CN103708455B - 制备电石的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制备电石的方法,包括:提供碳基颗粒和钙基颗粒,碳基颗粒和钙基颗粒的平均粒径不大于5毫米,含水量低于5%;将碳基颗粒和钙基颗粒进行混合处理,以便获得混合物料;将混合物料进行热解处理,以便得到高热值合成气体、焦油和热解固体产物,热解固体产物含有生石灰和选自焦炭、半焦和炭黑中的一种;将热解固体产物在温度不低于450摄氏度时输送至燃气熔分炉中,以便在燃气熔分炉中进行冶炼处理,并且获得电石。由此可以进一步提高热量利用率和生产效率,降低生产成本、降低能耗和污染。

Description

制备电石的方法
技术领域
[0001] 本发明设及化工领域,具体而言,本发明设及制备电石的方法。
背景技术
[0002] 电石即碳化巧(CaC2),上世纪中叶之前被誉为有机合成之母。目前主要用于生产 氯乙締基、醋酸乙締基和丙締酸基等系列产品,我国70%W上的PVC(聚氯乙締)生产源于电 石乙烘。电石对我国的经济发展具有十分重要的作用,近十余年来的产量不断增长,2012年 产量达1869万吨。
[0003] 尽管电石工业的发展已有100多年的历史,但其生产技术依旧比较落后。目前仍然 采用固定床(移动床)一块状原料一电弧加热的方法,该工艺反应溫度高(2000~2200摄氏 度),反应时间长(1~2小时),每吨电石(纯度80%)的能耗高达3250kw • h,热效率仅为50%。
[0004] 显然,我国的可持续发展战略迫切要求尽快解决电石生产的高能耗问题。
发明内容
[0005] 本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商 业选择。为此,本发明的一个目的在于提出一种制备电石的方法,利用该方法可W提高热量 利用率和生产效率,降低生产成本、降低能耗和污染。
[0006] 为此,根据本发明的一个方面,本发明提出了一种制备电石的方法,包括:
[0007] 提供碳基颗粒和巧基颗粒,所述碳基颗粒和巧基颗粒的平均粒径小于5mm,含水量 低于5%;将所述碳基颗粒和巧基颗粒进行混合处理,W便获得混合物料;将所述混合物料进 行热解处理,W便得到高热值合成气体、焦油和热解固体产物,所述热解固体产物含有生石 灰和选自焦炭、半焦和炭黑中的一种;将所述热解固体产物在溫度不低于450摄氏度时输送 至燃气烙分炉中,W便在燃气烙分炉中进行冶炼处理,并且获得所述电石。
[000引由此本发明实施例的制备电石的方法将原煤和生石灰进行共热解得到制备电石 的直接原料焦炭、半焦或者炭黑和生石灰的混合物,并进一步地利用该直接原料热送至燃 气烙分炉中制备电石。因此本发明实施例的制备电石的方法将电石原料的生产和电石的制 备结合在一起,由此可W进一步提高热量利用率和生产效率,W便进一步降低生产成本、降 低能耗和污染。
[0009] 另外,根据本发明上述实施例的制备电石的方法还可W具有如下附加的技术特 征:
[0010] 在本发明的一些实施例中,所述碳基颗粒是通过将碳基原料进行粉碎获得,所述 碳基原料为原煤、轮胎和生物质中至少一种;所述巧基颗粒是通过将巧基原料进行粉碎获 得,所述巧基原料为生石灰、石灰石和熟石灰中的至少一种。由此可W进一步降低制备电石 的生产能耗。
[0011] 在本发明的一些实施例中,所述碳基颗粒和巧基颗粒的平均粒度均不大于2毫米。 由此可W进一步提高碳基颗粒和巧基颗粒接触面积和降低热解能耗。
[0012] 在本发明的一些实施例中,所述碳基颗粒和所述巧基颗粒按照质量比为1:0.8~ 2.8进行混合处理。由此可W进一步提高电石产率。
