CN104556037A - 制备电石的方法 - Google Patents

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吴道洪
张顺利
丁力
郭启海
董宾
路丙川
郑倩倩
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Abstract

本发明提出了一种制备电石的方法,该方法包括:将原煤进行干燥处理,以便获得干燥原煤;将干燥原煤和石灰分别进行粉碎处理,以便获得原煤粉末和石灰粉末;将过量的原煤粉末和所述石灰粉末进行混合处理,以便获得混合物料;将混合物料进行压球处理,以便获得球团物料;将球团物料进行热解处理,以便获得人造石油、人造天然气和热解固体产物,其中,热解固体产物含有半焦和石灰;以及将热解固体产物热送至燃气熔融炉中,并向燃气熔融炉中通入少量空气,以便在燃气熔融炉中进行冶炼处理,并且获得电石。利用上述方法可以显著降低冶炼能耗和生产成本,同时可以进一步提高生产电石的效率。

Description

制备电石的方法
技术领域
[0001 ] 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
[0002] 电石即碳化钙(CaC2),与水反应生成乙炔,以乙炔为原料可生成几千种有机化工 产品,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烯基、醋酸乙烯基和丙 烯酸基等系列产品,我国70%以上的PVC(聚氯乙烯)生产源于电石乙炔。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,2013年产量达2200万吨以上。
[0003] 电石生产技术相对落后,目前主要有电热法和氧热法两种生产工艺。电热法采用 固定床(移动床)一块状原料一电弧加热的方法,由于块状原料接触面积小,严重限制了原 料热传递过程,使得工业反应需在高温下进行(2000〜2300°C),每吨电石(纯度80%)的 电耗高达3250kwh,是名副其实的"高耗能"产业。氧热法是通过添加过量的燃料(煤、重 油或天然气等),利用过量的燃料燃烧释放热量,以部分替代电弧供热,减少电石生产过程 中的电量消耗,然而氧热法采用块状原料,电石生产温度在2000°C以上,依然存在高能耗问 题。目前为止,氧热法制备电石工艺并未实现工业化。
发明内容
[0004] 本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。为此,本发明的一个目的 在于提出一种制备电石的方法,利用该方法可以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。
[0005] 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,该方法包括:将原煤 进行干燥处理,以便获得干燥原煤;将所述干燥原煤和石灰分别进行粉碎处理,以便获得原 煤粉末和石灰粉末;将过量的所述原煤粉末和所述石灰粉末进行混合处理,以便获得混合 物料;将所述混合物料进行压球处理,以便获得球团物料;将所述球团物料进行热解处理, 以便获得人造石油、人造天然气和热解固体产物,其中,所述热解固体产物含有半焦和石 灰;以及将所述热解固体产物热送至燃气熔融炉中,并向所述燃气熔融炉中通入少量空气, 以便在所述燃气熔融炉中进行冶炼处理,并且获得所述电石。
[0006] 由此本发明实施例的制备电石的方法将原煤和石灰碎成超细粉的形式,并进行共 热解得到制备电石的直接原料半焦和石灰的混合物,并进一步地利用该直接原料热送至燃 气熔融炉中制备电石。因此该方法将将热解与电石生产工艺相耦合,可以使用廉价的低阶 煤替代价格昂贵的焦炭或兰炭制备电石,由此可以降低原料成本,避免了现有制备电石的 方法采用焦炭或半焦和生石灰为原料制备电石的局限性。同时在热解过程中,能够副产高 附加值的人造石油和人造天然气,提高经济性。且本发明上述实施例的制备电石的方法将 原煤和生石灰进行粉碎后热解、冶炼,可以显著提高原煤粉末和石灰粉末的接触面积,提高 二者的反应活性,由此可以显著降低冶炼能耗,以便进一步降低生产成本。同时可以进一步 提尚生广电石的效率。
[0007] 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:
[0008] 在本发明的一些实施例中,所述干燥原煤的含水量不大于3重量%。由此可以节 省后续的冶炼处理的能耗。
[0009] 在本发明的一些实施例中,所述原煤粉末和石灰粉末的平均粒度均为不大于75 微米,优选地,所述原煤粉末和石灰粉末的平均粒度均小于10微米。
[0010] 由此可以显著增加原煤和石灰的接触面积,以便进一步降低热解和冶炼能耗。
