本发明公开了一种乙炔干燥工艺及其设备，乙炔送入乙炔固碱干燥塔，流速控制在2m/s以下，当压力0.1MPa的乙炔水分降至2000ppm时，乙炔气进入一级乙炔干燥塔，当含水降至700ppm时进入二级乙炔干燥塔；从二级乙炔干燥塔出来的乙炔气水分低于10ppm后送入后续利用系统；水分高于10ppm的乙炔气返回乙炔气柜重新干燥，所述设备包括依次连通的乙炔固碱干燥塔、一级乙炔干燥塔、二级乙炔干燥塔，；本发明的优点在于：除水效果好、设备操作简单、运行安全、不产生污染，能够使乙炔气得到充分的干燥，节省成本，提高经济效益，能够将乙炔含水由3000-5000ppm降至10ppm。
（1）乙炔来自乙炔站，经过清净处理后，含水量控制在5000ppm以下，压力0.1MPa，温度
（2）将压力0.1MPa含水在3000-5000ppm的乙炔气送入乙炔固碱干燥塔，流速控制在
2m/s以下，经过乙炔固碱干燥塔干燥后，测量乙炔水分；
所述的乙炔固碱干燥塔设有两个：第一乙炔固碱干燥塔和第二乙炔固碱干燥塔，并联在一起；
（3）当压力0.1MPa的乙炔水分降至2000ppm时，乙炔气进入一级乙炔干燥塔，当含水降至700ppm时进入二级乙炔干燥塔；从二级乙炔干燥塔出来的乙炔气水分低于10ppm后送入后续利用系统；水分高于10ppm的乙炔气返回乙炔气柜重新干燥；
所述的一级乙炔干燥塔和二级乙炔干燥塔均为分子筛干燥塔；
所述的一级乙炔干燥塔设有两个：第一一级乙炔干燥塔和第二一级乙炔干燥塔，并联在一起；
所述的二级乙炔干燥塔设有两个：第一二级乙炔干燥塔和第二二级乙炔干燥塔，并联在一起；
一级乙炔干燥塔五天切换一次，二级乙炔干燥塔七天切换一次；第一一级乙炔干燥塔吸附饱和后切换至第二一级乙炔干燥塔，第一二级乙炔干燥塔吸附饱和后切换至第二二级乙炔干燥塔；
所述一级乙炔干燥塔和二级乙炔干燥塔内干燥剂的再生方法为：将一级乙炔干燥塔或二级乙炔干燥塔内的乙炔气排至乙炔气柜，待乙炔气排尽后用氮气彻底置换出干燥塔里面的残余乙炔尾气，取样分析尾气排放口乙炔含量小于2%后，用氮气加热器把加热的200℃氮气送入干燥塔内烘出里面的水分，待干燥塔上下部温度都超过150℃后，停止加热，用氮气继续对干燥器降至常温20℃后，停止通氮气，关闭所有阀门，再生时间12-36小时。
2.根据权利要求1所述的乙炔干燥工艺，其特征在于：所述的步骤（2）中乙炔气进入第一乙炔固碱干燥塔，所含的水分被固碱吸收掉一部分，固碱吸水后呈液体存于干燥器的下部，定时排除，待第一乙炔固碱干燥塔出口水分超过2000ppm，停止第一乙炔固碱干燥塔，投用第二乙炔固碱干燥塔，第一乙炔固碱干燥塔重新投入固碱备用，两个乙炔固碱干燥塔交替循环动作，时间上相互交错。
3.根据权利要求1所述的乙炔干燥工艺，其特征在于：所述的步骤（3）中经过乙炔固碱干燥塔的出气口后，干燥后的乙炔气体进入一级乙炔干燥塔，使用过程中第一一级乙炔干燥塔吸附饱和,停止第一一级乙炔干燥塔，投用第二一级乙炔干燥塔，第一一级乙炔干燥塔利用氮气加热器加热氮气，置换出里面的水分，再生，两台交替循环操作。
4.根据权利要求1所述的乙炔干燥工艺，其特征在于：所述的步骤（4）中：经过一级乙炔干燥塔出气口后，干燥后的乙炔气体进入二级乙炔干燥塔，使用过程中第一二级乙炔干燥塔吸附饱和，停止第一二级乙炔干燥塔，投用第二二级乙炔干燥塔，第一二级乙炔干燥塔利用氮气加热器加热氮气，置换出里面的水分，再生，两台交替循环操作。
