CN107089660A - 制备电石的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了制备电石的系统和方法，系统包括：融浴床电石炉，内限定出自上而下的反应空间和电石液熔池，反应空间布置有块状电石入口、天然气喷嘴、氧气喷嘴和炉顶气出口，电石液熔池布置有电石液出口，融浴床电石炉上布置采用天然气供给含有碳质原料和钙质原料的混合粉料喷嘴；煤气激冷塔，具有冷煤气入口、炉顶气入口、石灰石入口、混合煤气出口和氧化钙出口，炉顶气入口与炉顶气出口相连，氧化钙出口与混合粉料喷嘴相连；煤粉热解塔，具有煤气入口、煤粉入口、半焦出口和混合气出口，煤气入口与混合煤气出口相连，半焦出口与混合粉料喷嘴相连。采用该系统制备电石具有较高的生产效率，并且能耗较低。

Description

制备电石的系统和方法

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体而言，本发明涉及一种制备电石的系统和方法。

背景技术

电石生产是以含碳原料(煤、焦炭、半焦等)和含钙原料(氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙等)在温度1800℃～2200℃条件下反应生成电石(CaC₂)。按加热方式不同电石生产方法一般分为电热法和氧热法两种。电热法具有上百年的历史，传统的电热法电石生产工艺是利用电弧产生的热能使碳质原料与石灰在约1800～2200℃温度条件下反应生产成电石。电弧法生产电石技术存在“高能耗、高投入、高污染、低产能”的弊端，关键原因是块状原料间的反应主要受热能传递过程控制，电能有效利用率仅为40％～60％，能量损耗严重，而且电弧法生产电石受电极布置、电极间热量分布、以及把持器导电元件布置等方面的制约，其单台炉生产规模不会很大，对大型电石装置的占地和投资都存在局限性。

因此，现有的制备电石的技术有待进一步改进。

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制备电石的系统和方法，采用该系统制备电石具有较高的生产效率，并且能耗较低。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备电石的系统。根据本发明的实施例，所述系统包括：

融浴床电石炉，所述融浴床电石炉内限定出自上而下的反应空间和电石液熔池，所述反应空间布置有块状电石入口、天然气喷嘴、氧气喷嘴和炉顶气出口，所述电石液熔池布置有电石液出口，所述融浴床电石炉上布置采用天然气供给含有碳质原料和钙质原料的混合粉料喷嘴；

煤气激冷塔，所述煤气激冷塔具有冷煤气入口、炉顶气入口、石灰石入口、混合煤气出口和氧化钙出口，所述炉顶气入口与所述炉顶气出口相连，所述氧化钙出口与所述混合粉料喷嘴相连；

煤粉热解塔，所述煤粉热解塔具有煤气入口、煤粉入口、半焦出口和混合气出口，所述煤气入口与所述混合煤气出口相连，所述半焦出口与所述混合粉料喷嘴相连。

根据本发明实施例的制备电石的系统通过将块状电石供给至融浴床电石炉中，块状电石在天然气喷嘴和氧气喷嘴的共同加热作用下熔化为电石液，然后采用天然气作为输送介质将含有碳质原料和钙质原料的混合粉料喷入到电石液中，利用电石液作为碳质原料和钙质原料反应的加热介质，同时在混合粉料喷入过程中可以对电石液进行搅动，使得混合粉料与电石液充分接触，使反应和加热过程均匀、快速，有效进行传热传质，加速电石反应速率，反应生成电石和一氧化碳气体，并且喷入电石液中天然气中的甲烷热解气和电石反应生成的一氧化碳气体溢出电石液，使电石液沸腾喷溅，同时与液面上方喷入的热氧气反应，反应放出的部分热通过辐射、传导和对流方式被喷溅的液滴和液面吸收返回液体，使电石液温度维持1800～2300℃左右，其次天然气除作为混合粉体输送介质外，天然气中的甲烷热解吸热和物理传热可以对喷嘴起到冷却的效果，降低喷嘴温度，从而延长喷嘴使用寿命，另外，将甲烷在电石液面上与CO₂重整反应和CH₄部分氧化生成的含有一氧化碳和氢气的炉顶气供给至煤气激冷塔中与冷煤气和石灰石进行换热，在高温炉顶气的作用下，石灰石被热分解为氧化钙和CO₂气体，所得氧化钙可以返回融浴床电石炉中作为制备电石的钙质原料使用，而将得到的换热后煤气供给至煤粉热解塔中对煤粉进行热解和煤与CO₂还原反应，可以得到半焦和煤气，所得半焦可以返回融浴床电石炉中作为制备电石的碳质原料使用，煤气则进入后续处理工艺，从而在实现系统余热高效利用的同时进一步提高电石产率。

