工业防毒 课程设计说明书
题目 电石法乙炔生产中气体的净化 学院 班级 姓名 学号 指导老师 2012.1.5
目 录
第一章 净化方法概述 ................................................... - 1 1、吸收的概述 ..................................................... - 1 2、吸收的定义 ..................................................... - 1 3、吸收的分类 ..................................................... - 1 4、吸收的设备 ..................................................... - 2 5、吸收的特征 ..................................................... - 2 6、吸收的优缺点 ................................................... - 3 第二章 吸收的基本理论 ................................................. - 3 1、气液相组成的表示方法 ........................................... - 3 2、吸收过程的相平衡关系 ........................................... - 3 3、吸收过程的机理——双膜理论 ..................................... - 5 4、传质过程的机理——物质扩散 ..................................... - 6 5 、影响吸收的因素 ................................................ - 7 6、化学吸收 ....................................................... - 8 第三章 电石法乙炔生产工艺背景 ......................................... - 9 1、电石法乙炔生产工艺流程 ......................................... - 9 2、电石法乙炔生产工艺的原理 ...................................... - 10 3、有害气体及其最大允许量 ........................................ - 11 第四章废气的净化工艺 ................................................. - 12 1、废气的净化工艺种类 ............................................ - 12 2、净化工艺的比较 ................................................ - 14 3、液体喷淋式净化 ................................................ - 15 4、影响液体喷淋式净化的主要因素 .................................. - 16 5、次氯酸钠溶液配制 .............................................. - 16 6、清洗和配制的过程注意事项 ...................................... - 19 参考文献 ............................................................. - 21 -
第一章 净化方法概述 1、吸收的概述
含有毒气体 A 和其他气体 B 的混合气体自吸收设备底部进入， 选择一种吸收剂 C 从设备顶部喷淋。 通过气液相的接触，吸收剂 C 选择性地吸收易溶气体 A，组成 的溶液由底部排除，而难于被吸收的气体 B 从设备顶部排出。 在吸收操作中，混合气体中易被吸收组分 A 称为溶质，或吸收 质，难于被吸收的气体 B 称为惰性气体。吸收剂 C 又称为溶剂，与 被吸收组分 A 组成溶液。惰性气体 B 及吸收剂 C 各为组分 A 在气相 及液相中的载体。
2、吸收的定义
用液体吸收剂吸收气体的过程称为吸收。 吸收是质
量传递的一种形式，这种质量传递是指物质通过相界面的扩散，是混合气 体中有害组分从其浓度较高的气相，传递到浓度较低的液相中的过程。 吸收作为一种单元操作过程， 应用于分离混合气体， 近年来广泛应用于气体的净化； 有害气体的液体吸收，是根据混合气体中各组分在液体中溶解度的不同，有选择地清除 某种气体组分的过程；被溶解的气体从溶液中释放出来的过程称为解吸。
3、吸收的分类