5.一种用于权利要求1-4中任意一项所述的乙炔干燥工艺的设备，包括依次连通的乙炔固碱干燥塔、一级乙炔干燥塔、二级乙炔干燥塔；
所述的乙炔固碱干燥塔设有两个：第一乙炔固碱干燥塔和第二乙炔固碱干燥塔，并联在一起；
所述的一级乙炔干燥塔设有两个：第一一级乙炔干燥塔和第二一级乙炔干燥塔，并联在一起；
所述的二级乙炔干燥塔设有两个：第一二级乙炔干燥塔和第二二级乙炔干燥塔，并联在一起；
所述的一级乙炔干燥塔和二级乙炔干燥塔均设有氮气置换口，所述的氮气置换口连接氮气加热器，加热氮气；所述氮气加热器设有进气口和出气口，并且氮气加热器采用PLC自动调温控制；所述的一级乙炔干燥塔和二级乙炔干燥塔均与乙炔气柜相连；
所述的第一二级乙炔干燥塔和第二二级乙炔干燥塔均与水分检测仪相连，时刻监测乙炔气中的水含量；
所述的乙炔固碱干燥塔，包括塔体，所述塔体的上下两端均设有封头；上封头处设有进气口，下封头处设有出气口；所述塔体内设有填料支撑栅板，所述填料支撑栅板上填充有固碱填料，填料上方设有填料压板；所述下封头正中心位置设有排碱口，所述排碱口直径为
100mm；所述填料支撑栅板铺设有不锈钢网；所述填料支撑栅板的下部设有夹套，夹套一侧设有蒸汽进口，所述夹套下部设有冷凝液出口。
6.根据权利要求5所述的乙炔干燥设备，其特征在于：所述上封头进气口处设有缓冲板。
7.根据权利要求5所述的乙炔干燥设备，其特征在于：所述乙炔固碱干燥塔的塔体内部设有隔离板，隔离板将塔体及封头分为二个隔离的腔，隔离板平面垂直于出气口中心线，距离出气口法兰平面450mm。
8.根据权利要求5所述的乙炔干燥设备，其特征在于：所述乙炔固碱干燥塔塔体的塔径为1.5m，高3.7m。
9.根据权利要求8所述的乙炔干燥设备，其特征在于：所述的乙炔固碱干燥塔进气口直径为200mm，出气口位于塔体相对于进气口的另一侧；在出气口一侧腔室设有氮气出口，进气口一侧腔室设有氮气进口。
一种乙炔干燥工艺及其设备
技术领域
[0001] 本发明涉及一种干燥工艺，具体地说是一种乙炔干燥工艺及其设备，属于乙炔生产领域。
背景技术
[0002] 乙炔性质活泼，用途广泛，是生产氯乙烯、三氯乙烯、丙烯腈、醋酸乙酸酯、氯丁二烯橡胶等产品的主要原料，目前国内生产乙炔工艺多为湿制法，乙炔中水含量高，下游工序容易出现催化剂中毒或设备腐蚀等情况。特别是乙炔含水对氯乙烯转化工艺的影响很大，因为混合脱水效果不好将影响转化的生产能力和氯化汞触媒的使用寿命，所以，要使之长期稳定运行，必须严格控制好混合气的水份。乙炔气体中含水量超标，将直接影响整个生产的正常进行，严重时会导致整个生产系统瘫痪。按照30万吨/年PVC生产能力计算，一年3 3
乙炔量为430Nm/T×30万T/年=1.29×107Nm。乙炔气从清净出来后含水按照2000ppm计算，一年中乙炔含水为30T/年。按照30%的盐酸计算，30吨水消耗HCL为9T。每年30T的盐酸对整个转化系统的腐蚀危害极大，同时因腐蚀产生的氯化物会严重缩短触媒的使用寿命，每年因设备腐蚀和触媒中毒造成的经济损失不低于600万元。
[0003] 国内乙炔干燥除水的工艺主要有冷冻脱水、变温变压吸附干燥、浓硫酸干燥等工艺；干燥剂多采用固碱、氯化钙、浓硫酸、分子筛等，除水效果大都在100ppm以上，成本高、脱水效果不好，干燥过程中容易产生废渣、废水、废酸，还容易发生乙炔爆炸燃烧事故。
