【正文】 壓縮，干燥、再充裝 4 至填有多 孔填料 [4]并含溶劑 (一般采用丙酮 )的鋼瓶?jī)?nèi)，使乙炔氣體溶解于丙酮液體中，當(dāng)使用時(shí)將乙炔氣體再?gòu)谋尫懦鰜?lái)。濕法乙炔發(fā)生則在環(huán)保方面有些欠缺。 新興乙炔化工生產(chǎn)方法與舊法的比較 新興的乙炔生產(chǎn)方法主要是天然氣部分氧化法和煤的等離子體法。乙炔化學(xué)性質(zhì)活潑，能與許多試劑發(fā)生加成反應(yīng)。通過(guò)取代反應(yīng)和加成反應(yīng)，可生成一系列極有價(jià)值的產(chǎn)品。它被廣泛的用于照明、焊接、切割及各種火焰加工，能滿足科研、施工等特殊用戶的需要。設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括主要反應(yīng)和后續(xù)處理生產(chǎn)工藝流程及設(shè)備的設(shè)計(jì)和選型，主要設(shè)備包括乙炔發(fā)生器、換熱器、凈化塔、以及計(jì)量罐、各工序貯罐、接收罐、壓縮機(jī)等附加設(shè)備。 乙炔生產(chǎn)方法的選擇 …………………………………………………… 2 新興乙炔化工生產(chǎn)方法 ………………………………………………… 2 新興乙炔化工生產(chǎn)方法與舊法的比較 …………………………… 2 新興乙炔化工生產(chǎn)方法與舊法的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 ……………………… 3 溶解乙炔的概念與由 來(lái) ……………………………………………… 3 我國(guó)溶解乙炔的發(fā)展 ………………………………………………… 4 2. 原料及產(chǎn)品規(guī)格 …………………………………………………………………錯(cuò)誤 ! 未 定 義 書 簽 。 Abstract …………………………………………………………………………錯(cuò)誤 ! 未 定 義 書 簽 。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 Key words……………………………………………………………………… 錯(cuò)誤 ! 未 定 義 書 簽 。 電石 ………………………………………………………………… 錯(cuò)誤 !未定 義 書 簽 。 關(guān)鍵詞： 換熱器；溶解乙炔氣體；乙炔發(fā)生器 50 Million Standard m3 Dissolved of Acetylene Process Design per Year Lai Zhiqiang (2020 year Student of Chemical Engineering and Technology Major,Hunan City University, Yiyang, Hunan, 413000, China) Abstrsct:In this paper, an annual output of 50 million standard m3 dissolved acetylene production tasks, process design for the entire production process,Major equipment includes acetylene generator, heat exchanger, purification tower, and the metering tank, the receptacle of each step, receiving tanks, pressors and other additional equipment. Key words: Heat exchanger。