CN105036132B - 制备电石的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了制备电石的方法。该方法利用电石炉制备所述电石，制备电石的方法包括：(1)将碳基原料和钙基原料进行混合处理，以便得到炉料；(2)将所述炉料加入所述电石生产空间中；(3)利用所述多个电极对所述电石生产空间中的所述炉料进行加热，并利用所述多个喷枪向所述电石生产空间中供给煤粉和氧气，所述煤粉的一部分与氧气发生燃烧反应向所述电石生产空间提供热量，所述煤粉的剩余部分作为部分所述碳基原料，以便获得电石。该方法效率高、成本低、能耗小。
Description
技术领域
本发明涉及冶金领域，具体地，涉及一种制备电石的方法。
背景技术
电石学名碳化钙，无色晶体，是有机合成化学工业的基本原料之一，主要用于生产乙炔气。乙炔气可以制备多种化学产品，包括氯乙烯系列、醋酸乙烯系列和丙烯酸系列，我国70％以上的PVC(聚氯乙烯)生产源于电石乙炔，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，通过电石炉上端的入口或管道将混合好的块状炉料(即生石灰和兰炭、焦炭)加入电炉内，炉料被电炉内经过电极电弧和炉料电阻热加热至反应温度1800～2200摄氏度，发生如下化学反应CaO+3C＝CaC2+CO-Q.，电石生产是吸热反应，必须供给大量的热能，目前吨电石能耗高达3200kwh。还原剂焦炭属于高污染生产，因此电石生产目前处于高能耗、高污染的境地。
因此，制备电石的方法有待改进。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种高效率、低成本、低能耗的制备电石的方法。
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种制备电石的方法。根据本发明的实施例，利用电石炉制备所述电石，其中，所述电石炉包括：炉体，所述炉体内限定出电石生产空间；多个电极，所述多个电极从所述炉体的嵌入到所述电石生产空间中；多个喷枪，所述多个喷枪从所述炉体的顶壁和/或侧壁嵌入到所述电石生产空间中，用于向所述电石生产空间中提供煤粉和氧气，其中，制备电石的方法包括：(1)将碳基原料和钙基原料进行混合处理，以便得到炉料；(2)将所述炉料加入所述电石生产空间中；(3)利用所述多个电极对所述电石生产空间中的所述炉料进行加热，并利用所述多个喷枪向所述电石生产空间中供给煤粉和氧气，所述煤粉的一部分与氧气发生燃烧反应向所述电石生产空间提供热量，所述煤粉的剩余部分作为部分所述碳基原料，以便获得电石。
根据本发明的实施例，利用本发明的方法生产电石，煤粉和氧气燃烧产生热量，有利于提高电石炉内的温度，对电极供热进行补充，从而，电石生产电耗低，此外，喷入的煤粉还可以与电石发生还原反应，从而，兰炭(焦炭)使用量下降，电石生产成本低。
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：
根据本发明的实施例，所述碳基原料为兰炭或焦炭，所述钙基原料为石灰。
根据本发明的实施例，所述碳基原料与所述钙基原料的质量比为(60-70)：100。
根据本发明的实施例，所述钙基原料的粒度为4-45mm，所述碳基原料的粒度为5-25mm。
根据本发明的实施例，步骤(3)中进一步包括：利用所述多个电极对所述电石生产空间中的所述炉料进行加热，以便得熔融物料；以及向所述电石生产空间中继续加入所述炉料，并利用所述喷枪向所述电石生产空间中供给煤粉和氧气，所述煤粉的一部分与氧气发生燃烧反应向所述电石生产空间提供热量，所述煤粉的剩余部分作为部分碳基原料，以便获得电石。
根据本发明的实施例，所述熔融物料出现电极穿井现象，开始向所述熔融物料中继续加入所述炉料。
根据本发明的实施例，所述煤粉与所述氧气的比例为：1吨所述煤粉：(350-800)立方米所述氧气。
根据本发明的实施例，所述喷枪中煤粉的载气为净化压缩烟气或CO2。
根据本发明的实施例，所述煤粉选自兰炭、褐煤、长焰煤、烟煤和无烟煤的至少之一。
根据本发明的实施例，所述煤粉的平均粒径为不大于3mm。
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显示了根据本发明一个实施例的制备电石的流程示意图。
具体实施方式