发明内容
[0004] 为了解决上述问题，本发明设计了一种乙炔干燥工艺及其设备，除水效果好、设备操作简单、运行安全、不产生污染，能够使乙炔气得到充分的干燥，节省成本，提高经济效益，能够将乙炔含水由3000-5000ppm降至10ppm。
[0005] 本发明的技术方案为：
[0006] 一种乙炔干燥工艺，包括以下步骤：
[0007] （1）乙炔来自乙炔站，经过清净处理后，含水量控制在5000ppm以下，压力0.1MPa，温度5℃；
[0008] （2）将压力0.1MPa含水在3000-5000ppm的乙炔气送入乙炔固碱干燥塔，流速控制在2m/s以下，经过乙炔固碱干燥塔干燥后，测量乙炔水分；所述的乙炔固碱干燥塔设有两个：第一乙炔固碱干燥塔和第二乙炔固碱干燥塔，并联在一起；
[0009] （3）当压力0.1MPa的乙炔水分降至2000ppm时，乙炔气进入一级乙炔干燥塔，当含水降至700ppm时进入二级乙炔干燥塔；从二级乙炔干燥塔出来的乙炔气水分低于10ppm后送入后续利用系统；水分高于10ppm的乙炔气返回乙炔气柜重新干燥；
[0010] 所述的一级乙炔干燥塔设有两个：第一一级乙炔干燥塔和第二一级乙炔干燥塔，并联在一起；
[0011] 所述的二级乙炔干燥塔设有两个：第一二级乙炔干燥塔和第二二级乙炔干燥塔，并联在一起；
[0012] （4）乙炔固碱干燥塔要每天定时排碱液，确保乙炔固碱干燥塔内碱液流出，防止碱液结晶堵塞管道；
[0013] 一级乙炔干燥塔五天切换一次，二级乙炔干燥塔七天切换一次；待第一一级乙炔干燥塔吸附饱和后切换至第二一级乙炔干燥塔，第一二级乙炔干燥塔吸附饱和后切换至第二二级乙炔干燥塔；
[0014] （5）干燥剂再生方法：将一级乙炔干燥塔或二级乙炔干燥塔内的乙炔气排至乙炔气柜，待乙炔气排尽后用氮气彻底置换出干燥塔里面的残余乙炔尾气，取样分析尾气排放口乙炔含量小于2%后，用氮气加热器把加热的200℃氮气送入干燥塔内烘出里面的水分，待干燥塔上下部温度都超过150℃后，停止加热，用氮气继续对干燥器降至常温20℃后，停止通氮气，关闭所有阀门，再生时间12-36小时左右。
[0015] （6）该工艺全程采用DCS控制，各项工艺指标包括温度、流量、压力、水分都能迅捷传输至操作员站监控，变压及时调节。
[0016] 以下是本发明对上述工艺的进一步改进：
[0017] 步骤（2）中乙炔气进入第一乙炔固碱干燥塔，所含的水分被固碱吸收掉一部分，固碱吸水后呈液体存于干燥器的下部，定时排除，使用过程中，固碱会逐渐消耗，待第一乙炔固碱干燥塔出口水分超过2000ppm，停止第一乙炔固碱干燥塔，投用第二乙炔固碱干燥塔，第一乙炔固碱干燥塔重新投入固碱备用，两个乙炔固碱干燥塔交替循环动作，时间上相互交错。
[0018] 步骤（3）中经过乙炔固碱干燥塔的出气口后，干燥后的乙炔气体进入一级乙炔干燥塔，使用过程中第一一级乙炔干燥塔吸附饱和,停止第一一级乙炔干燥塔，投用第二一级乙炔干燥塔，第一一级乙炔干燥塔利用氮气加热器加热氮气，置换出里面的水分，再生，两台交替循环操作。
[0019] 步骤（4）中：经过一级乙炔干燥塔出气口后，干燥后的乙炔气体进入二级乙炔干燥塔，使用过程中第一二级乙炔干燥塔吸附饱和，停止第一二级乙炔干燥塔，投用第二二级乙炔干燥塔，第一二级乙炔干燥塔利用氮气加热器加热氮气，置换出里面的水分，再生，两台交替循环操作。
