CN104860314A - 电石炉和利用该电石炉制备电石的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了电石炉和利用该电石炉制备电石的方法，其中，电石炉包括：热解炉身、燃气熔融炉炉底、球团物料进口、热解气出口和电石液出口，热解炉身内具有热解腔室；燃气熔融炉炉底具有电石生产腔室，燃气熔融炉炉底的顶部与热解炉身的下端相连，以便热解腔室与电石生产腔室连通；球团物料进口设在热解炉身的顶部，以便从热解炉身的顶部向热解腔室内加入含有粉煤和石灰的球团物料；热解气出口设在热解炉身的上部，电石液出口设在燃气熔融炉炉底的下部。采用该电石炉可以显著降低能耗，提高制备电石效率。

Description

电石炉和利用该电石炉制备电石的方法

技术领域

本发明属于电石生产领域，具体而言，本发明涉及电石炉和利用该电石炉制备电石的方法。

背景技术

随着现代工业的发展，电石行业与有机合成工业紧密联系，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。由于市场原因，电石销售受到影响，因此如何降低电石生产成本成为电石行业发展的瓶颈。

目前电石生产工艺主要有电热法和氧热法两种，均需要使用块状优质焦炭或兰炭作为还原剂。一方面，焦炭和兰炭价格居高不下，提高原料成本；另一方面，焦炭和兰炭在运输过程中，产生大量的粉料，不能作为电石生产原料，进一步提高原料成本。采用块状原料，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℃)，每吨电石(纯度80.6％)的电耗高达3250kw·h，是名副其实的“高耗能”产业。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种电石炉和利用该电石炉制备电石的方法。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种电石炉，包括：

热解炉身，所述热解炉身内具有热解腔室；

燃气熔融炉炉底，所述燃气熔融炉炉底具有电石生产腔室，所述燃气熔融炉炉底的顶部与所述热解炉身的下端相连，以便所述热解腔室与所述电石生产腔室连通；

球团物料进口，所述球团物料进口设在所述热解炉身的顶部，以便从所述热解炉身的顶部向所述热解腔室内加入含有粉煤和石灰的球团物料；

热解气出口，所述热解气出口设在所述热解炉身的上部，

电石液出口，所述电石液出口设在所述燃气熔融炉炉底的下部。

由此，本发明上述实施例的电石炉具有热解炉身和燃气熔融炉炉底上下两段，进而将热解工艺与电石生产工艺有机结合在一套电石生产系统中，实现了设备的一体化。其中上段热解炉身的热解腔室与下段燃气熔融炉炉底的电石生产腔室连通，由此可以利用位于下段的电石生产腔室内产生的高温烟气对热解腔室内的电石生产原料进行热解处理，实现了尾气热量全利用，提高整体热效率。另外，热解腔室内带有大量显热的高温固体物料，直接进入电石生产腔室内，路程短、热损失小，由此可以有效降低电石段能耗，并提高整体工艺热效率。

另外，根据本发明上述实施例的电石炉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，所述燃气熔融炉的侧壁具有多个烧嘴。

在本发明的一些实施例中，所述热解炉身与所述燃气熔融炉炉底通过过度部相连，所述过度部的直径沿进料的方向逐渐减小。

根据本发明的第二方面，本发明还提出了一种利用电石炉制备电石的方法，包括：

从所述球团物料进口向所述电石炉内添加将含有粉煤和石灰的球团物料，使所述热解腔室和所述电石生产腔室内填充所述球团物料；

启动所述加热装置对所述电石生产腔室内的所述球团物料进行加热并发生电石冶炼反应，以便得到电石液并产生高温烟气；

使所述高温烟气向上进入所述热解腔室对所述热解腔室内的所述球团物料进行热解处理；以及

使所述电石液从所述电石液出口排出。

由此，本发明上述实施例的制备电石的方法将热解工艺与电石生产工艺进行了有机结合，实现了工艺的连续化。其中充分利用了电石冶炼产生的高温烟气对电石生产原料进行热解处理，实现了烟气热量利用，提高整体热效率。另外，热解后带有大量显热的高温固体物料，直接进入电石生产腔室内进行冶炼，路程短、热损失小，由此可以有效降低电石段能耗，并提高整体工艺热效率。

在本发明的一些实施例中，所述高温尾气的温度为1000-1400摄氏度。

在本发明的一些实施例中，经过所述热解处理后的球团物料的温度为750-950摄氏度。

在本发明的一些实施例中，所述电石冶炼反应是在1400-1750摄氏度下进行5-30分钟完成，优选，在1750摄氏度下进行15分钟完成。

在本发明的一些实施例中，所述含有粉煤和石灰的球团物料中的粉煤为粉状中低阶原煤。

在本发明的一些实施例中，所述粉煤和石灰的平均粒径为不大于20微米。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的电石炉的结构示意图。