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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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而不是要求本发明必须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。
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种制备电石的方法。根据本发明的实施例，利用电石炉制备电石，其中，该电石炉包括：炉体、多个电极和多个喷枪，具体地，炉体内限定出电石生产空间；多个电极从炉体嵌入到电石生产空间中；多个喷枪从炉体的顶壁和/或侧壁嵌入到电石生产空间中，用于向所述电石生产空间中提供煤粉和氧气，其中，制备电石的方法包括：(1)将碳基原料和钙基原料进行混合处理，以便得到炉料；(2)将炉料加入电石生产空间中；(3)利用多个电极对电石生产空间中的炉料进行加热，并利用多个喷枪向电石生产空间中供给煤粉和氧气，该煤粉的一部分与氧气发生燃烧反应向电石生产空间提供热量，该煤粉的剩余部分作为部分碳基原料，获得电石。
根据本发明的实施例，本发明的电石炉通过在电石炉炉体的顶壁和侧壁的电极之间合理设置喷枪，向炉内喷吹氧气和煤粉，氧气和煤粉燃烧释放热量，热量可以传递到炉内周边有很多电弧不能作用或者作用效果非常差的地方，电石炉内热量分布均匀，可以部分取代电极供热，利用该电石炉生产电石，生产电耗低。同时，煤粉中的未燃烧的炭与氧化钙反应生成电石，降低了常用的价格较高的电石生产原料兰炭(焦炭)的用量，由此，利用本发明的方法可以低成本、高效地生产电石。
下面参考附图1，详细描述根据本发明实施例的制备电石的方法，具体方法如下：
S100：碳基原料和钙基原料进行混合处理得到炉料
根据本发明的一些实施例，将碳基原料和钙基原料进行混合处理，以便得到炉料。根据本发明的具体实施例，碳基颗粒和钙基颗粒的种类和特性并不受特别限制，可以根据生产需要选择不同的碳基原料和钙基原料，并根据需要对碳基原料和钙基原料进行粉碎处理，控制炉料的粒径。
根据本发明的优选实施例，碳基原料为兰炭或焦炭，也可以是二者的混合物。由此，碳基原料的还原性高，易于与钙基原料反应生成电石。
根据本发明的优选实施例，钙基原料为石灰。由此，石灰的来源广泛，价格低廉，并且易于与碳基原料反应生成电石。
根据本发明的具体实施例，碳基原料和钙基原料的粒度大小并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，钙基原料的粒度为4-45mm，碳基原料的粒度为5-25mm。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，从而降低电石冶炼温度，缩短电石冶炼的时间。根据本发明的具体实施例，通过选取钙基原料的粒度为4-45mm，碳基原料的粒度为5-25mm，可以将冶炼处理的由传统的40-60min降低到35-40min，能源消化显著下降，生产效率显著提高。
根据本发明的具体示例，碳基原料和钙基原料的混合配比并不受特别限制。本发明的发明人发现，加热过程中，钙基原料如生石灰可以与碳基原料中的硫以及硅和铝反应，因此通过适当提高钙基原料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，发明人发现将碳基原料和钙基原料按照质量比为(60-70)：100进行混合处理，可以显著提高冶炼处理后制备得到的电石的产率和质量，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，节约生产成本。
S200：将炉料加入电石生产空间中
根据本发明的一些实施例，将炉料加入电石生产空间中。根据本发明的一些实施例，利用管道持续实现电石生产空间中添加炉料。
根据本发明的一些实施例，炉料可以根据电石生产的反应进程分批加入，例如，先加入一批炉料，利用电极进行加热，待炉料呈熔融态，再继续向加入炉料，并利用喷枪向电石生产空间中供给煤粉和氧气，以便使煤粉和氧气燃烧产生热量向电石生产空间供热，提高电石生产效率。
S300：利用电极对炉料加热，并利用喷枪供给煤粉和氧气，燃烧供热，获得电石。
