乙炔站设计(acetylene station design)

用电石制造管道乙炔、瓶装乙炔的生产站房设计。纯净的乙炔是无色无味的气体，分子结构不稳定，易燃烧爆炸。乙炔低热值为56440kJ／m³，氧气一乙炔火焰最高温度为3100℃，是工业上金属切割与焊接的重要物料。当冶金工厂无压缩焦炉煤气与天然气时常用乙炔作钢坯表面清理与切割、废钢切割与机修切焊的燃料，消耗量可达每吨钢0．2～ 0.3m³。

冶金工厂乙炔的供应方式有乙炔站制备和使用乙炔瓶两种。

乙炔站设计内容主要包括乙炔的制备方式、工艺系统与设备选择、站区组成与布置。

乙炔的制备方式 常用乙炔站的型式与特性见表1。(1)小型中压乙炔站。常为废钢切割间、连铸坯表面清理与切割、轧钢废品切割、机修切焊等车间单独分散设置。此类乙炔站因产量不大，污水与废渣处理设施往往不完善。(2)溶解乙炔站。生产瓶装乙炔或增设管道乙炔。瓶装乙炔使用安全，供应灵活，乙炔站的服务范围大。溶解乙炔站产量比较大，乙快气经化学净化，站区的污水、废渣处理设施比较完善。(3)低压乙炔站。不生产瓶装乙炔，其它部分的生产方式同溶解乙炔站。

 
温度／℃

    压    力／MPa
 

    O．1

    O．2

    O．3

    O．5

    1．O

    1．5

    2．O

    2．5

    3．O

 
    O
    5
    10
    15
    20
    25
    30
    40

 
    O．0499
    O．0419
    O．0354
    0．0293
    O．0240
    O．0193
    0．0154
    O．0090

 
    O．0943
    O．0821
    O．0715
    0．0620
    O．0537
    0．0461
    O．0394
    O．0284

 
    O．136l
    0．1180
    O．1050
    O．0924
    O．0812
    O．0708
    O．062l
    O．0465

 
    O．2076
    O．1792
    O．1568
    0．1387
    O．1226
    0．1091
    O．9740
    O．0797

 
    0．4532
    O．3851
    O．3308
    O．2886
    0．2524
    O．2231
    O．1982
    O．1 594

 
    0．7857
    O．6496
    O．5479
    0．4706
    0．z1062
    O．3558
    O．3136
    O．2490

 
 
    O．9986
    O．8254
    O．6987
    O．5936
    0．5143
    O．4489
    O．3515

    
 
 
 
    O．9873
    0．8270
    O．7082
    O．6117
    O．4704

 
 
 
 
 
    1．1174
    O．9468
    O．8098
    O．6108

乙炔瓶是一种特殊的中压容器，瓶内充填多孔硅酸钙填料，填料中浸润丙酮等有机溶剂，乙炔在丙酮中的溶解度很大，而且随温度、压力的变化而变化(表2)。利用这一特性，加压充瓶时乙炔大量溶解在丙酮里，减压时乙炔即从瓶中释放出来。这是溶解乙炔的生产工艺。

工艺系统与设备   以溶解乙炔站为例，其流程如图。筒装电石在电石库内开筒、破碎、筛分。小块电石包括部分粉料装入吊筒内用提升机送至乙炔发生器上部，再用加料设备间歇加入发生器内。发生器里电石与水反应生成乙炔。从发生器出来的乙炔经水封送入储气柜，在化学净化器里用清净剂清除乙炔中的氨、硫化氢、磷化氢等有害杂质，并脱除臭味。用压缩机将净乙炔压至1．5～2．5MPa，并在充填台充瓶外销，也可用水环压缩机将其压至0．1MPa用管道送至用户。

为防止乙炔在压缩过程中分解爆炸，充瓶用的压缩机应是低压缩比、低转速的专用压缩机，一般常用100r／min的三级活塞式压缩机，其压缩后的乙炔温度不高于100℃。

充瓶时，乙炔溶解在丙酮里，并放出溶解热1450．12kJ／(kg•mol)。溶解过程进行得比较缓慢，每瓶充瓶速度要严格控制在0．8m³／h以下，且乙炔瓶的壁温不得超过40℃，为此气瓶架上设有喷水冷却装置。充瓶终止压力随温度而异，在15℃时静止压力不大于1．55MPa。瓶装乙炔的充填量也可以用称重法确定，通常每瓶装乙炔7kg。

发生器排出的废渣主要成分为氢氧化钙，经沉淀沥干后可做建筑材料。澄清后的水可循环使用。澄清池分数格交替使用。废渣用吊车吊运。

溶解乙炔站内设有汇流排回收空瓶内残存的乙炔，还设有空瓶检修与试压设备。乙炔瓶的丙酮灌装设有专用储槽、丙酮装瓶设备与称量设备。

站区组成与布置   乙炔站常由电石库、发生问、净化问、压缩间、充填台、水与渣处理设施组成。

乙炔站的生产能力按下式计算确定

式中Q为乙炔站的生产能力，m³／h；K为同时系数，一般为0．8；≥：为各乙炔用户用量之和，m³／h，统计时主要用户取最大量，其它用户取平均量；1．13为考虑额外量与漏损量的系数。

每个乙炔站的发生器一般选用同类设备，总台数不宜超过4台。

站址宜设在工厂全年最小频率风向的上风侧，远离有明火的车间，不宜设在易被水淹没的低洼地带。电石库要防潮，其地坪应有必要的高度，库内不允许有水管、蒸汽管道通过。

安全要求   乙炔站属易燃易爆的生产场所，站区设计须特别注意安全措施。电石库、发生间、净化间、压缩与充瓶问等厂房须按防爆建筑设计。储气柜设有高、低位控制装置，低位时应切断压缩机电源，高位时应停止发生器进料。

乙炔易与铜、银、汞等反应生成乙炔一金属化物，具有爆炸危险性。因此生产与输送乙炔的设备禁止使用含铜70％以上的材料制造，也不得使用银焊条来焊接设备。

乙炔管道设计时要考虑流速与管径的限制，车间管道流速不得超过8m／s，站内管道流速不得超过4m/s。压力在0．15MPa以下的中压乙炔管道内径不大于80mm。管道须有排水坡度与防静电积聚装置。

乙炔设备开工、检修或化学净化剂再生时须将残存在设备、管道内的乙炔吹扫干净，乙炔站须有氮气气源与吹扫管路装置。