CN105905906B - 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。该方法包括：将生石灰和中低阶煤进行破碎处理，以便分别获得生石灰颗粒和中低阶煤颗粒；将所述生石灰颗粒和所述中低阶煤颗粒与添加剂进行混合处理，以便得到混合物料，其中，所述添加剂为选自锰的氧化物、镍的氧化物以及钴的氧化物中的至少一种；将所述混合物料进行成团处理，以便得到物料团块；以及将所述物料团块进行冶炼处理，以便获得电石。该方法通过在原料中加入添加剂，可以大幅降低电石冶炼处理的温度，该方法的能耗小，产能高，电石的质量好。
Description
技术领域
本发明涉及制备电石的方法。
背景技术
电石是煤化工的中间产品，可遇水快速生成高纯度的乙炔，而乙炔作为重要的化工产品基础原料，可以加HCl经缩聚反应制备聚氯乙烯(PVC)，也可以经水合法得到乙酸，还可以加醋酸制醋酸乙烯；此外还能制1，4-丁炔二醇、乙烯基乙炔、橡胶、乙炔基异丙醇、氟乙烯、三氯乙烯、聚氯乙烯、四氯乙烯、丙烯腈等有机化工产品，曾被誉称为“有机合成工业之母”。中国70％左右的PVC(聚氯乙稀)由电石乙炔制备。
电石的合成手段有氧热法和电热法，目前的电石生产工艺采用电热法，以块状焦炭和块状氧化钙为原料，利用电弧产生的热将原料加热至2200℃以上，经数小时生成熔融液态电石，电石的生成反应式：CaO+3C→CaC2+CO，生成电石的质量评价采用GB10665-200的方法进行电石发气量的测量来间接衡量。使用块状原料(30～60mm)虽然有利于CO的排出，但反应接触面积小、反应速率慢，导致反应温度高、停留时间长、能耗高。电石生产原材料破碎、输送等各工序中有大量的焦炭和石灰细粉产生，约占总量的15％。这部分粉状原料由于无法满足目前电石制备工艺的要求而被遗弃，造成了巨大的环境污染和资源浪费。
目前的煤制电石路线生产工艺面临的最大挑战就是能耗成本高，其中吨电石均电耗3250度，电力成本占总成本的60％以上，随着能源成本的不断增加以及电石价格的下滑，现行工艺已经不能适应电石行业的可持续发展要求。为了降低电石生产能耗和环境污染、实现电石工业可持续发展，必须改革电热法合成路线，降低反应的温度、缩短反应时间，开发一种新的电石合成工艺。
降低反应温度可以降低电石生产过程的能耗，但是目前工艺如果降低反应温度后合成的产品中电石含量会降低，难以满足工业上对电石产品发气量的要求。目前许多研究都围绕着既能降低电石反应温度又能保证电石产品质量的方向展开，例如将块状原料改成粉状，除了减小反应物的粒度以外，添加催化剂也是一种提高化学反应速率的手段。
基于电热法生产电石中存在的问题，现行电石生产工艺有待改进。
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本发明提出一种制备电石的方法，该方法通过在冶炼过程中加入添加剂，实现了在低温条件下生产电石，并且该方法的能耗小，产能高。
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，该方法包括：将生石灰和中低阶煤进行破碎处理，以便分别获得生石灰颗粒和中低阶煤颗粒；将所述生石灰颗粒和所述中低阶煤颗粒与添加剂进行混合处理，以便得到混合物料，其中，所述添加剂为选自锰的氧化物、镍的氧化物以及钴的氧化物中的至少一种；将所述混合物料进行成团处理，以便得到物料团块；以及将所述物料团块进行冶炼处理，以便获得电石。
根据本发明实施例的制备电石的方法，通过在原料中加入添加剂，成团处理后进行冶炼，可以大幅降低电石冶炼处理的温度，该方法的能耗小，产能高，电石的质量好。
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，所述添加剂为选自氧化锰、氧化亚镍、氧化钴、二氧化锰、三氧化二镍和三氧化二钴中的至少一种。
根据本发明的实施例，所述添加剂与所述生石灰的质量比为(0.5-5)：100。
根据本发明的实施例，所述中低阶煤中的固定碳含量与所述生石灰中氧化钙含量的摩尔比为(2.0～3.5):1。
根据本发明的实施例，所述生石灰颗粒和所述中低阶煤颗粒的粒径均不大于0.5mm。
根据本发明的实施例，所述生石灰颗粒和所述中低阶煤颗粒的粒径均不大于0.074mm。
根据本发明的实施例，所述冶炼处理的温度为1600℃-1800℃，时间为0.5小时-3小时。
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方法的流程示意图。
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。