另外，根据本发明上述实施例的制备电石的系统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，所述制备电石的系统进一步包括：除尘器，所述除尘器具有混合气入口、粉尘出口和除尘后气出口，所述混合气入口与所述混合气出口相连；洗涤塔，所述洗涤塔具有除尘后气入口、油水混合液出口和热解气出口，所述除尘后气入口与所述除尘后气出口相连；净化装置，所述净化装置具有热解气入口、净化煤气出口以及含有二氧化碳和硫化氢的吸收液出口，所述热解气入口与所述热解气出口相连。由此，可以显著提高所得煤气品质。

在本发明的一些实施例中，所述净化煤气出口与所述石灰石入口、所述冷煤气入口和所述煤粉入口中的至少之一相连。由此，可以在节约资源的同时实现煤气的最大化利用。

在本发明的一些实施例中，所述含有碳质原料和钙质原料的混合粉料喷嘴位于所述反应空间的侧壁或所述电石液熔池的底端。由此，可以显著提高电石反应效率。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种采用上述系统制备电石的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：

(1)在天然气和氧气的燃烧供热下，将块状电石供给至所述融浴床电石炉，形成电石熔液，然后采用天然气将含有碳数原料和钙质原料的混合粉料喷入所述电石液熔池与所述电石熔液进行换热反应，得到电石液和炉顶气；

(2)将所述炉顶气供给至所述煤气激冷塔中与冷煤气和石灰石换热，以便得到氧化钙和混合煤气，并将所述氧化钙供给至步骤(1)中；

(3)将所述混合煤气供给至所述煤粉热解塔中与煤粉进行换热，以便得到半焦和混合气，并将所述半焦供给至步骤(1)中。

根据本发明实施例的制备电石的方法通过将块状电石供给至融浴床电石炉中，块状电石在天然气喷嘴和氧气喷嘴的共同加热作用下熔化为电石液，然后采用天然气作为输送介质将含有碳质原料和钙质原料的混合粉料喷入到电石液中，利用电石液作为碳质原料和钙质原料反应的加热介质，同时在混合粉料喷入过程中可以对电石液进行搅动，使得混合粉料与电石液充分接触，使反应和加热过程均匀、快速，有效进行传热传质，加速电石反应速率，反应生成电石和一氧化碳气体，并且喷入电石液中天然气中的甲烷热解气和电石反应生成的一氧化碳气体溢出电石液，使电石液沸腾喷溅，同时与液面上方喷入的热氧气反应，反应放出的部分热通过辐射、传导和对流方式被喷溅的液滴和液面吸收返回液体，使电石液温度维持1800～2300℃左右，其次天然气除作为混合粉体输送介质外，天然气中的甲烷热解吸热和物理传热可以对喷嘴起到冷却的效果，降低喷嘴温度，从而延长喷嘴使用寿命，另外，将甲烷在电石液面上与CO₂重整反应和CH₄部分氧化生成的含有一氧化碳和氢气的炉顶气供给至煤气激冷塔中与冷煤气和石灰石进行换热，在高温炉顶气的作用下，石灰石被热分解为氧化钙和CO₂气体，所得氧化钙可以返回融浴床电石炉中作为制备电石的钙质原料使用，而将得到的换热后煤气供给至煤粉热解塔中对煤粉进行热解和煤与CO₂还原反应，可以得到半焦和煤气，所得半焦可以返回融浴床电石炉中作为制备电石的碳质原料使用，煤气则进入后续处理工艺，从而在实现系统余热高效利用的同时进一步提高电石产率。

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：

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述电石熔液的温度为1800～2300摄氏度。由此，可以显著提高电石生产效率。

在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述混合煤气的温度为1000～1500摄氏度。由此，可以有效避免在后续煤粉热解过程中煤粉软化粘结。

