CN103708457A - 制备电石的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备电石的方法，根据本发明实施例的制备电石的方法包括：将碳基原料和钙基原料分别进行粉碎处理，以便获得平均粒度均不大于50微米的碳基颗粒和钙基颗粒；将碳基颗粒和钙基颗粒进行混合处理，以便获得混合物料；将混合物料在燃气熔分炉中进行冶炼处理，以便获得电石。根据本发明实施例的制备电石的方法，通过将原料制成超细粉而进行混合冶炼处理，可以有效降低电石的冶炼温度和能耗。

Description

制备电石的方法

技术领域

本发明涉及化工领域，具体而言，本发明涉及制备电石的方法。

背景技术

随着现代工业的发展，电石行业与有机合成工业唇齿相依，特别是聚氯乙烯行业，我国70%以上的PVC（聚氯乙烯）生产源于电石乙炔，乙炔的需求量较大，但同时对电石的质量要求也不断提高。因此提高电石质量，降低生产能耗和成本才能提高市场竞争力。

长期以来，电石生产一直使用块粒状的生石灰和碳素材料在电弧炉中反应制的，反应温度2000～2200摄氏度。因此，致使电石生产处于高能耗、高污染的境地。

发明内容

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，该方法可以显著降低冶炼温度和生产能耗，进而降低电石生产成本。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备电石的方法，根据本发明实施例的制备电石的方法包括：将碳基原料和钙基原料分别进行粉碎处理，以便获得平均粒度均不大于50微米的碳基颗粒和钙基颗粒；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；将所述混合物料在燃气熔分炉中进行冶炼处理，以便获得所述电石。根据本发明实施例的制备电石的方法，通过将碳基原料和钙基原料制成大于50微米的超细粉，可以显著提高原料的比表面积，使得两种原料的接触点增多，从而有效降低电石冶炼温度和生产能耗，并且采用超细粉混合后直接进行冶炼处理，较块状进行冶炼处理，可以节省成型处理过程的加工能耗，另外，以燃气熔分炉替代电弧炉进行电石冶炼，可以显著提高能量利用率。

另外，根据本发明上述实施例的制备电石的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述碳基原料为原煤、焦炭、半焦和炭黑中的至少一种。由此，可以降低电石生产能耗。

在本发明的一些实施例中，所述钙基原料为生石灰和石灰石中至少一种。由此，可以进一步降低电石生产能耗。

在本发明的一些实施例中，所述碳基颗粒和钙基颗粒的平均粒度均不大于20微米。由此，可以显著提高两种原料的比表面积和接触点，从而降低电石生产成本。

在本发明的一些实施例中，所述碳基颗粒和钙基颗粒的平均粒度均小于10微米。由此，可以进一步降低电石生产成本。

在本发明的一些实施例中，所述碳基颗粒和所述钙基颗粒按照质量比为1：1.4～2.1进行混合处理。由此，可以显著提高电石生产率。

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，可以进一步降低电石生产成本。

在本发明的一些实施例中，所述冶炼处理是在1600～1800摄氏度下进行10～20分钟。由此，可以进一步降低电石生产成本。

在本发明的一些实施例中，本发明制备电石的方法具体包括下列步骤：（1）粉碎：将固定碳含量为82.86%的半焦和氧化钙含量为92%的生石灰用球磨机进行破碎，分别获得平均粒度均为10微米的半焦颗粒和生石灰颗粒；（2）混合：将步骤（1）中获得的半焦颗粒和生石灰颗粒按照质量比为1：1.8进行混合处理，以便获得混合物料；（3）冶炼：将步骤（2）中获得的混合物料加入到燃气熔分炉中，在1680摄氏度下冶炼10-20分钟，获得熔融态的电石，并通过炉底以液态形式排出，将排出的熔融态的电石冷却、破碎得到电石产品。由此，可以进一步降低电石的冶炼温度和能耗，进而降低电石生产成本。

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

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：

图1是根据本发明一个实施例的制备电石的方法流程示意图。

具体实施方式

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。

现有技术中，电石主要用于生产乙炔气。乙炔气可以用于制备多种化学产品，包括氯乙烯系列、醋酸乙烯系列和丙烯酸系列等。我国电石生产主要采用电热法，以焦炭或半焦作为碳基原料，生石灰作为钙基原料进行混合冶炼得到电石。然而目前电石的生产均需要在高达2000℃以上的反应温度下进行，生产能耗较高。同时，使用只能以电作为热源的电弧炉，使得能量利用率较低。若降低温度则反映不完全，电石生产产率低，质量差。同时，使用以电为热源的电弧炉，使得能量利用率较低。因此如何在提高电石产率、质量和能量利用率的同时降低能耗和生产成本始终是业内人士亟待解决的难题。