根据本发明的一些实施例，利用多个电极对电石生产空间中的炉料进行加热，并利用多个喷枪向电石生产空间中供给煤粉和氧气，该煤粉的一部分与氧气发生燃烧反应向电石生产空间提供热量，该煤粉的剩余部分作为部分碳基原料，获得电石。由此，利用电极和喷枪双重加入模式对电石生产空间中的炉料进行加热，加热效率高，生产率显著提高。根据本发明的实施例，本方法采用的电石炉通过在电石炉炉体的顶壁和侧壁的电极之间合理设置喷枪，向炉内喷吹氧气和煤粉，氧气和煤粉燃烧释放热量，热量可以传递到炉内周边有很多电弧不能作用或者作用效果非常差的地方，电石炉内热量分布均匀，对炉料的加热效果好，反应效率高，并且，煤粉燃烧可以部分取代电能供热，利用该电石炉生产电石，生产电耗低。根据本发明的一些实施例，煤粉中的未燃烧的煤粉充当部分碳基原料，与氧化钙反应生成电石，降低了常用的价格较高的电石生产原料兰炭(焦炭)的用量，由此，利用本发明的方法可以低成本、高效地生产电石。
根据本发明的一些实施例，步骤(3)中进一步包括：利用多个电极对电石生产空间中的炉料进行加热，以便得熔融物料；以及向电石生产空间中继续加入上述炉料，并利用喷枪向电石生产空间中供给煤粉和氧气，以便使煤粉和氧气燃烧产生热量向电石生产空间供热，并获得电石。由此，电极在料层内形成电弧并利用电石生产空间中的炉料料层自身的电阻发热进行加热，得到熔融物料，在此基础上，利用喷枪向电石生产空间中加入煤粉和氧气，进一步向电石生产空间中提供热量和还原剂，促进炉料熔融并还原生成电石。
根据本发明的具体实施例，熔融物料出现电极穿井现象，开始向熔融物料中继续加入炉料。由此，在出现电极穿井现象后继续加入炉料，可以将冶炼处理的由传统的40-60min降低到30-40min，能源消化显著下降，生产效率显著提高。
根据本发明的一些实施例，煤粉与氧气的比例为：1吨煤粉：(350-800)立方米氧气，其中，氧气为标准状态下的氧气。由此，煤粉与氧气进行欠氧式燃烧，生成大量一氧化碳，使电石炉内处于还原气氛中，促进电石的还原反应进行，并且，电石炉产生的大量烟气可用于化工生产或锅炉燃料。
根据本发明的一些实施例，喷枪中煤粉的载气为净化压缩烟气或CO2。煤粉利用载气从喷枪中喷出，载气的种类不受特别的限制，只要不易与煤粉反应即可，优选地，载气可以为净化压缩烟气或CO2，其中，净化压缩烟气是电石炉制备电石过程中产生的烟气经除尘、洗涤、除湿、压缩机压缩、脱硫脱碳处理得到，从而可以对废弃的烟气进行再利用，节约电石生产成本。
根据本发明的实施例，煤粉的种类不受特别的限制，只要易于与氧气燃烧即可。根据本发明的优选实施例，煤粉选自兰炭、褐煤、长焰煤、烟煤和无烟煤的至少之一。由此，煤粉的成本低，进一步降低电石的生产成本。
根据本发明的一些实施例，煤粉的平均粒径为不大于3mm。由此，煤粉的粒径小，与氧气和钙基原料的接触点数增加，原料的反应活性高，易于燃烧放热，未燃烧的煤粉易于与钙基原料反应生成电石，降低了常用的价格较高的电石生产原料兰炭(焦炭)的用量，从而可以低成本、高效地生产电石。
下面参考具体实施例，对本发明进行说明，需要说明的是，这些实施例仅仅是说明性的，而不能理解为对本发明的限制。
实施例1
原料：
以石灰为钙基原料，其中CaO含量为93％，粒度为4-45mm；
以兰炭为碳基原料，其中，固定碳含量为83％，粒度为5-25mm；
氧煤混喷：以粉煤为原料，粒度-200目>60％，固定碳含量75％；粉煤载气为电石炉净化加压烟气。
制备方法：
(1)将石灰与兰炭按质量比100:68的比例进行混合，得到炉料；
(2)将混合好的炉料通过皮带运输至炉顶料仓，将料仓炉料通过下料管下料到电石炉内启弧，加热炉料；
(3)当炉料加热至熔融态，电石炉内三相电极穿井后，下料管继续下料，并开始氧煤混喷，其中，粉煤/载气比例＝50kg:1kg，煤粉输送压力0.45MPa，氧煤混喷采用欠氧方式，电石炉内呈还原性气氛，煤中部分炭不燃烧沉积至炉内做还原剂与石灰发生还原反应。煤粉喷吹量为200kg/t.电石，供氧量为112Nm3/t.电石，氧煤混喷主要发生以下反应：C+O2＝CO+Q，氧煤燃烧放出的热量与电极放电产生的热量一起将炉料加热到2100℃，通过还原反应得到熔融电石，电石在重力作用下排出。
采用本实施例的方法，利用电极和喷枪氧煤混喷双重加热模式，冶炼时间由传统的40-60min降低到36min，电石的生产率提高11％，生产1吨电石可可节省电326.75kwh和36kg兰炭，制备电石过程中产生的发气量为325L/kg，每吨电石的生产成本降低约97.4元。
实施例2
原料：
以石灰为钙基原料，其中，CaO含量为93％，粒度为4-45mm；
以兰炭为碳基原料，其中，固定碳含量为83％，粒度为5-25mm；
氧煤混喷：以粒煤为原料，粒度小于0.6mm的占80％，最大粒度2-3mm，固定碳含量为56％；粒煤载气为电石炉净化加压烟气。