需要说明的是，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。进一步地，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
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。参考图1，根据本发明的实施例，对制备电石的方法进行解释说明，该方法包括：
S100破碎处理
根据本发明的实施例，将生石灰和中低阶煤进行破碎处理，分别获得生石灰颗粒和中低阶煤颗粒。由此，经过破碎处理后，原料的粒径小，便于后续的成团处理，也有助于降低冶炼处理的温度。
根据本发明的一些实施例，中低阶煤可以是焦炭、还原煤、兰炭、石油焦或炭黑中的一种或多种。由此，可以利用经济价值较低的中低阶煤制备经济价值高的电石，生产成本低，经济效益高。
根据本发明的一些实施例，中低阶煤的固定碳含量大于70％。由此，原料的含碳量高，电石的质量好。
根据本发明的实施例，中低阶煤和生石灰的粒度大小并不受特别限制，根据本发明的具体实施例，生石灰颗粒和中低阶煤颗粒的粒径均不大于0.5mm。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。根据本发明的优选实施例，生石灰颗粒和中低阶煤颗粒的粒径均不大于0.074mm。由此，原料的接触点数多，反应活性更好，电石冶炼温度更低，电石冶炼的时间更短。
根据本发明的实施例，中低阶煤中的固定碳含量与生石灰中氧化钙含量的摩尔比(2.0～3.5):1。由此，反应原料的比例适宜，避免反应原料过量导致浪费。
S200混合处理
根据本发明的实施例，将生石灰颗粒和中低阶煤颗粒与添加剂进行混合处理，得到混合物料，其中，添加剂为选自锰的氧化物、镍的氧化物以及钴的氧化物中的至少一种。由此，通过向生石灰颗粒和中低阶煤颗粒中加入添加剂，降低冶炼处理的温度，制备电石的能耗低、电石质量好。
根据本发明的实施例，添加剂为选自氧化锰、氧化亚镍、氧化钴、二氧化锰、三氧化二镍和三氧化二钴中的至少一种。由此，冶炼处理的温度低，电石的质量好。
根据本发明的实施例，添加剂的加入比例不受特别的限制，只要能降低冶炼温度即可。根据本发明的优选实施例，添加剂与生石灰的质量比为(0.5-5)：100。由此，冶炼温度降低的更显著，并且，电石的质量更佳。
S300成团处理
根据本发明的实施例，将混合物料进行成团处理，得到物料团块。由此，原料的粒径适宜，便于后续进行冶炼处理。
根据本发明的一些实施例，利用有机粘结剂进行所述成团处理。根据本发明的优选实施例，有机粘结剂选择糖蜜、煤油和沥青中的至少一种。由此，成团效果好。
S400冶炼处理
根据本发明的实施例，将物料团块进行冶炼处理，以便获得电石。利用该物料团块，仅需低温冶炼即可制备得到优质的电石。
根据本发明的实施例，冶炼处理的温度为1600℃-1800℃，时间为0.5小时-3小时。由此，冶炼的温度低，时间短，能耗降低5％-20％。
根据本发明实施例的制备电石的方法，通过在原料中加入添加剂，成团处理后进行冶炼，可以大幅降低电石冶炼处理的温度。根据本发明的实施例，利用该方法制备电石，在冶炼处理的温度下降400℃～600℃的条件下，依然能够制备得到合格的固态电石，节能5％-20％。由此，该制备电石的方法，能耗小，产能高，电石的质量好。
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
以生石灰和还原煤为原料制备电石，具体方法如下：
(1)将生石灰(CaO含量98％)，还原煤(固定碳含量84.32％)分别磨细处理至100％<0.5mm。
(2)将步骤(1)细磨处理得到的生石灰和还原煤与氧化锰按质量比100:77:1配料，此时的C与CaO的摩尔比为3.1:1。
(3)将步骤(2)得到的混合原料粗混后再通过强力混料机混匀，配加有机粘结剂进行压球成型，压球尺寸约为3cm。
(4)将压好的球投料进入电石炉内进行电石反应，反应温度1600℃，保温时间2h。反应结束后，电石产品随炉冷却至60℃时取出，破碎后通过LJD型电石发气量测定装置测得发气量为260L/kg，说明该电石为合格品电石。
实施例2
以生石灰和还原煤为原料制备电石，具体方法如下：
(1)将生石灰(CaO含量98％)，还原煤(固定碳含量84.32％)分别磨细处理至100％<0.074mm。
(2)将步骤(1)细磨处理得到的生石灰和还原煤与氧化亚镍根据质量比100:80:1.5配料，此时的C与CaO的摩尔比为3.2:1。
(3)将步骤(2)得到的混合原料粗混后再通过强力混料机混匀，配加有机粘结剂进行压球成型，压球尺寸约为3cm。
(4)将压好的球投料进入电石炉内进行电石反应，反应温度1700℃，保温时间1.0h。反应结束后，电石产品随炉冷却至60℃时取出，破碎后通过LJD型电石发气量测定装置测得发气量为290L/kg，说明该电石为一等品电石。
