40m3_h溶解乙炔生产工艺设计毕业论文(编辑修改稿)

40m3_h溶解乙炔生产工艺设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

[6] 国外早在 20 世纪初便开始了对干法乙炔发生装置的探索与研究，并逐渐开发出了一系列具有不同结构特点的干法乙炔发生器，这些发生装置采用雾化水为气化剂，喷洒在一定粒度的电石上，反应完毕后，生成的氢氧化钙废渣以干态从反应器中排出。 干 法生产使用的电石粒度小（小于 5mm），其渣为干的粉末，容易处理，但设备复杂，移动设备多，严密性高，操作技术要求高。 ③ 湿法与干法乙炔工艺的比较 [7] 自然界没有天然的乙炔存在，目前我国乙炔的生产主要采用天然气和电石两种路线，其中电石工艺占据主导地位。 以电石为原料生产乙炔主要有湿法和干法两种工艺方法。 两者在电石收率、生产能力、生产成本、技术要求以及设备要求等方面存在诸多差异。 两者之间的具体比较见表 [5]。 5 表 湿法和干法乙炔发生 的比较 序号 项目 干法 湿法 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 电石质量及粒度 操作法 发生器生产能力 发生器温度 发生器压力 经清净后的乙炔纯度 电石收率 电石消耗 使用水量 用氮气量 工时 沉淀池 操作技术 设备要求 安全性 经济性 环保性 粉末状 连续 大 90～ 100℃ 定压 良 97% 略大 少 少 少 不需 要求高 复杂 高 好 好 不能用低级品及粉末 间歇式半连续 小 80 5℃ 定压 良 94～ 96% 小 多 多 多 需要大的 一般 简单 一般 一般 不好 虽然干法乙炔的电石收率高，生产能力大，可以节约生产成本，但技术要求高，设备复杂，操作要求高，在国内干法的工艺还不够成熟。 故本设计采用湿法乙炔发生工艺。 设计压力的比较与选择 国内溶解乙炔工艺流程，从压力上看有中压和低压之别 [8]。 6 低压流程是： （发生器压力为 500mm水柱左右） OH2 电石 仓库 破碎 发生器 安全器 正、逆水封 储水气罐 建筑材料 渣浆 澄清水循环使用 出厂 充装 干燥 压缩 净化 分离器 安全水封 中压流程是： （发生器压力为 ） OH2 电石 仓库 发生器 洗涤器 储水气罐 安全器 建筑材料 渣浆 澄清水循环使用 出厂 灌瓶 干燥 压缩 净化 分离器 两种流程相比，低压的优点是：采用机械上料装置，可实现自动控制加料，劳动强度较低，密封加料乙炔纯度较高。 相反中压流程人工加料频繁，劳动强度大。 低 压流程的唯一缺点是一次性投资大，但为了追求安全、高效、可靠的原则，增加投资是值得的，因此决定选择低压流程。 溶解乙炔工艺的选择 通过从各方面考虑，本设计溶解乙炔工艺 [9]。 其优点为： 节约能源：据调查：切割焊使用移动式发生器，每瓶氧气需耗电石 14kg左右，使用瓶装乙炔，每瓶乙炔平均按 3kg乙炔气计算。 电石消耗为。 共消耗电石 ，按氧、乙炔消耗比为 3:1计算，使用瓶装乙炔，每瓶氧气耗电石为。 这和移动式发生器每瓶氧消耗电石 7kg相比，节约电石约 40%。 7 安全可靠：使用移动式发生器，起火爆炸事故时有发生，造成人员伤亡和财产损失。 而改用溶解乙炔瓶则可彻底解决爆炸的危险。 据日本、瑞典介绍，该两国采用硅酸钙填料的乙炔瓶。 近十年来没有发生一次爆炸事故，我国自 1997年升始采用这种填料的乙炔瓶以来，没有发生过事故。 减少公害：使用溶解乙炔气，污水澄清可重复使用，废渣集中处理，可做建筑材料，减少了使用移动式发生器所造成的环境污染和公害。 使用方便：移动式发生器，每天需要加水、加电石、搬运不方便，增加劳动强度，非常麻烦。 而使用溶解乙炔气瓶，同氧气瓶一样，可用简易 推车搬运，使用时打开，不用时关闭，压力可随工作的的要求任意调节，既能提高焊接量和工作效率又十分方便。 8 第 3章 工艺设计说明书 原料规格及产品要求 原料规格 电石的学名为碳化钙，分子式 CaC2，分子量为。 化学纯碳化钙几乎是无色透明的晶体。 极纯的碳化钙结晶是蓝色的晶体，其颜色与淬火的钢相似，不溶于任何溶剂中。 化学纯的碳化钙只能在实验室中用直接加热金属钙和纯炭的方法制得。 通常所说的电石是指工业碳化钙而言，其中主要有碳化钙外，还含有少量其他杂质。 含 %碳化钙的电石组成如表。 表 含 %碳化钙的电石组成 序号 组分 分子式 组成（ %） 1 碳化钙 CaC2 2 氧化钙 CaO 3 二氧化硅 SiO2 4 氧化铁 Fe2O3 5 氧化铝 Al2O3 6 氧化镁 MgO 7 碳 C 产品规格要求 本项目生产乙炔的纯度为 99%，产量为 40m3/h，年工作日为 300 天，每天 24 小时；乙炔气冷却、清净等工艺的回收率为 95%。 