次氯酸鈉清凈乙炔操作規(guī)程

年4月19日次氯酸鈉清凈乙炔操作規(guī)程文檔僅供參考次氯酸鈉代替濃硫酸凈化乙炔氣操作規(guī)程（暫行）1、產(chǎn)品介紹化學(xué)名稱：乙炔分子式：C2H2結(jié)構(gòu)式：H—C≡C—H分子量：26.0381.1乙炔的物理性質(zhì)乙炔是炔烴中最簡單的一個(gè)化合物,其性質(zhì)非常活潑,容易進(jìn)行加成和聚合以及其它化學(xué)反應(yīng),因此乙炔在有機(jī)合成中得到廣泛的應(yīng)用,是化學(xué)工業(yè)的重要原料之一。乙炔在常溫常壓下是比空氣略輕，能溶于水和有機(jī)溶劑的無色氣體，工業(yè)乙炔因含有雜質(zhì)（特別是磷化氫、硫化氫）而帶有刺激性臭味。1.2危險(xiǎn)特性：乙炔屬易燃易爆品，性能上和氫氣相似。乙炔在高溫、加壓或與某些物質(zhì)存在時(shí)，具有強(qiáng)烈的爆炸能力。如壓力在1.5表壓的氣體溫度超過550℃即產(chǎn)生爆炸。特別在高壓液態(tài)乙炔稍經(jīng)震動便會爆炸，為避免爆炸危險(xiǎn)，一般可用浸有丙酮的多孔物質(zhì)吸收乙炔一起儲存在鋼瓶中，以便運(yùn)輸與使用。乙炔與空氣能在很寬的范圍內(nèi)形成爆炸混合物即2.3～81%（其中7～13%最容易爆炸,最適宜的混和比為13%）。乙炔與氧氣形成爆炸混合物范圍為2.5～93%（其中30%最容易爆炸）。與銅、汞、銀等形成爆炸性化合物，與氟、氯發(fā)生爆炸性反應(yīng)。1.3乙炔產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)1.3.1純度指標(biāo)：≥80～85%（V）含氧≤0.2%（V）1.3.2清凈效果：不含S、P雜質(zhì)（AgNO3試紙不變色）2、生產(chǎn)乙炔用原、輔材料規(guī)格2.1.1原料電石（學(xué)名：碳化鈣）碳化鈣的分子式：CaC22.1.2理化常數(shù)：比重：2.0～2.8（隨CaC2減小而增高）含CaC280%時(shí)比重為2.324，熔點(diǎn)約為2300℃。2.1.3危險(xiǎn)特性：由于本品往往含有S、P等雜質(zhì)與水作用放出硫化氫與磷化氫，當(dāng)磷化氫含量大于0.08%，硫化氫大于0.15%，易引起自燃爆炸，且本品與水作用生成大量乙炔氣，在一定條件下會發(fā)生危險(xiǎn)。化學(xué)純的碳化鈣幾乎是無色透明的結(jié)晶體，一般說電石是指工業(yè)碳化鈣，即除了含大部分碳化鈣外，還有少部分其它雜質(zhì)。電石的顏色則隨之所含的碳化鈣純度不同而不同，有灰色、棕黃色或黑色。碳化鈣含量高時(shí)呈現(xiàn)紫色。2.1.4碳化鈣的技術(shù)要求：安全試驗(yàn)方法，檢驗(yàn)規(guī)則及標(biāo)志，包裝、運(yùn)輸、貯存等，都必須符合中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn)GB10665—89的要求。指標(biāo)名稱(發(fā)氣量L/Kg)指標(biāo)優(yōu)級品一級品二級品三級品粒度mm81～15051～8025～50305295280255305295280255300290275250乙炔中磷化氫%（V）≤0.060.080.080.08乙炔中硫化氫%（V）≤0.100.100.150.153、乙炔的生產(chǎn)原理3.1電石水解反應(yīng)原理在濕式發(fā)生器中電石加入液相水中，即水解反應(yīng)生成乙炔氣體，其反應(yīng)如下：CaC2+2H2O=Ca