吸收操作可分为物理吸收和化学吸收。 物理吸收指气体的溶解不伴随有化学反应，所以又称为简单吸收。在物理吸收时， 惰性气体和吸收剂是不消耗的。 当吸收过程伴有化学反应时为化学吸收。 可以是溶解的气体与吸收剂或溶于吸收剂 中的其他物质进行化学反应，也可以是两种同时溶进去的气体发生化学反应。如用各种 酸溶液吸收 NH3，用碱溶液吸收 SO2、CO2、H2S 等过程，均属化学吸收。在化学吸收时， 吸收剂和被吸收组分能够发生化学作用。在气体净化中，通常使用化学吸收多于物理吸 收。 在吸收操作中，如果气相中只有一种组分能明显地被已给定的吸收剂所吸收，为单 组分吸收；若气相中多种组分同时被吸收，则为多组分吸收。 吸收过程是个放热过程， 若有化学反应存在， 还要放出反应热， 使得操作温度升高，
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这类吸收有明显的温度变化，称为非等温吸收。在净化气体方面，通常被吸收组分浓度 较低，且吸收剂用量较大，温升并不显著，所以一般可认为是等温吸收。
4、吸收的设备
气体吸收设备大致可分为塔器和其他设备。塔器类主要包括喷淋塔(俗称空塔)、填 料塔、板式塔、湍球塔、鼓泡塔等； 其他设备也很多， 如列管式湿壁吸收器、 文丘里喷射吸收器、 喷洒式吸收器等设备。 就其结构形式和操作方法，基本上可分为两大类：一类 填料塔、一类板式塔。 （1）填料塔 填料塔广泛用于气体吸收或其他传质过程， 以及气 流和液流之间的反应过程。 即填料塔在塔内装有一定高 度的填料层，液体从塔顶沿填料表面呈膜状向下流动， 气体则呈连续相由下向上同液膜逆流接触， 或由上而下 与液膜顺流接触，以发生传质过程。 塔内气相与液相的组成是沿塔高连续变化的。 （2）板式塔 板式塔内装有若干层塔板，液体靠重力自塔顶流向塔底，并在塔板上保持一定液层 厚度，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上液层，在塔板上气液相进行传质及传热。 根据板式塔的结构特点，可将其分为有溢流装置和无溢流装置两类。有溢流装置的 板式塔又可分为鼓泡型塔板（如泡罩塔、筛板塔、浮阀塔等）和喷射型塔板(如舌形塔、 浮
动舌形塔等） 溢流装置的板式塔在塔板上开有筛板或栅缝，气液两相逆流通过时，形成了气液的 上下穿流，因此又称为穿流板塔。在板式塔内，气相和液相的组成是呈阶梯式变化的。
5、吸收的特征
吸收过程的进行具有静力学和动力学特性。 (1)吸收静力学。即液相与气相间的平衡，这种平衡状态是在两相间经过极长时间 的接触后才建立起来的。相间的平衡是由吸收质和吸收剂的热力学性质所决定的，并与 其中一相的组成、温度及压力有关。 (2)吸收动力学。即质量传递过程的速度，它取决于过程的推动力，吸收剂、溶质
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和惰性气体的性质，以及两相间的接触方式。在吸收设备中，推动力通常是随着设备的 长度而变化，并取决于两相相互运动的特征(如逆流、并流、错流等)。
6、吸收的优缺点
优点：有物理均匀吸附的、化学快速分解的、处理量大、化学稳定性高、安全性、 可靠性、净化设备结构简单、经济性、可反复利用的长期吸收分解的净化气体方法。 缺点： 吸收效率净化效果不是最好， 吸收剂可能引起化学反应， 带来二次有害物质， 需要较长的吸收时间。
第二章 吸收的基本理论 1、气液相组成的表示方法
（1）质量分数和摩尔分数 质量分数、摩尔分数为一相组分的质量或摩尔数对该相的总质量或总摩尔数之比。 质量分数：
yA GA / G
摩尔分数： （2）质量浓度和摩尔浓度
y A nA / A
某单位体积所含组分的质量或摩尔数，即为质量浓度和摩尔浓度。 质量浓度： 摩尔浓度：
C A GA / V
C A nA / V
（3）比质量分数和比摩尔分数 某组分的质量或摩尔数与此相中除此组分之外的质量或摩尔数之比。 比质量分数：
Yi
Gi G Gi
ni n ni
比摩尔分数：
Yi
2、吸收过程的相平衡关系
（1）吸收的相平衡关系概述
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吸收的相平衡关系，是指气液两相达到平衡时被吸收组分在两相中的浓度关系。 平衡分压：平衡时，溶液上方吸收质的分压。 对于任何气体在一定条件下，在某种溶剂中溶解达到平衡时，其在气相中的分压是 一定的。 平衡溶解度： 在一定量吸收剂中溶解的吸收质的量， 平衡溶解度是吸收过程的极限。 平衡溶解度的大小，随物系、温度、压强的变化而变化。通常温度上升，气体的溶 解度显著下降；而压力上升，气体溶解度则有所增加。 吸收过程进行的方向与极限取决于溶质(气体)在气液两相中的平衡关系。 p 表示在吸收过程中溶质在气相中的实际分压； p*表示平衡分压； p＞p*时，溶质便由气相向液相转移，吸收； p＜p*时，溶质便由液相向气相转移，即吸收的逆过程，称为解吸(或脱吸)。 p＝p*时，处于
气液平衡状态。 （2）亨利定律 当气相总压不太高时，在一定温度下，气、液两相达到平衡时，溶质在液相中的浓 度 c 和它在气相中平衡分压 p*成正比，这就是亨利定律。 适用条件： 亨利定律仅适用于理想溶液， 任何极稀的溶液都近似于理想溶液， 因此， 亨利定律也可适用于稀溶液，而且溶液越稀越准确。 1)液相浓度以单位体积含溶质的摩尔数表示
p*
C H
式中 p*——溶质气体在溶液表面上的平衡分压，Pa； C——溶质气体在溶液中的浓度，kmol／m3； H——溶解度系数，kmol/ 2）液相浓度用溶质气体的摩尔分数表示
p* Ex
式中 E——亨利系数，Pa；
