降低溶解乙炔硫磷含量的做法及思考
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作者: 寻克义
摘要:降低乙炔中硫磷杂质对于乙炔的生产具有重要的现实意义,因为硫、磷杂质对于乙炔的生产和使用都具有严重的危害。所以在生产过程中往往利用氧化的思路来进行杂质去除,其中氯水净化法以其明显的优势被广泛使用,也取得了良好的效果。
关键词:杂质危害 净化方法 氯水法
一、乙炔中的硫磷杂质的危害
溶解乙炔中的硫、磷杂质的主要存在形式是硫化氢、磷化氢。这两种有害杂质对于乙炔的使用危害较大,具体影响如下:
硫化氢:这种无色易燃气体,其引燃温度为260摄氏度,有毒、具有较强的刺激性,是一种很强列的神经性毒物。硫化氢属于一种还原性气体,在水中的溶解度大,气体属于酸性,能与碱性物质发生反应。
磷化氢:这种无色易燃气体,其燃点比硫化氢低,为100摄氏度,容易自燃。磷化氢的气味是类似大蒜,且有剧毒,10mg/m³浓度,接触六个小时就会有中毒的症状;如果浓度较高,在0.5-1小时内就会导致死亡。磷化氢属于还原性气体,在水中的溶解度较小,不溶于热水,微溶于冷水。
由于硫化氢、磷化氢的上述基本物理、化学性质,如果不采取净化措施去除乙炔中的杂质,一方面杂质气体的高毒性就会导致生产和操作人员出现中毒的危险,同时在进行切割及焊机过程中还会使硫和磷与金属发生反应,降低焊接的质量。另一方面,由于在乙炔生产工艺中的后续加工是压缩,气压最高可达到2.5MPa,在带压状况下,压力越高燃点越低,尽管压缩机的汽缸设计的最高排气温度为<90摄氏度,但在生产过程中由于设备的长期运行,维持温度的装置作用可能有时会有所下降,这就使气体在压缩机的汽缸中、压力管道中、干燥器中、乙炔气瓶的充装过程中、储运过程中都有可能发生爆炸和燃烧。因此,在生产乙炔的过程中必须进行净化,去除其中的硫化氢、磷化氢气体,保证乙炔在生产和使用中的安全。
二、生产过程中乙炔的净化方法
在实际的生产过程中,对于乙炔的净化有多种方法,根据其使用的净化剂不同可以笼统的分为固体净化和液体净化两大类。下面对一些净化方法做简要介绍:
1、三氯化铁法
这种方法主要是利用载于硅藻土等载体上的三氯化铁作为净化的氧化剂。当粗乙炔气体通过净化剂床层的时候,气体中的磷化氢和硫化氢等有害杂质在氧化剂和硅藻土的吸附和氧化作用下被去除。这种方法是干法净化中成本最低的一种,具有流程设备操作简单、投资小等特点。在氧化剂失效时可以利用日光照射而使之再生,但是这种方法与湿法净化的方法相比成本略高,净化效果也不够稳定,而且产生的废料中含有汞,对环境污染较为严重,国家已经命令禁止使用该方法。
2、硫酸净化法
这种方法就是利用浓硫酸作为氧化剂,利用其具备的强氧化性,吸收和氧化粗乙炔中的硫化氢、磷化氢等杂质。这种净化方法具有,操作稳定、方便、使用过程中安全、净化效果好、运行成本低等特点。但是排除的废料即废酸浓度仍很高,需要妥善处理。
3、次氯酸钠净化法
这种方法是利用次氯酸钠的强氧化性进行对粗乙炔的净化,其净化效果较好且稳定,最大的优点是次氯酸钠的废液可以引入乙炔发生装置中作为乙炔发生用水,没有后续的污染。但是该方法必须严格的控制氯浓度,频繁检验,且次氯酸钠不易存放。
4、氯水净化法
氯水法的净化原理、工艺指标、工艺流程与次氯酸钠的方法基本相似,所使用的净化剂是氯气溶于水制备的。这种方法的效果稳定,以有效氯计算,液氯较次氯酸钠的成本略低,这种方法是比较普遍的净化方法。
三、氯水法净化乙炔的原理和流程
综上所述,氯水法是目前被认可的主要净化乙炔的方法,下面就其原理和流程做以简要介绍。
原理:氯水法乙炔净化方法采用的净化剂是氯水,氯水的制备是将氯气直接通入水中,其主要的成分是次氯酸,由于次氯酸的氧化性较强,能有效的去除乙炔中的硫化氢、磷化氢和亚硫酸等杂质,达到净化的目的。
流程:来自气柜中的粗乙炔先进入氨吸收塔,去除气体中的氨和部分硫化氢等杂质;然后进入一次和二次净化塔进行净化,用氯水去除硫化氢、磷化氢等有害杂质,再进入到氯水分离装置。在这里将乙炔中的氯水分离回收,一方面为了降低气体中的液体,一方面是加快后续的中和过程和减少干燥时间做准备;最后乙炔通过中和塔用氢氧化钠进行中和,减少净化过程产生的酸性气体,从中和塔出来的即为净化好的乙炔。
四、氯水法的优势
1、工艺先进。氯水法的装置是参考国外较为先进的技术,并结合我国的具体情况开发出来的。工艺上采用的一般是顺流喷淋、逆流喷淋相结合的方法,以控制塔内的反应速度。实践证明,这种装置的净化效果非常理想,完全可以达到GB 6819-1996《溶解乙炔》国家标准。且操作方便、成本低,每净化1m³乙炔气约需成本仅0.02～0.04元。装置安全可靠,无三废排放,是理想的乙炔气净化工艺。
2、净化效果理想。通过氯水法净化后的精制乙炔完全符合国家标准,即用浓度为10%的AgNO3溶液浸润的滤纸进行检测,10秒中内不变色。
3、操作方便,氯水、碱液、酸液的配制简单、易行。整个净化过程可以实现连续操作。各个设备的材质可以采用硬聚氯乙烯管件,耐腐蚀、设备轻、寿命长。
4、装置安全可靠。氯水法净化乙炔气,国外已有成熟的经验,国内引进同类装置的实践也证明了此装置的技术先进可靠。在消化吸收引进设备技术的基础上,根据我国的实际情况,在设计装置时,从控制气体流速、净化剂浓度、工艺流程等方面都做了一定的改进,故此装置是安全可靠的。
5、符合环保要求。其他净化方法在废净化剂的排放方面都不尽如人意,采用此方法不会产生三废的排放:(1)硫酸溶液循环使用至清洗时排放;(2)氢氧化钠溶液循环使用至含次氯酸钠0.2%时排放;(3)氯水循环使用至浓度为1%时排放。以上排放液一律到电石渣池中,与氢氧化钙进行中和反应,不产生三废。
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作者简介:
姓名:寻克义,性别:男 学历:大学,出生年月:1953年7月
籍贯:山西永济市,
职称:工程师,
工作岗位:技术管理
工作单位:山西丰喜化工设备有限公司:
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