具体实施方式

下面参考图1详细描述本发明实施例的电石炉。

根据本发明实施例的电石炉具体包括：热解炉身10、燃气熔融炉炉底20、球团物料进口30、热解气出口40和电石液出口50，其中，热解炉身10内具有热解腔室11；燃气熔融炉炉底20具有电石生产腔室21，燃气熔融炉炉底20的顶部与热解炉身10的下端相连，以便热解腔室11与电石生产腔室21连通；球团物料进口30设在热解炉身10的顶部，以便从热解炉身10的顶部向热解腔室11内加入含有粉煤和石灰的球团物料；热解气出口40设在热解炉身10的上部，电石液出口50设在燃气熔融炉炉底20的下部。

由此，本发明上述实施例的电石炉具有热解炉身10和燃气熔融炉炉底20上下两段，进而将热解工艺与电石生产工艺有机结合在一套电石生产系统中，实现了设备的一体化。其中上段热解炉身10的热解腔室11与下段燃气熔融炉炉底20的电石生产腔室21连通，由此可以利用位于下段的电石生产腔室21内产生的高温烟气对热解腔室11内的电石生产原料进行热解处理，实现了烟气热量利用，提高整体热效率。另外，热解腔室11内带有大量显热的高温固体物料，直接进入电石生产腔室21内，路程短、热损失小，由此可以有效降低电石段能耗，并提高整体工艺热效率。

根据本发明的具体实施例，上述燃气熔融炉20的侧壁具有多个烧嘴22。由此可以严格控制炉内气氛，保证炉内为缺氧气氛，避免碳材损失。根据本发明的具体实施例，由于进入电石生产腔室21内发生电石反应的原料是经过热解腔室11热解后的，由此可以进一步降低燃气熔融炉炉底20内能耗，同时采用粉状物料，接触面积大幅增加，可将传统的生产电石的所需的2000摄氏度以上温度可降至1400-1750摄氏度。

根据本发明的具体实施例，热解炉身与所述燃气熔融炉炉底通过过度部相连，所述过度部的直径沿进料的方向逐渐减小。由此可以控制热解后的物料进入电石生产腔室21的速度。

根据本发明的另一方面，本发明还提出了一种利用前面所述电石炉制备电石的方法。根据本发明的具体实施例，该方法包括：从球团物料进口向电石炉内添加将含有粉煤和石灰的球团物料，使热解腔室和电石生产腔室内填充球团物料；对电石生产腔室内的球团物料进行加热并发生电石冶炼反应，以便得到电石液，燃气燃烧产生高温烟气；使高温烟气向上进入热解腔室对热解腔室内的球团物料进行热解处理；以及使电石液从电石液出口排出。

由此，本发明上述实施例的制备电石的方法将热解工艺与电石生产工艺进行了有机结合，实现了工艺的连续化。其中充分利用了底部燃气熔融炉燃气燃烧产生的高温烟气对电石生产原料进行热解处理，实现了烟气热量利用，提高整体热效率。另外，热解后带有大量显热的高温固体物料，直接进入电石生产腔室内进行冶炼，路程短、热损失小，由此可以有效降低电石段能耗，并提高整体工艺热效率。

根据本发明的具体实施例，电石生产腔室内产生的高温烟气的温度为1000-1400摄氏度。由此充分利用该高温烟气对电石反应前的球团物料进行热解处理。根据本发明的具体实施例，利用上述高温烟气对球团物料进行热解处理，可以获得人造石油、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焦炭、半焦、炭黑中的一种。由此热解过程使得碳基原料和钙基原料接触的更加紧密，更加有利于降低后续冶炼的温度和冶炼时间，进而显著降低生产能耗。

根据本发明的具体实施例，经过所述热解处理后的球团物料的温度为750-950摄氏度。由此可以为下一步地电石冶炼反应提供一个初始温度，降低冶炼能耗。

根据本发明的具体实施例，上述电石冶炼反应是在1400-1750摄氏度下进行5-30分钟完成。由此可以采用本发明上述实施例的电石炉制备电石可以显著降低电石反应的温度，缩短反应时间，进而节省能耗。优选地，电石冶炼反应是在1750摄氏度下进行15分钟完成。