x——溶质气体在液相中的摩尔分数。
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y* mx
3)气相浓度用摩尔分数表示 式中 y*——溶质气体在溶液表面上的平衡浓度，用摩尔分数表示
x——溶质气体在液相中的摩尔分数；
m——相平衡常数。 4)用比摩尔分数表示
Y* mX 1 (1 m) X
式中 Y*——溶质提提在溶液表面上的平衡浓度，以比摩尔分数表示； X——溶质气体在液相中的比摩尔分数。
3、吸收过程的机理——双膜理论
吸收是吸收质从气相传递到液相的扩散过程。 这种物质传递是通过气液两相界面完 成的。 在含有两个或两个以上组分的混合体系中，如果存在浓度梯度，某一组分（或某些 组分）将有高浓度区向低浓度区移动的趋势，该移动过程称为传质过程。 物质传递的三个步骤： （1） 扩散物质从一相的主体扩散到两相界面（单相中的扩散） ； （2） 在界面上的扩散物质从一相进入另一相（相际间传质） ； （3 ）进入另一相的扩散物质从界面向该相的主体扩散（单相中的扩散） ； 双膜理论的基本论点（假设）: （1）气液两相存在一个稳定的相界面，界面两侧存在稳定的气膜和液膜。膜内为 层流，A 以分子扩散方式通过气膜和液膜。 （2）相界面处两相达平衡，无扩散阻力。 （3）有效膜以外主体中，充分湍动，溶质主要以涡流扩散的形式传质。
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相界面 气 膜 溶 质 A 在 气 相 中 的 分 压 液 膜
pA pA,i cA,i
气相主体
液相主体
溶 质 A 在 液 相 中 的 摩 尔 cA 浓 度
传质方向
图
双膜理论示意图
4、传质过程的机理——物质扩散
在吸收操作中，吸收质从气相转移到液相的传质过程是借助扩散作用实现的，所以 说传质过程的基础是物质的扩散，故传质过程又称为扩散过程。 双膜理论指出吸收质经过气膜和液膜时是分子扩散， 分子扩散常发生在静止的或垂 直于浓度梯度方向作滞流的流体中。 只有物质在相间的分配处于不平衡状态时，才能使物质由一相传递到另一相，传质 的方向或扩散的方向，总是从高浓度向
低浓度转移。 (1)吸收质 A 通过气膜的稳定扩散 假定吸收质 A 组分通过惰性气体 B 的扩散是不随时间变化的稳定扩散， 其扩散速率 即单位时间经过单位传质面积的物质量，与组分 A 在扩散方向上的浓度梯度成正比。其 数学表达式为
D —— 物质在介质中的扩散能力，为物质的物理特性之一。其值主要与扩散物质 和介质的种类、温度、压力有关，而与气体的浓度关系不大。扩散系数 D 随温度的
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升高和压力的降低而增大。 PA —— A 组分在气相主体中的分压，Pa； PAi —— A 组分在相界面的分压，即平衡分压，Pa； (2)吸收质 A 通过液膜的稳定扩散 液体中分子扩散的速率，是按吸收质 A 通过相对静止溶剂的扩散速率计算的 。其 数学表达式为
NA
DAC (CA C C ) (CAi CA ) Z LCC m
ZL——液膜厚度，即扩散距离，m； CAi——组分 A 在相界面和液相主体中的摩尔浓度，kmol/m3 Cc——吸收剂 C 在液相中的摩尔浓度，kmol/m3 Ccm——吸收剂 C 在相界面和液相主体中两处浓度的对数平均值，kmol/m3
5 、影响吸收的因素
有害组分的吸收量，即单位时间的传质量 G，可用数学式表示
G KFC
式中 G——单位时间的传质量，kmol/h； K——吸收总系数，kmol/m2*h； F——垂直于吸收方向的面积，或气液接触表面积，m2； △C——传质推动力，浓度差，无因次。 （1）浓度差△C 的影响 在吸收净化操作中， 根据净化要求， 操作条件是规定好的， 因此推动力也就决定了。 气相与液相的浓度，沿着其运动的接触表面而变化。因此，传质的推动力沿接触表 面通常也是发生变化的，所以一般在计算时应用推动力的平均值。 如果要增大吸收的推动力，可采用以下几种方法：降低系统温度，可使平衡线接近 横坐标；增加系统的压力；选择对吸收质溶解度更大的吸收剂；适当地增加吸收剂的用 量等；采用化学吸收也可以增加吸收速率。 (2)传质面积 F 的影响 吸收设备中其气、液两相在相互运动时的接触面积为传质面积。 因其运动的接触面通常是变化的，所以，无论在设计或操作过程中，都力求在较小 的吸收空间内得到比较大的传质面积。
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(3)吸收总系数 K 的影响 影响吸收总系数的因素十分复杂。如物料的性质、设备的形状和尺寸、物料的流动 速度等， 对其影响都很大。 物料和设备决定后， 流速的影响十分重要。 在一定的范围内， 随着流速的增加，吸收总系数也增大。 吸收系数的求取，一般通过中间试验或生产设备实测而得，亦可以相似理论整理实 验数据，由准数方程式算出。如有适合于该情况下的吸收系数，也可采用。
6、化学吸收
（1）化学吸收与物理吸收相比，
