1、乙炔生产知识问答20、原料电石应符合什么标准？ 2821、什么叫电石发气量？它与电石成分有什么关系？ 3022、怎样测定电石的粒度和粉末质量？ 3123、怎样测定电石的发气量？ 3124、发生器中进行了哪些反应？产生哪些杂质？ 3325、为什么要控制加料电石的粒度？ 3526、发生器温度应控制在多少度？为什么？ 3927、发生器控制在多高为宜？ 4028、发生器液面控制在多高为好？ 4129、正水封、逆水封和安全水封有什么作用？ 4130、喷淋预冷譬、冷却塔和气柜有什么作用？ 4231、什么叫电石渣？ 4332、电石渣为什么要进行处理？ 4433、电石渣浆中含有多少乙炔？ 4534、电石渣浆中
2、含有多少磷、硫杂质？ 4735、电石渣沉清水具有怎样的特性和含有哪些杂质？ 4836、怎样综合利用电石渣？ 5037、清净塔及中和塔内进行了哪些反应？ 5138、什么叫pH值？清净的次氯酸钠有效氯和pH控制在多少为宜？ 5139、清净塔为什么要控制液面？ 5340、淡次氯酸钠高位槽有什么作用？ 5341、水环泵有什么作用？正常操作中应注意控制什么？ 5442、乙炔发生和清净系统有哪些中间控制指标？ 5543、怎样定性检测乙炔气中的磷、硫杂质？ 5744、什么叫乙炔产率？ 5745、乙炔生产中有哪些有毒、有害物质？ 58第二部分 乙炔生产20、原料电石应符合什么标准？生产聚氯乙烯树脂的主要原料电
3、石，其技术条件、检验规则、检验方法和包装等，都必须符合化工部部颁标准HG2-737-75的要求。对于本厂或本地供应的电石，如技术条件及包装运输有特殊要求，则由双方协商解决。以下列出该部颁标准的技术条件和检验规则：（1）技术条件 电石粒度应符合表2.1要求。表2.1 电石粒度要求粒度，毫米限度内粒度，%1毫米筛下物，%50501002009585100733注.：粒度50毫米以下的电石发气量，应将测定值加7升/公斤后再按指标考核等级。 电石质量应符合表2.2要求。表2.2 电石质量要求指标名称指标一级品二级品三级品四级品发气量（升/公斤）乙炔中磷化氢含量，体积%乙炔中硫化氢含量，体积%3000.
4、080.152850.080.152650.080.152350.080.15注：发气量系指1公斤电石与水作用，在20、760毫米汞柱压力下所发生的干乙炔气体积，以升计。（2）检测规则 电石批次划分和选取桶数百分比按表2.3进行。取样方法 使用单位应在包装完整的桶中取样，每批不得大于50吨，否则仍按表2.3规定划分批次取样。当整批电石所取桶数在5桶以上时，允许将不多于5个桶中取出的试样合并为1个，但合并后的试样不得少于4个，分别测定发气量，取其平均值。表2.3 电石批次划分和选取桶数百分比批次，吨5515152525353550桶口处取样，%桶测粒度取样，%桶2010126857463a、桶口
5、处取样 分别开启选定的取样桶盖，每桶应取出不少于1公斤的样品，置于带盖盛样的铁桶中。b、破碎 将所取试样在鄂式破碎机破碎至10毫米左右，以四分法缩分二次后进行筛分，取37毫米试样不少于0.5公斤，装入清洁、干燥、带盖的磨口瓶中，以备检验。 如试验结果有一项指标不符合本标准要求时，应重新选取两倍量的取样桶进行取样复验。重新检验仍不符合要求时，则按不合格品处理。21、什么叫电石发气量？它与电石成分有什么关系？按电石部颁标准，每公斤电石在压力760毫米汞柱、温度20时，加水后所放出来的干乙炔气体体积数（升）叫做电石的发气量。计算方法：64 261000 G上式中，G系1公斤纯电石与水反应所生成之乙炔
6、重量，则在标准状况下，一克分子乙炔的体积为22.223升。则 1公斤纯电石与水反应发生乙炔体积数（标准状况）为折算为压力760毫米汞柱、温度20时干乙炔体积：也就是说，在压力760毫米汞柱、温度20时，1公斤纯电石（含CaC2100%）与水反应时，所发生的干乙炔气体体积为372.63升。因此，不同纯度电石的发气量为：一级品含CaC280.6%，发气量372.630.806300升/公斤二级品含CaC276.57%，发气量372.630.7657285升/公斤三级品含CaC271.2%，发气量372.630.712265升/公斤四级品含CaC263.14%，发气量372.630.6314235升
