中惠普发生器贮斗置换气体的回收利用

当前，“绿水青山就是金山银山”的理念已深 入人心，企业在安全生产的同时，环保治理也刻不 容缓。针对化工生产“三废”排放多的特点，如何 通过有效途径做好废渣、废气和废水的回收再利 用，对有效降低企业产品成本、减少环境污染、提高 企业经济效益和社会效益、增强企业竞争力都具有 重要意义。目前，国内电石法 PVC 生产工艺中，乙 炔发生器操作属间歇性进料，为了保证安全，每次 向发生器加 1 贮斗电石，需使用氮气( 体积分数≥ 99. 5% ) 对上贮斗内残存的乙炔气进行置换，置换 的气体经阻火器排入空气中，不仅与环保生产要求 不符，也造成了乙炔气和氮气的浪费，而且由于乙 炔气的易燃易爆特性，存在重大的安全隐患。因 此，采用可靠有效的工艺技术对置换气体中的乙炔 气和氮气进行回收，可以有效降低产品成本，减少 废气排放，对于保护环境、保障生产系统安全稳定 运行是非常必要的。

1 传统乙炔发生装置生产工艺
在传统电石法 PVC 生产工艺中，湿法乙炔装 置发生器操作属间歇进料。根据发生器设计要求， 每台电石料仓内的电石需按量分次由称重皮带机 称重后，经一道活门进入上贮斗备料，再经二道活 门进入下贮斗，操作人员根据发生器温度、液位、压 力调节电磁振荡器电流，使电石不断进入发生器内 进行水解反应。当下贮斗内电石用完后，操作人员 须打开二道活门将上贮斗内的电石沉入下贮斗。由于下贮斗压力大于上贮斗，在沉料过程中，下贮 斗内的乙炔气会通过二道活门进入上贮斗。乙炔 与空气混合爆炸范围是 2. 3% ～ 81% ( 体积分数) 。 为了保证安全，必须用纯度合格的氮气对上贮斗内 的乙炔气进行置换，当乙炔体积分数≤0. 2% 时，方 可打开一道活门再次进行备料。根据工艺要求，上 贮斗须用氮气置换 5 次，这些置换后的混合气体经 阻火器排空，既污染环境，又造成能源浪费。通过 应用“乙炔发生器贮斗置换气体回收技术应用”项 目，利用变压吸附技术将贮斗置换排空气体中的乙 炔气及氮气进行分离回用，能有效降低电石消耗， 减少废气排放，保障生产系统安全稳定运行。

2 贮斗置换气体回收工艺流程
乙炔发生器的贮斗置换排空气体回收技术是 根据乙炔气和氮气的混合气体在加压后，吸附剂表 面对不同气体分子的引力差异，使较强吸附的组分 被吸附剂吸附，而弱吸附组分作为净化气输出。在 降压过程中，强吸附组分从吸附剂中解吸，实现吸 附剂再生，从而使混合气体实现分离。变压吸附工 艺的循环过程系物理吸附，在整个过程中无任何化 学反应发生，它包括 7 个步骤，即吸附( A) 、压力均 衡降( ED) 、逆放( D) 、抽空( V) 、抽空冲洗( VP) 、 压力均衡升( EＲ) 及最终升压( FＲ) 。 河南神马氯碱发展有限责任公司将 30 万 t /a PVC 乙炔装置 9 台发生器贮斗置换排出的气体全 部收集后，采用变压吸附工艺进行分离、回收、利 用。各乙炔发生器贮斗的置换气体在常温、常压下 进入贮气囊缓冲后，送入水洗塔水洗除尘，洗涤除 尘后的气体经水环压缩机加压到约 0. 1 MPa，再经 过冷凝器冷却后，进入原料气缓冲罐缓冲，然后进 入乙炔回收系统。乙炔气等吸附能力较强的组分 被吸附剂吸附，氮气由吸附塔出口处排出，作为净 化气回收利用。被吸附的乙炔气体在逆放和抽空 阶段解吸出来，作为产品气输出，送到乙炔气柜回 收利用，氮气输送至电石破碎工序的电石筒仓作为 保护性气体继续使用。乙炔发生器贮斗置换气体 回收工艺流程。

3 装置主要技术指标
原料气: 乙炔发生器贮斗的置换排空气，输入 压力为常压，输入温度为常温; 产品气: 富含乙炔 气，输出压力为 10 ～ 20 kPa，输出温度为常温，含氧 体积分 数 为 ≤1. 0% ; 排 放 气: 乙 炔 体 积 分 数 ≤ 0. 1% ，排放温度为常温，吸附压力为 0. 1 MPa 左 右。

4 变压吸附装置控制系统

4. 1 装置自动切换系统
北京中惠普发生器装置可实现的切换方式 回收装置主流程为 5 塔 工 艺 ( 以 下 简 写 为 5V) ，当某一台净化器上的程控阀因外部元件故障 ( 主要指电磁阀、二位五通阀及控制线路故障等) 导致程控阀不能正常开关时，程序可手动由 5V 切 换为 4 塔工艺( 以下简写为 4V) 运行，故障处理完 毕后，再手动由 4V 切回 5V，装置恢复正常运行。
运行方式切换说明
(1) 当装置出现故障时，该切换系统在保证装 置平稳运行，保证产品要求的前提下，将余下的净 化器重新组合，连续向后续工段送出合格的产品 气。
(2) 5V 切换 4V 为手动模式，是指由操作人员 根据故障发出切换指令后由计算机自动找出最近 的部位切出。
(3) 在程序切换的过程中，由计算机自动选择 合适的时间和步骤完成切换操作，无需操作人员干 预，同时计算机会报警，提醒操作人员处理故障。 当故障处理完毕后，再恢复主流程运行。

4. 2 装置自调整控制系统
回收装置设置了自调整控制系统，当该系统投 用时，计算机可依据事先设定的某工况下的最佳操 作条件，根据原料气组成、流量、压力的变化，自动 调整吸附时间，而吸附时间变化后又会自动改变终 充调节阀的给定值，让终充调节阀在新的时间条件 下自动调整，达到终充压力在终充步骤结束时刚好 到位。该系统的运用可保证装置在原料工况变化 时仍能优化、稳定运行，达到最佳运行效果。

4. 3 工艺过程参数检测及自动调节系统
变压吸附工艺是靠周期性地切换程控阀门来 实现的，为了使整个工艺过程能连续稳定地进行， 要求自动控制系统具有较高的水平。由于变压吸 附装置受发生器工况的影响，使得原料气和净化气 流量、原料气组成和压力、解吸气的氧含量及压力、 洗涤水流量计液位等可能存在一定的波动，为了保证装置正常、安全地运转，回收装置设置以下过程 控制、调节和参数检测系统。

结 语
贮斗置换气体回收技术，自投运以来，运行稳定，效果良好。河南神马氯 碱发展有限责任公司是河南省氯碱行业第一家采用此生产技术的企业，而氮气的回收利用为全国首家。 该技术在减少废气排放、降低电石消耗、稳定系统安 全等方面效益显著，有利于促进企业环保生产和市 场竞争力，为国内领先技术，在同行业具有广泛的推广价值。