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如何合理选择乙炔生产设备

【摘要】:
溶解乙炔在我国已经有八十多年的历史,早在1920年法商在上海芦家湾徐家汇路开设东方氧气厂,引进了法国成套溶解乙炔设备及乙炔气瓶;1932年,上海中国炼气厂从德国引进了技术和设备生产溶解乙炔;1936年法商又在青岛开设东方修焊公司,这就是我国1949年前仅有的三家溶解乙炔厂,其规模都较小,主要用于我国沿海的航标灯。1949年以后,随着我国工业的发展,溶解乙炔工业也有一些发展,但是由于对推广使用溶解乙

 

溶解乙炔在我国已经有八十多年的历史,早在1920年法商在上海芦家湾徐家汇路开设东方氧气厂,引进了法国成套溶解乙炔设备及乙炔气瓶;1932年,上海中国炼气厂从德国引进了技术和设备生产溶解乙炔;1936年法商又在青岛开设东方修焊公司,这就是我国1949年前仅有的三家溶解乙炔厂,其规模都较小,主要用于我国沿海的航标灯。

1949年以后,随着我国工业的发展,溶解乙炔工业也有一些发展,但是由于对推广使用溶解乙炔气瓶的优越性认识不足,在较长一段时间内发展缓慢,直到1979年,全国才仅有11家溶解乙炔生产企业,且大多数是大型企业的附属站,使用的设备大部分是企业自制的中压或小规模的低压设备,必威体育app主要供内部使用,其装置总容量仅有300m³/h。

1979年以后,随着国门的打开,国家有关部门从国外调研考察情况,认识到了溶解乙炔气瓶的优越性,逐渐出台了一些法规、政策来推广使用溶解乙炔瓶,溶解乙炔设备的开发设计、制造等也得到了迅速发展。但是由于当时我国的建站法规、设备制造标准等尚不完善及人们对溶解乙炔设备设计、制造要求的特殊性认识不足,出现了大量设备不符合规范标准要求的溶解乙炔生产企业。随着我国有关溶解乙炔站的设计、设备的设计制造、乙炔站的充装安全管理等规范、标准的完善,该类溶解乙炔生产企业的安全、经济指标等不适应发展需要的症状也愈来愈明显,事故的发生率也比较高。在这些企业中,有些企业认识比较早,已经完成了改造,改造以后企业的发展与效益十分明显,有的企业正在整改中,有的企业正计划改造。但也有企业可能由于信息不畅、资金紧缺等原因,目前仍在建设那种不符合规范标准要求的溶解乙炔站,这是令人着急和担忧的。下面我在这里与大家交流一下在溶解乙炔厂(站)建设过程中如何来正确选择工艺设备。

一、乙炔发生器

1、 基本要求

A. 发生器的生产量必须与乙炔站的生产规模相适应;

B. 发生器应有较高的电石有效利用率;

C. 发生器中的电石分解量应能根据后续工艺的消耗量进行自动调节;

D. 发生器的结构上应设有气体置换装置,超压限压装置和超温报警装置。

2、 目前常用的几类乙炔发生器的分析比较

A. 低压电石入水式主副发生器(电磁振动加料)

产量: 80~240 m³/h

工作压力: 4~6KPa

工作温度: 60~80℃

乙炔提取率: ≥95%

电石规格: 0~80mm

出气温度: ≤30℃

特点:1 电石经主、副发生器二次反应后,分解完全,乙炔提取率高;

2 乙炔的冷却和清洗较充分,操作温度平稳,易控制;

3 采用全密封加料,且有氮气吹扫置换装置,空气不易混入发生器内,安全性好,操作环境好;

4 容易实现机械化、自动化操作,劳动强度小;

5 负荷调节范围广,生产率一般可适当超额50%;

6 生产的乙炔气体纯度高;

7 设备结构复杂,体积较大,设备一次性投资较大,适合中大型的乙炔生产企业。

B. 低压电石入水式乙炔发生器(电磁振动加料)

产量: 40~60 m³/h

工作压力: 4~6KPa

工作温度: 60~80℃

乙炔提取率: ≥90%

电石规格: 0~80mm

出气温度: 60~80℃

特点:1 电石分解较完全,提取率高;

2 采用全密封加料,且有氮气吹扫置换装置,空气不易混入发生器内,安全性较好;

