浅析BDO生产工艺中乙炔气净化新方法
摘要：目前BDO的合成仍然以乙炔和甲醛为原料的炔醛法为主，但由工业电石产生的乙炔，均含有硫、磷、砷的氢化物，这些杂质必须从乙炔中除去，乙炔净化在BDO生产上一般采用高浓度硫酸净化法。但该法工艺复杂，废液废硫酸废碱液等不易处理、审批手续复杂等诸多不利。基于此，本文通过对BDO生产中乙炔气净化的现状进行分析，以及对环境和技术方面遇到的问题进行讨论，促进高纯度乙炔气净化方式的提出。
关键词：BDO；乙炔气；净化；方法
1、在BDO生产中废硫酸处理的问题
目前乙炔净化的工艺简图如图1。
在乙炔进行净化的过程中，粗乙炔气的净化设备主要是由水洗塔、酸洗塔、碱洗塔、硫酸配置槽、碱液配置槽和循环泵组成。硫酸通常是98%左右的高浓度硫酸，经过硫酸槽进行配置，然后经过循环泵到酸洗塔；烧碱的浓度通常是32%经过碱液配置槽配置，浓度在20%左右，让后泵至碱洗塔，能够对乙炔中的硫、磷等氢化物进行去除，因此，在进行生产的过程中一直采取此种工艺，能够有效的避免硫磷化合物对铜铋催化剂的损害。但是，在对乙炔气进行净化的过程中，需要用到高浓度硫酸，使用后成为废硫酸是非常危险的废弃物，难以进行处理，而且成本比较高。据统计，废硫酸在处理的过程中成本大概是3000元/t，如果生产10万tBDO，每个月将会产生300t废硫酸，每个月废硫酸的处理成本就是90万元。
2、BDO生产工艺中乙炔气净化措施的改进
改造后的工艺流程简图见图2。
改造后的工艺为：由次氯酸钠配置槽1、次氯酸钠溶液配置槽2分别配置成不同浓度的次氯酸钠溶液，分别泵至次氯酸钠一次洗塔、次氯酸钠二次洗塔。将未经净化的粗乙炔气与通过喷射器注入净化塔内的次氯酸钠溶液反应，除去大部分硫、磷化合物及电石灰等其他杂质。由次氯酸钠一次洗塔顶部派出的乙炔气进入次氯酸钠二次洗塔。二塔净化法中的次氯酸钠溶液是用喷射器把商品次氯酸钠溶液按照一定的比例配置而成。使用时用泵把净化塔底部的废液打入净化塔顶部，再通过喷射器按比例注入一股已经配置好的次氯酸钠溶液，反应完的部分废液排出净化塔。从图上就可以看出改造后的工艺简化了，原流程是酸碱分别储存和配置的。改造后的净化溶液只有次氯酸钠溶液一种，只是配置的浓度和反应原理不一样。此工艺只保留两个次氯酸钠净化塔，两个次氯酸钠溶液配置槽，一个次氯酸钠储备槽及四台循环泵。减少设备及土建的投资。
①改进后的流程操作要点：首先，在对次氯酸钠溶液使用的过程中，对其浓度比例进行计算，在化验合格之后使用泵将其打入净化塔。其次，在生产的过程中，只需要启动循环泵就行，溶液的流量可以根据乙炔气的量进行调整，一般情况下需要每隔半个小时对净化塔中的次氯酸钠溶液进行测量，判断有效氯的浓度。如果一号净化塔浓度低于0.05%，二号净化塔浓度低于0.03%，需要将塔内的溶液排掉三分之二，然后将配置槽中的新溶液进行注入，能够在生产中反复循环。在生产的过程中，对其进行规律的总结，在确保净化质量的基础上，找出最低浓度点，对排液的时间进行计算，使得排除的废水中含有次氯酸钠的浓度最低，能够有效的减少排放的损失。另外，排除的废弃次氯酸钠溶液能够在乙炔生产的过程中充当工艺水使用。
②净化剂采用的净化原理：在次氯酸钠净化塔中粗乙炔气中的主要杂质进行下列反应：
H2S+NaClO→H2SO4+NaCl
PH3+NaClO→H3PO4+NaCl
由上式中可以看出：净化反应主要取决于溶液中游离的次氯酸根的浓度，因此配置较高浓度的溶液较为有利，但是当浓度高于1.2%以上时，安全性能降低。所以我们目前配置的浓度最高不超过0.5%。另外，次氯酸钠原料的新鲜程度及溶液的pH值都直接影响净化的效果，实践证明，使用出厂7天以内、pH值为7～8的原料最佳。
③两种乙炔气净化方式的成本比较：根据相关的数据，在净化方式改造之前，每一千标方的乙炔气进行净化，需要消耗高浓度硫酸0.03吨，消耗烧碱溶液0.04噸。如果浓硫酸的价格按照300元/吨，烧碱溶液按照600元/吨。同时生产过程中的废硫酸溶液处理的成本也比较高，大概是3000元/吨。那么每一千标方的乙炔气净化的成本就是123元。
改造后每千标方乙炔气净化需消耗次氯酸钠溶液（原料有效氯浓度为11%）为0.06t。每吨次氯酸钠溶液按750元左右。每千标方乙炔气的净化成本为45元，仅为原工艺成本的36.6%。对于一个年产10万tBDO的装置来说每年可最少节约生产费用520.26万元。再加上土建上减少一座洗塔、两台循环泵等，最主要的是去除了废硫酸的处理环节，为企业创造了巨大的效益。
3、结束语
在1，4丁炔二醇生产的过程中，需要使用乙炔和甲醛作为原材料，在乙炔气中含有一些影响生产的杂质，在乙炔气使用之前需要对其杂质进行去除。传统的净化方式需要投入大量的生产成本，同时还会造成一定程度的环境污染。因此，需要对其净化方式进行改进，采用改造后的简化净化工艺，可有效减少设备和土建投资，降低工程成本，并减少占有空间和占地面积，降低生产运行成本，同时大大简化了环保、安全等手续的审批工作，经济效益明显。
参考文献：
[1]国内BDO行业现状及未来趋势浅析[J].刘勇.宁波化工.2017（02）.
[2]1，4-丁二醇（BDO）的应用与发展前景[J].陈海红.化工中间体.2013（07）.
[3]石油化工中BDO项目的工艺技术探析[J].丁建功.化工管理.2014（14）.
（作者单位：新疆美克化工股份有限公司）