introductory

內蒙古億利化學工業有限公司擁有50萬t/a電石法聚氯乙烯樹脂產能，乙炔分廠發生、清凈工序設計2條產能相等的生產線，電石渣漿濃縮工序是乙炔分廠發生工序電石水解反應后產生的氫氧化鈣懸浮液經濃縮處理的工序。乙炔分廠電石渣漿濃縮工序 于2020年6月 正 式 投 產，目 前 生 產 平 穩，達 到 了預期目的。

1電石渣漿濃縮工藝介紹工藝采用物理方法處理工藝，電石渣漿通過濃縮 機 后，通 過 重 力 沉 降，上清液溢流到清液池，濃 縮后的渣漿由錐形池底用泵連續打入渣漿壓濾工序，實現固液分離，達到提高渣漿固含量的目的。

1.1電石渣漿濃縮工藝特點[1]電石渣漿濃縮采用中心深層入料，平流沉降，減少了沉降高度，降低固相顆粒的動能。耙架設計為連桿式結構，減少對顆粒沉降的干涉，加速了濃縮壓積過程，處理能力可提高30%~50%，如添加絮凝劑，處理能力還能大幅提高。液壓自動分段提耙，提耙動作可靠。提耙高度可根據需要任意調整，最高可把刮板提至水面以上，方便檢修。長時間停機及遇到故障可自動、手動操作。機器清池，不需放水，不影響生產。驅動橋架旋轉的周邊驅動裝置，可無級調速，滿足不同生產工況要求。整機采用PLC程序控制，采用新型扭矩測力裝置，能夠可靠靈敏地反映出當前設備運行的阻力值。實現超載報警指示，自動控制提耙、降耙，可自動、手動或遠程集控。集電裝置為全密封結構，集電可靠，安全。

1.2電石渣漿濃縮工藝流程電石渣漿從發生器溢流管不斷排出，通過溢流管到乙炔回收工序渣漿緩沖罐，經過乙炔回收裝置渣漿泵送入渣漿脫析器，脫析后的渣漿進入安全槽，再從安全槽溢流通過管道進入渡槽，渣漿渡槽中間有插板閥在1#、2#濃縮池中間，再從渣漿渡槽通過渣漿管道進入1#、2#濃縮池進行渣漿濃縮，中部深層入料、周邊溢流，濃縮池底部濃縮后的渣漿溫度平均在50~60°C，用渣漿泵送至壓濾裝置，清液從濃縮池上部溢流進入清液渡槽，再從清液渡槽自流進入平流池。壓濾機過濾后的濾液全部進入上清液渡槽，自流進入3#濃縮池沉降分離（3#濃縮池渣漿一路打到渣漿渡槽里自流進入1#、2#濃縮池，另一路去壓濾機），再自流進入清液渡槽溢流進入平流池中。壓濾三根回流管進入渣漿渡槽，壓濾一二線收集泵及發生一二線撈渣泵打入渣漿渡槽。平流池中清液經過清液晾水泵送至晾水塔，降溫后用清液輸送泵送至發生器回用。電石渣漿濃縮工藝流程圖示意見圖1。

2運行情況及經濟、安全環保效益分析2.1電石渣漿濃縮工序運行情況該裝置自2020年6月運行以來，基本穩定，各工藝指標控制在正常范圍內，達到了設計要求。2020年8月31日14時 至2020年9月3日20時，進 行 了72 h性 能 考 核，考核指標完成情況分別見表1和表2。從表1、表2考核結果分析各項指標均達到了考核指標，能連續穩定運行。