3 容易实现机械化、自动化操作,劳动强度较小;

4 生产的乙炔气体纯度高;

5 出气温度较高(后有该型发生器的变型设计,带有冷却洗涤塔,出气温度可控制在35℃以下);

6 该发生器设备投资适中,适合中小型的乙炔生产企业。

C. 敞开式乙炔发生器

产量: 100 m³/h

工作压力: 4~7KPa

工作温度: 60~80℃

乙炔提取率: ≥85%

电石规格: 50~200mm

出气温度: ≤35℃

特点:1 电石分解较完全,但由于商品原料电石中的小颗粒电石不能使用,影响了该发生器的乙炔提取率;

2 该发生器可直接使用50~200mm的商品电石,省去了电石破碎工序;

3 无法实现与气柜、压缩机的联锁控制,机械化、自动化程度低,劳动强度大;

4 该发生器加料过程易产生燃爆事故,且为人工加料,故操作人员的劳动安全环境较差;

5 该发生器结构简单,体积较大,投入较省,适合中大型溶解乙炔生产企业。

D. 双挤压式中压乙炔发生器

产量: 20 m³/h

工作压力: 0.1~0.12MPa

工作温度: 60~90℃

乙炔提取率: ≥77%

电石规格: 15~150mm

特点:1 设有二个发气室,可保证连续供气;

2 工作压力采用压挤室自动调节,供气压力比较稳定;

3 装料时易混入空气,不仅生产的乙炔气纯度低,且装料操作时容易发生爆炸事故,安全性差;

4 电石的分解破碎不够完全,有效提取率低;

5 操作环境差,操作人员的劳动安全、卫生难以保障;

6 由于该型发生器的操作压力为0.1~0.12Mpa,根据JB/T8856标准要求,该型发生器必须按Ⅱ类压力容器要求进行设计、制作和检验。

3、 通过以上分析比较,必威选择采用何种发生器时除了要考虑装置的生产能力、安全可靠性、操作维护及装置一次性投资等因素外,还应重点分析发生器的乙炔提取率。如采用不同类型的乙炔发生器,乙炔提取率按5%的差距来计算,如每月消耗电石200吨,则相差电石200×5%=10吨,按目前电石价格2800元/吨计,则每月相差2.8万元,一年相差30多万元的电石成本,是设备投资差额的几倍。因此,必威认为目前新建、改建溶解乙炔企业选择乙炔提取率高、安全性好的低压电石入水式主、副发生器是最合理的。

二、乙炔净化装置

1、基本要求

A. 净化装置的净化产量与生产规模相匹配;

B. 净化系统的耐腐蚀性要好;

C. 废酸的处理要方便,对环境不能造成损坏;

D. 装置的净化质量要稳定、可靠。

2、常用的几类净化工艺的分析比较

A. 硫酸法净化工艺

进气温度: 8~15℃

工作压力: ≤20KPa

工作温度: ≤40℃

设备压力降: <0.2KPa

功率: 4.5kw

特点:1 塔体采用非金属的FRP/PVC材质,耐腐性较好;

2 气体净化效果好,处理气量大,净化液更换周期长;

3 碱塔进口管及底部弯管处由于CaSO4、NaSO4聚集,易堵塞;

4 由于进气温度难以控制在15℃以下,乙炔中饱和含水量大,Ⅰ塔酸液稀释较快,使Ⅰ塔出现鼓泡、泛液等现象;

5 废硫酸腐蚀性大,操作危险性大。废酸难以处理;

6 设备投资大。

B. 三塔次氯酸钠法净化工艺

进气温度: ≤30℃

工作压力: ≤7KPa

工作温度: ≤35℃

装置压力降: ≤1KPa

功率: 4.5kw

特点:1 净化液需经常更换,操作、分析频繁,工作量大,乙炔净化质量不稳定;

2 配制的次氯酸钠净化液有效氯含量必须严格控制在0.1%以下;

3 装置所配的塔、管道、阀门、法兰等均为碳钢材料,运行一段时间后易生锈、腐烂,锈蚀物容易堵塞填料,使塔阻力增加;

4 装置投资较大。

C. 二塔次氯酸钠法净化工艺

进气温度: ≤30℃

出气温度: ≤35℃

工作压力: ≤7KPa

装置压力降: ≤0.2KPa

功率: 4.5kw

特点:1 由于净化液采用连续自动补加,残液自动排放,克服了原次氯酸钠法净化装置的净化质量不稳定的缺陷,且可根据乙炔气处理气量的大小,调节净化液的补加量,使装置处于最经济的运行状态;