在當(dāng)今迅猛發(fā)展的國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有及其重要的地位，是國(guó)家大力發(fā)展和推廣的一項(xiàng)新工藝。乙炔還可用以照明、焊接及切斷金屬（氧炔焰），也是制造乙醛、醋酸、苯、合成橡膠、合成纖維等的基本原料。在 20 世紀(jì) 60 年代前，乙炔是有機(jī)合成的最重要原 料，現(xiàn)仍為重要原料之一。 3 A 天然氣部分氧化法 （ 1）我國(guó)的天然氣儲(chǔ)量比較大，便于開采； （ 2）天然氣相對(duì)于其它的能源來(lái)說(shuō)比較經(jīng)濟(jì)； （ 3）天然氣部分氧化法在工藝上存在一定的危險(xiǎn)性； （ 4）天然氣部分氧化法在設(shè)備的投資成本上不經(jīng)濟(jì)； B 煤等離子體法 （ 1）煤在我國(guó)的存儲(chǔ)量比較大； （ 2）煤在相對(duì)于石油和其它的新興能源上有一定的價(jià)格優(yōu)勢(shì)； （ 3）煤在化工生產(chǎn)中產(chǎn)生的污染較為嚴(yán)重； （ 4）煤等離子體法是一種高技術(shù)的手段其可行性和穩(wěn)定性值得商榷； （ 5）煤等離子體法的設(shè)備投資成本不經(jīng)濟(jì)； C 干法和濕法制乙炔 （ 1）都是傳統(tǒng)的生產(chǎn)乙炔的方法； （ 2）干法乙炔是用略多與理論的水以霧態(tài)噴在電石粉上使之水解； （ 3）干法乙炔發(fā)生和濕法乙炔發(fā)生的化學(xué)原理是相同的； （ 4）濕法乙炔發(fā)生是塊狀電石投入發(fā)生器中（發(fā)生器中有水）使之水解； （ 5）干法制乙炔產(chǎn)生的污染物比濕法制乙炔的少； （ 6）干法制乙炔的成本略小于濕法制乙炔的成本； 新興乙炔化工生產(chǎn)方法與舊法的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 通過(guò)比較和細(xì)致的觀察，加上對(duì)乙炔市場(chǎng)的考察，新興的兩種乙炔發(fā)生方法既天然氣部分氧化法和煤等離子體法，都有很大的局限性和經(jīng)濟(jì)成本問題。干法乙炔發(fā)生是對(duì)濕法乙炔發(fā)生的改進(jìn)。 乙炔是叁健的不飽和的烴類化合物，其化學(xué)性質(zhì)活潑，具有爆炸性。乙炔在被工業(yè)生產(chǎn)大量應(yīng)用時(shí)，它的來(lái)源主要依靠使用電石的發(fā)生裝置來(lái)供給。 起初人們研究把氣態(tài)乙炔像其它氣體一樣，壓縮到鋼瓶中進(jìn)行了一系列運(yùn)輸和使用試驗(yàn)，但是由于高壓的氣態(tài)乙炔，給予很小的能量（例如當(dāng)乙炔壓縮到15 大氣壓時(shí)只需要 10179。 為了將這種危險(xiǎn)性大的氣體穩(wěn)定地貯存在鋼瓶中 ，直到 1896 年在法國(guó)發(fā)明了一種特殊的鋼瓶，在瓶中填滿一種多孔物質(zhì)，并在多孔物質(zhì)上浸潤(rùn)丙酮作為溶劑，當(dāng)乙炔被壓縮充入瓶中時(shí)，由于溶劑吸附在多孔物質(zhì)的毛細(xì)孔中，而高壓乙炔又被溶解在溶劑中，從而達(dá)到安全貯存、運(yùn)輸和使用的目的。 1932 年上海中國(guó)煉氣廠從德國(guó)引進(jìn)了技術(shù)和設(shè)備。 2020 年以來(lái)，隨著政府刺激內(nèi)需政策效應(yīng)的逐漸顯現(xiàn)以及國(guó)際經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的好轉(zhuǎn)，溶解乙炔下游行業(yè)進(jìn)入新一輪景氣周期從而帶來(lái)溶解乙炔市場(chǎng)需求的膨脹，溶解乙炔行業(yè)的銷售回升明顯，供求關(guān)系得到改善，行業(yè)盈利能力穩(wěn)步提升。