乙炔气净化装置及其工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种有机原料净化装置及其工艺，尤其是一种乙炔气净化装置及其工 〇
【背景技术】
[0002] 乙炔是一种重要的基本有机原料，常用于制取氯乙烯、化学纤维等。工业上，现在 一般以电石作原料生产乙炔，纯乙炔是无色无臭的气体，由电石生成的乙炔因常混有PH 3、 H2S等杂质而有特殊难闻的臭味，在工业应用上需要对粗乙炔气进行净化，以得到纯净的乙 炔气应用于工业生产。
[0003] 现有技术中，对粗乙炔气进行净化的工艺主要有两种，一种是次氯酸钠净化乙炔 工艺：在电石法制备氯乙烯生产装置中，原料乙炔气中的硫、磷杂质需要去除，常用乙炔气 中的杂质去除工艺，是将粗乙炔气用0. 06?0. 15%的次氯酸钠在两台串联的填料塔中净 化，为了保证净化效果，塔内需加入大量的0. 06?0. 15%的次氯酸钠循环，装置处理吨PVC 产量的乙炔气产生的废水量在4?5吨之间，由此造成大量的碱性废水排出，不仅消耗水资 源，还大幅度增加企业的污水处理成本。特别是对建设在西部水资源总体不足地区的PVC 生产装置，影响是深远的。次氯酸钠乙炔净化工艺缺点有三：（1)安全性差，次氯酸钠溶液 中的游离氯可与乙炔形成易爆炸物氯乙炔；（2)过程产生的废水量比较大，吨PVC理论产生 9?9. 5吨废水，虽约70%左右可以回用，总废水量仍大（30万吨PVC装置废水量近百万吨)， 处理成本高；（3)由于净化次氯酸钠废水回用，使电石渣中的氯根含量高，不能满足电石渣 制水泥熟料的循环经济项目。
[0004] 第二种是浓硫酸净化乙炔工艺：浓硫酸也具有强氧化性，采用设计合理的浓硫酸 酸洗乙炔气体装置可有效的净化乙炔气体中的S、P杂质；试验证明粗乙炔气经过浓硫酸酸 洗后完全可以达到次氯酸钠清净的效果；其反应机理如下： 3H2S+H2S04- 4H 20+4S H2S+H2S04- S+2H 20+S02 t (少量） S02+2H2S - 3S+2H20 H3P+2H2S04- H 3P04+2H20+2S 国内近几年来开发了浓硫酸净化乙炔气新工艺，解决了次氯酸钠净化工艺的缺点，是 一个很大的技术进步。但在浓硫酸净化乙炔气新工艺在工业化过程中，在实际运行过程中 也遇到了很多的困难，其中主要需要解决的工程问题有二项：1、乙炔和其它炔烃相比，稳定 性较差，易分解成碳和氢。乙炔分子分解时放出大量热，浓硫酸具有强氧化性，吸收乙炔气 中的水会放出稀释热；试验验证当98%硫酸温度在18°C时，可见乙炔被分解；当98%硫酸温 度上升超过18°C时，乙炔被分解速度大大加快，溶液温度升高迅速。这样会造成PVC材料 的净化塔内件很快过热软化变形，形成生产故障。同时非金属材料的法兰密封性能不佳， 在长周期运行过程中难保证乙炔的少量泄漏，由于乙炔的爆炸极限非常宽大（2%?80%)， 所以存在很大的安全隐患。2、净化乙炔后副产的废硫酸色黑、恶臭、粘稠，杂质多；酸液中 含有大量的有机物，主要有甲基乙炔、二乙炔、乙烯基乙炔、乙烯基二乙炔、已三炔等高级炔 烃，另外还含有磷酸、乙炔碳黑、单质硫等。从上述的废硫酸组成可以知道，该废硫酸是个 组成复杂的混合溶液，粘度高，刺激性大；溶液里的有机物、乙炔碳黑和磷酸用化学法、过滤 法、吸附法、蒸馏法等净化处理均具有局限性，不能再生合格的浓硫酸。废硫酸中的磷酸很 难分离出来，即使采用吸附法对废硫酸脱臭、脱色也很困难。目前普遍的处理方法是采用电 石渣中和，制成品质差的石膏(有机物含量严重超标)，该石膏也很难出售。所以一般做填埋 处理，随着环保政策和执法环境的发展，这样的填埋处理是不符合环保要求的，给企业带来 了潜在的政策风险。经初步统计，采用浓硫酸净化乙炔气工艺每净化一吨PVC所需乙炔气， 副产80?85%浓度的废硫酸20?25Kg，典型的50万吨PVC装置乙炔净化废硫酸量(满负 荷，8000小时/年）约10000?12500吨左右；如果采用电石渣中和处理，会产生25000? 31000吨左右的固废，这对企业造成的环保压力是巨大的。
【发明内容】
[0005] 为了克服现有技术存在的不足，本发明提供了一种安全可靠、环保经济的乙炔气 净化装置及其工艺。