[0013] 在本发明的一些实施例中,所述热解处理在450~1000摄氏度下进行1小时。由此 可W进一步提高热解效率,节约热解能耗。
[0014] 在本发明的一些实施例中,所述热解处理在1000摄氏度下进行1小时。由此可W进 一步提高热解效率,节约热解能耗。
[0015] 在本发明的一些实施例中,所述冶炼处理是在1400~2000摄氏度下进行5~90分 钟。由此可W进一步提高冶炼效率,节约能耗。
[0016] 在本发明的一些实施例中,所述冶炼是在1600~1800摄氏度下进行10~20分钟。 由此可W进一步提高冶炼效率,节约能耗。
[0017] 在本发明的一些实施例中,上述的制备电石的方法,具体可W包括下列步骤:
[0018] (1)干燥原料:采用间接管式滚筒干燥装置对原煤进行干燥,干燥热源为0.SMPa的 饱和蒸汽,干燥后原煤含水量为0.3%;
[0019] (2)粉碎:将将步骤(1)中所述干燥后原煤用球磨机粉碎,所述粉碎后原煤的平均 粒度为不大于2毫米;
[0020] (3)混合:将将步骤(2)中所述粉碎后原煤与石灰石Wl :2.2的配比在强力混料机 中混合化,W便得到混合物料;
[0021] (4)热解处理:将将步骤(3)中所述混合物料送入无热载体热解蓄热式旋转床内, 按照布料厚度为100mm,热解溫度为1000摄氏度,热解1小时,W便得到溫度为1100摄氏度的 热解固体产物;
[0022] 其中,所述热解固体产物中包含6¾)的生石灰和38%的半焦,所述生石灰中化0的含 量为89.91%,所述半焦中固定碳的含量为85.64%。
[0023] (5)冶炼处理:将步骤(4)中所述热解固体产物热送至燃气烙分炉内,在1700摄氏 度下冶炼IOmin后降溫,W便获得烙融态的电石,并通过炉底排出,将排出的烙融态的电石 冷却、粉碎得到电石产品。
[0024] 由此利用上述方法可W进一步提高制备电石的产率,降低生产能耗、成本和污染。
[0025] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变 得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0026] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得 明显和容易理解,其中:
[0027] 图1是根据本发明的一个实施例的制备电石的方法的流程示意图。
具体实施方式
[0028] 下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
[0029] 根据本发明的一个方面,本发明提出了一种制备电石的方法,包括:提供碳基颗粒 和巧基颗粒,所述碳基颗粒和巧基颗粒的平均粒径不大于5mm,含水量低于5%;将碳基颗粒 和巧基颗粒进行混合处理,W便获得混合物料;将混合物料进行热解处理,W便获得高热值 合成气体、焦油和热解固体产物,其中,所述热解固体产物含有生石灰和选自焦炭、半焦和 炭黑中的一种;W及将热解固体产物在溫度不低于450摄氏度时输入至燃气烙分炉中,W便 在燃气烙分炉中进行冶炼处理,并且获得电石。
[0030] 由此本发明实施例的制备电石的方法将原煤和生石灰进行共热解得到制备电石 的直接原料焦炭、半焦或者炭黑和生石灰的混合物,并进一步地利用该直接原料热送至燃 气烙分炉中制备电石。因此本发明实施例的制备电石的方法将电石原料的生产和电石的制 备结合在一起,由此可W进一步提高热量利用率和生产效率,W便进一步有降低生产成本、 降低能耗和污染。同时利用燃气烙分炉进行冶炼,可W直接进粉状原料,无需成型处理,由 此进一步降低了能耗。