工業(yè)用電石純度約為 70%80%，雜質(zhì) 雜質(zhì) CaO 約占 24％，碳、硅、鐵、磷化鈣和硫化鈣等約占 6％。遇水激烈分解產(chǎn)生乙炔氣和氫氧化鈣，并 6 放出大量的熱。常溫下不會(huì)被硝酸氧化，用高錳酸鉀等強(qiáng)氧化劑氧化時(shí)生成二氧化碳、水、乙酸、甲酸等。 7 乙炔 乙炔簡(jiǎn)介 乙炔又稱 電石 氣。在 15℃ 和 時(shí)，乙炔在丙酮中的溶解度為 237g/L，溶液是穩(wěn)定的。熔點(diǎn)（ ） ℃ ，沸點(diǎn) 84℃ ，相對(duì)密度 (82/4℃ )，折射率，折光率 （ 0℃ ），閃點(diǎn)（開杯） ℃ ，自燃點(diǎn) 305℃ 。 乙炔的化工產(chǎn)出指標(biāo) 不同的化工企業(yè)對(duì)自己產(chǎn)出的乙炔的含量要求不同，我所在公司要求產(chǎn)出的乙炔含量必須 ≥，清凈以后的乙炔含量要 ≥。在發(fā)生器中，電石與水發(fā)生反應(yīng)，生成乙炔氣和電石渣。為了安全生產(chǎn)，系統(tǒng)設(shè)有安全水封和逆水封。次氯酸鈉液自次氯酸鈉配制槽，先經(jīng)次氯酸鈉泵打入清凈 2 塔頂部，從清凈 2 塔底部流出，然后一部分自身循環(huán)，一部分經(jīng)清凈泵打入清凈 1 塔頂部，清凈 1 塔底部流出的次氯酸鈉液 自身循環(huán)，從第二 9 清凈塔頂部出來(lái)的乙炔氣進(jìn)入中和塔，用氫氧化鈉液洗滌，中和掉從電石中帶入的二氧化碳和清凈時(shí)產(chǎn)生的酸性物質(zhì)。乙炔氣干燥后，送入氯乙烯裝置。 (2)年產(chǎn) 50 萬(wàn)標(biāo) m3 換算成質(zhì)量及 。 （ 8） 充罐乙炔氣體量： 充罐乙炔量 =（充罐后瓶中） （充罐前瓶中） 乙炔最大充罐量可按下式計(jì)算： VG ? ? 式中： ＆ 填料孔隙率 % V鋼瓶實(shí)際容積 L Gmax乙炔限定充裝量 kg 由上式可得 ： Gmax = （ 9） 生產(chǎn)乙炔瓶總數(shù) ?年生產(chǎn)乙炔瓶總數(shù)： 75900（瓶） ?日生產(chǎn)乙炔瓶數(shù)： 253（瓶） （ 10）發(fā)生器的物料衡算： 電石投入量 M1= 熱量的散失 Q 累積 產(chǎn)生的乙炔 V1 電石渣 M2 產(chǎn)生的廢氣 V2 發(fā)生器 11 總物料： ∑m 入 =∑m 出 則： F=W+P M1=M2+V1+V2 （ 11）發(fā)生器的熱量衡算： 由于電石與水在發(fā)生器里是根據(jù)化學(xué)反應(yīng)自發(fā)所產(chǎn)生的熱量，所以我們?cè)谶@里就只能夠看其本身的熱量衡算了。 5. 溶解乙炔車間設(shè)備設(shè)計(jì)與選型 乙炔發(fā)生器的選型 乙炔發(fā)生器 [8]是用水分解電石，制取氣態(tài)乙炔的設(shè)備，是溶解乙炔生產(chǎn)裝置中的重要設(shè)備之一，乙炔發(fā)生器的性能好壞，將直接影響到成套設(shè)備的安全性能和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。全密封發(fā)生器采用電磁振蕩器 [10]把電石從貯料斗中均勻地振落到發(fā)生器內(nèi)，電磁振蕩器與貯氣柜連鎖控制，當(dāng)發(fā)生器的發(fā)氣量過(guò)大時(shí)，電磁振蕩器會(huì)自動(dòng)停止工作。 表 3 各種型號(hào)溶解乙炔設(shè)備技術(shù)參數(shù)表 根據(jù)物料衡算可知，平均每小時(shí)生產(chǎn)乙炔 ，所以選擇型號(hào)為 NRY80的乙炔發(fā)生器。 