2 装置的塔采用非金属的FRP/PVC复合材料,管道、阀门、法兰、泵均采用耐腐的非金属材料,彻底解决了净化装置的腐蚀问题;

3 由补加的次氯酸钠经泵内循环后再送入净化塔顶,有效氯含量不会超标,使安全更有保障;

4 装置结构紧凑,占地小;

5 原料配制采用了喷射器装置,使原料配制操作简单、方便;

6 装置操作简单,维护方便;

7 装置投资费用低。

3、综观以上分析,必威认为采用二塔次氯酸钠净化装置是最理想的选择。

三、乙炔压缩机

目前乙炔压缩机在使用的形式有膜式压缩机和活塞式二大类,膜式压缩机由其它介质的压缩机转型过来的,压缩形式为二级压缩,压缩比过大,压缩温度高,冷却效果差,无高低压超限报警联锁系统,故安全性较差。但由于单台规模小,结构小而简单,投资少,仍有部分小规模的溶解乙炔生产企业在使用。

活塞式乙炔专用压缩机又分无十字头和有十字头二类,早期生产的40~60 m³/h乙炔专用压缩机均为带十字头结构,该压缩机运转稳定,曲轴箱机油使用时间长,但结构较复杂,机器比较高,操作维护较不便。90年代开始生产的80~100 m³/h乙炔压缩机均为双列无十字头形式,该型压缩机又分为顶置式冷却箱和旁置式冷却箱型式。该型乙炔压缩机由于省却了十字头,曲轴箱直接作为乙炔压缩机的一级进气腔,且气缸的部分润滑油直接进入曲轴箱,曲轴箱内的机油容易纯化(尤其在夏天较为明显),对顶置式冷却箱形式的压缩机,其对气缸和三级冷却管的冷却效果相当好,但检修维护工作专业化要求高。旁置式冷却箱型式的压缩机则正好相反,对气缸和三级冷却管的冷却效果较差,但检修维护工作方便。因此对于活塞式专用乙炔压缩机很难确切地说明哪种更合理,只能根据各企业的规模、习惯、操作维护人员的技术水平等因素去选择。

四、高压乙炔干燥器

经过80年代后期90年代初期,国内无水氯化钙乙炔高压干燥器频繁的爆炸事故及推广使用分子筛高压干燥器以来的安全运行事实来对比分析,必威在选择高压乙炔干燥装置时,无疑会选择采用分子筛高压乙炔干燥器。

特点: 1 干燥器的吸附容器的强度设计按乙炔分解爆炸压力来计算,因此,即使容器内的乙炔产生分解爆炸,容器仍是安全的;

2 吸附容器内充满了分子筛干燥剂,而分子筛在使用过程中是不会下沉的,容器内不会出现空容积而产生爆震;

3 装置的运行是通过控制系统自动切换操作的,因此操作简单,自动化程度高;

4 装置一次投资较大,专业化维修水平要求高。

五、乙炔充灌排

乙炔充灌排单从结构上看是比较简单的,因此在制作供货的单位也比较多,有些单位制作的充灌排标牌与合格证上虽然都标有“JB/T8856—2001”标准要求,但从外表看就有很多不符合标准要求的地方。充灌排是属于高压溶解乙炔设备,从国内外很多事故报道来看,相当部分起因在充灌岗位,因此JB/T8856标准中对充灌排作了如下几方面的要求:

1、每组充灌排应设置一主截流装置,主管分配处设置截止装置,至少设置一只表盘直径≥100mm的压力表。

2、每组充灌排应设置带有阻火器的回流管。

3、充灌排的管道应符合GB8163—99规定的20#无缝钢管,并以正火状态供货。

4、所配阀门压力等级为25Mpa,或相当于阀体能承受35倍最高工作压力的试验压力以及至少具有4 Mpa密封压力的专用乙炔阀门。

5、乙炔高压软管必须能抗乙炔溶剂的腐蚀,软管必须能承受大于或等于60Mpa的耐压试验压力。

因此必威在采购乙炔充灌排时,一定要仔细了解清楚,不仅要看单价,更要看质量。