本发明的发明人通过大量的实验意外地发现，增大碳基材料和钙基材料的有效接触面积，并将两种粉料在燃气熔分炉中混合冶炼可以显著提高二者的反应效率和能量利用率。为此，发明人大胆尝试在燃气熔分炉中将两种原料粉料进行冶炼处理的同时降低反应温度，发现碳基原料和钙基原料能够完全反应，电石产量和产率未有下降，同时能量利用率得以提高。

具体地，在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备电石的方法，该方法包括：将碳基原料和钙基原料分别进行粉碎处理，以便获得平均粒度均不大于50微米的碳基颗粒和钙基颗粒；将碳基颗粒和钙基颗粒进行混合处理，以便获得混合物料；将混合物料在燃气熔分炉中进行冶炼处理，以便获得电石。

由此，本发明实施例的制备电石的方法预先将碳基原料和钙基原料进行粉碎后以超细粉形式在燃气熔分炉中进行冶炼处理，可以显著提高电石生产冶炼效率，降低生产能耗和成本，解决了现有制备电石的方法能耗高的问题。

下面参考图1详细描述本发明实施例的制备电石的方法。

S100：粉碎处理

将碳基原料和钙基原料分别使用球磨机进行粉碎处理，从而可以获得平均粒度均不大于50微米的碳基颗粒和钙基颗粒。根据本发明的实施例，碳基原料的具体类型并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，碳基原料可以为原煤、焦炭、半焦和炭黑中的至少一种。根据本发明的实施例，钙基原料的具体类型并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，钙基原料可以为生石灰和石灰石中的至少一种。

根据本发明的实施例，粉碎后得到的碳基颗粒和钙基颗粒的粒度可以优选不大于20微米。根据本发明的具体示例，碳基颗粒和钙基颗粒的平均粒度还可以优选小于10微米。粒径的减小有助于增加两种原料的接触点数，同时增大原料的反应活性，两个因素的作用使得电石冶炼温度大幅度降低。根据本发明的具体实施例，通过选取粒度小于10微米的碳基颗粒和钙基颗粒可以将冶炼处理的温度降至1400℃。较传统的制备电石的冶炼温度为2000～2200摄氏度显著减小了能耗。

在该步骤中，对碳基原料和钙基原料进行的粉碎处理可以分两步完成，首先将碳基原料和钙基原料粉碎至2毫米以下，再进一步粉碎至20微米以下。由此，将碳基原料和钙基原料制成超细粉，可以显著增加原料的比表面积，增多两种原料的接触点，从而可以降低后续冶炼处理的温度，减少能耗。

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钙基颗粒可以通过将碳基原料和钙基原料进行粉碎后得到。根据本发明的具体实施例，将碳基原料和钙基原料分别进行粉碎处理之前还可以包括：预先将碳基原料和钙基原料进行干燥，使得碳基原料和钙基原料的含水量低于5%。由于原料中水的析出温度较低，可低于200℃，因此干燥温度较低，能耗较低；而热解温度较高，高于450℃，若在冶炼过程中将原料中的水除去，则水蒸气温度达到400℃以上，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，因此将碳基原料和钙基原料进行干燥，使得粉碎得到的碳基颗粒和钙基颗粒的含水量低于5%，由此可以进一步节省能耗，提高产品电石的质量。

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。例如也可以采用饱和蒸汽进行干燥。根据本发明的具体示例，饱和蒸汽的温度并不受特别限制，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0.8MPa，由此可以进一步提高碳基原料和钙基原料的干燥效率。根据本发明的具体实施例，经过干燥处理后的碳基原料和钙基原料的含水量低于5%。

S200：混合处理

进一步地，将粉碎后的碳基颗粒和钙基颗粒进行混合处理，从而可以获得混合物料。根据本发明的具体示例，碳基颗粒和钙基颗粒的混合配比并不受特别限制。本发明的发明人发现，冶炼处理过程中生石灰可以与碳基颗粒中的硫以及硅和铝反应，因此通过适当提高钙基颗粒的用量可以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钙基颗粒按照质量比为1：1.4～2.1进行混合处理。由此可以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原煤、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。

由此将碳基颗粒和钙基颗粒按照质量比为1：1.4～2.1进行混合处理。可以进一步提高钙基颗粒和碳基颗粒的充分反应，避免原料的浪费，以便进一步提高电石产率。

S300：冶炼处理

将混合物料在燃气熔分炉中进行冶炼处理，从而可以得到电石。通常实际工业电石生产中选用粒度为5～30毫米块料，在反应温度为2000-2200摄氏度下进行冶炼1-2h，其生产成本较高。本发明实施例的制备电石的方法中的冶炼处理的条件并不受特别限制，例如，可以在1400～2000摄氏度下进行冶炼处理5～90分钟。