根据本发明的具体实施例，所述含有粉煤和石灰的球团物料中的粉煤为粉状中低阶原煤。由此可以充分利用粉状的中低阶原煤，进而可以降低原料成本。

根据本发明的具体实施例，所述粉煤和石灰的平均粒径为10微米，由此，将粉状碳基原料和钙基原料混合成型，极大增加了两种原料的接触面积，使得电石冶炼温度大幅度降低。根据本发明的具体实施例，通过选取平均粒径为10微米的粉状碳基原料和钙基原料可以将冶炼处理的温度降至1750摄氏度。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。

实施例

本发明是一种将煤热解与电石冶炼相结合的电石炉，主体分为上下两段：上段为热解段，下段为电石生产段。

上段：设有球团物料进口和热解气出口。粉煤与石灰按照一定比例成型后，球团物料随着球团物料进口的开闭进入上段热解腔室内，球团物料在炉内随重力作用向下移动。干馏热源来自于下段电石生产段所产生的1350℃左右高温烟气，球团物料热解产生的煤气通过位于两段炉顶部的煤气出口排出，煤气通过球团物料预热区，高温煤气将球团物料预热，同时球团物料对煤气中粉尘产生自过滤作用。

下段：热解后的热固体产物进入下段电石生产段，电石生产段为燃气熔融炉，严格控制炉内气氛，保证炉内为缺氧气氛，热解后固体产物达到800摄氏度左右进入燃气熔融炉内，在1750摄氏度温度下发生电石生成反应，反应时间15min，电石产物由燃气熔融炉底部排出。

两段式电石炉，将热解工艺与电石生产工艺有机结合，实现了粉状原料的全部利用，粉状碳素材料与石灰相结合，极大增加有效接触面积，降低电石反应温度，并且能够获得副产焦油和煤气。热解后固体产物带有大量显热，进入下段电石炉中，能够大幅降低电石炉能耗。故两段式电石炉生产电石，能够大幅度降低电石炉能耗和生产成本。另一方面，下段电石生产段不采用传统电炉，而采用燃气熔融炉，使用燃气代替电能，进一步降低生产成本。故两段式电石炉生产电石，能够大幅度降低电石炉能耗和生产成本。

通常传统电石生产工艺，生产吨电石耗电约3200kwh，而本发明的两段式电石炉，使用低价的燃料气全部替代电石生产所用的电能，可以有效提高工艺的能源利用效率。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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。

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)

1.一种电石炉，其特征在于，包括:

热解炉身，所述热解炉身内具有热解腔室；

燃气熔融炉炉底，所述燃气熔融炉炉底具有电石生产腔室，所述燃气熔融炉炉底的顶部与所述热解炉身的下端相连，以便所述热解腔室与所述电石生产腔室连通；

球团物料进口，所述球团物料进口设在所述热解炉身的顶部，以便从所述热解炉身的顶部向所述热解腔室内加入含有粉煤和石灰的球团物料；

热解气出口，所述热解气出口设在所述热解炉身的上部；

电石液出口，所述电石液出口设在所述燃气熔融炉炉底的下部。

2.根据权利要求1所述的电石炉，其特征在于，所述燃气熔融炉的侧壁具有多个烧嘴。

3.根据权利要求1所述的电石炉，其特征在于，所述热解炉身与所述燃气熔融炉炉底通过过度部相连，所述过度部的直径沿进料的方向逐渐减小。

4.利用权利要求1-3任一项所述电石炉制备电石的方法，其特征在于，包括：

从所述球团物料进口向所述电石炉内添加将含有粉煤和石灰的球团物料，使所述热解腔室和所述电石生产腔室内填充所述球团物料；

对所述电石生产腔室内的所述球团物料进行加热并发生电石冶炼反应，以便得到电石液并产生高温烟气；

使所述高温烟气向上进入所述热解腔室对所述热解腔室内的所述球团物料进行热解处理；以及

使所述电石液从所述电石液出口排出。

5.根据权利要求4所述制备电石的方法，其特征在于，所述高温烟气的温度为1000-1400摄氏度。

6.根据权利要求4或5所述制备电石的方法，其特征在于，经过所述热解处理后的球团物料的温度为750-950摄氏度。

7.根据权利要求4-6任一项所述制备电石的方法，其特征在于，所述电石冶炼反应是在1400-1750摄氏度下进行5-30分钟完成。

8.根据权利要求7所述制备电石的方法，其特征在于，所述电石冶炼反应是在1750摄氏度下进行15分钟完成。

9.根据权利要求4-8任一项所述制备电石的方法，其特征在于，所述含有粉煤和石灰的球团物料中的粉煤为粉状中低阶原煤。

10.根据权利要求4-9任一项所述制备电石的方法，其特征在于，所述粉煤和石灰的平均粒径不大于20微米。