量随其杂质含量不同而不同，质量越高，杂质越少。大多数工业碳化钙具有以下的组成：CaC2
7、7583CaO 714C 0.43SiO2， FeSi，SiC 0.63Fe2O3 0.23CaS 0.22CaSO4 0.20.4Ca(CN)2 0.21Al，Al4C3，Al 2O3 1.54MgO， Ca，Ca 3N2，Ca 3P2，Ca 3As2 少量1.2 电石标准乙炔的原料电石，其技术要求、安全、试验方法、检验规则及标志、包装、运输、贮存等，都必须符合中华人民共和国标准 GB10665-89 的要求。以下列出国家标准的技术要求。表 1 电石质量标准指标指标名称优级品 一级品 二级品 三级品305 295 280 255305 295 280 255发气量（ L/kg） 粒度（mm）
8、8115051812300 290 275 250乙炔中磷化氢，（V） 0.06 0.08 0.08 0.08乙炔中硫化氢，（V） 0.10 0.10 0.15 0.15表 2 电石的粒度粒度，mm 限度内度， 2mm 筛下物，81150 85 以上 35180 85 以上 325075（16mm 以上）4郯城县职业中等专业学校毕业设计（论文）- 3 -1.3 破碎原理利用颚式破碎机将大块电石（600-900mm）破碎至中块电石（180-250mm） ，由输送设备送至圆锥破碎机破碎成为粒度约为（50-80mm）的小块电石，储存在电石料仓。用上料系统运输至发生五楼，通过盘式输送机，将电石间歇地加
9、入发生器小加料斗中。1.4 工艺流程叙述大块电石直接卸入卸料仓内或卸至罩棚内地面上，卸至地面上的电石由铲车送入卸料仓内，进入卸料仓的电石滑落至地下的水平重型板链机上，由水平重板机送至倾斜重板机上，倾斜重板机输送至大型颚式破碎机进行粗破，将大块电石破碎为中块电石，再落至大倾角皮带机上，送至細破间的小料仓内。細破间的小料仓底部安装了电机震动给料机，震动给料机将中块电石均匀输送至旋转皮带机，由旋转皮带机将电石连续不断送入圆锥破碎机进料口进行細破。細破出来的小块电石，落入下方的大倾角皮带机，输送至中转站，由转运站内哦电动三通和卸料小车皮带机分别将小块电石送入与电石料仓连接在大倾角皮带机上，皮带机再将电
10、石送至料仓顶部盘式输送机内，由盘式输送机根据控制系统下料指令分别将小块电石送入料仓内。料仓作为暂时储存电石之用，料仓底部有震动给料机，接受控制系统指令后，将小料仓电石均匀的送入下方大倾角皮带机中，由皮带机输送至发生器顶部的盘式输送机上，盘式输送机再将电石输送至发生器的小加料斗中。2 发生工序2.1 乙炔发生器的内部结构参数：规格3200*7840 桶体、轴、耙臂、耙齿、挡板、溢流管、排渣阀、传动装置、填料箱、温度计、压力表、液位计、电磁给料机。 工作原理：在发生器圆形筒体内安装有六层固定式的挡板，每层挡板上方均装有与搅拌轴相连的“ 双臂” 耙齿，搅拌轴由底部伸入，借蜗轮蜗杆减速至 1.8rmi
11、n。这些耙齿实际上系在耙臂上用螺栓固定夹角 55的 67 块平面刮板，刮板在两个耙臂上的位置是不对称的，他们在耙臂上呈相互补位，以保证电石自加料管落入第一层后立即由刮板使电石沿轴向筒壁移动而落入第二层， 第二层的刮板由于安装角度则使电石由中间圆孔落人第三层，落入第三层后再由刮板使电石沿轴向筒壁移动而落入第四层，最后，水解反应的副产物电石渣及矽铁落入发生器的锥形底盖，经排渣阀间歇地排入排渣池中。挡板的作用是延长电石在发生器水相中的停留时间以确保电石得到充分水解，耙齿的作用是“输送”电石移去电石表面的 Ca(OH)2，促使电石结晶表面能够直接与水接触反应，郯城县职业中等专业学校毕业设计（论文）-
12、4 -加速了水解反应过程 5。2.2 氮气中文名：氮；氮气 。 英文名：Nitrogen。分子式：N 2 。分子量：28.012.2.1 物理性质外观与形状：无色无嗅气体。沸点（）：195.6，相对密度（水1）：0.81196。熔点（）：209.8。相对密度（空气 1）：0.97，临界温度（）：147，临界压力（Mpa）：3.4。溶解性：溶于水，乙醇。主要用途：用于合成氨制硝酸,用作物质保护剂、冷冻剂。危险特性：惰性气体,有窒息性,在密闭空间内可将人窒息死亡。若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。2.2.2 健康危害氮气过量，使氧分压下降，会引起缺氧，大气压力为 392KPa，表现为爱笑