7、/公斤22、怎样测定电石的粒度和粉末质量？（1）将按表2.3选出的整捅电石分别倒于凭证干燥之处，立即以相当于此批电石粒度的筛子迅速进行筛分，筛尽后称其各部分的重量，计算该桶电石各部分的百分含量。（2）所测得各桶当中粒度和粉末分别平均的结果，为该批电石粒度和粉末的百分含量。（3）粒度筛分测定所用的筛子应符合表2.4的要求。表2.4 测定电石粒度和粉末的筛子圆孔直径，毫米临近圆孔中心距，毫米筛板厚，毫米有效面积，毫米220012050（方孔）260160802.02.02.060080060080060080060080023、怎样测定电石的发气量？（1）测定手续 电石发气量的测定是在图2.1所示
8、的发气量测定器中进行的，外筒内装有一定量的饱和食盐水，并用乙炔饱和，发气之前调好零点。称取粒度为37毫米的电石试样100克（准确至0.1克，并允许在称样前拣出明显可见的硅铁块）装于纸袋内，迅速将其投入乙炔发生瓶（容积准确升）中，以胶塞塞紧，然后从具有刻度的高位瓶中经69毫米胶管准确注入1030自来水0.5升进行发气，待电石完全分解加以振荡后，立即再从高位瓶中准确注入自来水2.5升（注水时及以后严禁振荡发生瓶），平衡其压力，读取标尺数值升/公斤，记录气罩内温度及大气压力。图2.2 发气量测定器1、2重锤；3指针；4标尺；5酒精温度计；6压力平衡管；7气罩；8外筒；9输气管；10三通活塞；11发生
9、瓶；12发生瓶塞；13止水夹；14高位瓶（2）计算表2.5 不同温度下饱和食盐水之蒸汽压力t，毫米汞柱t，毫米汞柱t，毫米汞柱t，毫米汞柱01234567893.43.63.94.24.44.95.35.76.16.5101112131415161718196.97.47.98.59.19.710.311.011.712.42021222324252627282913.214.115.015.916.917.919.020.221.422.73031323334353637383924.025.326.728.229.831.533.435.337.339.4注： 从测定发气量时的水银气压计读
10、数中减去水银气压计的温度校正值：512（气压计温度） l毫米汞柱1320（气压计温度） 2毫米汞柱2128（气压计温度） 3毫米汞柱2936（气压计温度） 4毫米汞柱3744（气压计温度） 5毫米汞柱 发气量测定器应避免日光照射，并保持室内温度稳定。发生瓶应经常清洗保持容积准确和出气口畅通。 分析误差不大于5升/公斤。式中V在操作条件下所测得乙炔气体积，升/公斤；30因加入3升自来水而影响的乙炔体积增大数，升/公斤； P0经注校正到0的大气压力，毫米汞柱；W按表2.5查出在t时，饱和食盐水的蒸汽压力，毫米汞柱； t测定时气罩内的温度，；5经校正的溶解乙炔常数（分解电石用3升1030水所溶解的乙
11、炔量，升/公斤）。24、发生器中进行了哪些反应？产生哪些杂质？ 电石加入发生器后遇水即反应生成乙炔气，因工业电石含有其它杂质，与水同时进行一些副反应，生成相应的杂质如磷化氢、硫化氢等气体。碳化钙水解反应式如下所示：上述水解反应在工业生产上的应用已有近八十年的历史，但是却很少有人系统地研究过它的反应机理。有人仅仅假定反应的起始阶段是H2O与CaC2晶格中的C22-结合“氢化”而生成C2H-和OH-。其它杂质的副反应有.： 因此，发生器产生的粗乙炔气体中，尚含有上述副反应产生的磷化氢、硫化氢、氨等杂质气体，由于电石水解生成大量氢氧化钙，形成碱性介质，使生成磷化氢、硫化氢的水解反应不完全；且由于硫化