2.2電石渣漿濃縮工藝經濟、安全環保效益分析

2.2.1經濟效益節約12臺渣漿池攪拌運行、維 修 和 保 養 費 用（含電費）每年30萬元。增加濃縮池后，壓濾裝置使用13臺filter press可滿足生產要求，員工在現有基礎上每班可縮減2人，共計8人，每人每月工資等按照4 000元 計 算，每 年 可節約人工費用38.4萬元。改造后可以停用5臺壓濾機，液壓油每年可節約3.6萬元，5臺壓濾機、刮板機，設備備件每年可以節約3萬元。濾布每年至少可節約23.3萬元。增加濃縮池后電石渣漿含固量可由目前8%~10%增 加 至20%~30%，壓濾機進料時間會大幅縮短，減少對濾布的沖刷，延長濾布使用壽命，保 證 設備在線率。改 造 后 停 用5臺 刮 板 機，可 縮 減 清 泥 勞 務 工1人，每年節約勞務費用約4萬 元，同時可降低平流池抽泥費用和大修清理費用。綜上所述：增加濃縮池改造每年可節約費用約102.3萬元。

2.2.2安全環保效益目前發生器出來的渣漿匯集至一二線渣漿池后，再由渣漿泵送至壓濾裝置。由于渣漿池為長方體設施，電石渣漿中夾帶的硅鐵等雜質容易沉積在渣漿池的底部和四角，運行時間長就會導致渣漿池容積變小、緩沖能力下降，硅鐵等雜質沉積后也會導致渣漿池攪拌跳閘、渣漿泵進口管道堵塞等事故頻繁發生。電石渣漿中攜帶的硅鐵對渣漿管道、閥門沖刷磨損十分嚴重，同時由于發生器溢流含固量在10%左 右，導致壓濾機進料時間加長，對 濾 板、濾 布的損害非常嚴重，且壓濾機設備投用臺數增多，維修和備品備件等消耗增加，生產費用升高、裝置運行穩定性差，影響安全生產。通過改造新建電石渣漿濃縮池3套，電石渣漿液從發生器出來的平均溫度由70~80°C降 低 至50~60°C，濃縮池底部濃縮后的電石渣漿（含 固 量 在20%～30%）送至壓濾裝 置，縮 短 進 料 時 間，降 低 壓 濾機、濾布等設備設施的負荷；濃縮池上部澄清后的清液可直接溢流進入平流池，保證發生器進水干凈，穩定生產。因電石渣漿液溫度過高，導致壓濾廠房內水霧迷漫，工人作業環境惡劣，冬季時廠房內能見度極低，存在極大安全隱患。夏天時廠房內環境溫度高達40°C以上，人員易中暑，流動性大，安全操作風險大。改造后可確保壓濾廠房環境改善，滿足環保及職業衛生要求。3電石渣漿濃縮工藝存在問題由于公司電石渣漿濃縮工序未設置應急電源，在設備停電時渣漿無法及時處理，沒有緩沖時間，可能造成系統停車或降量；由于電石渣漿濃縮工序渣漿泵入口沒有設置遠程緊急切斷閥，如果泵管道出現泄漏時無法及時切斷泄漏源，存在系統停車及安全風險。

4結論渣漿濃縮工藝從技術角度看是成熟的，有利于生 產 穩 定、連 續 運 行，同時減少操作人員，節 約 設 備檢維修和備件費用，降低生產成本，減少設備安全隱患和人員巡檢安全隱患。

電石渣是電石法生產聚氯乙烯過程中電石水化后的產物。其主要成分是氫氧化鈣及少量的無機和有機雜質(如硫化物、磷化物、氧化鐵、氧化鎂、二氧化硅等)。因含微量的碳及硫磷雜質而呈灰白色,有臭味。電石渣呈強堿性,直接排放會對環境造成嚴重污染。西安西化熱電公司采用電石法生產聚氯乙烯樹脂,目前生產能力達到7.0萬t/a,隨著規模的不斷擴大,在創造經濟效益的同時,大量的電石渣的產生也帶來較大的難題。以前采用自然沉降法處理電石渣漿。濕電石渣漿排出后,通過渣漿泵送入渣場,先匯集于8個渣漿池,利用固體顆粒的自身重量自然沉降,排去上面的清液,下層的濃漿經自然風干后成為固體,送去作其他用途。該處理方法占地面積大,勞動環境差,污染嚴重,且上清液中固體含量高,難以回用。隨著聚氯乙烯產量的增加,渣場附近場地的限制,電石渣的堆放成了制約生產發展的瓶頸,一度不得不降量生產。為了徹底根治電石渣污染,變廢為寶,于2005年5月引進2臺廂式壓濾機對電石渣漿進行處理,通過壓濾使固液分離,回收了濾液,節約了生產用水,降低了生產成本,同時避免了大量堿液外排造成的環境污染。