制备方法：
(1)将石灰与兰炭按质量比100:65的比例进行混合，得到炉料；
(2)将混合好的炉料通过皮带运输至炉顶料仓，将料仓炉料通过下料管下料到电石炉内启弧，加热炉料；
(3)当炉料加热至熔融态，电石炉内三相电极穿井后，下料管继续下料，并开始氧煤混喷，其中，粉煤/载气比例＝40kg:1kg，煤粉输送压力0.8MPa，氧煤混喷采用欠氧方式，电石炉内呈还原性气氛，煤中部分炭不燃烧沉积至炉内做还原剂与石灰发生还原反应。煤粉喷吹量为200kg/t.电石，供氧量为112Nm3/t.电石，氧煤混喷主要发生以下反应：C+O2＝CO+Q，氧煤燃烧放出的热量与电极放电产生的热量一起将炉料加热到2100℃，通过还原反应得到熔融电石，电石在重力作用下排出。
采用本实施例的方法，利用电极和喷枪氧煤混喷双重加热模式，冶炼时间由传统的45min降低到38min，电石的生产率提高9％，生产1吨电石可省电212kwh和39kg兰炭，电石发气量为321L/kg，每吨电石的生产成本降低约60元。
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。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种制备电石的方法，其特征在于，利用电石炉制备所述电石，
其中，
所述电石炉包括：
炉体，所述炉体内限定出电石生产空间；
多个电极，所述多个电极从所述炉体嵌入到所述电石生产空间中；
多个喷枪，所述多个喷枪从所述炉体的顶壁和侧壁嵌入到所述电石生产空间中，用于向所述电石生产空间中提供煤粉和氧气，
其中，制备电石的方法包括：
(1)将碳基原料和钙基原料进行混合处理，以便得到炉料；
(2)将所述炉料加入所述电石生产空间中；
(3)利用所述多个电极对所述电石生产空间中的所述炉料进行加热，以便得熔融物料；以及向所述电石生产空间中继续加入所述炉料，并利用所述喷枪向所述电石生产空间中供给煤粉和氧气，所述煤粉的一部分与氧气发生燃烧反应向所述电石生产空间提供热量，所述煤粉的剩余部分作为部分所述碳基原料，以便获得电石，
所述熔融物料出现电极穿井现象，开始向所述熔融物料中继续加入所述炉料，
所述碳基原料与所述钙基原料的质量比为(60-70)：100，
所述煤粉与所述氧气的比例为：1吨所述煤粉：(350-800)立方米所述氧气，
步骤(3)中，燃烧反应向所述电石生产空间提供热量与电极放电产生的热量一起将所述炉料加热到2100℃，加热时间为35-40min。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳基原料为兰炭或焦炭，所述钙基原料为石灰。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钙基原料的粒度为4-45mm，所述碳基原料的粒度为5-25mm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述喷枪中煤粉的载气为净化压缩烟气或CO2。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述煤粉选自兰炭、褐煤、长焰煤、烟煤和无烟煤的至少之一。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述煤粉的平均粒径为不大于3mm。
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20160204 Address after: 100016 Beijing City, Chaoyang District Road No. 5, building 15, floor 7 block C Applicant after: SHENWU ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: 102200 Beijing city Changping District Machi Town cow Road No. 18 Applicant before: Beijing Shenwu Environment Energy Technology Group Co., Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180817 Termination date: 20190724 |