12、氢在水中溶解度大于磷化氢，因此粗乙炔气中含有较多的磷化氢（几百ppm），及较少的硫化氢（几十至数百ppm），磷化物尚能以P2H4形式存在，它们在空气中会自燃，如：另外，由于湿式发生器温度控制在85左右，有发生双分子乙炔加成生成乙烯基乙炔以及乙硫醚的可能，一般两者含可达几十ppm以上。在85发应温度下，由于水的大量汽化，粗乙炔气中夹带大量的水蒸气，一般水蒸气:乙炔达1:1左右。有人对湿式发生器（反应温度6070）的粗乙炔的杂质进行了分析，共有如下一些杂质（按ppm计）：氨200，磷化氢400，砷化氢3，乙硫醚70，乙烯基乙炔70。此外，尚存在二乙烯基乙炔、丁间烯基二乙炔、丁二炔和乙二炔等乙炔的热
13、聚产物。25、为什么要控制加料电石的粒度？电石的水解反应是液固相反应，电石与水的接触面积越大，即电石粒度越小，水解速度也越抉，有人在较低温度下得到以下的结果：电石粒度，毫米2458815152525505080200300完全水解时间，分1.171.651.824.2313.616.5735有人推荐，电石完全水解的时间=（电石粒径）m式中m=0.51。最广泛的研究，是将0.61公斤不同粒度的电石加入某一温度的水中或一定浓度的渣浆中，以测定发气量，结果分别列于图2.2、图2.3和表2.6。所列的完全水解时间，系指发生气体总量的98%所需要的时间，括号内的数字表示被渣浆覆盖后的时间，大部分发生在渣
14、浆中含固量较高而又无搅拌的场合。这里，渣浆含固量，“水比”以及初始温度三者都是独立设定的，不存在26问所说的对应关系。图2.2 不同粒度下，温度与水解速度的关系图2.3 不同温度下电石粒度与水解速度的关系但是粒度也不宜过小，否则水解速度过高，使反应热不能及时移走，发生局部过热而引起乙炔分解和热聚，进而使温度更高而发生爆炸。粒度过大，则电石反应缓慢，在发生器底部排渣时容易夹带未水解的电石，造成电石消耗定额上升。发生器结构（如挡板层数、搅拌转速、耙齿角度等）对电石在发生器中停留时间和电石表面生成的氢氧化钙的移去速度有较大影响。即对一定粒度的电石，必须保证其完全水解的停留时间，并使每次电石表面覆盖的
15、Ca(OH)2及时移去，以使电石与水有不断更新的接触表面。一般对三至五层挡板连续搅拌的发生器，电石停留时间较长，电石在发生器内水解比较完全，但一些小型的摇篮式发生器，水解过程就缓慢得多，排渣中易存在未水解的“生电石”。但是，即使结构非常完善的发生器，排出电石渣中仍含有超过反应温度下饱和溶解度的乙炔（参见第33问）。表2.6电石水解时问和粒度、温度、含固量的关系（单位：分钟）电石水或渣浆搅拌初始温度下的水解时间，粒度毫米发气量升/公斤含固水比21740608028233001010202010:18:l10:l10:110:l10:l有有6.55.5一5.5574.5（15）62.522.52.
16、532.52一222.52一815247000101210:18:l6:l10:110:l一107.54.5一6.55.548.5（15）3.532.54.56.52.532.5246.5222一一1525251000101210:l8:16:110:110:1一14.512686.54.510.5（15）4.54.53.55.5933.53.534.5722.522一一25502580001010202010:18:16:l10:l10:l10:l10:1有有20126.5一一一1085.5（17）8（33）17.55.54.5475.569.5844.53.5354.57.56.5322一
17、一5080268001010202010:l8:110:110:l10:110:l有有32241310.5（15）15.5（48）297.56.512.510.5（42）176585.5（29）94.54一一6因此，根据目前发生器结构及电石破碎损耗等因索考虑，一般粒径控制在80毫米以下，对于四五层挡板者可选用5080毫米以下，而二三层挡板者宜选用50毫米以下。26、发生器温度应控制在多少度？为什么？发生器反应温度控制指标：8090。温度对电石水解反应速度的影响是显著的，图2.2及表2.6已给出相同粒度下温度范围在280内的水解速度变化。发现在50以下，每升高1水解速度增加1；在寒冷地区（-35