2板框壓濾機的使用情況

2.1Plate and frame filter press的結構性能及生產原理XMZ800/1500×200-U系列廂式自動壓濾機是間歇操作的加壓過濾設備,采用機、電、液一體化設計制造,采用雙油缸壓緊方式,結構合理、操作簡單;能夠實現濾板壓緊、過濾、洗滌、濾板松開、卸料等工序的自動化控制。過濾時,電石渣漿在進料泵的推動下,經止推板的進料口進入各濾室內,濾漿借助進料泵產生的壓力進行固液分離,由于濾布的作用,使固體留在濾室內形成濾餅,濾液由出液閥排出。

2.2工藝簡述電石渣治理工藝流程見圖1。

由乙炔工段送來的電石渣漿經旋振篩除去大顆粒固體殘渣后,進入渣漿池內,渣漿池用壓縮空氣攪拌。進料時,渣漿從渣池經渣漿泵打入電石渣漿壓濾機中壓濾脫水,壓濾后得到含水36%左右的電石渣濾餅,用車輛外運作建筑、鋪路等材料。壓濾機排出的濾液經儲槽流入乙炔工段清水池中,供發生工序使用。當壓濾機入口壓力達到0.6MPa時,壓濾機自動停止進料,同時開啟壓縮空氣自控閥及漿料回流閥,對壓濾機進行吹風約15min左右,使濾餅達到卸料要求。該工藝的特點是進料、保壓、卸料等整個過程采用DCS系統控制,自動化程度較高。

3存在的問題及改進措施

3.1存在問題

(1)進料時間過長。壓濾機1個理論工作循環周期為64.2min,實際周期為120min。這是因為在實際生產中,渣漿含固量低,只有10%左右,使壓濾機工作效率大大降低,單位時間內作無用功。壓濾工段月產渣量統計數據表明,卸料時間的無限制增加,使得壓濾機的實際生產開工率不及60%。

(2)壓縮空氣不足。壓濾機要求壓縮空氣壓力為0.8MPa,而現有裝置壓力僅為0.5MPa,致使吹風時間延長。吹風效果不好,會使濾餅粘在濾布上,增加卸料工序的難度,延長了壓濾周期。工人長期借助竹篦敲打卸料,縮短了濾布的使用壽命,提高了生產成本。由于以上因素的制約,使2臺壓濾機遠沒達到設計能力,設備開工率低,使整個運行能力不足60%。

(3)清水泵易結垢、堵塞。由壓濾機出來的濾水經儲槽回乙炔工段做生產上水使用,由于濾液的溫度偏高(55°C左右),回用過程中Ca(OH)2不斷析出,乙炔工段清水泵極易結垢、堵塞。維修費用高,給生產帶來極大不便。

3.2改進措施

(1)增設2臺同型號壓濾機,以確保所有電石渣漿能全部處理。要縮短進料時間,必須將電石渣漿進行濃縮,由于場地的限制,無法增加濃縮池,只能因地制宜,增大壓濾機的處理能力(每2臺壓濾機一組,交替進料),來應對不斷擴大的生產需要。

(2)更新1臺螺桿壓縮機(40m3/min),壓縮空氣緩沖罐擴大為20m3,使壓縮空氣壓力≥0.8MPa,以確保有充足的氣源。縮短吹氣時間,進而縮短壓濾周期。

(3)增加3個200m3的沉降池和2個涼水塔,以確保濾液中的顆粒雜質能夠逐級沉降處理,同時對濾液水進行降溫處理,以減少Ca(OH)2在濾水回用過程中的析出。3臺沉降池并排放置,液體流向采用S型法,增加液體的停留時間,既除去了大顆粒固體雜質,又使濾液溫度得以降低,收到雙重效果。