具有以下优点 1）溶质进入溶剂后，因化学反应而消耗掉的单位体积溶剂能够容纳的溶质量增多。 表现在平衡关系上是溶液的平衡分压降低，甚至可以降到零，从而使吸收推动力大大增 加。 2）如果化学反应进行很快，相界面附近溶入的气体将会很快地被消耗掉，则液膜 吸收阻力大大降低，甚至降为零，致使吸收系数增大，吸收速率增加。 3）化学吸收使得填料表面有效面积变大，因为物理吸收中部分液体在填料表面会 停滞不动或缓慢流动，使其表面液体饱和，不能成为传质表面。 （2）化学吸收机理 对于化学吸收，除考虑扩散速率外还有化学反应动力学问题。 吸收操作中的化学反应有许多种。对于比较简单而有代表性的两分子反应即：A+B →C，若反应产物仍然保留在液相中，其吸收过程要经历以下五步： 1)组分 A 从气相主体通过气膜向气液相界面扩散； 2)组分 A 在液膜向反应带扩散； 3)溶剂中的反应组分 B 从液相主体向反应带扩散； 4)组分 A 和组分 B 在反应带中进行化学反应； 5)反应产物 C 自反应带向液相主体扩散。 被吸收的气体组分和吸收剂(或它的活性组分)之间在液相进行反应， 组分的一部分 转变成化合态，致使液体中游离的组分浓度降低。由此导致了浓度梯度的增大，造成液 相中的吸收速率大于物理吸收时的速率。 化学反应速度越快，组分转变成化合态的速度也越快，液相中的吸收速率也就越大 于物理吸收时的速率；反应速度很大时，组分达到气液相界面就参与反应，这时液膜阻 力为零； 反应速度很慢时， 化学吸收速率比物理吸收速率快得不多， 甚至可以忽略不计，
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这时就如同物理吸收。
第三章 电石法乙炔生产工艺背景 1、电石法乙炔生产工艺流程
（1）电石破碎部分 散装电石由铲车加入上料溜子，经粗破机破碎后的电石由 1#皮带机（桶装电石可 直接）加到入分料溜子，经 2#皮带机，再经电磁除铁器除铁后，一起送至细破机经细 破后的电石，由 3#皮带机,再经电磁除铁器进一步除铁后传送至料仓。 （2）乙炔发生、清净部分 料仓内的电石由往复式给料机加至 4#皮带机，输送至加料皮带机，加料皮带机为 正反转，每台皮带机负责两台发生器加料，加料皮带机定时将电石加到加料斗内，用 N2 置换合格后，打开上贮斗活门，将料加至上贮斗，再经下贮斗活门拉料至下贮斗。下 贮斗内电石经振动加料器连续加入发生器内，电石在发生器内遇水迅速分解，产生的乙 炔气经渣浆分离器进入正水封，由正水封出来的气体进入水洗塔与废次氯酸钠接触，预 清净后经冷却塔用井水冷却后少部分进入气柜，大部分去水环压缩
机。压缩后的乙炔气 进入气水分离器，分离出来的水经过水冷却器用冷冻站来的 5℃水冷却后回到水环压缩 机循环使用。从气液分离器出来的乙炔气进入 1#清净塔，在清净塔内与来自 2#清净塔 的清净溶液逆流接触，除去 S、P 等杂质，然后再到 2#清净塔，在塔内与来自次氯酸钠 高位槽的新鲜次氯酸钠液逆流接触，进一步除去 S、P 等杂质。经清净后的乙炔气带酸 性，酸性乙炔气由第二清净塔顶逸出，进入中和塔，用 NaOH 碱液中和清净过程中产生
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的酸性物质，中和后的乙炔气进入到列管式冷却器用 5℃水冷却，冷却除水后送至乙炔 合成岗位。 为维持发生器压力稳定，设有安全水封与逆水封，当发生器内压力过高时，安全水 封起泄压作用；相反，当发生系统压力低时（尤其是停车时） ，乙炔气由气柜经逆水封 进入发生器保持发生器正压。 电石分解时放出大量的热，因此要不断往发生器中加水维持温度，并补充消耗的水 分，电石分解后的稀电石渣浆，从溢流管不断流出经渣浆槽由渣浆输送泵打到纯碱厂， 浓渣浆由发生器底经排渣阀门定时排到渣浆池，再由浓渣泵打到渣浆槽。 (3)次氯酸钠系统 浓碱槽内浓度为 32％的 NaOH 碱液用碱泵抽到稀碱液配制槽用水稀释， 配制成 1.4～ 1.7％的碱液，用碱泵打到高位槽，然后与水和来自氯气缓冲罐来的氯气分别经转子流 量计计量，按配比同时进入文丘里配制器。配成的次氯酸钠进入贮槽，由泵打至次氯酸 钠高位槽,再由泵打到 2#清净塔，从 2#清净塔底部流出后，由泵打到 1#净塔，1#清净 塔底部流出的次氯酸钠含有效氯很低，称为废次氯酸钠，由泵打到水洗塔，起到预清净 作用，从水洗塔和冷却塔底部出来的液体进入废次氯酸钠贮槽，用泵打入发生器内。 (4)中和系统 浓碱由浓碱槽经泵打入中和塔，与水配成 14～17％的碱液，该碱液自身循环使用。 当 NaOH≤5％或 Na2CO3 冬季≥12％；夏季≥14％时换碱。 （5）除尘系统 含尘气体由各点吸尘罩吸入后，进入旋风分离器分离下来的大颗粒固体，由底部定 期排出，气体由风机吸入；排至除尘机组经水润湿后成为渣浆液流入渣浆地池，经渣浆 泵打入渣浆高位槽，由渣浆岗位处理。
2、电石法乙炔生产工艺的原理
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电石与水作用生成乙炔气并放出大量热量，由于电石中有多种杂质，也与水反应， 生成相应的杂气。 主要反应： CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2↓ + 副反应： CaO + H2O → Ca(OH)2↓ + 62700 J MgO + H2O → Mg(OH)2↓ + 40713.2 J CaS + 2H2O → Ca(OH)2↓ + Ca3P2 + 6H2O → 3Ca(OH)2↓ + Ca3N2 + 6H2O → 3Ca(OH)2↓ + Ca2Si + 4H2O → 2Ca(OH)2↓ + Ca3As2 + 6H2O → 3Ca(OH)2↓ + H2S↑ 2PH3↑ 2NH3↑ SiH4↑ 2A