[0031] 下面参考附图1详细描述根据本发明具体实施例的制备电石的方法。
[0032] SlOO:提供碳基颗粒和巧基颗粒
[0033] 根据本发明的具体实施例,首先提供碳基颗粒和巧基颗粒,根据本发明的具体实 施例,碳基颗粒和巧基颗粒的特性并不受特别限制,例如二者的平均粒径可W不大于5mm, 含水量均低于5%。
[0034] 上述制备电石所采用的碳基颗粒类型并不受特别限制,例如可W通过将碳基原 料,例如原煤、轮胎、城市生活垃圾和生物质中至少一种进行粉碎获得,同样采用的巧基颗 粒的类型也并不受特别限制,例如可W通过将巧基原料,例如生石灰、石灰石和熟石灰中的 至少一种进行粉碎获得。
[0035] 根据本发明的具体实施例,粉碎后得到的碳基颗粒和巧基颗粒的粒度大小并不受 特别限制,根据本发明的具体实施例,碳基颗粒和巧基颗粒的平均粒度均均不大于5毫米。 根据本发明的具体实施例,可W优选不大于2毫米。发明人发现粒径越小越有助于增加两种 原料的接触点数,提高原料的反应活性,从而大大降低电石冶炼溫度。根据本发明的具体实 施例,通过选取不大于2毫米的碳基颗粒和巧基颗粒可W将冶炼处理的溫度降至1400°C。较 传统的制备电石的冶炼溫度为2000~2300摄氏度显著减小了能耗。
[0036] 在该步骤中,对碳基原料和巧基原料进行的粉碎处理可W分多步逐渐粉碎。由此, 将碳基原料和巧基原料制成小颗粒状,可W显著增加原料的比表面积,增多两种原料的接 触点,从而可W降低后续冶炼处理的溫度,进而降低电石生产能耗,提高电石产量。
[0037] S200:混合处理
[0038] 进一步地,将粉碎后的碳基颗粒和巧基颗粒进行混合处理,从而可W获得混合物 料。根据本发明的具体示例,碳基颗粒和巧基颗粒的混合配比并不受特别限制。本发明的发 明人发现,热解处理生成的生石灰可W与碳基颗粒中的硫W及娃和侣反应,因此通过适当 提高巧基颗粒的用量可W显著提高电石冶炼原料的质量。由此,通过大量实验摸索,发明人 发现将碳基颗粒和巧基颗粒按照质量比为1:0.8~2.8进行混合处理。可W使得热解处理后 得到的热解固体产物中含有生石灰和选自焦炭、半焦和炭黑中的一种的比例适中,由此可 W显著提高冶炼处理后制备得到的电石的产率和质量,进而有效避免了过程中生石灰的消 耗导致制备得到的电石原料中的生石灰和选自焦炭、半焦和炭黑中的一种的配比不合适, 显著影响后续制备电石的产率和产量,同时还可避免配比不合适导致反应不完全,部分原 料的浪费。
[0039] 由此将碳基颗粒和巧基颗粒按照质量比为1:0.8~2.8进行混合处理。可W进一步 提高巧基颗粒和碳基颗粒的充分反应,避免原料的浪费,W便进一步提高电石产率。
[0040] S300:热解处理
[0041] 根据本发明的具体实施例,将上述得到的混合物料进行热解处理,W便获得高热 值合成气体、焦油和热解固体产物,其中,热解固体产物含有生石灰和选自焦炭、半焦和炭 黑中的一种。由此热解过程使得碳基原料和巧基原料接触的更加紧密,更加有利于降低后 续冶炼的溫度和冶炼时间,进而显著降低生产能耗。
[0042] 根据本发明的具体实施例,热解处理的具体条件并不受特别限制,根据本发明的 具体示例,可W在450~1000摄氏度下进行1小时。由此可W进一步提高热解效率,W便将碳 基颗粒和巧基颗粒充分地热解得到可用于制备电石的焦炭、半焦、炭黑之一和生石灰的热 解固体产物,进而提高电石的产率和质量。
[0043] 根据本发明的具体示例,热解处理还可W优选在1000摄氏度下进行1小时。由此可 W在充分热解混合物料的前提下尽可能地节约能耗,W便进一步提高热解效率和降低生产 成本和能耗。