18、以下）电石在盐水中反应是非常缓慢的。理论上，每吨电石水解需要0.56吨的水，若无冷却作用，则水解反应热将使温度上升到几XX以上。因此，在湿式发生器中，一般都采用过量水来移去反应热和排出生成的Ca(OH)2。总加水量与电石之比即称作“水比”，实践证明，水解产生的渣浆含固量在020范围内，对电右水解速度影响不大，随着含固量增加，电石表面与水的接触受到阻碍，水解减慢至60左右，速度要减小几倍，发气量只有原来的1/5。因此，在湿武发生器中，“水比”实质上是和反应温度相对应的，欲提高反应温度，势必减少加水量，.则渣浆含固量随之增加，水解反应速度相应减慢。通过热量衡算，可得到不同温度下的“水比”及乙炔在发
19、生器中的总损失，其结果列于表2.7及图2.7（见59页）。由表2.7可见，反应温度越高乙炔损失越少，发生器排出电石渣含固量越高，相应造成排渣困难；另外，粗乙炔气中的水蒸汽含量相应增加，造成冷却负荷加大；而旦，丛安全生产等方面考虑，也不宜使温度控制过高，一般控制反应温度在8090为好。表2.7 反应温度对发生反应的影响反应温度，电石发气量升/公斤加水量吨水/吨电石电石渣含固量，%乙炔损失，%4024427530017.2818.5919.446.455.975.725.55.25.0602442753008.158.619.1012.7512.0311.462.01.91.88024427530
20、04.384.554.7721.3720.5719.800.910.840.8027、发生器控制在多高为宜？发生器内（包括贮斗、加料器等部位）在不正常情况下，有可能出现冷却水不足，部分水解的电石传热困难，甚至局部过热到几XX以上的可能。而乙炔在压力大于1.5表压以上，温度超过550时会发生爆炸性分解，这是因为压力增高后，乙炔分子浓缩密集所致。因此，工业生产中不允许压力超过1.5表压，而尽量控制在较低的压力下操作，这样也可减少乙炔在电石渣中的溶解损失以及设备的泄漏。实际操作压力，将由发生系统、冷却塔结构、气柜压力（钟罩压重），以及乙炔流量来决定，也即是由发生器到水环泵之间的沿程阻力降决定的。只要
21、保证水环泵进口有一定的正压，发生器可以在较低压力下操作。对于生产能力10002000米3乙炔/时装置，压力控制在6001000毫米水柱为宜。28、发生器液面控制在多高为好？发生器液面控制在液面计中部（见图2.4）为好。也就是说，保证电石加料管至少插入液面下200300毫米左右。因为液面过高，使气相缓冲容积过少，易使排出乙炔夹带渣浆和泡沫，还有使水向上浸入电磁振动加料器及贮斗的危险。液面过低，甚至低于电石加料管时，则易使发生器气相部分的乙炔气大量逸入加料器及贮斗，影响加料的安全操作。因此，无论是电石渣溢流管安装的标高，还是底部排渣的时间或数量，都要注意液面前控制。图2.4 乙炔发生器结构图29、
22、正水封、逆水封和安全水封有什么作用？（1）正水封 发生器产生的乙炔气系经过正水封（它的进口管插入液面内），送至冷却清净系统。正水封起了单向止逆阀的作用，当发生系统和清净系统有一部分发生事故时，起到安全隔离的效果。此外，当单台发生器停车检修时，可往正水封中加水使与系统切断。一般正水封和逆水封都置于发生器顶部，其所需定期更换的含渣浆水可排入发生器内，减少乙炔溶解损失。（2）逆水封 逆水封进口管（插入液面内）与乙炔气柜管线联接，出口管通到发生器上方气相部分。正常生产时，逆水封不起作用，当发生器故障（如贮斗电石“架桥”下不来，电磁振动加料器发生故障，底部排渣过多，而使液面下降等情况），设备内压力低时，