[0020] 一种用于上述乙炔干燥工艺的设备，包括依次连通的乙炔固碱干燥塔、一级乙炔干燥塔、二级乙炔干燥塔；
[0021] 所述的乙炔固碱干燥塔设有两个：第一乙炔固碱干燥塔和第二乙炔固碱干燥塔，并联在一起；
[0022] 所述的一级乙炔干燥塔设有两个：第一一级乙炔干燥塔和第二一级乙炔干燥塔，并联在一起；
[0023] 所述的二级乙炔干燥塔设有两个：第一二级乙炔干燥塔和第二二级乙炔干燥塔，并联在一起；
[0024] 所述的一级乙炔干燥塔和二级乙炔干燥塔均设有氮气置换口，所述的氮气置换口连接氮气加热器，加热氮气；所述氮气加热器设有进气口和出气口，并且加热器采用PLC自动调温控制；所述的一级乙炔干燥塔和二级乙炔干燥塔均与乙炔气柜相连；
[0025] 所述的第一二级乙炔干燥塔和第二二级乙炔干燥塔均与水分检测仪相连，时刻监测乙炔气中的水含量。
[0026] 所述的乙炔固碱干燥塔的入口端连接乙炔站乙炔输入管道。
[0027] 所述的一级乙炔干燥塔和二级乙炔干燥塔均为分子筛干燥塔。
[0028] 所述的乙炔固碱干燥塔，包括塔体，所述塔体的上下两端均设有封头；所述上封头处设有进气口，所述下封头处设有出气口；
[0029] 所述塔体内设有填料支撑栅板，所述填料支撑栅板上填充有固碱填料，填料上方设有填料压板，用于压实填料；
[0030] 所述下封头正中心位置设有排碱口，所述排碱口直径为100mm；
[0031] 所述填料支撑栅板铺设有10目的不锈钢网；
[0032] 所述填料支撑栅板的下部265mm处设有夹套，所述夹套内径为1800mm，夹套一侧设有蒸汽进口，所述夹套下部设有冷凝液出口。
[0033] 所述上封头进气口处设有缓冲板。
[0034] 进一步地，所述进气口直径为200mm，出气口位于塔体相对于进气口的另一侧，所述塔体内部设有隔离板，隔离板将塔体及封头分为二个隔离的腔，隔离板平面垂直于出气口中心线，距离出气口法兰平面450mm。
[0035] 在出气口一侧腔室加一氮气出口，进气口一侧腔室加一氮气进口。
[0036] 所述上封头正中心位置设有公称直径为500人孔。
[0037] 所述填料支撑栅板按照直径长度平分为三段。
[0038] 乙炔固碱干燥塔做了重新设计，既可以使乙炔气与固碱充分接触，又避免了固碱在冬季结晶造成设备堵塞；
[0039] 乙炔固碱干燥塔的最佳塔径为1.5m，高3.7m，确保与干燥剂充分接触。
[0040] 本发明的优点在于：
[0041] 1、乙炔气经过乙炔固碱干燥塔后，脱除一部分水分，除去最大为3000ppm，降低了乙炔干燥塔的负荷，降低30-50%，大大延长了分子筛干燥塔的使用周期，延长1-2天；
[0042] 2、乙炔干燥塔采用串并联接方式，能够进行不间断地连续干燥生产，并可以最大限度的除去乙炔气中的水分，除去3000ppm左右，乙炔干燥塔同时可以对乙炔气进出口进行隔离，安全可靠；
[0043] 3、能耗低、投资少、操作简单方便；工艺中需要耗电能的设备为电加热器（功率3
100KW），干燥1T乙炔气耗电能能5.75KWh，氮气消耗量为6Nm/t，设备少，操作简单，投资少，维护方便；
[0044] 4、没有废弃物产生，干燥剂可以再生，可以重复使用，不会产生废酸、废气、废水、废渣等，对环境不会造成污染，符合当前国家提倡的清洁生产要求。