[0006] -种乙炔气净化装置，所述装置包括浓硫酸乙炔净化系统、废硫酸热解净化系统 和烟气净化制酸系统， 所述浓硫酸乙炔净化系统包括净化塔，所述净化塔内由下而上顺次设有贮酸段、填料 段、泡罩段和除雾段，所述净化塔下部设有进气口，净化塔顶部设有出气口，所述填料段位 于进气口上方，除雾段位于出气口下方，所述净化塔通过出气口与中和塔相连通；所述泡罩 段由若干层泡罩塔板组成，顶部至少一层泡罩塔板通过浓硫酸计量泵与再生浓硫酸贮槽相 连通，剩余泡罩塔板与浓硫酸冷却器、浓硫酸循环泵、浓硫酸循环槽之间形成循环；所述填 料段与稀硫酸冷却器、稀硫酸循环泵、贮酸段之间形成循环； 所述废硫酸热解净化系统包括顺次连通的废硫酸贮槽、热解炉和余热锅炉，所述废硫 酸贮槽与贮酸段相连通； 所述烟气净化制酸系统包括烟气洗涤塔、烟气冷却塔、水雾分离器、硫酸干燥塔、换热 器、二氧化硫转化塔和吸收塔，所述烟气洗涤塔包括一级洗涤塔和二级洗涤塔，所述一级洗 涤塔与二级洗涤塔之间通过烟气冷却塔相连通，二级洗涤塔通过水雾分离器与硫酸干燥塔 相连通；所述换热器包括第I换热器、第II换热器、第III换热器和第IV换热器，所述二氧化 硫转化塔内由上而下顺次设有第一催化剂层、第二催化剂层、第三催化剂层和第四催化剂 层，所述吸收塔包括I段吸收塔和II段吸收塔，所述I段吸收塔下部设有I段吸收塔进口， I段吸收塔顶部设有I段吸收塔出口，II段吸收塔下部设有II段吸收塔进口，II段吸收塔 顶部设有II段吸收塔出口；所述硫酸干燥塔通过二氧化硫风机与第III换热器相连通；所述 第一催化剂层所对应的二氧化硫转化塔上分别设有第一进口、第一出口，第二催化剂层所 对应的二氧化硫转化塔上分别设有第二进口、第二出口，第三催化剂层所对应的二氧化硫 转化塔上分别设有第三进口、第三出口，第四催化剂层所对应的二氧化硫转化塔上分别设 有第四进口、第四出口；所述第III换热器通过第I换热器与第一催化剂层的第一进口相连 通，第一出口通过第I换热器与第二进口相连通，第二出口通过第II换热器与第三进口相 连通，第三出口通过第III换热器与I段吸收塔进口相连通，I段吸收塔出口依次通过第IV 换热器、第II换热器与第四进口相连通，第四出口通过第IV换热器与II段吸收塔进口相连 通，II段吸收塔出口与烟囱相连通；所述I段吸收塔与硫酸干燥塔相连通，I段吸收塔与II 段吸收塔之间通过调节阀相连通，I段吸收塔与再生浓硫酸贮槽相连通。
[0007]作为优选，所述泡罩段由六层泡罩塔板组成，上二层泡罩塔板通过浓硫酸计量泵 与再生浓硫酸贮槽相连通，下四层泡罩塔板与浓硫酸冷却器、浓硫酸循环泵、浓硫酸循环槽 之间形成循环。
[0008] 作为优选，所述净化塔内的贮酸段设有第一液位自动保持装置，废硫酸贮槽内设 有第二液位自动保持装置，硫酸干燥塔中的底部设有第三液位自动保持装置，I段吸收塔 中的底部设有第四液位自动保持装置。
[0009] 作为优选，所述废硫酸贮槽通过废硫酸计量泵与热解炉相连通。
[0010] 作为优选，所述烟气冷却塔、一级洗涤塔分别通过酸水循环泵与一级洗涤塔中的 喷'淋头相连通。
[0011] 作为优选，所述水雾分离器底部与稀酸贮槽相连通，所述稀酸贮槽、二级洗涤塔分 别通过稀酸循环泵与二级洗涤塔中的喷淋头相连通。
[0012] -种乙炔气净化工艺，包括下述步骤： (1) 粗乙炔气进入浓硫酸乙炔净化塔，先与填料层接触，然后与泡罩塔板接触，净化后 合格的乙炔气经塔顶除雾器除雾后，送入后道中和塔，使粗乙炔气与碱液接触以除去酸性 气体(二氧化碳）； (2) 将再生浓硫酸贮槽中的酸定量泵入净化塔的顶层，再逐层溢流而下汇入填料段循 环酸中，填料段的硫酸在稀硫酸循环泵、稀硫酸冷却器、填料段间、塔釜间循环流动； (3) 将废硫酸贮槽中的酸定量泵入废硫酸热解炉进行热解，热解完成后的高温烟气进 余热锅炉进行热交换； (4) 出余热锅炉的烟气经烟气一级洗涤塔、烟气冷却塔、烟气二级洗涤塔处理后，经水 雾分离器进行除雾，然后烟气进入硫酸干燥塔进行干燥处理； (5) 出硫酸干燥塔的烟气经二氧化硫风机加压后，先后经过第III换热器和第I换热器， 进入二氧化硫转化器顶部的第一催化剂层，处理后的烟气出二氧化硫转化器，经第I换热 器返回二氧化硫转化器中的第二催化剂层，第二催化