乙炔发生与电石储存用氮气系统优化改造

李海燕，高 波，孙 静

（山东鲁泰化学有限公司，山东 济宁272100）

氮气常用最经济的变压吸附（PSA）工艺制取，变压吸附制氮是以空气为原料， 用碳分子筛作吸附剂， 利用碳分子筛对空气中的氧和氮选择吸附的特性，运用变压吸附原理（加压吸附，减压解吸并使分子筛再生）使氧和氮分离制取氮气。

山东鲁泰化学有限公司建有2 套氮气生产装置，装置均采用变压吸附制氮工艺，一期氮气生产装置有产气量1 000 m3/h 制氮机组1 台，产气量180 m3/h制氮机组1 台；二期氮气生产装置有产气量1 000 m3/h制氮机组2 台， 一二期2 套氮气装置产气能力共3 180 m3/h。一期氮气装置单独供一期烧碱和一期聚氯乙烯装置使用， 二期氮气装置供二期烧碱装置和二期聚氯乙烯装置使用。

乙炔发生装置所用氮气， 氮气管线与二期烧碱及聚氯乙烯装置共用一个氮气管网系统， 存在生产物料串入氮气管线系统与乙炔气接触引发爆炸的风险。同时，每年检修期间生产系统装置需要进行管网氮气置换，氮气用量较大，造成整个氮气系统压力较低、纯度低的现象。 对电石料仓的氮气保护和乙炔发生装置的安全生产造成风险。 为了保证电石料仓和乙炔发生装置的用氮气安全，新增了1 台产气量1 000 m3/h 的制氮机组， 并将电石料仓和乙炔发生装置用氮气管网分离为单独的氮气系统进行使用。

1 工艺现状

1.1 一期氮气管网系统工艺流程

一期空压站制氮装置所用原料气由二期空压制氮装置供气，装有1 台处理气量4 200 m3/h 干燥塔，1 台产气量1 000 m3/h 制氮机、1 台产气量180 m3/h制氮机，产出的氮气进入50 m3氮气储罐。 产出的纯度≥98%氮气经50 m3氮气储罐至氮气分配台后，向一期氮气管网系统的一期烧碱装置和一期聚氯乙烯装置提供氮气。

1.2 二期氮气系统工艺流程

二期空压站有产气量3 600 m3/h 空压机6 台，4开2 备，产出的空气经冷冻除湿后，再经过处理气量10 800 m3/h 干燥塔2 台、2 台产气量1 000 m3/h 制氮机，产出的的氮气进入2 台118 m3氮气储罐。 产出的纯度≥98%氮气经氮气储罐至二期氮气分配台，向二期氮气系统管网的二期烧碱装置、二期聚氯乙烯装置、 电石料仓和乙炔发生装置氮气缓冲罐供氮气。

1.3 乙炔缓冲罐供气工艺流程

来自二期氮气系统管网的DN125 氮气管道进入乙炔氮气缓冲罐， 进罐管道装有氧含量在线监测仪，实时监测氮气氧含量，氮气经过缓冲罐稳定压力后， 分为两路， 一路为供电石料仓管线， 氮气由DN125 管道进入电石料仓；另一路为电石发生器置换管线，氮气由DN80 管道供10 台发生器置换使用。

2 改造思路

为了防止生产物料串入氮气管线系统与乙炔接触引起爆炸的风险， 保证乙炔发生装置的用氮气安全，在一期空压站安装1 台1 000 m3/h 制氮机组，单独供电石料仓和乙炔发生装置使用， 将乙炔装置用氮气分离为单独的氮气系统。

氯气与乙炔爆炸机理： 氯气与乙炔相遇迅速发生加成反应生成1，2-二氯乙烷，由于氯气和乙炔化学性质都非常活泼，二者结合会剧烈反应，放出大量的热，在有限空间内会发生爆炸。

2.1 一期空压站改造

（1）在一期空压站内3#制氮机东侧区域安装1台1 000 m3/h 制氮机组，制氮机进口连接至干燥塔排气管道， 产出的氮气经过制氮机自带的10 m3缓冲罐稳压后通过管道至供乙炔缓冲罐。

（2）制氮机排气管道沿东墙向北延伸连接至供乙炔缓冲罐氮气管道。 原供乙炔缓冲罐氮气阀门关闭，由新制氮机对乙炔缓冲罐供气。

2.2 乙炔氮气缓冲罐改造

（1）将一期空压站新增制氮机氮气管道接至乙炔氮气缓冲罐并加装阀门、 压力表及1 套氧含量在线监测仪。

（2）关闭乙炔氮气缓冲罐来自二期氮气系统的阀门，由一期空压站新增制氮机供气。

（3）在DN125 供电石料仓管线加装阀门及单向阀，氮气经管道进入电石料仓；在另一路DN80 电石发生器置换管线加装阀门及单向阀， 氮气经管道供至10 台发生器加料斗置换使用。

3 实施效果评价

3.1 改造收益

通过新增制氮机组， 进行了电石储存和乙炔发生装置用氮气管网分离为单独氮气系统的改造，保障了电石储存和乙炔发生装置用氮气的安全。同时，解决了生产装置检修时置换氮气的用量问题， 满足了生产装置合格置换的要求， 节约了生产装置的置换时间，为检修开车赢得宝贵时间，减少了因检修影响的产品产量。

3.2 安全收益

通过氮气系统分离改造， 消除了生产物料串入氮气管线系统与乙炔接触引起爆炸的风险， 保证了乙炔发生装置和电石料仓用氮气的压力和纯度，提高了安全生产系数。

4 结语

通过上述对乙炔发生和电石储存同其他生产装置共用氮气管网分离的优化改造， 经过一段时间的运行， 达到了乙炔发生和电石储存氮气系统分离优化改造的目的， 并验证了氮气管网优化改造方案的可行性。