確定設(shè)計(jì)方案 兩流體溫度變化情況：熱流體是乙炔，進(jìn)口溫度 oC，出口溫度 40oC；冷流體（循環(huán)水）進(jìn)口溫度 30 oC，出口溫度 。 查相關(guān)資料取總傳熱系數(shù) ? ? ℃mW300?K 計(jì)算熱負(fù)荷 乙炔氣計(jì)算，即 kWTTCmQ p )40116()( 32111 ???????? 式中： m1——乙炔的流量 ， m3/h； CP1——乙炔的比熱 ， kJ/kg℃ ； T1——乙炔進(jìn)口溫度 ， ℃ ； T2——乙炔出口溫度 ， ℃ ； 計(jì)算冷卻用水量 忽略熱損失，則水的用量為 )( )( 331222 ???????? TTC QmPkg/s= kg/h 式中： m2——水的質(zhì)量流量 ， kg/h； CP2——水的比熱 ， kJ/kg℃ ； T1——水進(jìn)口溫度 ， ℃ ； T2——水出口溫度 ， ℃ ； 估算傳熱面積 15 0 7 2 86 1 0 0 100 5 9 5 831 ?? ???? mtK QAm2 式中： K——總傳熱系數(shù) ， W/(m2在此選取的無(wú)縫鋼管 Φ 192mm 作為換熱管。 各種排管方式簡(jiǎn)圖見圖 1。弓形折流板又可以分為單弓形、雙弓形、三弓形。取弓形折流板圓 17 缺高度為殼體內(nèi)徑的 25% ，則切去的圓缺高度為 h=1000=250mm, 取h=250mm。 換熱器的機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算 換熱流程設(shè)計(jì) 采用 1 殼程 2 管程的換熱器。 管子和傳熱面積 換熱管除要求具有足夠的強(qiáng)度外，當(dāng)采用脹管法固定時(shí)，還要求管子有良好的塑性，避免因脹接而產(chǎn)生裂縫。其傳熱面積為： 5 1 2 50 ?? tLNdF ? m2 殼體 殼體材料除要滿足一定的強(qiáng)度外，由于制造過(guò)程中經(jīng)過(guò)卷板、沖壓和焊接，故要求材料有一定的塑性和可焊性，一般采用含碳量較低的 Q345R、 nR?16 等，現(xiàn)選用鋼。在此筒體的材料選擇 Q345R 設(shè)計(jì)溫度需用應(yīng)力 ? ? 163?t? MPa， 鋼板負(fù)偏差 1= ， 腐蝕余量 2= 。 （ 3）壓力和應(yīng)力計(jì)算 筒體的最大允許工作壓力 ? ?wp ? ? ? ? ?? ?????? eitew Dp ? ???MPa 筒體設(shè)計(jì)溫度下的計(jì)算應(yīng)力 t? ? ? ? ? 0 ?? ????? e eiet Dp ? ??MPa ? ? ??? t MPa 校核 ? ?tt? ? ?? 所以滿足要求 。直邊段的作用是避免封頭和圓筒的連接焊縫處出現(xiàn)徑向曲率半徑突變，以改善焊縫的受力狀況。 圖 4 浮頭簡(jiǎn)圖 布管限定圓直徑 LD ? ? ? ? 21 ?????????? bbbDD iL mm 浮頭法蘭和鉤圈的內(nèi)直徑 fiD ? ? ? ? mm95020521 0 002 1 ???????? nifi bbDD 24 浮頭法蘭和鉤圈的外直徑 feD mm1 0 8 080 ??? ife DD 外頭蓋內(nèi)直徑 D mm11001001000100 ????? iDD 浮動(dòng)管板外徑 0D mm9 9 0521 0 0 02 10 ?????? bDD i 選擇所用參數(shù)，繪制如下表格。在不同的假定下，可得到各種不同計(jì)算方法各計(jì)算結(jié)果，在此采用 GB151 標(biāo)準(zhǔn) [12]中管板計(jì)算方法來(lái)設(shè)計(jì)計(jì)算管板。 dA? 在布管區(qū)內(nèi)，因設(shè)置隔板槽和拉桿結(jié)構(gòu)的需要，而未能被換熱管支承的面積，mm。 26 取