在本发明的一些实施例中，所述制备电石的方法进一步包括：(4)将步骤(3)得到的混合气供给至所述除尘器中进行除尘处理，以便得到除尘后气以及含有半焦和氧化钙的粉尘；(5)将所述除尘后气供给至所述洗涤塔中进行洗涤处理，以便得到油水混合液和热解气；(6)将所述热解气供给至所述净化装置中进行脱硫、脱碳净化处理，以便得到净化煤气以及含有二氧化碳和硫化氢的吸收液。由此，可以显著提高所得煤气品质。

在本发明的一些实施例中，所述制备电石的方法进一步包括：(7)将所述净化煤气供给至步骤(2)作为所述石灰石的载气和/或步骤(3)作为所述煤粉的载气使用。由此，可以在节约资源的同时实现煤气的最大化利用。

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是根据本发明一个实施例的制备电石的系统结构示意图；

图2是根据本发明再一个实施例的制备电石的系统结构示意图；

图3是根据本发明又一个实施例的制备电石的系统结构示意图；

图4是根据本发明一个实施例的制备电石的方法流程示意图；

图5是根据本发明再一个实施例的制备电石的方法流程示意图；

图6是根据本发明又一个实施例的制备电石的方法流程示意图；

图7是根据本发明又一个实施例的制备电石的系统结构示意图。

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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，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，除非另有明确的限定。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。

本申请中，由于物料采用气力输送，故固体物料最佳方式均为粉碎成粉后通过气力输送。

在本发明的第一个方面，本发明提出了一种制备电石的系统。根据本发明的实施例，参考图1，该系统包括：融浴床电石炉100、煤气激冷塔200和煤粉热解塔300。

根据本发明的实施例，参考图1，融浴床电石炉100内限定出自上而下的反应空间11和电石液熔池12，反应空间11布置有块状电石入口101、天然气喷嘴102、氧气喷嘴103和炉顶气出口104，电石液熔池12布置有电石液出口105，融浴床电石炉100上布置采用天然气供给含有碳质原料和钙质原料的混合粉料喷嘴106。

根据本发明的一个实施例，天然气喷嘴102可以位于反应空间11的顶端。

根据本发明的再一个实施例，混合粉料喷嘴106可以布置在电石液熔池12的底部或反应空间11的侧壁。由此，不仅可以使得混合粉料与电石液充分接触，而且可以对电石液进行充分搅拌，使反应和加热过程均匀、快速，有效进行传热传质，该过程中，采用天然气作为混合粉料的输送介质，天然气中的甲烷热解吸热和物理传热冷却喷嘴，可以降低喷嘴温度，从而延长喷嘴使用寿命。

根据本发明的又一个实施例，融浴床电石炉可以为卧式圆筒型，它既可以绕其轴线转动，同时可以沿其轴线倾斜，目的在于停炉时能将布置在电石液熔池底部的混合粉料喷嘴转到电石液熔池的液面上，避免停炉或因电石液凝固造成喷嘴堵塞。

根据本发明的又一个实施例，反应后的电石液可以经过虹吸连续密闭的方式排出，电石液经余热回收后，作为最终产品。

具体的，将块状电石(粒度为10～50mm)经块状电石入口供给至融浴床电石炉内，启动电石炉上的点火系统，开启天然气喷嘴和氧气喷嘴，完成电石点火，使得块状电石被天然气加热熔化，在电石液熔池中形成电石熔液(1800～2300℃)，然后开启混合粉料喷嘴，利用天然气将含有碳质原料和钙质原料的混合粉料经混合粉料喷嘴喷入电石液熔池中的与电石熔液接触(碳质原料可以为选自煤粉、半焦、焦炭、石油焦、沥青焦和生物质热解炭中的至少之一，钙质原料可以为选择氧化钙、氢氧化钙和碳酸钙中的至少之一，并且碳质原料和钙质原料的质量比可以为0.65～0.75：1进行混合)，利用电石熔液作为碳质原料和钙质原料反应的加热介质，同时在混合粉料喷入过程中可以对电石液进行搅动，使得混合粉料与电石液充分接触，生成电石和一氧化碳气体，并且喷入电石液中天然气中的甲烷热解气和电石反应生成的一氧化碳气体溢出电石液，使电石液沸腾喷溅，同时与液面上方喷入的热氧气反应，反应放出的部分热通过辐射、传导和对流方式被喷溅的液滴和液面吸收返回液体，使电石液温度维持1800～2300℃左右，其次天然气除作为混合粉体输送介质外，天然气中的甲烷热解吸热和物理传热可以对喷嘴起到冷却的效果，降低喷嘴温度，从而延长喷嘴使用寿命，并且甲烷在电石液面上与CO₂重整反应和CH₄部分氧化生成的含有一氧化碳和氢气的炉顶气。