sH3↑ C2H2↑ + 127072 J
由以上可以看出，副反应生成大量气体，其中硫化氢、磷化氢等对合成氯乙烯的触 媒有害，必须在送至合成工序之前加以清除。
3、有害气体及其最大允许量
由于电石中还有很多杂质，而且很多杂质也与水反应，生成相应的有害气体。有害 气体包括硫化氢、磷化氢、氨气、氯气、乙炔等。 硫化氢是一种无色易燃气体，引燃温度 260℃，有毒、具强刺激性，是一种强烈的 神经性毒物。硫化氢属于还原性气体，在水中溶解度较大，属酸性气体，能与碱发生反 应。磷化氢是一种无色极易燃气体，燃点极低，100℃时就能自燃。磷化氢又是一种有 类似大蒜气味的剧毒气体，10mg／m3。接触 6h，有中毒症状；409～846mg／m3 时，0.5 —1h 发生死亡。磷化氢也属于还原性气体，在水中溶解度较小，不溶于热水，微溶于 冷水。由于硫化氢、磷化氢的上述基本理化特性，若不净化粗乙炔气以除去这些杂质， 一方面气体的高毒性将会使生产人员造成中毒危险，也会对使用人员造成威胁，同时在 切割及焊接时硫磷可能会转移到金属之中，使焊缝等质量变坏等。另一方面，由于后续 工艺是压缩，压力达到 2.5MPa，再后面均是带压状况，压力越高燃点更低，尽管压缩 机的气缸设计最高排气温度为小于 90℃，但在生产中，由于设备长期运行，状况可能 会下降，无论是在压缩机的气缸中、压力管道中、还是充装入瓶运输等过程中都有极易 产生爆燃等危险情况。因此粗乙炔气必须净化以除去杂质硫化氢、磷化氢气体。电石往 往含有磷、硫等杂质，与水作用会放出磷化氢和硫化氢，当磷化氢含量超过 0.08％，
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硫化氢含量超过 0.15％时，容易引起自燃爆炸。
气体名称 乙 炔
最大允许浓度（mg/m 空气） 500 10 0.3 1.0
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硫化氢 磷化氢 氯 气
第四章废气的净化工艺 1、废气的净化工艺种类
（1）干式净化 以固体净化剂氯化铁(FeCI3)为氧化剂，氧化汞、氧化铜为催化剂，以硅藻土为载 体的固体型氧化剂等。其中主要成分三氯化铁使乙炔气中的 PH3 和 H2S 被氧化，主要反 应原理： FeCl3 + PH3 + H2O → FeCl2 + H3PO4 + HCl
FeCl3 + PH3 → FeCl2 + P + HCl FeCl3 + H2S+ H2O → FeCl2 + H2SO4 + HCl FeCl3 + H2S → FeCl2 + S + HCl 以乌鲁木齐溶解乙炔气厂使用干式净化工艺的实践，固体净化的净化效果不理想， 由于更换固体净化剂的劳动强度大，更换时间、标准不规则，有时重复使用再生后的净 化剂，这样就有可能造成某一批产品净化质量不合格。固体净化剂虽可再生重复使用， 反应式如下： FeCl2 + HCl + O2 → FeCl3 + H2O FeCl2 + O2 → FeCl3 + Fe2O3 FeCl2 + H2O → FeCl3 + Fe2O3 由于氧化时有固态 P、S 析出
．还原时受载体和固态 P、S 的阻碍，使再生不可能彻 底，所以净化剂的净化能力逐次降低。干式净化具有投资小、设备简单，工艺操作简便 的特点。它的设备是由两个串联的容器组成，容器内有二、三层隔板，隔板上有均匀的 钻孔。 乙炔气经干燥器干燥后由净化容器底部进入容器， 气体均匀通过净化剂， 除去 S、
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P 进入压缩机。干式净化弊大于利，国内溶解乙炔行业已不采用这种工艺和设备。 （2）湿式净化 鸟鲁术齐溶解乙炔炔气厂在乙炔净化工艺技术改造中使用的是丹东北二机械有限 公司制造的液体净化设备，这套设备的结构和干式净化设备基本相同，有一个净化容器 和中和容器，净化剂采用浓硫酸溶液，其反应原理： H2SO4 + PH3 → S + H2O + H3PO4 H2SO4 + H2S → SO2 + H2O + S 可看出在净化过程由有酸产生，然后用强碱(NaOH)中和乙炔中的酸： NaOH+ H3PO4 → Na3PO4 +H2O，乙炔靠发生器中电石和水反应产生的压力(低压工艺流程不能使用该设 备)，由净化器上部通过插入酸液中的管道放出，在酸液中连行净化，然后，经过净化 的乙炔气再从净化器上部进入中和器除去酸液(中和反应形成盐)。 净化器中的硫酸浓度 必须在 96％以上才有净化效果。 这套设备从工艺上讲也有简单易于操作的优点，但更换酸液较危险．酸液的利用率 低， 同时需要乙炔有较高的压力， 净化质量保证系数小。 中和器的盐含量如果达到 10％ 以上，在 1℃时就有可能在精气管道中结晶，堵塞管道。因此，从生产实践看不宜广泛 推广应用这套净化设备和工艺。
（3）液体喷淋式净化 我国生产溶解乙炔近 30 年历史，从大量的生产中，溶解乙炔的净化采用液体喷淋 式净化设备和工艺效果比较好。液体喷淋式净化原理与前两种相同，净化液可采用次氯 酸钠溶液，反应式为： NaClO + PH3 → H3PO4 + NaCl NaClO + H2S → H2SO4 + NaCl