[0045] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
[0046] 图1为本发明实施例2乙炔干燥设备的结构示意图；
[0047] 图2为本发明实施例2乙炔固碱干燥塔的结构示意图；
[0048] 图中：1-氮气出口；3-进气口；4-缓冲板；5-上封头；6-塔体；7-夹套；8-下封头；9-冷凝液出口；10-排碱口；11-蒸汽进口；12-填料支撑栅板；13-隔离板；14-出气口；101-乙炔站、102-第一固碱干燥塔、103-第二固碱干燥塔、104-第一一级乙炔干燥塔、105-第二一级乙炔固碱干燥塔、106-第一二级乙炔干燥塔、107-第二二级乙炔固碱干燥塔、108-氮气加热器、109-水分检测仪、110-乙炔气柜。
具体实施方式
[0049] 以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0050] 除非另有说明，本发明中所采用的百分数均为体积百分数。
[0051] 实施例1
[0052] 一种乙炔干燥工艺，包括以下步骤：
[0053] （1）乙炔来自乙炔站，经过清净处理后，含水量控制在5000ppm以下，压力0.1MPa，温度5℃，如果水分过高，增加0度脱水器一台；
[0054] （2）将压力0.1MPa含水在3000-5000ppm的乙炔气送入乙炔固碱干燥塔，流速控制在2m/s以下，经过乙炔固碱干燥塔干燥后，测量乙炔水分；
[0055] （3）当压力0.1MPa的乙炔水分降至2000ppm时，乙炔气进入一级乙炔干燥塔，当含水降至700ppm时进入二级乙炔干燥塔；从二级乙炔干燥塔出来的乙炔气水分低于10ppm后送入后续利用系统；水分高于10ppm的乙炔气返回乙炔气柜重新干燥；
[0056] 所述的一级乙炔干燥塔设有两个：第一一级乙炔干燥塔和第二一级乙炔干燥塔，并联在一起；
[0057] 所述的二级乙炔干燥塔设有两个：第一二级乙炔干燥塔和第二二级乙炔干燥塔，并联在一起；
[0058] （4）乙炔固碱干燥塔要每天定时排碱液，确保乙炔固碱干燥塔内碱液流出，防止碱液结晶堵塞管道；
[0059] 一级乙炔干燥塔五天切换一次，二级乙炔干燥塔七天切换一次；待第一一级乙炔干燥塔吸附饱和后切换至第二一级乙炔干燥塔，第一二级乙炔干燥塔吸附饱和后切换至第二二级乙炔干燥塔；
[0060] （5）干燥剂再生方法：将一级乙炔干燥塔或二级乙炔干燥塔内的乙炔气排至乙炔气柜，待乙炔气排尽后用氮气彻底置换出干燥塔里面的残余乙炔尾气，取样分析尾气排放口乙炔含量小于2%后，用氮气加热器把加热的200℃氮气送入干燥塔内烘出里面的水分，待干燥塔上下部温度都超过150℃后，停止加热，用氮气继续对干燥器降至常温20℃后，停止通氮气，关闭所有阀门，再生时间12-36小时左右。
[0061] （6）该工艺全程采用DCS控制，各项工艺指标包括温度、流量、压力、水分都能迅捷传输至操作员站监控，变压及时调节。
[0062] 通量在2000Nm3/h、乙炔含水在2900-5000ppm波动时，本工艺完全可以把乙炔水分控制在5ppm以下，且一级干燥运行周期在5天以上，二级干燥运行周期在7天以上，运行平稳。
[0063] 表1. 不同含水量的乙炔气采用本发明干燥工艺后的水分检测表
[0064]