根据本发明的实施例，参考图1，煤气激冷塔200具有冷煤气入201、炉顶气入口202、石灰石入口203、混合煤气出口204和氧化钙出口205，炉顶气入口202与炉顶气出口104相连，氧化钙出口205与混合粉料喷嘴106相连，且适于将融浴床电石炉中得到的高温的含有一氧化碳和氢气的炉顶气与冷煤气和石灰石粉进行换热，其中石灰石粉在高温炉顶气的作用下分解为氧化钙，得到的氧化钙供给至混合粉料喷嘴中作为钙质原料使用，而降温后的炉顶气与冷煤气混合为混合煤气。根据本发明的一个具体实施例，石灰石粉可以由气力输送方式送入撞击流喷嘴，使得石灰石粉体与热煤气很好的分散，从而加快石灰石粉的分解速率，缩短停留时间，减小煤气激冷塔体积，例如可以采用天然气作为气体输送载气。

根据本发明的一个实施例，混合煤气的温度为1000～1500℃。发明人发现，1000～1500℃的混合煤气温度低于煤的灰软化点温度，可以有效避免在后续煤粉热解过程中煤粉软化粘结。

根据本发明的实施例，煤粉热解塔300具有煤气入口301、煤粉入口302、半焦出口303和混合气出口304，煤气入口301与混合煤气出口204相连，半焦出口303与混合粉料喷嘴106相连，且适于将煤气激冷塔中得到的混合煤气与煤粉进行换热，使得煤粉发生热解反应，得到半焦和混合气，得到的半焦可以供给至混合粉料喷嘴中作为碳质原料使用。具体的，煤粉入口位于煤粉热解塔的顶端，煤气入口位于煤粉热解塔上部的侧壁上，半焦出口位于煤粉热解炭的底端，混合气出口位于煤粉热解塔下端的侧壁上，使得煤粉与煤气激冷塔中得到的混合煤气顺流接触进行换热，根据本发明的一个具体实施例，煤粉可以由气力输送方式送入撞击流喷嘴，使得煤粉与煤气很好的分散，从而加快煤粉的热解速率，缩短停留时间，减小煤粉热解塔体积，例如可以采用天然气作为气体输送载气。

根据本发明实施例的制备电石的方法通过将块状电石供给至融浴床电石炉中，块状电石在天然气喷嘴和氧气喷嘴的共同加热作用下熔化为电石液，然后采用天然气作为输送介质将含有碳质原料和钙质原料的混合粉料喷入到电石液中，利用电石液作为碳质原料和钙质原料反应的加热介质，同时在混合粉料喷入过程中可以对电石液进行搅动，使得混合粉料与电石液充分接触，使反应和加热过程均匀、快速，有效进行传热传质，加速电石反应速率，反应生成电石和一氧化碳气体，并且喷入电石液中天然气中的甲烷热解气和电石反应生成的一氧化碳气体溢出电石液，使电石液沸腾喷溅，同时与液面上方喷入的热氧气反应，反应放出的部分热通过辐射、传导和对流方式被喷溅的液滴和液面吸收返回液体，使电石液温度维持1800～2300℃左右，其次天然气除作为混合粉体输送介质外，天然气中的甲烷热解吸热和物理传热可以对喷嘴起到冷却的效果，降低喷嘴温度，从而延长喷嘴使用寿命，另外，将甲烷在电石液面上与CO₂重整反应和CH₄部分氧化生成的含有一氧化碳和氢气的炉顶气供给至煤气激冷塔中与冷煤气和石灰石进行换热，在高温炉顶气的作用下，石灰石被热分解为氧化钙和CO₂气体，所得氧化钙可以返回融浴床电石炉中作为制备电石的钙质原料使用，而将得到的换热后煤气供给至煤粉热解塔中对煤粉进行热解和煤与CO₂还原反应，可以得到半焦和煤气，所得半焦可以返回融浴床电石炉中作为制备电石的碳质原料使用，煤气则进入后续处理工艺，从而在实现系统余热高效利用的同时进一步提高电石产率。