(OH)2+CH≡CH↑+130KJ/mol(3lkCal/mol)由于工業(yè)品電石有雜質(zhì),在發(fā)生器液相中也有相應(yīng)發(fā)生副反應(yīng),生成磷化氫,硫化氫等雜質(zhì)氣體,其反應(yīng)如下：CaO+H2O=Ca(OH)2+63.6KJ/mol(15.2kCal/mol)CaS+2H2O=Ca(OH)2+H2SCa3N2+6H2O=3Ca(OH)2+2NH3Ca3P2+6H2O=3Ca(OH)2+2PH3Ca2Si+4H2O=2Ca(OH)2+SiH4Ca3AS2+6H2O=3Ca(OH)2+2AsH3因此，發(fā)生器排出的粗乙炔氣體中含有上述副反應(yīng)產(chǎn)生的磷化氫、硫化氫、氨等雜質(zhì)氣體。水解反應(yīng)生成大量的氫氧化鈣副產(chǎn)物，使系統(tǒng)呈堿性。由于硫化氫在水中溶解度大于磷化氫，使粗乙炔氣中有較多的磷化氫（如數(shù)百PPm）及較少的硫化氫（數(shù)十至數(shù)百PPm），磷化物尚能以P2H4形式存在，它在空氣中自燃。由于濕式發(fā)生器溫度控制在80℃以上，有雙分子乙炔加成反應(yīng)生成乙烯基及乙硫醚的可能，這兩種雜質(zhì)一般可達(dá)到數(shù)10PPm以上。在85℃反應(yīng)溫度下，由于水的大量蒸發(fā)汽化，使粗乙炔氣夾帶大量的水蒸汽。一般水蒸汽：乙炔≈1：1電石的水解反應(yīng)是液固相反應(yīng)，電石與水的接觸面積越大，即電石粒度越小時(shí)，其水解速度也越快。但粒度也不宜過小，否則水解速度太快，使反應(yīng)放出的熱量不能及時(shí)移走，易發(fā)生局部過熱而引起乙炔分解和熱聚，進(jìn)而使溫度劇升而發(fā)生爆炸。粒度過大，加料時(shí)，容易卡住，而且水解反應(yīng)緩慢，發(fā)生器底部間歇排出渣漿中容易夾帶未水解的電石，造成電石消耗定額上升。發(fā)生器的結(jié)構(gòu)(如擋板層數(shù)、攪拌轉(zhuǎn)速、耙齒角度等）對電石在發(fā)生器中停留時(shí)間和電石表面生成的氫氧化鈣的移去速度有較大影響，因此，對一定粒度的電石，既應(yīng)該保證其完全水解的停留時(shí)間，又需將電石表面的Ca(OH)2“膜”及時(shí)移去，使電石表面與水有不斷更新的接觸表面。一般對于三至六層擋板連續(xù)攪拌的發(fā)生器，電石的停留時(shí)間較長，水解反應(yīng)比較完全；但一些小型的搖籃式發(fā)生器，水解過程就緩慢得多，排渣中易發(fā)現(xiàn)未水解的“生電石”?？墒?，即使結(jié)構(gòu)非常完善的發(fā)生器，排出電石渣中仍含有超過反應(yīng)溫度下飽和溶解度的乙炔，因此，根據(jù)當(dāng)前發(fā)生器結(jié)構(gòu)及電石破碎損耗等因素考慮，粒度宜控制在80mm以下，如對于4~6層擋板者可選用80mm以下，而2－3層擋板宜選用50mm以下。除上述電石粒度外，溫度對于電石水解反應(yīng)速度的影響也是顯著的。經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在50℃以下每升高1℃使水解速度加快1%，而在－35℃以下的寒冷地區(qū)，電石在鹽水中的反應(yīng)是非常緩慢的。理論上，每噸電石水解需要0.56噸的水，在絕熱反應(yīng)（無外冷卻）下，水解反應(yīng)熱會使系統(tǒng)溫度急劇升到幾百度以上。因此，在濕式發(fā)生器中都采用過量水來移去反應(yīng)熱，并稀釋副產(chǎn)物Ca(OH)2以利于管道排放?？