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以氢氧化钠为中和剂，中和反应为： NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + H2O NaOH + H3PO4 → Na3PO4 + H2O 喷淋式净化设备结构较为复杂，前期投资大．它是用水泵将次氯酸钠溶液从净化塔 塔顶通过喷淋器喷下来，乙炔气由塔底上升，在堆积的瓷环中与喷淋到瓷环上的次氯酸 钠溶液反应，除去乙炔气中的杂质。这套净化工艺操作较为复杂，有两点应着重提出： ①首先应严格控制次氯酸钠溶液的浓度，有效氯含量不能大于 0.15％，一般在 0.085％ —0.l2％范围内，氯含量大于 0.15％容易形成氯乙炔，遇空气易着火和爆炸；②应控 制碳酸钠(中和反应后产生的盐)的浓度在 10％以内，达到或超过 10％就应及时换碱， 因为碳酸钠浓度达到或超过 10％， 1℃时容易产生结晶， 在 如在管道内
结晶就造成堵塞， 产生危险。 喷淋式乙炔净化工艺虽然操作复杂，但只要严格按照工艺流程操作，其安全性和净 化质量都有保证，运行费用也较低。因此老厂的技术改造和新建乙炔厂的净化系统采用 此类型设备和工艺将会取得满意的效果。
2、净化工艺的比较
（1）干式净化法 优点：干式净化具有投资小、设备简单，工艺操作简便的特点。它的设备是由两个 串联的容器组成，容器内有二、三层隔板，隔板上有均匀的钻孔。乙炔气经干燥器干燥 后由净化容器底部进入容器，气体均匀通过净化剂，除去 S、P 进入压缩机。 缺点：由于更换固体净化剂的劳动强度大，更换时间、标准不规则，有时重复使用 再生后的净化剂，这样就有可能造成某一批产品净化质量不合格。固体净化剂虽可再生
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重复使用，由于氧化时有固态 P、S 析出．还原时受载体和固态 P、S 的阻碍，使再生不 可能彻底，所以净化剂的净化能力逐次降低。 （2）湿式净化 优点：从工艺上讲也有简单易于操作 缺点：更换酸液较危险．酸液的利用率低，同时需要乙炔有较高的压力，净化质量 保证系数小。 中和器的盐含量如果达到 10％以上， 1℃时就有可能在精气管道中结晶， 在 堵塞管道。 （3）液体喷淋式净化 优点：喷淋式乙炔净化工艺虽然操作复杂，但只要严格按照工艺流程操作，其安全 性和净化质量都有保证，运行费用也较低。 缺点：喷淋式净化设备结构较为复杂，前期投资大．它是用水泵将次氯酸钠溶液从 净化塔塔顶通过喷淋器喷下来，乙炔气由塔底上升，在堆积的瓷环中与喷淋到瓷环上的 次氯酸钠溶液反应，除去乙炔气中的杂质。 综上所述，液体喷淋式净化装置能有效的、经济的去除混合气体中的废气。
3、液体喷淋式净化
液体喷淋式净化装置一般采用次氯酸钠溶液， 作为净化剂来净化粗乙炔气中的杂质 硫化氢和磷化氢气体。次氯酸钠是一种次氯酸的不稳定盐，其分子式为 NaCIO，分子量 74.5，在受热时易分解，是一种强氧化剂。次氯酸钠净化是利用次氯酸钠的强氧化性， 来氧化气体中的还原性杂质硫化氢和磷化氢气体并除去的过程，其反应方程式为： NaClO + PH3 → H3PO4 + NaCl NaClO + H2S → H2SO4 + NaCl 反应过程中产生酸，为了除去出口气体中夹带的酸雾，净化塔后再设中和塔，通过 NaOH 溶液的中和，来确保净化气体的洁净。 OH + H → H2O 配制的次氯酸钠溶液的浓度为 0.85‰--1.2‰，通过次钠循环泵将适量的次氯酸钠 溶液吸人吸收液中，从净化塔的顶部进入液体分配器，经分配器均匀地分布于塔中填料 的上部，并沿填料缓缓流下。粗乙炔气体从塔的填料层底部
进入并沿填料向上运动，在 填料层表面与次氯酸钠溶液逆流接触反应，使乙炔气体到塔顶时杂质气体被除去，多余 的少部分水通过液位控制器排出塔外。同样，经净化塔出来的乙炔气体进入中和塔，在 塔中填料层表面与一定浓度的循环碱液(5％--10％NaOH)逆流反应，中和后成为合格洁
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净的气体去压缩工序，至此完成粗乙炔气体的净化过程。
4、影响液体喷淋式净化的主要因素
（1）次氯酸钠的有效氯含量 有效氯高即次氯酸钠含量多，则氧化能力强，硫、磷等杂质除去得彻底，清净结果 好，但有效氯含量过高，因氧化能力过强，反应过于激烈，副反应多，对乙炔反而有影 响，生产操作也不安全。 （2）次氯酸钠的 PH 值： PH 值高说明碱性大，次氯酸钠在碱介质中稳定性大，而氧化能力低，清净效果差， 若 PH 值低于７呈酸性，次氯酸钠氧化能力强，硫、磷等杂质除去得彻底，但反应太激 烈，对安全有威胁，同时乙炔中生成的氯化物的含量增高，影响乙炔的质量。
5、次氯酸钠溶液配制
用氯气与稀碱液配制而成。 NaOH + Cl2 → NaCl + NaClO + H2O 所用 NaOH 溶液浓度为 1.4～1.7％，配制后酸碱度（PH）控制在 7～9。 次氯酸钠是强氧化剂，有强烈刺激性，对人体有害。
表一 1.4％～1.7％碱液分析换算表 HCl 标准液（ml） 碱样品浓度（％） 35.50 1.40 35.76 1.41 36.02 1.42 36.28 1.43 36.53 1.44 36.79 1.45 37.05 1.46