参考图2，根据本发明实施例的制备电石的系统进一步包括：除尘器400、洗涤塔500和净化装置600。

根据本发明的实施例，除尘器400具有混合气入口401、粉尘出口402和除尘后气出口403，混合气入口401与混合气出口304相连，且适于将煤粉热解塔中得到的混合气进行除尘处理，以便分离得到含有半焦和氧化钙的粉尘以及除尘后气。具体的，除尘器可以包括依次相连的两级旋风除尘器和陶瓷过滤器，得到的含有半焦和氧化钙的粉尘可以经气力输送供给至融浴床电石炉中的混合粉料喷嘴。

根据本发明的实施例，洗涤塔500具有除尘后气入口501、油水混合液出口502和热解气出口503，除尘后气入口501与除尘后气出口403相连，且适于采用水对除尘器中分离得到的除尘后气进行洗涤处理，使得除尘后气中的焦油分离，从而可以得到油水混合液和热解气。具体的，将水从洗涤塔顶端供给，除尘后气从洗涤塔下端供给，使得除尘后气与水逆流接触。

根据本发明的实施例，净化装置600具有热解气入口601、净化煤气出口602以及含有二氧化碳和硫化氢的吸收液出口603，热解气入口601与热解气出口503相连，且适于将洗涤塔中得到的热解气进行净化处理，以便分离得到净化煤气以及含有二氧化碳和硫化氢的吸收液。具体的，净化装置实际上是将煤气中所含的有害气体，如H₂S、CO₂等，采用有机溶剂进行物理或化学吸收方法从煤气中脱除的工艺技术，大体包括吸收塔、解析塔、溶剂回收等设备，煤气由塔底部侧壁进口进入，吸收液由塔顶不同高度喷入，吸收富液从塔底侧壁出口排出，即煤气经过吸收塔后，H₂S、CO₂等有害气体被吸收进入吸收液(如甲醇)中，净化煤气从塔顶排出。

参考图3，根据本发明的实施例，净化煤气出口602与石灰石入口203和煤粉入口302中的至少之一相连，且适于将净化装置中得到的净化煤气作为煤气激冷塔中冷煤气和/或石灰石和/或煤粉热解塔中煤粉的输送载气使用。由此，可以在节约资源的同时实现煤气的最大化利用。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种采用上述制备电石的系统实施制备电石的方法。根据本发明的实施例，参考图4，该方法包括：

S100：将天然气、氧气、块状电石以及含有碳质原料和钙质原料的混合粉料供给至融浴床电石炉

该步骤中，具体的，将块状电石(粒度为10～50mm)经块状电石入口供给至融浴床电石炉内，启动电石炉上的点火系统，开启天然气喷嘴和氧气喷嘴，完成电石点火，使得块状电石被天然气加热熔化，在电石液熔池中形成电石熔液(1800～2300℃)，然后开启混合粉料喷嘴，利用天然气将含有碳质原料和钙质原料的混合粉料经混合粉料喷嘴喷入电石液熔池中的与电石熔液接触(碳质原料可以为选自煤粉、半焦、焦炭、石油焦、沥青焦和生物质热解炭中的至少之一，钙质原料可以为选择氧化钙、氢氧化钙和碳酸钙中的至少之一，并且碳质原料和钙质原料的质量比可以为0.65～0.75：1进行混合)，利用电石熔液作为碳质原料和钙质原料反应的加热介质，同时在混合粉料喷入过程中可以对电石液进行搅动，使得混合粉料与电石液充分接触，生成电石和一氧化碳气体，并且喷入电石液中天然气中的甲烷热解气和电石反应生成的一氧化碳气体溢出电石液，使电石液沸腾喷溅，同时与液面上方喷入的热氧气反应，反应放出的部分热通过辐射、传导和对流方式被喷溅的液滴和液面吸收返回液体，使电石液温度维持1800～2300℃左右，其次天然气除作为混合粉体输送介质外，天然气中的甲烷热解吸热和物理传热可以对喷嘴起到冷却的效果，降低喷嘴温度，从而延长喷嘴使用寿命，并且甲烷在电石液面上与CO₂重整反应和CH₄部分氧化生成的含有一氧化碳和氢气的炉顶气。

