梁寅祥，聂方超，刘 伟，王延飞

（陕西金泰氯碱化工有限公司，陕西榆林718100）

电石法聚氯乙烯生产中，乙炔气由电石与水反应制得，在电石制乙炔的过程中，由于电石中含有硫、磷等杂质，制得的粗乙炔气中含有硫化氢、磷化氢等杂质。硫化氢和磷化氢若不彻底清净，会使后续工序中的氯化汞触媒中毒失去活性，缩短触媒使用寿命。目前，国内比较成熟的清净工艺主要有次氯酸钠清净工艺和浓硫酸清净工艺，现就乙炔清净的2 种方法从工艺原理、安全性能、经济环保等方面进行全面分析对比。

1 次氯酸钠清净同浓硫酸清净工艺原理对比

1.1 次氯酸钠清净工艺原理

1.1.1 原理

利用质量分数为0.085%～0.120%的次氯酸钠溶液的强氧化性，将粗乙炔气中的磷化氢、硫化氢等杂质气体氧化成磷酸、硫酸等，然后在中和塔内利用酸碱中和反应除去酸性物质，再利用冷却塔冷却除去乙炔气夹带的过饱和水分。

次钠配制：水、稀碱、氯气进行一次配制；次钠复配：回收乙炔后的废次钠代替水在文丘里反应器稀释一次配制的次钠，进行二次复配。

1.1.2 工艺流程

来自发生工序的粗乙炔气体，先通过渣浆过滤器除去气体中夹带的固体物质后，进入填料水洗塔进一步被清洗冷却到20 ℃左右，一部分进入乙炔气柜，另一部分通过水环压缩机提压之后再通过1#、2#清净塔除去乙炔气中夹带的硫化氢和磷化氢等杂质气体，通过中和塔除去夹带的酸性气体，再利用冷却塔去除乙炔气中夹带的水分和碱液，得到合格的乙炔气体送往单体合成工序。

次氯酸钠清净工艺流程示意图见图1。

1.2 浓硫酸清净工艺原理

1.2.1 原理

采用质量分数为98%的浓硫酸作为清净剂，利用浓硫酸的强氧化性和吸水性，去除粗乙炔气中的硫化氢、磷化氢等杂质，生成单质硫、磷酸、二氧化硫等，并干燥乙炔气，从而达到净化和除水的目的，产生的酸性物质经酸雾捕集器最终被除去。

1.2.2 工艺流程

乙炔发生工艺送来的粗乙炔气进入水洗塔进行降温冷却，再通过压缩机进行加压，加压后的粗乙炔进入水洗冷却塔再次冷却， 冷却后的乙炔气通过乙炔冷却器、 塔顶除雾器依次进入浓硫酸洗涤塔、浓硫酸清净塔，与浓硫酸直接接触，除去粗乙炔气带来的硫化氢、磷化氢等杂质，再经酸雾捕集器，除去乙炔气中的酸性物质，通过塔顶除雾器除去乙炔气中酸雾， 精乙炔气送至单体合成工序使用。由于浓硫酸具有很强的吸水性，经浓硫酸清净的乙炔中水分含量可以降至100×10-6以下 （约30×10-6～40×10-6），对于延长转化器的使用寿命、降低触媒单耗都有很好作用。 浓硫酸清净工艺流程示意图见图2。

2 两种工艺产生的废液及安全性能对比

2.1 次氯酸钠清净工艺产生的废液及安全性能

图1 次氯酸钠清净工艺流程示意图

图2 浓硫酸清净工艺流程示意图

粗乙炔气自发生器（70～80 ℃）进入冷却塔要将乙炔气降至20 ℃左右，需补充大量的新鲜水；同时乙炔清净需要次氯酸钠溶液，次钠配置过程中也需要消耗一次水。一部分废水回用乙炔发生及次钠二次配制，还有很大一部分废液得不到回用，给废水处理造成困难。 而这一部分废水里含有少量乙炔气，可以通过乙炔回收项目，对废水中的乙炔进行回收利用，一方面是为了节能降耗，另一方面也给乙炔废水处理上了一道安全保险。

由于次氯酸钠溶液中含有游离氯，当次氯酸钠溶液中有效氯含量在0.15%以上时，容易生成氯乙炔，氯乙炔是极不稳定的化合物，遇空气易着火、爆炸。所以对次氯酸钠溶液的配置要求极为严格，由于氯乙炔爆炸事故不时发生，系统的安全性受到严重影响。

2.2 浓硫酸清净工艺产生的废液及安全性能

硫酸清净对乙炔气的冷却采用了间接式冷却器及塔内水的自循环，产生的废水主要是从发生器来的粗乙炔气带的水蒸气，产生的量约为10～12 m3/h，可以全部回用于乙炔发生器。该工艺产生的废液主要是废硫酸，产生量为16 kg/t PVC，产生的废硫酸可作为“三废”产品出售给磷肥厂，或者配套废硫酸裂解装置。

乙炔浓硫酸清净工艺由于不存在次氯酸钠溶液，不会影响系统的安全性，在安全性能上拥有得天独厚的优势。

3 两种工艺的运行费用对比

通过生产实践运行，采用次氯酸钠法和浓硫酸法对电石法生产乙炔气体的费用进行对比（不包含设备折旧费用，只对运行费用进行比对）。

3.1 次氯酸钠清净法

以年产30 万t PVC 为例，耗碱约0.008 t/t PVC，碱价格3 000 元/t，全年耗碱费用约为720 万元。后期中和塔利用碱中和酸性物质，增加了碱的用量，也增加了运行成本。次钠复配使用的原材料为回收乙炔后的废次钠，节约生产用水、降低生产成本的同时也是对水资源循环利用。

3.2 浓硫酸清净法

以年产30 万t PVC 为例， 耗浓硫酸大约为0.016 t/t PVC，浓硫酸的价格每吨为600 元左右，年耗浓硫酸费用大致为288 万元；外部处理废酸的费用为3 000 元/t，如果产生的废酸全部由外部单位处理，每年所需要的资金大约为1 440 万元。若配备废硫酸裂解装置，采用美国孟莫克技术装置，成本则为7 000 万元左右；若采用国内技术装置，成本为2 000 万元左右。该公司自身处理废硫酸的成本约为500 元/t，产能30 万t/a，年处理废硫酸经费为240 万元。通过废硫酸裂解得到的二氧化硫，可以供给烧碱生产亚硫酸钠，减少了该公司对亚硫酸钠的采购，降低了营运成本。

4 两种工艺运行情况分析

乙炔次钠清净工序中，废水中的S、P 含量、悬浮物含量高，pH 值达到14，使得废水处理难度及费用很大。运行过程中，有效氯一旦超标，很容易发生安全事故，回用废次钠进行二次复配时，由于水洗塔使用废次钠冷却过程中不可避免地结垢，影响水洗塔效率，清净废水处理仍是摆在面前的难题。

浓硫酸清净工艺中，利用浓硫酸的氧化性来清净乙炔中的S、P以满足工艺要求，该工艺所产生的电石渣中钠、氯离子含量远远低于次钠清净工艺，这对于采用电石渣制水泥项目等其他后续行业起到了支撑作用。但是进硫酸塔之前必须降低乙炔温度以及含水量；废酸裂解工艺对设备有较高的要求，后续的乙炔除雾器和酸雾捕集器也需要每年更换滤芯。

5 结论

通过综合对比，利用浓硫酸的吸水性和氧化性用于乙炔的净化生产，既环保又经济，同时还解决了因废液排放中含有乙炔易产生爆炸的隐患。浓硫酸清净工艺相比次氯酸钠清净工艺更具有优势。