[0011] 在本发明的一些实施例中,所述球团物料的平均直径为10〜40毫米。由此获得 的球团可直接进入旋转床热解炉。
[0012] 在本发明的一些实施例中,所述过量的原煤粉末和所述石灰粉末是按照质量比为 I. 2 :1. 04进行所述混合处理的,所述原煤粉末的质量为制备电石所需理论量的1. 2〜1. 3 倍。过量的半焦在燃气熔融炉中燃烧产生大量热量,由此可以进一步降低冶炼处理的能耗。
[0013] 在本发明的一些实施例中,所述热解处理是在450〜800摄氏度和10〜IOOOPa 的压力下进行40〜120分钟。由此可以深入提出原煤中挥发分,降低冶炼处理的能耗。
[0014] 在本发明的一些实施例中,所述热解处理是在800摄氏度下进行1小时。由此可 以深入提出原煤中挥发分,降低冶炼处理的能耗。
[0015] 在本发明的一些实施例中,所述热解固体产物的温度为不低于450摄氏度,优选 650〜800摄氏度。由此可以利用热解固体产物的显热,降低冶炼能耗。
[0016] 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5〜30 分钟。由此可以进一步提尚冶炼效率。
[0017] 在本发明的一些实施例中,所述冶炼处理是在1600〜1750摄氏度进行10〜15 分钟。由此可以进一步提尚冶炼效率。
附图说明
[0018] 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
[0019] 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。
[0020] 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:将原煤进 行干燥处理,以便获得干燥原煤;将所述干燥原煤和石灰分别进行粉碎处理,以便获得原煤 粉末和石灰粉末;将过量的所述原煤粉末和所述石灰粉末进行混合处理,以便获得混合物 料;将所述混合物料进行压球处理,以便获得球团物料;将所述球团物料进行热解处理,以 便获得人造石油、人造天然气和热解固体产物,其中,所述热解固体产物含有半焦和石灰; 以及将所述热解固体产物热送至燃气熔融炉中,并向所述燃气熔融炉中通入少量空气,以 便在所述燃气熔融炉中进行冶炼处理,并且获得所述电石。
[0021] 由此本发明实施例的制备电石的方法将原煤和石灰碎成超细粉的形式,并进行共 热解得到制备电石的直接原料半焦和石灰的混合物,并进一步地利用该直接原料热送至燃 气熔融炉中制备电石。因此该方法将热解与电石生产工艺相耦合,可以使用廉价的低阶煤 替代价格昂贵的焦炭或兰炭制备电石,由此可以降低原料成本,避免了现有制备电石的方 法采用焦炭或半焦和生石灰为原料制备电石的局限性。同时在热解过程中,能够副产高附 加值的人造石油和人造天然气,提高经济性。且本发明上述实施例的制备电石的方法将原 煤和生石灰进行粉碎后热解、冶炼,可以显著提高原煤粉末和石灰粉末的接触面积,提高二 者的反应活性,由此可以显著降低冶炼能耗,以便进一步降低生产成本。同时可以进一步提 高生产电石的效率。
[0022] SlOO:干燥处理
[0023] 根据本发明的具体实施例,首先原煤进行干燥,以便获得经过干燥原煤。根据本发 明的具体实施例,原煤的类型并不受特别限制,例如可以为廉价的低阶煤,由此可以降低成 本。并且采用低阶煤作为制备电石的原料还可以扩大现有制备电石方法对原煤的选择范 围,避免仅以焦炭或半焦为原料制备电石的限制。根据本发明的具体实施例,石灰可以是将 石灰石经过焙烧处理获得。
[0024] 经干燥处理后的原煤,其含水量低于3wt%,避免了由于原煤中外水较高,水与石 灰反应生成氢氧化钙,氢氧化钙在热解过程中经加热,分解产生氧化钙,导致型球粉化。因 此根据本发明的具体实施例,对原煤进行干燥,使得经过干燥原煤的含水量低于3wt%,对 后续热解工序具有重要意义。
[0025] S200 :粉碎处理
[0026] 根据本发明的具体实施例,将经过干燥原煤和石灰分别进行粉碎处理,以便获得 原煤粉末和石灰粉末。根据本发明的具体实施例,所得原煤粉末和石灰粉末的粒径大小并 不受特别限制。发明人发现,将原煤和石灰进行粉碎成粒度较小的粉末可以有效降低电石 冶炼温度。根据本发明的具体实施例,可以将原煤和石灰破碎至平均粒径为不大于75微米 的原煤粉末和石灰粉末,优选破碎至平均粒度小于10微米。由此,将原煤和石灰以超细粉 的形式进行混合,使得原煤和石灰可以充分进行接触,提高了二者接触面积,由此进一步降 低冶炼处理的反应温度,缩短反应时间,降低反应能耗和生产成本。
[0027] S300 :混合处理
[0028] 进一步地,将过量的原煤粉末和石灰粉末进行混合处理,从而可以获得混合物料。 根据本发明的具体实施例,由于存在过量的原煤,因此其中的一部分原煤与氧化钙反应生 成电石,剩余的原煤在燃气熔融炉内燃烧进而为冶炼电石提供一部热量,进而为燃气熔融 炉节省了能耗。