S200：将炉顶气供给至煤气激冷塔中与冷煤气和石灰石换热，并将氧化钙供给至步骤S100中

该步骤中，具体的，将融浴床电石炉中得到的高温的含有一氧化碳和氢气的炉顶气供给至煤气激冷塔中与冷煤气和石灰石粉进行换热，其中石灰石粉在高温炉顶气的作用下分解为氧化钙，得到的氧化钙供给至混合粉料喷嘴中作为钙质原料使用，而降温后的炉顶气与升温后的冷煤气混合为混合煤气。根据本发明的一个具体实施例，石灰石可以由气力输送方式送入撞击流喷嘴，使得石灰石粉体很好的分散，从而加快石灰石粉的分解速率，缩短停留时间，减小煤气激冷塔体积，例如可以采用天然气作为气体输送载气。

根据本发明的一个实施例，混合煤气的温度为1000～1500℃。发明人发现，1000～1500℃的混合煤气温度低于煤的灰软化点温度，可以有效避免在后续煤粉热解过程中煤粉软化粘结。

S300：将混合煤气供给至煤粉热解塔中与煤粉进行换热，并将半焦供给至步骤S100中

该步骤中，具体的，将煤气激冷塔中得到的混合煤气供给至煤粉热解塔中与煤粉进行换热，使得煤粉发生热解反应，得到半焦和混合气，得到的半焦可以供给至混合粉料喷嘴中作为碳质原料使用。具体的，煤粉入口位于煤粉热解塔的顶端，煤气入口位于煤粉热解塔上部的侧壁上，半焦出口位于煤粉热解炭的底端，混合气出口位于煤粉热解塔下端的侧壁上，使得煤粉与煤气激冷塔中得到的混合煤气顺流接触进行换热，根据本发明的一个具体实施例，煤粉可以由气力输送方式送入撞击流喷嘴，使得煤粉与煤气很好的分散，从而加快煤粉的热解速率，缩短停留时间，减小煤粉热解塔体积，例如可以采用天然气作为气体输送载气。

根据本发明实施例的制备电石的方法通过将块状电石供给至融浴床电石炉中，块状电石在天然气喷嘴和氧气喷嘴的共同加热作用下熔化为电石液，然后采用天然气作为输送介质将含有碳质原料和钙质原料的混合粉料喷入到电石液中，利用电石液作为碳质原料和钙质原料反应的加热介质，同时在混合粉料喷入过程中可以对电石液进行搅动，使得混合粉料与电石液充分接触，使反应和加热过程均匀、快速，有效进行传热传质，加速电石反应速率，反应生成电石和一氧化碳气体，并且喷入电石液中天然气中的甲烷热解气和电石反应生成的一氧化碳气体溢出电石液，使电石液沸腾喷溅，同时与液面上方喷入的热氧气反应，反应放出的部分热通过辐射、传导和对流方式被喷溅的液滴和液面吸收返回液体，使电石液温度维持1800～2300℃左右，其次天然气除作为混合粉体输送介质外，天然气中的甲烷热解吸热和物理传热可以对喷嘴起到冷却的效果，降低喷嘴温度，从而延长喷嘴使用寿命，另外，将甲烷在电石液面上与CO₂重整反应和CH₄部分氧化生成的含有一氧化碳和氢气的炉顶气供给至煤气激冷塔中与冷煤气和石灰石进行换热，在高温炉顶气的作用下，石灰石被热分解为氧化钙和CO₂气体，所得氧化钙可以返回融浴床电石炉中作为制备电石的钙质原料使用，而将得到的换热后煤气供给至煤粉热解塔中对煤粉进行热解和煤与CO₂还原反应，可以得到半焦和煤气，所得半焦可以返回融浴床电石炉中作为制备电石的碳质原料使用，煤气则进入后续处理工艺，从而在实现系统余热高效利用的同时进一步提高电石产率。

参考图5，根据本发明实施例的制备电石的方法进一步包括：

S400：将步骤S300得到的混合气供给至除尘器中进行除尘处理

该步骤中，具体的，将煤粉热解塔中得到的混合气供给至除尘器中进行除尘处理，以便分离得到含有半焦和氧化钙的粉尘以及除尘后气。具体的，除尘器可以包括依次相连的两级旋风除尘器和陶瓷过滤器，得到的含有半焦和氧化钙的粉尘可以经气力输送供给至融浴床电石炉中的混合粉料喷嘴。