偧铀颗c電石投料量之比值稱作水比，實(shí)驗(yàn)證明，系統(tǒng)中渣漿含固量在0~20%范圍內(nèi)，電石水解速度含固量影響不大，含固量超過此范圍時(shí)，因電石表面與水的接觸受到顯著阻礙，如含固量達(dá)60%左右，水解速度減慢到幾倍，發(fā)氣量也只有原來的1/5。因此在濕式反應(yīng)器中，反應(yīng)溫度是和水比相對應(yīng)的，工業(yè)生產(chǎn)上就是借減少加水量（即水比）來提高反應(yīng)溫度，其控制的極限是不使水比過低，造成渣漿含固量過高，以至排渣系統(tǒng)造成沉淀堵塞。經(jīng)過熱量衡算，可得到不同反應(yīng)溫度時(shí)對應(yīng)的水比及乙炔在發(fā)生器中的總損失，其結(jié)果列下表反應(yīng)溫度對水解反應(yīng)的影響反應(yīng)溫度℃電石發(fā)氣量l/Kg加水量(t水/t電石）電石渣含固量%乙炔損失%4024427530017.2818.5919.446.455.975.725.55.25.0602442753008.158.619.1012.7512.0311.462.01.91.8802442753004.384.554.7721.3720.5719.800.910.840.80由上表可見，反應(yīng)溫度越高，則乙炔總損失越少，而發(fā)生器排出的電石渣漿含固量也相應(yīng)上升。過高的反應(yīng)溫度將導(dǎo)致排渣困難。另外粗乙炔氣中的水蒸汽含量相應(yīng)增加，造成冷卻負(fù)荷加大，以及從安全生產(chǎn)方面考慮，不宜使溫度控制過高，一般根據(jù)已有生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)以80～90℃范圍為好。3.2乙炔的清凈原理如前所述，由于電石內(nèi)雜質(zhì)的存在，使粗乙炔氣中常含有硫化氫、磷化氫、氨、砷化氫等雜質(zhì)氣體。它們會對合成反應(yīng)造成較大影響。其中磷化氫（特別是P2H4)會降低乙炔氣自燃點(diǎn)，與空氣接觸會自燃，因此從生產(chǎn)及安全角度上看都必須除去乙炔氣中的雜質(zhì)。凈化乙炔的方法很多，其原理是一樣的，即利用氧化劑以氧化除去乙炔中的雜質(zhì)。當(dāng)前多數(shù)工廠采用次氯酸鈉液體清凈劑。次氯酸鈉分子式：NaClO，分子量：74.5，在受熱時(shí)易分解，是一種強(qiáng)氧化劑，有強(qiáng)烈的刺激性，對人體有害。NaClO作清凈劑的原理是：利用NaClO的氧化性將乙炔中的硫化氫、磷化氫等雜質(zhì)氧化成酸性物質(zhì)而除去，其反應(yīng)式如下：PH3+4NaClO=H3PO4+4NaClH2S+4NaClO=H2SO4+4NaClSiH4+4NaClO=SiO2+2H2O+4NaClAsH3+4NaClO=H3AsO4+4NaCl清凈過程的反應(yīng)產(chǎn)物磷酸，硫酸等由以后的堿洗過程予以中和為鹽類，再由廢堿液排出：2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O3NaOH+H3PO4=Na3PO4+3H2O3NaOH+H3AsO4=Na3AsO4+3H2O2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O關(guān)于液體清凈劑次氯酸鈉溶液濃度和PH值的選擇，主要考慮到清凈效果及安全因素兩個(gè)方面。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)次氯酸鈉溶液有效率在0.05%以下和PH值在8以上（見下表），則清凈（氧化）效果下降。