[0029] 根据本发明的具体示例,原煤粉末与石灰粉末的混合配比并不受特别限制,过量 的原煤粉末可以以原煤粉末与石灰粉末制备电石发生的化学反应所需的实际理论量来计 算。根据本发明的具体实施例,过量的原煤粉末和石灰粉末是按照质量比为I. 2 :1. 04进行 混合处理的。根据本发明的另一个具体实施例,混合物料中原煤粉末的含量可以为制备电 石所需理论量的1. 2〜1. 3倍。由此不仅可以使得原煤粉末与石灰粉末充分反应,同时过 量的半焦,在燃气熔融炉中接触空气燃烧,放出大量热,可以显著降低电石冶炼能耗。
[0030] S400 :压球处理
[0031] 将以上所得混合物料进行混合压球处理,从而可以获得球状物料。根据本发明的 实施例,所得球状物料的粒度并不受特别限制。发明人发现,球状物料粒径若过大,则不利 于传热进行,会使煅烧时间显著增加,成本增大;若粒径过小,则煅烧过程中易使料块空隙 率显著减小,同样不利于传热,而且可能会发生塌料。因此,根据本发明的具体实施例,球团 物料的平均直径为10〜40毫米,由此球团物料可以直接送入旋转床热解炉中。同时,通过 原煤粉末与石灰粉末进行压球处理,可以显著增加后续经过热解处理所得石灰和半焦的接 触面积。由此,可以利用上述方法制备得到的电石冶炼原料制备电石可以显著提高反应效 率,降低电石的冶炼温度和冶炼时间,从而降低电石生产能耗和成本。
[0032] S500 :热解处理
[0033] 根据本发明的具体实施例,将上述得到的球状物料进行热解处理,以便获得人造 石油、人造天然气和热解固体产物,其中,热解固体产物含有生石灰和半焦。由此通过热解 处理可以使原煤转化为可制剂制备电石的原料半焦等,同时热解处理还可以使得原煤粉末 和石灰粉末接触的更加紧密,由此保证了热解后型球机械强度进一步增强,进而保证电石 冶炼工序的正常生产。。另外,热解过程中产生了高附加值的人造石油和人造天然气,进而 提高了本发明制备电石方法的经济性。
[0034] 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,可以在450〜800摄氏度和10〜IOOOPa的压力下进行40〜120分钟。由此可 使得原煤粉末和石灰粉末充分地热解得到可用于制备电石的半焦和石灰的热解固体产物, 进而提尚电石的广率。
[0035] 根据本发明的具体示例,热解处理还可以优选在800摄氏度下进行1小时。由此 可以在充分热解混合物料的前提下尽可能地节约能耗,以便进一步提高热解效率和降低生 产成本和能耗。
[0036] S600 :冶炼处理
[0037] 根据本发明的具体实施例,将上述热解处理得到的热解固体产物热送至燃气熔融 炉中,并向燃气熔融炉中通入少量空气,以便在燃气熔融炉中进行冶炼处理,并且获得电 石。
[0038] 由此,将热解固体产物直接热送至燃气熔融炉中冶炼制备电石可以进一步降低冶 炼能耗。根据本发明的具体实施例热解固体产物的温度为不低于450摄氏度,优选为650〜 800摄氏度,因此,有效利用热解固体产物的显热可以有效降低冶炼能耗。
[0039] 根据本发明的实施例,本发明采用的冶炼设备由传统的密闭电炉改为燃气熔融 炉,在冶炼处理的过程中向燃气熔融炉中通入少量空气,进而可以使得型球表面过量的半 焦在高温下与空气接触燃烧,燃烧产生的热量可部分替代电石生成反应能量消耗。由此采 用燃气熔融炉对含有过量原煤的制备电石原料进行冶炼,可以显著降低能耗。
[0040] 根据本发明的具体实施例,首先,预先将原煤和石灰粉碎成粒度较小的超细粉状, 增大了原煤粉末和石灰粉末间的接触面积,由此可以提高二者的反应活性,进而可以显著 降低冶炼能耗。其次,将热解得到的固体产物直接热送至燃气熔融炉可以进一步降低冶炼 能耗。第三,过量的半焦在燃气熔融炉中燃烧放出热量省去了燃气熔融炉消耗的大量气体 燃料,提高了经济性。因此,本发明的上述实施例的制备电石的方法中冶炼处理只需要在 1400〜2000摄氏度下进行5〜30分钟。由此该方法相对于传统冶炼制备电石的必须温度 2000〜2300摄氏度显著降低了能耗。
[0041]并且上述方法首先将原煤粉末和石灰粉末混合后进行热解,热解过程使得原煤粉 末和石灰粉末接触的更加紧密,由此保证了热解后型球机械强度进一步增强,进而保证电 石冶炼工序的正常生产。。
[0042] 根据本发明的具体实施例,优选的冶炼处理是在1600〜1750摄氏度进行10〜15 分钟,更优选地,冶炼处理可以在1750摄氏度下进行12分钟。该步骤中,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融炉炉底以液态形式排出, 冷却后粉碎得到电石产品;而产生的一氧化碳可以作为冶炼工业中的还原气体使用。