设计任务书及本设计主要工艺技术指标 设计任务书 以电石为原料，采用湿法工艺对产量为 40 /hm3 乙炔进行工艺设计。 年工作日为 300天，每天 24小时，连续操作。 湿法乙炔生产原理 乙炔发生 9 电石遇水生成乙炔气和氢氧化钙，同时放出大量的热。 因工业电石不纯，其中杂质遇水后也能起反应，生成相应的杂气。 其主副反应如下： 主反应  22222 OHCaHCO2HC a C  （ 31） 副反应  22 OHCaOHC a O  （ 32） O2HCaS 2   2OHCa  SH2  （ 33）    32223 2 P HOH3 C aO6HPCa （ 34）    32223 2 N HOH2 C aO6HNCa （ 35）    4222 S i HOH2 C aO6HSiCa （ 36）    3222 2 A s HOH3 C aO6HC a A s （ 37） 由于发生上述副反应，故在粗乙炔气体中含有 PH H2S、 NH SiH AsH3等杂质。 影响乙炔发生的因素主要有：电石的纯度、粒度、电石在发生器内的停留时间以及反应温度等。 电石纯度越高，水解速度越快，单位发气量越大，反之则越慢。 电石水解反应是液 —固相反应，电石粒度越小，则与水接触表面积越大，反应速度越快。 但粒度也不宜过小，否则水解过快，使反应热不能及时移走，发生局部过热而引起分解爆炸危险。 粒度过大，则电石反应慢，在排渣时容易带走未反应的电石，造成电石耗量上升。 电石在发生器内的停留时间主要是 由发生器的结构所决定的。 对一定粒度的电石必须保证其完全水解的停留时间，并能很好地更新电石表面，使电石表面的氢氧化钙及时移走，以便电石与水有良好的接触。 不同粒度的电石在不同温度下水解速度的区别是较大的。 随温度的升高，水解速度加快，小粒度电石更为显著。 同时，随着反应温度的上升，乙炔在电石渣中的溶解度下降，显著的降低电石消耗。 因此，适当提高反应温度是比较有利的。 乙炔气的压缩 水环压缩机又叫水环泵，泵的外壳为圆形中有偏心安装的转子，转子上有叶版，泵内以水充满到一定高度，当转子转速是形成水，由于具 有偏心距，此水封将叶板封着，而使叶板间形成许多小室。 在旋转的前半周，这些小室增大，由于通过进口处将气体吸入，在旋转的后半周，小室的体积缩小，于是将气体压缩，迫使气体从压出口排出，往返连续进行，即乙炔连续压缩的过程。 10 乙炔清净 乙炔清净主要是除去乙炔中对后面工序正常生产有害的杂质气体，即 PH H2S、 NHSiH AsH水、二氧化碳等。 采用次氯酸钠的净化原料也就是采用强氧化剂次氯酸钠把还原性化合物 PH H2S、 NH SiH AsH3等氧化成相应的酸，然后用碱液中和酸并除去二氧 化碳，最后用低温水洗除去碱沫和乙炔中的水分。 工艺流程 本设计采用的是湿法乙炔生产工艺，工艺流程图见图。 图 乙炔生产工艺流程图 将破碎成一定粒度的电石投入到装有水的发生器中，电石进入后发生水解反应。 发生器底部的电石渣，定期经排渣口排至渣浆池。 反应产生的乙炔气体导出后，进入冷却塔与生产上水进行逆流接触，冷却塔设有喷淋装置。 使乙炔冷却至 40℃。 然后从冷却塔顶部导出，通过管路大部分直接去乙炔水环压缩机进行压缩，然后进入乙炔清净 装置；少部分进入乙炔气柜。 当发生器供气不足时，气柜的气体起补充作用；当发生器供气过量时，气柜起储存作用。 进入清净塔的粗乙炔气体含有 PH H2S、 NH SiH AsH水、二氧化碳等杂质。 通过向清净塔内投加强氧化剂次氯酸钠可把还原性化合物 PH H2S、 NH SiHAsH3等氧化成相应的酸，然后用碱液中和酸并除去二氧化碳，最后用低温水洗除去碱沫和电石加入 发生器 渣池 冷却塔 浓缩池 气柜 压缩 清净 中和 冷却器 发生器 压滤机 渣棚 废水 污水处理 用户 11 乙炔中的水分后，安全保存起来，以备后续之用。 主要工艺技术指标 表 主要工艺技术指标 序号 控制点 控制项目 控制指标 控制人 1 电石破碎机 电石粒度 ≥200mm 破碎工 2 氮气总管 氧气含量 ＜ 3% 分析工 3 氮气总管 纯 度 ＞ 97% 分析工 4 氮气总管 压 力 ≥ 加料工 5 一贮斗 加料排氮压力 40～ 60mmHg 加料工 6 一贮斗 加料前氮气置换时间  2min 加料工 7 发生器中部 发生器温度 70℃ 左右 发生工 8 发生器顶部 发生器压力 内 发生工 9 发生器 发生器液位 1/2～ 2/3 发生工。