CN105984873A - 电热法电石生产工艺和电石生产系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电热法电石生产工艺和电石生产系统。所述电热法电石生产工艺包括以下步骤：第一，将石灰石、生石灰和含碳原料按反应比例混合形成混合原料后输送至电石炉内；第二，对所述电石炉通电，以将所述混合原料加热至反应温度而生成电石。本发明利用石灰石代替部分生石灰形成混合原料而提供制备电石所必需的钙元素，以减少对生石灰的需求而降低生产成本。与传统电热法和氧热法电石生产工艺相比，本发明的电石生产工艺具有环境友好、节能降耗的优点。
Description
技术领域
本发明涉及化工原料制备，具体地，涉及一种电热法电石生产工艺。此外，本发明还涉及一种电石生产系统。
背景技术
电石即碳化钙(CaC2)，又称乙炔钙等，是一种重要的基本化工原料，可以用于与水反应生成乙炔，因而在工农业生成中得到广泛应用。
一般地，电石生产方法包括氧热法和电热法。其中，电热法主要以生石灰(主要成分为CaO)为原料，是一种较为传统的制备方法，该方法的发展历史已有120之久。由于其利用电能产生反应所需的热，因而所得产品得名为“电石”。然而，一方面，电热法需要消耗大量的电能；另一方面，制备电石需要生产或进购大量生石灰。因而，电热法需要相对较高的生产成本。
随着工业发展，人们提出了以含碳物质燃烧供热的氧热法制备电石，其主要以石灰石(主要成分为CaCO3)为原料。特别是煤炭资源被大量开采以来，氧热法制备电石的工艺得到空前发展和研究。例如，中国发明专利公开CN101362599A、中国发明专利CN101428799B和CN100513310以及日本专利昭61-178412等分别公开了氧热法制备工艺。
然而，随着人类生存环境的恶化，氧热法已难以满足人们对于环境保护的诉求。并且，氧热法通常需要对反应原料进行预热，该预热过程会耗费一定能量，不利于节约成本。
有鉴于此，有必要提供一种相对环境友好且生产成本较低的电石生产工艺。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种电石生产工艺，与传统电热法和氧热法电石生产工艺相比，该电石生产工艺能够有效减少生产成本。
为了实现上述目的，本发明提供一种电热法电石生产工艺，包括以下步骤：第一，将石灰石、生石灰和含碳原料按反应比例混合形成混合原料后输送至电石炉内；第二，对所述电石炉通电，以将所述混合原料加热至反应温度而生成电石。
优选地，在所述第一步骤中，所述混合原料中，所述石灰石、生石灰和含碳原料的质量之比为1:7:4.8～1:39:24。
优选地，在所述第一步骤中，所述混合原料中，所述石灰石、生石灰和含碳原料的质量之比为1:9:6-1:19:12。
优选地，在所述第一步骤中，在混合所述石灰石、生石灰和含碳原料之前，对所述石灰石进行破碎和/或筛分，其中，粒度为10mm-30mm的石灰石用于混合形成所述混合原料。
优选地，将破碎和/或筛分后得到的粒度小于10mm的石灰石输送至球磨机以制备脱硫粉。
优选地，所述含碳原料为焦炭、无烟煤或兰炭。
此外，本发明还提供一种电石生产系统，包括电石炉和用于将由石灰石、生石灰和含碳原料按反应比例混合形成的混合原料输送至该电石炉内的输送装置。
优选地，所述电石生产系统还包括用于对所述石灰石进行筛分的振动筛。
通过上述技术方案，本发明利用石灰石代替部分生石灰形成混合原料而提供制备电石所必需的钙元素，以减少对生石灰的需求而降低生产成本。与传统电热法和氧热法电石生产工艺相比，本发明的电石生产工艺具有环境友好、节能降耗的优点。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是根据本发明优选实施方式的电热法电石生产工艺流程图；
图2是根据本发明优选实施方式的电石生产系统中输送装置的部分设备连接示意图。
附图标记说明
1 振动筛 2 碎石料仓