[0043] 本发明首先将原煤粉末和石灰粉末进行热解,获得可以直接制备电石的原料即包 含半焦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熔融炉中冶炼 制备电石。由此充分利用了半焦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,扩大了制备电石原料的选择范 围,同时还显著降低了冶炼成本和能耗。
[0044] 实施例
[0045]原料:
[0046] 以生石灰为钙基原料,其中CaO含量大于92% ;
[0047] 以长焰煤为碳基原料,该长焰煤的主要性状见表1。
[0048] 表 1
[0049]
[0050] 制备方法:
Figure CN104556037AD00071
[0051] 首先,采用链板式烘干机对原煤进行干燥,干燥热源为120〜180°C热烟气,干燥 后长焰煤水分< 0. 8%。
[0052] 干燥后长焰煤采用机械磨粉碎,粉碎后的平均粒径小于10微米。
[0053] 将粉碎后的长焰煤粉末和石灰粉末,按照质量比I. 2 :1. 04在强力混合机中混合, 将混合后的混合物对辊成型,型球粒度为30X23X18_。
[0054] 将成型后的型球送入热解装置中,热解温度为800°C,热解时间1小时,热解产物 及产率如表2所示。
[0055] 表 2
[0056]
Figure CN104556037AD00072
Figure CN104556037AD00081
[0057] 热解后得到的固体产物中生石灰含量为56. 35%,兰炭含量为43. 65%,其中生石 灰中CaO含量为92%,兰炭中固定碳含量为82. 13%。
[0058] 热解固体出料温度为745 °C,直接将热的固体产物送入燃气熔融炉中,在1750 摄氏度下冶炼12分钟后出料,冷却后粉碎。产品电石发气量为278L/kg,碳化钙含量为 74. 69%。
[0059] 利用上述工艺生产电石,可完全实现燃气对电力的替代,吨电石生产能耗降低 24%,生产成本降低32%。
[0060] 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 必针对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一 个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术 人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合 和组合。
[0061] 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 (10)

1. 一种制备电石的方法,其特征在于,包括: 将原煤进行干燥处理,以便获得干燥原煤; 将所述干燥原煤和石灰分别进行粉碎处理,以便获得原煤粉末和石灰粉末; 将过量的所述原煤粉末和所述石灰粉末进行混合处理,以便获得混合物料; 将所述混合物料进行压球处理,以便获得球团物料; 将所述球团物料进行热解处理,以便获得人造石油、人造天然气和热解固体产物,其 中,所述热解固体产物含有半焦和石灰;以及 将所述热解固体产物热送至燃气熔融炉中,并向所述燃气熔融炉中通入少量空气,以 便在所述燃气熔融炉中进行冶炼处理,并且获得所述电石。
2. 根据权利要求1所述的制备电石的方法,其特征在于,所述干燥原煤的含水量低于3 重量%。
3. 根据权利要求1或2所述的制备电石的方法,其特征在于,所述原煤粉末和石灰粉 末的平均粒度均为不大于75微米,优选地,所述原煤粉末和石灰粉末的平均粒度均小于10 微米。
4. 根据权利要求1-3任一项所述的制备电石的方法,其特征在于,所述球团物料的平 均直径为10〜40毫米。
5. 根据权利要求1-4任一项所述的制备电石的方法,其特征在于,所述过量的原煤粉 末和所述石灰粉末是按照质量比为I. 2 :1. 04进行所述混合处理的,所述原煤粉末的质量 为制备电石所需理论量的1. 2〜1. 3倍。
6. 根据权利要求1-5任一项所述的制备电石的方法,其特征在于,所述热解处理是在 450〜800摄氏度和10〜IOOOPa的压力下进行40〜120分钟。
7. 根据权利要求6所述的制备电石的方法,其特征在于,所述热解处理是在800摄氏度 进行1小时。
8. 根据权利要求1所述的制备电石的方法,其特征在于,所述热解固体产物的温度为 不低于450摄氏度。
9. 根据权利要求1-8任一项所述的制备电石的方法,其特征在于,所述冶炼处理是在 1400〜1750摄氏度下进行5〜30分钟。
10. 根据权利要求1-9任一项所述的制备电石的方法,其特征在于,所述冶炼处理是在 1600〜1750摄氏度进行10〜15分钟。
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