HCl 标准液（ml）
37.31
37.57
37.82
38.08
38.34
38.60
38.86
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碱样品浓度（％）
1.47
1.48
1.49
1.50
1.51
1.52
1.53
HCl 标准液（ml） 碱样品浓度（％）
39.11 1.54
39.37 1.55
39.63 1.56
39.89 1.57
40.15 1.58
40.41 1.59
40.66 1.60
HCl 标准液（ml） 碱样品浓度（％）
40.92 1.61
41.18 1.62
41.44 1.63
41.70 1.64
41.96 1.65
42.22 1.66
42.48 1.67
HCl 标准液（ml） 碱样品浓度（％）
42.73 1.68
42.99 1.69
43.25 1.70
用移管吸取 10ｍl 样品，注入三角瓶中，加少许水及３～４滴酚酞指示剂，用 0.1N HCl 标准溶液滴定至红色消失为止，同时测定样品比重ｄ
V－滴定消耗 HCl 标准溶液体积（ml） N－HCl 标准溶液当量浓度（0.1N） 0. 04－氢氧化钠毫克当量（克）
表二 次氯酸钠有效氯分析换算表 Na2S2O3 BY（ｍｌ） 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 NaClO 样品（％） 0.00071 0.00142 0.00213 0.00284 0.00355 0.00426 0.00497 0.00568 0.00639 Na2S2O3 BY（ｍｌ） 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3.0 3.1 3.2 3.3 NaClO 样品（％） 0.01775 0.01846 0.01917 0.01988 0.02059 0.02130 0.02201 0.02272 0.02343 Na2S2O3 BY（ｍｌ） 4.9 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 NaClO 样品（％） 0.03479 0.03550 0.03621 0.03692 0.03763 0.03834 0.03905 0.03976 0.04047
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1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4
0.00710 0.00781 0.00852
0.00923 0.00994 0.01065 0.01136 0.01207 0.01278 0.01349 0.01420 0.01491 0.01562 0.01633 0.01704
3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 续表二
0.02414 0.02485 0.02556 0.02627 0.02698 0.02769 0.02840 0.02911 0.02982 0.03053 0.03124 0.03195 0.03266 0.03337 0.03408
5.8 5.9 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 7.0 7.1 7.2
0.04118 0.04189 0.04260 0.04331 0.04402 0.04473 0.04544 0.04615 0.04686 0.04757 0.04828 0.04899 0.04970 0.05041 0.05112
Na2S2O3 BY（ｍｌ） 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 8.0 8.1 8.2 8.3
NaClO 样品（％） 0.05183 0.05254 0.05325 0.05396 0.05467 0.05538 0.05609 0.05680 0.05751 0.05822 0.05893
Na2S2O3 BY（ｍｌ） 9.8 9.9 10.0 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 10.8
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NaClO 样品（％） 0.06958 0.07029 0.07100 0.07171 0.07242 0.07313 0.07384 0.07455 0.07526 0.07597 0.07668
Na2S2O3 BY（ｍｌ） 12.3 12.4 12.5 12.6 12.7 12.8 12.9 13.0 13.1 13.2 13.3
NaClO 样品（％） 0.08733 0.08804 0.08875 0.08946 0.09017 0.09088 0.09159 0.09230 0.09301 0.09372 0.09443
8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9 9.0 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7
