乙炔氣凈化裝置及其工藝的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種有機原料凈化裝置及其工藝，尤其是一種乙炔氣凈化裝置及其工 〇
【背景技術】
[0002] 乙炔是一種重要的基本有機原料，常用于制取氯乙烯、化學纖維等。工業(yè)上，現在 一般以電石作原料生產乙炔，純乙炔是無色無臭的氣體，由電石生成的乙炔因?；煊蠵H 3、 H2S等雜質而有特殊難聞的臭味，在工業(yè)應用上需要對粗乙炔氣進行凈化，以得到純凈的乙 炔氣應用于工業(yè)生產。
[0003] 現有技術中，對粗乙炔氣進行凈化的工藝主要有兩種，一種是次氯酸鈉凈化乙炔 工藝：在電石法制備氯乙烯生產裝置中，原料乙炔氣中的硫、磷雜質需要去除，常用乙炔氣 中的雜質去除工藝，是將粗乙炔氣用0. 06?0. 15%的次氯酸鈉在兩臺串聯的填料塔中凈 化，為了保證凈化效果，塔內需加入大量的0. 06?0. 15%的次氯酸鈉循環(huán)，裝置處理噸PVC 產量的乙炔氣產生的廢水量在4?5噸之間，由此造成大量的堿性廢水排出，不僅消耗水資 源，還大幅度增加企業(yè)的污水處理成本。特別是對建設在西部水資源總體不足地區(qū)的PVC 生產裝置，影響是深遠的。次氯酸鈉乙炔凈化工藝缺點有三：（1)安全性差，次氯酸鈉溶液 中的游離氯可與乙炔形成易爆炸物氯乙炔；（2)過程產生的廢水量比較大，噸PVC理論產生 9?9. 5噸廢水，雖約70%左右可以回用，總廢水量仍大（30萬噸PVC裝置廢水量近百萬噸)， 處理成本高；（3)由于凈化次氯酸鈉廢水回用，使電石渣中的氯根含量高，不能滿足電石渣 制水泥熟料的循環(huán)經濟項目。
[0004] 第二種是濃硫酸凈化乙炔工藝：濃硫酸也具有強氧化性，采用設計合理的濃硫酸 酸洗乙炔氣體裝置可有效的凈化乙炔氣體中的S、P雜質；試驗證明粗乙炔氣經過濃硫酸酸 洗后完全可以達到次氯酸鈉清凈的效果；其反應機理如下： 3H2S+H2S04- 4H 20+4S H2S+H2S04- S+2H 20+S02 t (少量） S02+2H2S - 3S+2H20 H3P+2H2S04- H 3P04+2H20+2S 國內近幾年來開發(fā)了濃硫酸凈化乙炔氣新工藝，解決了次氯酸鈉凈化工藝的缺點，是 一個很大的技術進步。但在濃硫酸凈化乙炔氣新工藝在工業(yè)化過程中，在實際運行過程中 也遇到了很多的困難，其中主要需要解決的工程問題有二項：1、乙炔和其它炔烴相比，穩(wěn)定 性較差，易分解成碳和氫。乙炔分子分解時放出大量熱，濃硫酸具有強氧化性，吸收乙炔氣 中的水會放出稀釋熱；試驗驗證當98%硫酸溫度在18°C時，可見乙炔被分解；當98%硫酸溫 度上升超過18°C時，乙炔被分解速度大大加快，溶液溫度升高迅速。這樣會造成PVC材料 的凈化塔內件很快過熱軟化變形，形成生產故障。同時非金屬材料的法蘭密封性能不佳， 在長周期運行過程中難保證乙炔的少量泄漏，由于乙炔的爆炸極限非常寬大（2%?80%)， 所以存在很大的安全隱患。2、凈化乙炔后副產的廢硫酸色黑、惡臭、粘稠，雜質多；酸液中 含有大量的有機物，主要有甲基乙炔、二乙炔、乙烯基乙炔、乙烯基二乙炔、已三炔等高級炔 烴，另外還含有磷酸、乙炔碳黑、單質硫等。從上述的廢硫酸組成可以知道，該廢硫酸是個 組成復雜的混合溶液，粘度高，刺激性大；溶液里的有機物、乙炔碳黑和磷酸用化學法、過濾 法、吸附法、蒸餾法等凈化處理均具有局限性，不能再生合格的濃硫酸。廢硫酸中的磷酸很 難分離出來，即使采用吸附法對廢硫酸脫臭、脫色也很困難。目前普遍的處理方法是采用電 石渣中和，制成品質差的石膏(有機物含量嚴重超標)，該石膏也很難出售。所以一般做填埋 處理，隨著環(huán)保政策和執(zhí)法環(huán)境的發(fā)展，這樣的填埋處理是不符合環(huán)保要求的，給企業(yè)帶來 了潛在的政策風險。經初步統(tǒng)計，采用濃硫酸凈化乙炔氣工藝每凈化一噸PVC所需乙炔氣， 副產80?85%濃度的廢硫酸20?25Kg，典型的50萬噸PVC裝置乙炔凈化廢硫酸量(滿負 荷，8000小時/年）約10000?12500噸左右；如果采用電石渣中和處理，會產生25000? 31000噸左右的固廢，這對企業(yè)造成的環(huán)保壓力是巨大的。

【發(fā)明內容】

[0005] 為了克服現有技術存在的不足，本發(fā)明提供了一種安全可靠、環(huán)保經濟的乙炔氣 凈化裝置及其工藝。