3 碎石输送带 4 生石灰输送带
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
图1所示为根据本发明一种优选实施方式的电热法电石生产工艺流程图，该电石生产工艺包括以下基本步骤：第一，将石灰石、生石灰和含碳原料按反应比例混合形成混合原料后输送至电石炉内；第二，对所述电石炉通电，以将所述混合原料加热至反应温度而生成电石。
应当注意的是，相比于传统电热法和氧热法电石生产工艺，尽管本发明的上述电热法电石生产工艺的改进是微妙的，但这些改进是非常重要和具有突破性的。
具体而言，为了节约生产成本，提高经济效益，随着煤炭等燃料资源的大量开采，通过其燃烧供热的氧热法越来越受到人们的重视，并被认为是电石生产工艺的发展趋势，这可以从前述中国发明专利公开CN101362599A、中国发明专利CN101428799B等得到印证。
然而，氧热法通常直接利用石灰石为生产原料，加热分解会产生二氧化碳(CO2)，而CO2在生产电石的反应温度(通常在2000℃左右)下会与生产电石所用的含碳原料(如焦炭)发生氧化还原反应，从而产生了大量的一氧化碳(CO)。公知地，CO会极大地增加发生爆炸的可能性，因此，氧热法具有相对较大的生产安全隐患。此外，通过燃烧供热，其温度不易控制，因而使得氧热法电石生产工艺复杂。
对于传统的电热法电石生产工艺，基于与上述氧热法类似的理由，通常采用生石灰作为制备原料，以避免直接利用石灰石为制备原料而产生大量的CO。并且，若直接利用石灰石在电石炉内生成电石，石灰石分解产生的CO2部分地与含碳原料发生反应而生成纯度较低的CO，因而增大含碳原料的消耗。正因如此，尽管经历了长达120年之久的发展，电热法电石生产工艺仍难以突破以生石灰为制备原料的局限。
经过长期的研究和实践，本发明的发明人打破常规，突破性地在电热法电石生产工艺中利用石灰石代替部分生石灰形成混合原料而提供制备电石所必需的钙元素，以减少对生石灰的需求，从而另辟蹊径地降低了生产成本。出于该降低生产成本的同一目的，与人们传统认识中氧热法电石生产工艺通过减少能量消耗的方式相对地，本发明的电石生产工艺则从改变制备原料出发，获得显著的效果。
此外，随着矿产资源的日益消耗，氧热法电石生产工艺中供热成本优势已日益衰退，而新型发电技术的发展则让电热法电石生产工艺的供热成本逐渐降低。因此，本发明还具有发展潜力大、环境友好等优点。
在本发明提供的上述工艺中，由于采用了石灰石为制备原料，因而不可避免地会随之增加CO的产生量。因此，在将混合原料输送至电石炉内之前，对各成分的比例及粒度的控制就显得尤为重要。以下将结合本发明的优选实施方式对此进行详述。
实践经验证明，石灰石的比例不宜过高。优选地，在所述第一步骤中，所述混合原料中，所述石灰石、生石灰和含碳原料的质量之比为1:7:4.8-1:39:24，优选为1:9:6-1:19:12。在该优选比例下，一方面，不会大量增加CO的产生量，避免安全隐患增加；另一反面，不会明显增加热量需求，避免由于能量消耗的大量增加而无法达到节约成本的目的。此外，通过控制混合原料中各组分的比例，还能够避免发生CO2与含碳原料之间的还原反应，从而避免含碳原料的消耗量增加。
从理论上分析，在理想情况下，以适量石灰石代替部分生石灰会使得热量消耗有所增加。然而，在实际生产中，完全以生石灰为反应原料的传统工艺为了反应更加充分而不可避免地会有部分多余的热量散失。而通过控制石灰石的比例，能够利用这部分多余的热量，从而能够在不增加电能消耗的情况下，以石灰石代替部分生石灰而降低生产成本。
另外，对于产生的CO，也可以进行回收利用，以改善能源利用率，间接地降低生产成本。例如，可以将CO通入石灰窑，用于把石灰石烧制成生石灰。