[0065] 结果与分析：由上表可以看出，含水在2900-5000ppm的乙炔气，通过采用本发明的方法后，能够使乙炔气水分降低至10ppm以下。
[0066] 实施例2
[0067] 如图1和2所示，一种用于上述实施例1的乙炔干燥工艺的设备，包括依次连通的乙炔固碱干燥塔、一级乙炔干燥塔、二级乙炔干燥塔；
[0068] 所述的乙炔固碱干燥塔设有两个：第一乙炔固碱干燥塔102和第二乙炔固碱干燥塔103，并联在一起；
[0069] 所述的一级乙炔干燥塔设有两个：第一一级乙炔干燥塔104和第二一级乙炔干燥塔105，并联在一起；
[0070] 所述的二级乙炔干燥塔设有两个：第一二级乙炔干燥塔106和第二二级乙炔干燥塔107，并联在一起；
[0071] 所述的第一一级乙炔干燥塔104、第二一级乙炔干燥塔105、第一二级乙炔干燥塔106和第二二级乙炔干燥塔107均设有氮气置换口，所述的氮气置换口连接氮气加热器108，加热氮气；所述氮气加热器108设有进气口和出气口，并且加热器采用PLC自动调温控制；所述的一级乙炔干燥塔和二级乙炔干燥塔均与乙炔气柜相连；
[0072] 所述的第一一级乙炔干燥塔104、第二一级乙炔干燥塔105、第一二级乙炔干燥塔106和第二二级乙炔干燥塔107均与水分检测仪109相连，时刻监测乙炔气中的水含量。
[0073] 所述的第一乙炔固碱干燥塔102和第二乙炔固碱干燥塔103的入口端均连接乙炔站101的乙炔输入管道。
[0074] 所述的第一一级乙炔干燥塔104、第二一级乙炔干燥塔105、第一二级乙炔干燥塔106和第二二级乙炔干燥塔107均为分子筛干燥塔。
[0075] 所述的乙炔固碱干燥塔102和103，包括塔体6，所述塔体6的上下两端分别设有上封头5和下封头8；所述上封头5处设有进气口3，所述下封头8处设有出气口14；
[0076] 所述塔体6内设有填料支撑栅板12，所述填料支撑栅板12上填充有固碱填料，填料上方设有填料压板，用于压实填料；所述下封头8正中心位置设有排碱口10，所述排碱口10公称直径为100mm；所述填料支撑栅板12铺设有10目的不锈钢网；所述填料支撑栅板12的下部265mm处设有蒸汽夹套7，所述夹套7内径为1800mm，夹套7一侧设有蒸汽进口11，所述夹套7下部设有冷凝液出口9。
[0077] 所述上封头5的进气口3处设有缓冲板4。
[0078] 所述进气口3的公称直径为200mm；所述出气口14的公称直径为200mm；
[0079] 所述塔体6内部设有隔离板13，隔离板13将塔体及封头分为二个隔离的腔，隔离板13平面垂直于出气口14的中心线，距离出气口14法兰平面450mm。在出气口14一侧腔室设有氮气出口1，进气口3一侧腔室设有氮气进口。所述上封头5正中心位置设有公称直径为500人孔。所述填料支撑栅板12按照直径长度平分为三段。
[0080] 工作时，输送来含水量较高的乙炔气从进气口3进入，经过缓冲板4分散进入填料层，气体与填料层充分接触后，干燥的乙炔气体从出气口14输出，气体流经填料层底层时，将碱液滴带入下封头8与其接触，储存的碱液定期从排碱口10排出，在外界处于低温时，从蒸汽进口11通入蒸汽，使下封头8存碱排出进行收集。
[0081] 最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