[0044] S400:冶炼处理
[0045] 将上述热解处理后得到的热解固体产物在溫度不低于450摄氏度时输入至燃气烙 分炉中,W便在燃气烙分炉中进行冶炼处理,并且获得电石。由此利用了热解固体产物的显 热可W有效降低燃气烙分炉的能耗,同时采用燃气烙分炉可W将热解得到的粉状固体产物 直接进行冶炼,减少了成型处理,进一步降低生产能耗。
[0046] 根据本发明的实施例,冶炼处理的条件并不受特别限制,根据本发明的具体实施 例,冶炼处理可W在1400~2000摄氏度下进行5~90分钟。该方法相对于传统冶炼制备电石 的必须溫度2000~2300摄氏度显著降低了能耗。并且上述方法首先将碳基原料和巧基原料 混合后进行热解,热解过程使得碳基原料和巧基原料接触的更加紧密,由此更加有利于降 低冶炼的溫度和冶炼时间。进而在保证电石产品质量和产率的同时显著降低了能耗,节约 了成本。本发明制备电石的方法可W W最小能耗进行电石冶炼,通过采用粒度在5毫米W 下,甚至在2毫米W下,可W显著降低冶炼处理的溫度,并其本发明巧妙地应用了热解处理 后得到的含有生石灰和选自焦炭、半焦和炭黑中的一种的电石原料显热,将电石原料直接 进行冶炼,从而进一步降低了冶炼的溫度和冶炼时间,由此可W显著降低制备电石的能耗。
[0047] 根据本发明的具体实施例,优选的,冶炼处理可W在1600~1800摄氏度下进行10 ~20分钟。该步骤中,焦炭、半焦或炭黑与氧化巧反应生成烙融态的电石和一氧化碳,其中, 烙融态的电石通过燃气烙分炉炉底W液态形式排出,冷却后粉碎得到电石产品;而产生的 一氧化碳可W作为冶炼工业中的还原气体使用。
[0048] 本发明首先将碳基原料即原煤和巧基原料即生石灰进行热解,获得可W直接制备 电石的原料即焦炭、半焦或炭黑和生石灰的热解后固体混合物,并进一步将该混合物直接 热送至燃气烙分炉冶炼制备电石。由此充分利用的焦炭、半焦或炭黑和生石灰热解后的显 热,为后续的冶炼处理节省了大量的热源,进而利用该方法制备电石不仅将原料上升为了 原煤和生石灰,同时还显著降低了冶炼处理的成本和能耗。
[0049] S500:干燥处理
[0050]根据本发明的具体实施例,上述实施例的制备电石的方法中碳基颗粒和巧基颗粒 可W通过将碳基原料和巧基原料进行粉碎后得到。根据本发明的具体实施例,将碳基原料 和巧基原料分别进行粉碎处理之前进一步包括:预先将碳基原料和巧基原料进行干燥,使 得碳基原料和巧基原料的含水量低于5%。由于原料中水的析出溫度较低,可低于200°C,因 此干燥溫度较低,能耗较低;而热解溫度较高,高于450°C,若在热解过程中将原料中的水 除去,则水蒸气溫度达到400°CW上,能耗很高;并且电石冶炼过程中若有水的存在,则水会 迅速与刚生成的电石反应,降低电石产品品质,因此将碳基原料和巧基原料进行干燥,使得 粉碎得到的碳基颗粒和巧基颗粒的含水量低于5%,由此可W进一步节省能耗,提高产品电 石的质量。
[0051 ]根据本发明的实施例,在将碳基原料进行粉碎之前,将碳基原料干燥至含水量低 于5%。根据本发明的具体实施例,上述对碳基原料进行干燥处理的方式并不受特别限制,可 采用烟气、氮气、水蒸气等惰性气体直接干燥方式或水蒸气、烟气间接干燥方式。例如也可 W采用饱和蒸汽进行干燥。根据本发明的具体示例,饱和蒸汽的溫度并不受特别限制,根据 本发明的具体示例,用于干燥处理的饱和蒸汽的压力为O.SMPa,由此可W进一步提高碳基 原料和巧基原料的干燥效率。根据本发明的具体实施例,经过干燥处理后的碳基原料和巧 基原料的含水量低于5%。