对于本发明所描述的混合原料中各组分的优选比例，只有当所采用的比例完全落入所述优选比例中时，才属于本发明的优选实施方式。例如，所采用的石灰石、生石灰和含碳原料的质量之比为1:10:15落入优选比例1:7:4.8-1:39:24中；若质量之比为1:10:25，尽管生石灰的比例处于上述优选范围，但是由于含碳原料相对过多，因而不符合生产实际的需求而未落入该优选比例中。换言之，当采用一个单位质量的石灰石时，应采用7个单位质量至39个单位质量的生石灰，同时采用的含碳原料为4.8个单位质量至24个单位质量。进一步的优选实施方式和优选比例同样适用上述规则，在此不再重复描述。
对于传统电热法电石生产工艺和设备，可以利用占比为5％-10％的石灰石添加至生石灰中，且根据所选择的含碳原料的不同而控制其质量比，使得含碳原料的质量与石灰石和生石灰质量之和的比例约为60％，此时，三者的比例即大致处于上述优选比例范围中，从而对现有工艺和设备进行改进。
如图1所示，为了更容易使石灰石参与反应，减少热量消耗，在所述第一步骤中，在混合所述石灰石、生石灰和含碳原料之前，可以对所述石灰石进行破碎和/或筛分，其中，粒度为10mm-30mm的石灰石用于混合形成所述混合原料。通常地，可以利用相对廉价且容易获得的碎石，经筛分后将符合上述粒度要求的石灰石与生石灰和含碳原料混合，而其余粒度较小(如小于10mm)的颗粒和粉末则可以用于制备脱硫粉。粒度较大的(如大于30mm)的石灰石则可以运送至石灰窑，以烧制生石灰。
但本发明并不限于此，也可以将大块石灰石经破碎后，使粒度符合上述粒度要求的进行反应而制备电石，得到的其他粒度的石灰石则输送至球磨机以制备脱硫粉。
在上述各种优选实施方式中，所述含碳原料可以为焦炭、无烟煤或兰炭。含碳原料也可以是其他任意能够用于电石制备的物质，在此不对其一一列举。
此外，参照图2所示，本发明还提供一种电石生产系统。其中，包括电石炉和用于将由石灰石、生石灰和含碳原料按反应比例混合形成的混合原料输送至该电石炉内的输送装置。
图2所示为该输送装置的部分设备连接示意图。其中，石灰石经振动筛1筛分后，落入碎石料仓2。然后，碎石落在碎石输送带3上，被输送至生石灰输送带4而与生石灰混合。该电石生产系统的其他装置、设备及连接关系可以参照现有电石生产设备而相应设置，本发明对此不再详述。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (8)
1.一种电热法电石生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
第一，将石灰石、生石灰和含碳原料按反应比例混合形成混合原料后输送至电石炉内；
第二，对所述电石炉通电，以将所述混合原料加热至反应温度而生成电石。
2.根据权利要求1所述的电热法电石生产工艺，其特征在于，在所述第一步骤中，所述混合原料中，所述石灰石、生石灰和含碳原料的质量之比为1:7:4.8-1:39:24。
3.根据权利要求2所述的电热法电石生产工艺，其特征在于，在所述第一步骤中，所述混合原料中，所述石灰石、生石灰和含碳原料的质量之比为1:9:6-1:19:12。
4.根据权利要求1所述的电热法电石生产工艺，其特征在于，在所述第一步骤中，在混合所述石灰石、生石灰和含碳原料之前，对所述石灰石进行破碎和/或筛分，其中，粒度为10mm-30mm的石灰石用于混合形成所述混合原料。
5.根据权利要求4所述的电热法电石生产工艺，其特征在于，将破碎和/或筛分后得到的粒度小于10mm的石灰石输送至球磨机以制备脱硫粉。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电热法电石生产工艺，其特征在于，所述含碳原料为焦炭、无烟煤或兰炭。
7.一种电石生产系统，其特征在于，包括电石炉和用于将由石灰石、生石灰和含碳原料按反应比例混合形成的混合原料输送至该电石炉内的输送装置。
8.根据权利要求7所述的电石生产系统，其特征在于，所述电石生产系统还包括用于对所述石灰石进行筛分的振动筛(1)。
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