本发明实施例的制备电石的方法通过将碳基原料和钙基原料制备进行粉碎，例如粉碎至平均粒度为不大于20微米的超细粉，混合后显著增大了碳基原料和钙基原料的接触面积，进而显著降低了反应温度，加快反应速率。该方法较传统的制备电石的方法显著降低能耗。根据本发明的具体实施例，优选，可以将碳基原料和钙基原料粉碎至平均粒径小于10微米，进而冶炼处理可以在1600～1800摄氏度下进行10～20分钟，即可制备得到电石。根据本发明的具体实施例，通过采用燃气熔分炉对碳基颗粒和钙基颗粒的混合物料进行冶炼，省去了成型步骤，进一步降低了生产成本。

根据本发明的实施例，燃气熔分炉中所使用燃料并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，使用的燃料可以为一氧化碳、天然气、氢气等气体，由此可以显著降低冶炼处理能耗。

在燃气熔分炉中，半焦与氧化钙反应生成熔融态的电石和一氧化碳，其中，熔融态的电石通过燃气熔分炉炉底以液态形式排出，冷却后破碎得到电石产品；而产生的一氧化碳可以返回至燃气熔分炉中作为燃料而循环使用。在该步骤中，将半焦和氧化钙超细粉进行混合冶炼处理，可以显著提高两种原料的比表面积和接触点，从而使得冶炼温度和能耗降低，同时以燃气熔分炉代替传统的电弧炉，则不需要将混合物料进行成型处理，而直接以混合物粉末形式进行冶炼处理，因此节省了大量的加工能耗。另外，以燃气熔分炉替代电弧炉进行电石冶炼，可以显著提高能量利用率。

根据本发明的具体实施例，本发明实施例的制备电石的方法具体包括以下步骤：

（1）粉碎：将固定碳含量为82.86%的半焦和氧化钙含量为92%的生石灰用球磨机进行破碎，分别获得平均粒度均为10微米的半焦颗粒和生石灰颗粒；（2）混合：将步骤（1）中获得的半焦颗粒和生石灰颗粒按照质量比为1：1.8进行混合处理，以便获得混合物料；（3）冶炼：将步骤（2）中获得的混合物料加入到燃气熔分炉中，在1680摄氏度下冶炼10～20分钟，获得熔融态的电石，并通过炉底以液态形式排出，将排出的熔融态的电石冷却、破碎得到电石产品。由此，可以进一步降低电石的冶炼温度和能耗，进而降低电石生产成本。

根据本发明的具体实施例，若无特别标识，本文中描述的含量%均指重量百分含量。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例

以固定碳含量为82.86%的半焦为碳基原料，以氧化钙含量为92%的生石灰为钙基原料，首先对半焦进行干燥处理，获得含水量低于5%的半焦，然后将干燥后的半焦和生石灰分别破碎至2毫米以下，进而再粉碎至10微米；将所获得的半焦颗粒和生石灰颗粒按照质量比为1：1.8进行混合处理，获得混合物料；将所获得的混合物料于燃气熔分炉中在1680摄氏度下处理10～20分钟后得到熔融态的电石，通过炉底以液态形式排出，冷却后破碎得到电石产品。

根据上述实施例的制备电石的方法，制备的电石含碳化钙的含量可以达到78.57%，发气量达到275L/g，并且节能13.08%，能量利用率提高21%。

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、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，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以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种制备电石的方法，其特征在于，包括： 

将碳基原料和钙基原料分别进行粉碎处理，以便获得平均粒度均不大于50微米的碳基颗粒和钙基颗粒； 

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；以及 

将所述混合物料在燃气熔分炉中进行冶炼处理，以便获得所述电石。 

2.根据权利要求1所述的制备电石的方法，其特征在于，所述碳基原料为原煤、焦炭、半焦和炭黑中的至少一种。 

3.根据权利要求1所述的制备电石的方法，其特征在于，所述钙基原料为生石灰和石灰石中至少一种。 

4.根据权利要求1所述的制备电石的方法，其特征在于，所述碳基颗粒和钙基颗粒的平均粒度均不大于20微米。 

5.根据权利要求4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度均小于10微米。 

6.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1：1.4～2.1进行混合处理。 

7.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1400～2000摄氏度下进行5～90分钟。 

8.根据权利要求7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。 

9.根据权利要求1-8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）粉碎：将固定碳含量为82.86%的半焦和氧化钙含量为92%的生石灰用球磨机进行破碎，分别获得平均粒度均为10微米的半焦颗粒和生石灰颗粒； 

（2）混合：将步骤（1）中获得的半焦颗粒和生石灰颗粒按照质量比为1：1.8进行混合处理，以便获得混合物料； 

（3）冶炼：将步骤（2）中获得的混合物料加入到燃气熔分炉中，在1680摄氏度下冶炼10～20分钟，获得熔融态的电石，并通过炉底以液态形式排出，将排出的熔融态的电石冷却、破碎得到电石产品。 

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