(4)新增2臺壓濾機專用喂料泵,同時使溢流管道的配制更加合理化,避免渣漿泵的結垢。

(5)增加2臺HT通道泵,將從沉降池出來的上清夜輸送入涼水塔,冷卻后送回乙炔發生器利用。改進后的工藝流程見圖2。

4效益分析聚氯乙烯生產能力為7萬t/a,每年排放含固量10%的電石渣漿近140萬t,年回收廢水118萬t,按中水價格1.17元/t計算,年創效益138萬元。年產生含水36%的濾餅22萬t,可用于制磚、鋪路等建筑行業。加上免收的排污費,年創效益350萬元。壓濾機完善工程全面實施后,不再對外排放廢渣和廢水,對改善環境起到良好的作用,具有明顯的社會效益。

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電石法乙炔生產時副產大量的電石渣漿，通常采用壓濾機對電石渣漿進行固液分離，電石渣濾餅用于生產水泥，上清液回收利用。目前板框壓濾機單循環時間長、電石渣水含量高、電石渣濾餅粘連脫落困難，嚴重影響壓濾機的運行效率，進而影響生產能力。對此，筆者進行了相關的研究。

1壓濾機運行效率存在的問題及解決措施

(1)filter press單循環時間長，經 現 場 分 析，進 料 時 間10min左右，吹掃時間4min，卸料時間30min左右，主要影響壓濾機運行效率的是卸料時間。要提高壓濾機卸料速度，必須解決濾布粘料的問題，這就涉及到進料壓力、壓縮空氣壓力、吹掃時間、進料流量、漿液固含量的調整及控制等一系列的技術參數，而這些參數的調整必須用試驗論證，在保證生產正常運行的前提下進行長時間試驗。

(2)經現場多次觀察分析，造成卸料時間長的原因為濾餅粘連在濾布上，現場人員要使用竹片多次鏟除才能脫落，但還是存在大量電石渣粘連在濾布上，而這些粘連更加劇了濾布的粘連。

(3)為了解決 粘 連 問 題，筆者從板框壓濾機進料壓力、電石渣濾餅水含量、漿液固含量、吹掃壓力和時長等進行分析和試驗，繪制曲線，尋找參數之間的平衡值。

(4)試驗為期1個月，對不同固含量、不同流量、不同壓力、不同吹掃時間進行展開試驗，通過幾百次的試驗對一組組數據進行驗證，最終得出的試驗數據見表1。

綜合表1數據，最終采納第3組 工 藝 參 數。對 第3組工藝參數進行多次試驗，發現調整工藝參數并不能完全解決壓濾機使用效 率 低 的 問 題，筆者對設備出水方式等進行改造，得出的試驗數據見 表2。

綜 合 表2數 據，并 結 合 現 場 工藝和實際操作進行評估，最終采納第6組數據，根據第6組數據制定實施方案。

2實施方案

(1)為了保證濾餅水含量穩定，首先完善電石渣漿進料程序，由原來的手動進料改為程序自動控制進料，減少人員操作的影響。(2)將現有壓濾機直線型流道改為S型，增加吹掃時間和接觸面積。(3)將現有壓縮空氣壓力從0．5MPa提高到0．8MPa，供氣流量從500m3/h提高到3000m3/h。

(4)將漿液含固質量分數從8%左右提高到20%左右，降低流量，提高固含量，確保壓濾機過濾效果。

3改造效果驗證

(1)壓濾機進料控制程序完善后，減少操作人員98人，同時也降低了因人為頻繁操作而帶來的安全風險。

(2)壓濾機單循環時間從50min左右減少到25min左右，極大地提升了壓濾機運行效率。

(3)壓濾機進料流量從400m3/h降 低 到200m3/h，減少4臺濃漿泵設備運行，節約電耗640kW·h/h。

(4)通過以上改造，濾布使用次數從800次延長到1200次，每年節約濾布采購費用近100萬元。4結語上述改造后，渣漿板框壓濾機濾餅含水質量分數降低到30%左右，同時提高了壓濾機工作的效率，降低了操作人員的工作強度和機器的維修費用，延長了機器的使用壽命。

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