13、和多言，对视、听和嗅觉刺激迟钝，智力活动减弱；在 980KPa 时肌肉运动严重失调。潜水员深潜时，可发生氮的麻醉作用；上升时快速减压，可发生“减压病” 。生产用氮标准：氮气纯度：97.5，含 O22%2.2.3 水封正水封：发生器产生的乙炔气经正水封送至清净系统，正水封起到了单向止逆阀的作用，当发生系统或清净系统发生事故时起到了安全隔断的效果。此外，当单台发生器停车检修时，可往正水封内加水室之与系统切断。逆水封：逆水封进口管与乙炔气柜管道相连，正常生产时，逆水封不起作用，当发生器发生故障时，发生器内压力降低时气柜内乙炔气可经逆水封自动进入发生器以保证其正压，防止系统产生负压而抽入空气发生危险。
14、安全水封：当发生器发生故障时，发生器内压力过高时，乙炔气自安全水封气相管排入安全水封内，自动排入大气中，由于安全水封安装在一楼，当发生器液面过高时，渣浆液可以自动借位差经安全水封排放，因此安全水封起到了安全阀和溢流管的作用。2.3 发生装置流程叙述经破碎工序破碎合格的电石在连续通氮气的情况下，通过小加料储斗和 1#电石进料阀，至上加料储斗，再经过 2#电石进料阀至下加料储斗，下加料储斗的电石经电机震动给料器，加入到乙炔发生器内，遇水分解，产生的乙炔气从发生器顶部逸出，电石分解放出大量的热，因此需要不断的向发生器内加水，移走电石反生反应产生的热量，并以维持 85的恒温，电石分解后稀渣浆从溢流管不
15、断的溢出并进入渣浆高位槽，后经渣浆输送泵送至渣浆浓缩池，浓渣浆由发生器定时排出经地沟自流至渣浆池，渣浆经渣浆泵郯城县职业中等专业学校毕业设计（论文）- 5 -输送至渣浆浓缩池，由渣浆处理工序统一处理。2.4 发生反应原理电石加入发生器遇水即反应生成乙炔气，因为工业电石有杂质与水同时进行反应，生成相应的杂质 PH3 和 H2S 气体。CaC2 + 2H2O C 2H2 + Ca(OH)2 + 127.2KJ/molCaO + H2O Ca(OH) 2 + 62.76KJ/mol粗乙炔气中含有上述的副反应杂质，电石在水解时生成大量的氢氧化钙，形成碱性介质，使生成 H2S、PH 3 水解不完全，因此
16、，粗乙炔含有较多的 PH3,较少的 H2S,磷化物还可以以 P2H4 形式存在，在空气中可自燃。发生温度在 85左右还可能有如下反应：双分子乙炔加成，生成 CH2=CH-CCH(乙烯基乙炔)和 C2H5-S-C2H5(已硫醚)，二者含量可达 50-100ppm。在 85时由于水的汽化，粗乙炔中带有大量水蒸气（一般水蒸气：乙炔=1：1） 。2.4.1 影响发生因素电石的质量、粒度及停留时间、反应温度。电石水解是液固相反应，电石质量好、发气量就高，电石与水接触面积越大，水解反应速度就越快。实际生产中既考虑水解完全也考虑发生安全，综合发生器结构和电石粉碎粒度的因素，控制电石粒度在 50-80mm 并
17、做到优质电石与等外电石搭配使用。一般电石在发生器内停留时间必须在 13 分钟以上。电石水解反应热系通过加入过量水移走的。反应温度通过调节加水量和电石量来实现工艺控制指标的。随反应温度上升、水解速度加快，同时乙炔在电石渣浆中溶解度下降，较显著的降低电石消耗，但反应温度过高，电石渣浆含固量大，会造成溢流不畅通或排渣困难；反应温度高，粗乙炔气中水蒸气含量增加又增加渣浆夹带，会造成后部冷却塔超负荷，堵塞管路或塔板 2。综合上述多方面考虑，反应温度一般控制在 80-90。2.5 发生控制指标表 3 控制指标序号 控制名称 控制指标 单位1 发生器温度 80.090.0 2 发生器压力 2.012.0 K
18、pa3 N2 中含氧 氧2.00 %4 氮气总管压力 0.40.6 Mpa5 发生器液位 中上部（15.060.0）液面计 %2.6 发生器排渣操作 6接主控工通知后到发生一楼现场进行排渣操作，排渣前，气柜液位应在 60.0%以上。郯城县职业中等专业学校毕业设计（论文）- 6 -排渣前，检查排渣口周围是否有动火作业和人员驻留，通知动火作业人员停止动火作业，并请所有人员离开排渣口处。 排渣后动火作业应重新取样分析合格后再动火。排渣作业前要戴好防护眼镜和胶皮手套，因发生器排出浆液为强碱性且温度较高（约80左右） 。准备工作完毕后进行排渣作业，先打开 HV-1206 气动闸阀，等阀门完全开启后加工业
19、废水冲洗排渣阀 HV-1206 至排渣口的管道，防止管道中积聚的乙炔气和排出矽铁碰撞产生爆鸣。HV-1206 完全开启后打开 HV-1205 气动排渣阀，进行排渣，排渣时阀门开度控制在 10-20cm，以免发生器液位下降过快造成发生器抽负压，主控工要注意发生器压力在2.0012.00KPa，当发生器有抽负压迹象时可从下贮斗向发生器充入 N2 并及时通知现场操作工停止作业。若排渣不畅，禁止用铁棍捅和用铁器敲击排渣管，可以用木棍和木榔头进行疏通。排渣结束后，先关闭 HV-1205。HV-1205 关闭后再关闭 HV-1206 气动排渣阀。确认两道阀门已关闭和排渣管不再有大量电石渣液流出后，一楼发生工通知主控工排渣完毕，关闭工业废水阀门，等主控工确认后才能离开现场。排完渣后当发生器液位加至有溢流时主控工才能开启振荡器向发生器内加入电石。