0.05964 0.06035 0.06106 0.06177 0.06248 0.06319 0.06390 0.06461 0.06532 0.06603 0.06674 0.06745 0.06816 0.06887
10.9 11.0 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 11.6 11.7 11.8 11.9 12.0 12.1 12.2
0.07739 0.07810 0.07881 0.07952 0.08023 0.08094 0.08165 0.08236 0.08307 0.08378 0.08449 0.08520 0.08591 0.08662
13.4 13.5 13.6 13.7 13.8 13.9 14.0 14.1 14.2 14.3 14.4 14.5
0.09514 0.09585 0.09656 0.09727 0.09798 0.09869 0.09940 0.10011 0.10082 0.10153 0.10224 0.10295
用移液管吸取 5 毫升样品， 放入预先加有 2.5 毫升 10%盐酸溶液和 2.5 毫升 5%碘化 钾溶液的碘量瓶中，立即盖紧瓶塞，摇匀后用 0.01N Na2S2O3 标准溶液滴定至淡黄色，
加 1 毫升淀粉指示剂，继续滴定至蓝色消失，即为终点。 有效氯 Cl2=V×0.0071(%)，V—滴定消耗 Na2S2O3 标准溶液体积（毫升） 6、清洗和配制的过程注意事项 （1）开车前的准备工作 1）对所管设备：包括乙炔压缩机、压缩机水冷却器、次氯酸钠泵、发生器给水 泵、碱泵、浓碱槽、1.5％碱槽、碱高位槽、配制器、新次氯酸钠贮槽、次氯酸钠高位 槽、水洗塔、冷却塔、清净塔、中和塔、乙炔冷却器、废次氯酸钠贮罐及附属管路、阀 门、液面计、压力计、分析仪器等进行详细检查，是否严密不漏、灵活好用。 2）与调度联系，Cl2 压力是否正常。 3)浓碱抽入稀碱贮槽，配好 1.4~1.7％的碱液。 4)打开乙炔冷却器 0℃水和压缩机水冷却器 0℃水及各泵、压缩机的冷却水阀门。 5)往水分离器加入一定的水（与压缩机轴中心线大致等高） 。 6)与乙炔发生岗位联系，确定开车时间。 （2）开车
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1)1.5％碱液的配制：开碱泵自浓碱贮槽抽一定量浓碱至 1.5％碱液配制槽，然后 开水泵打水，所打水量根据原料碱浓度和所配碱浓度而定，最后浓度以
分析结果为准。 2) NaClO 的配制：先开水泵，将转子流量计调制一定刻度，再开碱泵，使 1.5％碱 液自高位槽回流，开 1.5％碱液转子流量计至一定刻度，最后开氯气转子流量计至一定 刻度。 3) 15％碱液的配制：开碱泵自浓碱贮槽抽取一定量的浓碱至中和塔，然后开水泵 根据原料浓度和所配碱浓度向中和塔送入一定量井水，浓度以分析结果为准。 4)打开次氯酸钠补给泵入口阀门，开动次氯酸钠补给泵，开出口阀门使次氯酸钠高 位槽有回流。 5)打开其它次氯酸钠泵的入口阀门，开动泵，开出口阀门调节流量，使各塔保持一 定液面。 6)开压缩机循环阀门、入口阀门，开动马达，开出口阀门。 7)调节循环阀门，保持一定压力，保证所需流量。 （3）正常操作： 1)经常检查所配次氯酸钠的 PH 值和有效氯含量，使之在规定范围内。 2)及时配置好 1.5％碱液。 3)根据规定及时更换中和塔碱液。 4)调节各塔、罐液面在所需规定范围内。 5)在规定最高压力下，根据合成需要调整乙炔气压力。 6)次氯酸钠高位槽保持回流，控制废次氯酸钠液面在规定范围内。 7)严格执行巡回检查制。 8)按时、如实填写原始记录表报。 （4）停车： 1)次氯酸钠配制系统停车时， 先停氯气， 经一段时间后再停 1.5％碱液， 最后停水。 2)水环压缩机停车： 打开循环阀门， 关闭出口阀门， 关闭电机开关， 关闭入口阀门， 关闭循环阀门，关闭冷却水阀门。 3)关闭各泵出口阀门，停泵，关闭各泵入口阀门。 4）如果冬季长期停车，各设备管路都要把液体放净。 （5）紧急停车： 临时短时间停车，只停水环式压缩机。
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参考文献
【1】《工业防毒技术》，高校安全工程指委会； 【2】《工业防毒实用技术》，孙宝林，中国劳动社会保障出版社； 【3】《工业防毒实用技术》，袁昌明，冶金工业出版社； 【4】校图书馆中的 CNKI 中国知网、维普、万方等数据库； 【5】中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 GB6819-2004 溶解乙炔「S」 ； 【6】中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 GB19106-2003 次氯酸钠「S」 ； 【7】化学工业部第十一化工建设公司 HGJ 211-85 化工 塔类设备施工及验收规范「S」 ； 【8】溶解乙炔安全管理规定，安监管司管二函字「2003」34 号。
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