实施例3
以生石灰和还原煤为原料制备电石，具体方法如下：
(1)将生石灰(CaO含量98％)，还原煤(固定碳含量84.32％)分别磨细处理至100％<0.074mm。
(2)将步骤(1)细磨处理得到的生石灰和还原煤与氧化钴根据质量比100:75:2配料，此时的C与CaO的摩尔比为3.0:1。
(3)将步骤(2)得到的混合原料粗混后再通过强力混料机混匀，配加有机粘结剂进行压球成型，压球尺寸约为3cm。
(4)将压好的球投料进入电石炉内进行电石反应，反应温度1800℃，保温时间1.5h。反应结束后，电石产品随炉冷却至50℃时取出，破碎后通过LJD型电石发气量测定装置测得发气量为300L/kg，说明该电石为优等品电石。
实施例4
以生石灰和还原煤为原料制备电石，具体方法如下：
(1)将生石灰(CaO含量98％)，还原煤(固定碳含量84.32％)分别磨细处理至100％<0.5mm。
(2)将步骤(1)细磨处理得到的生石灰和还原煤与二氧化锰根据质量比100:62:3配料，此时的C与CaO的摩尔比为2.5:1。
(3)将步骤(2)得到的混合原料粗混后再通过强力混料机混匀，配加有机粘结剂进行压球成型，压球尺寸约为3cm。
(4)将压好的球投料进入电石炉内进行电石反应，反应温度1750℃，保温时间2h。反应结束后，电石产品随炉冷却至55℃时取出，破碎后通过LJD型电石发气量测定装置测得发气量为300L/kg，说明该电石为优等品电石。
实施例5
以生石灰和还原煤为原料制备电石，具体方法如下：
(1)将生石灰(CaO含量98％)，还原煤(固定碳含量84.32％)分别磨细处理至100％<0.074mm。
(2)将步骤(1)细磨处理得到的生石灰和还原煤与三氧化二镍根据质量比100:87:4配料，此时的C与CaO的摩尔比为3.5:1。
(3)将步骤(2)得到的混合原料粗混后再通过强力混料机混匀，配加有机粘结剂进行压球成型，压球尺寸约为3cm。
(4)将压好的球投料进入电石炉内进行电石反应，反应温度1800℃，保温时间3h。反应结束后，电石产品随炉冷却至55℃时取出，破碎后通过LJD型电石发气量测定装置测得发气量为310L/kg，说明得到优等品电石。
实施例6
以生石灰和还原煤为原料制备电石，具体方法如下：
(1)将生石灰(CaO含量98％)，还原煤(固定碳含量84.32％)分别磨细处理至100％<0.074mm。
(2)将步骤(1)细磨处理得到的生石灰和还原煤与三氧化二钴根据质量比100:70:5配料，此时的C与CaO的摩尔比为2.8:1。
(3)将步骤(2)得到的混合原料粗混后再通过强力混料机混匀，配加有机粘结剂进行压球成型，压球尺寸约为3cm。
(4)将压好的球投料进入电石炉内进行电石反应，反应温度1700℃，保温时间3h。反应结束后，电石产品随炉冷却至55℃时取出，破碎后通过LJD型电石发气量测定装置测得发气量为292L/kg，说明该电石为优等品电石。
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，包括：
将生石灰和中低阶煤进行破碎处理，以便分别获得生石灰颗粒和中低阶煤颗粒；
将所述生石灰颗粒和所述中低阶煤颗粒与添加剂进行混合处理，以便得到混合物料，其中，所述添加剂为选自锰的氧化物、镍的氧化物以及钴的氧化物中的至少一种；
将所述混合物料进行成团处理，以便得到物料团块；以及
将所述物料团块进行冶炼处理，以便获得电石，
其中，
所述添加剂与所述生石灰的质量比为(0.5-5)：100。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述添加剂为选自氧化锰、氧化亚镍、氧化钴、二氧化锰、三氧化二镍和三氧化二钴中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中低阶煤中的固定碳含量与所述生石灰中氧化钙含量的摩尔比为(2.0～3.5):1。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生石灰颗粒和所述中低阶煤颗粒的粒径均不大于0.5mm。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述生石灰颗粒和所述中低阶煤颗粒的粒径均不大于0.074mm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冶炼处理的温度为1600℃-1800℃，时间为0.5小时-3小时。
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