而當(dāng)有效率在0.15%以上（特別在PH值低時(shí)），容易生成氯乙炔而發(fā)生爆炸。次氯酸鈉PH值對清凈效果的影響溶液PH值硫化氫含量%磷化氫含量%7.180.004780.002808.250.007750.003719.220.008410.0039510.240.011740.0046211.180.011300.00560當(dāng)有效氯達(dá)到0.25%以上時(shí)，無論在氣相還是在液相中，均容易發(fā)生上述激烈反應(yīng)而爆炸，陽光將促進(jìn)這一反應(yīng)過程。上述氯乙炔是極不穩(wěn)定的化合物，遇空氣也易著火和爆炸，如中和塔換堿時(shí)，或次氯酸鈉廢水排放時(shí)，以及開車前設(shè)備管道內(nèi)空氣未排凈時(shí)均容易發(fā)生。對于有效氯（含量為0.06～0.15%）的多次試驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)爆炸現(xiàn)象，且清凈效果在中性或微堿性時(shí)也較好。另外，尚對有效氯含量0.06～0.15%次氯酸鈉溶液的清凈系統(tǒng)，進(jìn)行直接補(bǔ)加1%左右濃次氯酸鈉試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)有火花及爆炸發(fā)生。因此，根據(jù)上述諸多因素，以及采樣測定有效氯的可能誤差，塔內(nèi)次氯酸鈉溶液的有效氯含量不低于0.06%，而補(bǔ)充新鮮溶液的有效氯控制在0.08～0.12%范圍內(nèi)，PH值在7～8為宜。4、生產(chǎn)工藝流程4.1工藝流程圖見附圖。4.2工藝流程簡述自破碎合格的電石裝桶進(jìn)入電石存放間，密封儲存。由人工運(yùn)至發(fā)生器房，經(jīng)過電葫蘆吊至發(fā)生器平臺上，間歇加入發(fā)生器內(nèi)，電石遇發(fā)生器內(nèi)水反應(yīng)生成乙炔氣從發(fā)生器頂部逸出經(jīng)填料塔，進(jìn)入正水封，從正水封出來的氣體進(jìn)入水洗塔、5℃水冷卻器、低壓干燥器，然后進(jìn)入清凈系統(tǒng)。電石水解放出大量的熱，因此需要不斷地向發(fā)生器內(nèi)加水，電石水解后稀電石渣漿經(jīng)溢流管排出，發(fā)生器底部較濃渣漿定期由排渣閥排放。從發(fā)生器來的乙炔氣經(jīng)過水洗塔，采用深井水進(jìn)行冷卻。從水洗塔出來的乙炔氣經(jīng)一級5℃水冷卻器冷卻后進(jìn)入一級低壓干燥（內(nèi)部裝填無水氯化鈣），然后進(jìn)入一級清凈塔、二級清凈塔脫除S、P等雜質(zhì)，再至一級、二級、三級堿塔中和處理后進(jìn)入氣柜。清凈塔采用次氯酸鈉作為循環(huán)液，由次氯酸鈉儲槽將濃度為6%左右的次氯酸鈉泵至次氯酸鈉配置槽，經(jīng)過加入一次水配置，將次氯酸鈉有效氯配至為0.08～0.12%范圍內(nèi)，經(jīng)配置槽循環(huán)泵循環(huán)均勻，然后打入清凈塔內(nèi)至規(guī)定液位。1#清凈塔和2#清凈塔經(jīng)過自身系統(tǒng)循環(huán)并串聯(lián)使用，經(jīng)過噴淋將粗乙炔氣中的S、P等雜質(zhì)氣體除去。每2h采用AgNO3試紙測定進(jìn)氣柜前乙炔氣的S、P含量，一旦出現(xiàn)試紙發(fā)黑情況，應(yīng)盡快更換清凈塔內(nèi)廢次氯酸鈉，更換新鮮次氯酸鈉。一、二、三級堿塔稀堿液作為循環(huán)液，利用堿液配置槽配置18～22%的堿液加入堿塔配套的堿液緩沖