[0052] 由此本发明实施例的制备电石的方法将原煤和生石灰进行共热解得到制备电石 的直接原料焦炭和生石灰的混合物,并进一步地利用该直接原料热送制备电石。因此本发 明实施例的制备电石的方法将电石原料的生产和电石的制备结合在一起并连续进行,利用 热解后的原料的显热降低燃气烙分炉的能耗,由此可W进一步提高热量利用率和生产效 率。
[0053] 根据本发明的具体实施例,上述制备电石的方法还可W具体包括下列步骤:
[0054] (1)干燥原料:采用间接管式滚筒干燥装置对原煤进行干燥,干燥热源为0. SMPa的 饱和蒸汽,干燥后原煤含水量为0.3%;
[0055] (2)破碎:将将步骤(1)中所述干燥后原煤用球磨机破碎,所述破碎后原煤的平均 粒度为不大于2毫米;
[0056] (3)混合:将将步骤(2)中所述粉碎后原煤与石灰石Wl :2.2的配比在强力混料机 中混合化,W便得到混合物料;
[0057] (4)热解处理:将将步骤(3)中所述混合物料送入无热载体热解蓄热式旋转床内, 按照布料厚度为100mm,热解溫度为1000摄氏度,热解1小时,W便得到溫度为1100摄氏度的 热解固体产物;
[005引其中,所述热解固体产物中包含6¾)的生石灰和38%的半焦,所述生石灰中化0的含 量为89.91%,所述半焦中固定碳的含量为85.64%。
[0059] (5)冶炼处理:将步骤(4)中所述热解固体产物热送至燃气烙分炉内,在1700摄氏 度下冶炼IOmin后降溫,W便获得烙融态的电石,并通过炉底排出,将排出的烙融态的电石 冷却、粉碎得到电石产品。
[0060] 由此通过利用热解后固体物料的显热,降低燃气烙分炉电耗;同时热解过程中使 碳基原料和巧基原料接触更紧密,有助于降低电石冶炼溫度,减少电耗,提高能量利用率; 利用燃气烙分炉可W直接对粉状的热解固体产物进行冶炼,无需成型处理,工艺简单能耗 低。
[0061] 根据本发明的实施例,如无特殊标识,本文中含量%均表示质量含量。
[0062] 下面参考具体实施例,对本发明进行描述,需要说明的是,运些实施例仅仅是描述 性的,而不W任何方式限制本发明。
[0063] 实施例
[0064] 原料;
[0(½日]W生石灰为巧基原料,其中化0含量为93〇/〇。
[0066] W长焰煤为碳基原料,该长焰煤的主要性质见表1。
[0067] 表1长焰煤主要性质
[006引
Figure CN103708455BD00081
[0069] 制备方法:
[0070] 首先,采用间接管式滚筒干燥装置对长焰煤进行干燥,干燥热源为0.8M化的饱和 蒸汽,干燥后长焰煤水分为0.3%。将生石灰和干燥后的长焰煤分别用键式破碎机进行破碎, 破碎后的平均粒度均为小于2毫米。进一步将长焰煤颗粒和生石灰颗粒按照1:2.2的质量配 比在强力混料机中混合0.化,W便混合充分。
[0071] 将混合后的粉料送入无热载体热解蓄热式旋转床中,按照布料厚度为100mm,热解 溫度为l〇〇〇°C,热解时间为1小时进行热解处理。热解产物及产率如表2所示。
[0072] 表2热解产晶产率
[0073]
Figure CN103708455BD00082
[0074] 热解后得到的固体产物中含62%的生石灰,38%的半焦,其中生石灰中CaO含量为 89.91%,半焦中固定碳含量为85.64%。
[0075] 热解固体产物的溫度为1100°C,并直接将热解后的固体产物热送至燃气烙分炉 中,加热至1700°C,冶炼IOmin后降溫。得到的产品电池为烙融状态从炉底排出,冷却后粉 碎。产品电石中含碳化巧80.13%,发气量为28化Ag。
[0076] 利用上述工艺制备电石可节能37%,能量利率用提高29%。