23、气柜内乙炔气可经逆水封自动进入发生器，以保持其正压，防止系统产生负压而抽入空气，形成爆炸混合物的危险。（3）安全水封 当发生器故障（如正水封因冷凝水多，引起液面上升，冷却塔液面超过气体进口管等），设备内压力过高时，乙炔气自溢流口（见图2.4）排至安全水封，自动排入大气中。此外，由于安全水封安装在底楼，当发生器液面过高时，渣浆也可以由溢流口自动借位差经安全水封排放。因此，安全水封起了安全阀和溢流管的作用。 30、喷淋预冷譬、冷却塔和气柜有什么作用？（1）喷淋预冷器 发生器顶部设置喷淋预冷器，可减少发生乙炔气夹带的电石渣浆堵塞正水封、冷却塔及管道，并起到降温预冷、分担冷却塔负荷的作用。预冷器所用水
24、可自顶部喷入，由底部流入发生器作为反应用水。（2）冷却塔 冷却塔一般采用喷淋塔或填料塔（小型厂），通过直接喷入冷却水来吸收与降低粗乙炔气温度，使气体中的大部分水蒸汽冷凝下来。冷却塔在气柜之前，可防止气柜系统（如管道）积水而影响缓冲作用。此外，乙炔经冷却降温后，有利于清净塔的次氯酸钠对磷、硫杂质的化学吸收过程。（3）气柜 主要起到发生与清净两系统的缓冲作用，特别在加料系统出现故障时，能在短时间内保证清净系统、乃至氯乙烯合成系统的连续操作。在某些乙炔生产装置中，已将气柜高度与发生器的电磁振动加料器电流控制，进行联锁自控来提高气柜的缓冲效率。31、什么叫电石渣？电石渣是电石在发生器水解反应的副产物，
25、它的主要成分是熟石灰Ca(OH)2。一般，湿式发生器排出的电石渣浆料含固量在515，图2.5给出了电石渣比重与含水量（或含固量）的关系，例如，比重1.3相应于1米3电石渣中含Ca(OH)2量为560公斤，或CaO 420公斤，含水量740公斤/米3，其含固量折算为重量百分比为：图2.5 电石渣含量与其比重的关系图2.6给出了电石渣含水量（或含固量）与物理状态的关系。也就是说，通常发生器排出的电石渣含水量在8595是在液体状态，经过沉清池处理后，可以变成含水6070的稠状物（似豆腐），堆放一定时间后，可让水分自然蒸发到5055的糊状。此时，即使在运输中震动的情况下，也不易渗出水分来。图2.6 电
26、石渣状态与含水量的关系电石渣经焙烧后（完全脱水）具有以下的成分：Ca(OH)2 96.30，Si021.41，A12031.33，CaS040.34，C 0.14，Fe203 0.12，CaS 0.08，CNS一0.01，其它为CaCO3、氯和磷微量。与工业生石灰CaO比较，MgO即使存在于渣中也比工业CaO（MgO为0.22）来得少。此外，渣中所含的Si02、Al2O3及CaS、游离C或硅铁也较高。因此说，电石渣和石灰还是有些差别的。至于电石渣固体颗粒的大小，是依渣浆沉清速度的快慢而变化，但正常沉清时的渣具有比工业熟石灰的“超细”粒子还要来得小，其中1050微米的粒子的约占80左右。32、电
27、石渣为什么要进行处理？电石渣一直都是电石法制取聚氯乙烯的生产者最烦恼的问题。1963年冬季，美国在肯塔基州路易斯维尔城的某厂，堆积二十多年的、面积为5万多米2、高度达30多米的电石渣，发生了大崩溃，吞没本厂和邻近的炼油厂，污染了俄亥俄河，付出了极大的代价。电石渣由于含有大量的氢氧化钙固体，具有强烈的碱性，并含有较高的硫化物，以及其它微量的杂质。此外，电石渣作为副产物，在数量上却大大超过产品聚氯乙烯树脂。根据生产经验，每生产一吨树脂，可以得到含固量515的电石渣浆915吨，或含固量50的干渣35吨。因此，若对电石渣不于处理而直接排放，必将造成极大的污染，成为聚氯乙烯工厂最大的“三废”。目前，多数
28、工厂只将发生器排出的电石渣浆经过一级沉降分离，对干渣进行利用。而将分离后的沉清水直接排放，这是不妥当的，因为沉清水即使达到“眼见不混”，其pH值也高达14，硫化物含量等都超过国家的“三废”排放标准，因此有必要对电石渣浆沉清水进行中和及脱硫处理。33、电石渣浆中含有多少乙炔？对含固量约20渣浆的研究表明，乙炔在渣浆中固相及液相内的分配比例是不同的，约占总量80的乙炔与固体氢氧化钙颗粒结合在一起，其余20溶解于水相中。而且，在相同的温度下乙炔在渣浆中的含量大大超过其在水中的溶解度（在沉清了的水中则较接近其饱和溶解度），有人认为，乙炔被氢氧化钙颗粒强烈的吸附着。表2.8 乙炔在渣浆中分布特性的测定乙炔含量，毫克