[0006] -種乙炔氣凈化裝置，所述裝置包括濃硫酸乙炔凈化系統(tǒng)、廢硫酸熱解凈化系統(tǒng) 和煙氣凈化制酸系統(tǒng)， 所述濃硫酸乙炔凈化系統(tǒng)包括凈化塔，所述凈化塔內由下而上順次設有貯酸段、填料 段、泡罩段和除霧段，所述凈化塔下部設有進氣口，凈化塔頂部設有出氣口，所述填料段位 于進氣口上方，除霧段位于出氣口下方，所述凈化塔通過出氣口與中和塔相連通；所述泡罩 段由若干層泡罩塔板組成，頂部至少一層泡罩塔板通過濃硫酸計量泵與再生濃硫酸貯槽相 連通，剩余泡罩塔板與濃硫酸冷卻器、濃硫酸循環(huán)泵、濃硫酸循環(huán)槽之間形成循環(huán)；所述填 料段與稀硫酸冷卻器、稀硫酸循環(huán)泵、貯酸段之間形成循環(huán)； 所述廢硫酸熱解凈化系統(tǒng)包括順次連通的廢硫酸貯槽、熱解爐和余熱鍋爐，所述廢硫 酸貯槽與貯酸段相連通； 所述煙氣凈化制酸系統(tǒng)包括煙氣洗滌塔、煙氣冷卻塔、水霧分離器、硫酸干燥塔、換熱 器、二氧化硫轉化塔和吸收塔，所述煙氣洗滌塔包括一級洗滌塔和二級洗滌塔，所述一級洗 滌塔與二級洗滌塔之間通過煙氣冷卻塔相連通，二級洗滌塔通過水霧分離器與硫酸干燥塔 相連通；所述換熱器包括第I換熱器、第II換熱器、第III換熱器和第IV換熱器，所述二氧化 硫轉化塔內由上而下順次設有第一催化劑層、第二催化劑層、第三催化劑層和第四催化劑 層，所述吸收塔包括I段吸收塔和II段吸收塔，所述I段吸收塔下部設有I段吸收塔進口， I段吸收塔頂部設有I段吸收塔出口，II段吸收塔下部設有II段吸收塔進口，II段吸收塔 頂部設有II段吸收塔出口；所述硫酸干燥塔通過二氧化硫風機與第III換熱器相連通；所述 第一催化劑層所對應的二氧化硫轉化塔上分別設有第一進口、第一出口，第二催化劑層所 對應的二氧化硫轉化塔上分別設有第二進口、第二出口，第三催化劑層所對應的二氧化硫 轉化塔上分別設有第三進口、第三出口，第四催化劑層所對應的二氧化硫轉化塔上分別設 有第四進口、第四出口；所述第III換熱器通過第I換熱器與第一催化劑層的第一進口相連 通，第一出口通過第I換熱器與第二進口相連通，第二出口通過第II換熱器與第三進口相 連通，第三出口通過第III換熱器與I段吸收塔進口相連通，I段吸收塔出口依次通過第IV 換熱器、第II換熱器與第四進口相連通，第四出口通過第IV換熱器與II段吸收塔進口相連 通，II段吸收塔出口與煙囪相連通；所述I段吸收塔與硫酸干燥塔相連通，I段吸收塔與II 段吸收塔之間通過調節(jié)閥相連通，I段吸收塔與再生濃硫酸貯槽相連通。
[0007]作為優(yōu)選，所述泡罩段由六層泡罩塔板組成，上二層泡罩塔板通過濃硫酸計量泵 與再生濃硫酸貯槽相連通，下四層泡罩塔板與濃硫酸冷卻器、濃硫酸循環(huán)泵、濃硫酸循環(huán)槽 之間形成循環(huán)。
[0008] 作為優(yōu)選，所述凈化塔內的貯酸段設有第一液位自動保持裝置，廢硫酸貯槽內設 有第二液位自動保持裝置，硫酸干燥塔中的底部設有第三液位自動保持裝置，I段吸收塔 中的底部設有第四液位自動保持裝置。
[0009] 作為優(yōu)選，所述廢硫酸貯槽通過廢硫酸計量泵與熱解爐相連通。
[0010] 作為優(yōu)選，所述煙氣冷卻塔、一級洗滌塔分別通過酸水循環(huán)泵與一級洗滌塔中的 噴'淋頭相連通。
[0011] 作為優(yōu)選，所述水霧分離器底部與稀酸貯槽相連通，所述稀酸貯槽、二級洗滌塔分 別通過稀酸循環(huán)泵與二級洗滌塔中的噴淋頭相連通。
[0012] -種乙炔氣凈化工藝，包括下述步驟： (1) 粗乙炔氣進入濃硫酸乙炔凈化塔，先與填料層接觸，然后與泡罩塔板接觸，凈化后 合格的乙炔氣經塔頂除霧器除霧后，送入后道中和塔，使粗乙炔氣與堿液接觸以除去酸性 氣體(二氧化碳）； (2) 將再生濃硫酸貯槽中的酸定量泵入凈化塔的頂層，再逐層溢流而下匯入填料段循 環(huán)酸中，填料段的硫酸在稀硫酸循環(huán)泵、稀硫酸冷卻器、填料段間、塔釜間循環(huán)流動； (3) 將廢硫酸貯槽中的酸定量泵入廢硫酸熱解爐進行熱解，熱解完成后的高溫煙氣進 余熱鍋爐進行熱交換； (4) 出余熱鍋爐的煙氣經煙氣一級洗滌塔、煙氣冷卻塔、煙氣二級洗滌塔處理后，經水 霧分離器進行除霧，然后煙氣進入硫酸干燥塔進行干燥處理； (5) 出硫酸干燥塔的煙氣經二氧化硫風機加壓后，先后經過第III換熱器和第I換熱器， 進入二氧化硫轉化器頂部的第一催化劑層，處理后的煙氣出二氧化硫轉化器，經第I換熱 器返回二氧化硫轉化器中的第二催化劑層，第二催化