[0077] 在本说明书的描述中,参考术语"一个实施例"、"一些实施例"、"示例"、"具体示 例"、或"一些示例"等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特 点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不 一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可W在任何 的一个或多个实施例或示例中W合适的方式结合。
[0078]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可W理解的是,上述实施例是示例 性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨 的情况下在本发明的范围内可W对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1. 一种制备电石的方法,其特征在于,包括: 提供碳基颗粒和钙基颗粒,所述碳基颗粒和钙基颗粒的平均粒径不大于5毫米,含水量 低于5% ; 将所述碳基颗粒和钙基颗粒进行混合处理,以便获得混合物料; 将所述混合物料进行热解处理,以便得到高热值合成气体、焦油和热解固体产物,所述 热解固体产物含有生石灰和选自焦炭、半焦和炭黑中的一种; 将所述热解固体产物在温度不低于450摄氏度时输送至燃气熔分炉中,以便在所述燃 气熔分炉中进行冶炼处理,并且获得所述电石, 其中,所述碳基颗粒是通过将碳基原料进行粉碎获得,所述碳基原料为原煤、轮胎、城 市生活垃圾和生物质中至少一种;所述钙基颗粒是通过将钙基原料进行粉碎获得,所述钙 基原料为生石灰、石灰石和熟石灰中的至少一种, 所述热解处理在450~1000摄氏度下进行1小时, 所述冶炼处理是在1400~2000摄氏度下进行5~90分钟。
2. 根据权利要求1所述的制备电石的方法,其特征在于,所述碳基颗粒和钙基颗粒的平 均粒径均不大于2毫米。
3. 根据权利要求1所述的制备电石的方法,其特征在于,所述碳基颗粒和所述钙基颗粒 按照质量比为1 :〇. 8~2.8进行混合处理。
4. 根据权利要求1所述的制备电石的方法,其特征在于,所述热解处理在1000摄氏度下 进行1小时。
5. 根据权利要求1所述的制备电石的方法,其特征在于,所述冶炼处理是在1600~1800 摄氏度下进行10~20分钟。
6. 根据权利要求1-5中任一项所述的制备电石的方法,其特征在于,包括下列步骤: (1) 干燥原料:采用间接管式滚筒干燥装置对原煤进行干燥,干燥热源为0.8MPa的饱和 蒸汽,干燥后原煤含水量为〇. 3 % ; (2) 破碎:将步骤(1)中所述干燥后原煤用球磨机破碎,破碎后原煤的平均粒径不大于2 毫米; (3) 混合:将步骤(2)中所述破碎后原煤与石灰石以1:2.2的配比在强力混料机中混合 lh,以便得到混合物料; (4) 热解处理:将步骤(3)中所述混合物料送入无热载体热解蓄热式旋转床内,按照布 料厚度为1 〇〇mm,热解温度为1000摄氏度,热解1小时,以便得到温度为1100摄氏度的热解固 体产物; 其中,所述热解固体产物中包含62%的生石灰和38%的半焦,所述生石灰中CaO的含量 为89.91 %,所述半焦中固定碳的含量为85.64% ; (5) 冶炼处理:将步骤(4)中所述热解固体产物热送至燃气熔分炉内,在1700摄氏度下 冶炼1 Omin后降温,以便获得熔融态的电石,并通过炉底排出,将排出的熔融态的电石冷却、 粉碎得到电石产品。
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