S500：将除尘后气供给至洗涤塔中进行洗涤处理

该步骤中，具体的，在洗涤塔中，采用水对除尘器中分离得到的除尘后气进行洗涤处理，使得除尘后气中的焦油分离，从而可以得到油水混合液和热解气。具体的，将水从洗涤塔顶端供给，除尘后气从洗涤塔下端供给，使得除尘后气与水逆流接触。

S600：将热解气供给至净化装置中进行净化处理

该步骤中，具体的，将洗涤塔中得到的热解气供给至净化装置中进行净化处理，以便分离得到净化煤气以及含有二氧化碳和硫化氢的吸收液。具体的，净化装置实际上是将煤气中所含的有害气体，如H₂S、CO₂等，采用有机溶剂进行物理或化学吸收方法从煤气中脱除的工艺技术，大体包括吸收塔、解析塔、溶剂回收等设备，煤气由塔底部侧壁进口进入，吸收液由塔顶不同高度喷入，吸收富液从塔底侧壁出口排出，即煤气经过吸收塔后，H₂S、CO₂等有害气体被吸收进入吸收液(如甲醇)中，净化煤气从塔顶排出。

参考图6，根据本发明实施例的制备电石的方法进一步包括：

S700：将净化煤气供给至步骤S200作为冷煤气和/或石灰石的载气和/或步骤S300作为煤粉的载气使用

该步骤中，具体的，将净化装置中得到的净化煤气供给至步骤S200中的煤气激冷塔中作为冷煤气和/或石灰石和/或步骤S300煤粉热解塔中煤粉的输送载气使用。由此，可以在节约资源的同时实现煤气的最大化利用。

需要说明的是，上述针对制备电石的系统所描述的特征和优点同样适用于该制备电石的方法，此处不再赘述。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例

参考图7，将块状电石(粒度为10～50mm)装入融浴床电石炉，启动等离子点火系统，开启天然气气路控制阀，使天然气经天然气喷嘴导入融浴床电石炉，同时开启炉顶氧气喷嘴，完成电石炉点火，经天然气加热融化电石温度达2200℃后，由采用天然气将含有石油焦粉和石灰粉的混合粉料(石油焦粉和石灰粉的质量比为0.65:1)喷入电石炉中，同时提高氧气流量保证电石炉温度维持在2000℃左右，利用电石熔液作为碳质原料和钙质原料反应的加热介质，同时在混合粉料喷入过程中可以对电石液进行搅动，使得混合粉料与电石液充分接触，生成电石和一氧化碳气体，并且甲烷在电石液面上与CO₂重整反应和CH₄部分氧化生成的含有一氧化碳和氢气的炉顶气，将得到的含有一氧化碳和氢气的炉顶气供给至煤气激冷塔中与塔顶喷入的冷煤气和石灰石粉顺向接触，同时进行热交换，使石灰石粉受热分解为氧化钙，同时使混合煤气的温度也降至1000℃左右，得到的混合煤气导入煤粉热解塔，与煤粉热解塔顶喷入煤粉顺向接触换热，使得煤粉热解生成半焦粉，半焦粉由煤热解塔底导出，而得到的混合气经除尘器(两级旋风除尘器和陶瓷过滤器除尘)，得到含有半焦和氧化钙的粉尘以及除尘后气，得到的含有半焦和氧化钙的粉尘可以经气力输送供给至融浴床电石炉中的混合粉料喷嘴，而除尘后气供给至洗涤塔经顶端喷入的水洗涤后，得到油水混合液和热解气，然后将得到的热解气供给至净化装置中进行净化处理(净化装置实际上是将煤气中所含的有害气体，如H₂S、CO₂等，采用有机溶剂进行物理或化学吸收方法从煤气中脱除的工艺技术，大体包括吸收塔、解析塔、溶剂回收等设备，煤气由塔底部侧壁进口进入，吸收液由塔顶不同高度喷入，吸收富液从塔底侧壁出口排出，即煤气经过吸收塔后，H₂S、CO₂等有害气体被吸收进入吸收液(如甲醇)中，净化煤气从塔顶排出)得到净化煤气，将得到的净化煤气供给至煤气激冷塔中作为冷煤气和/或石灰石和/或煤粉热解塔中煤粉的输送载气使用，而融浴床电石炉电石液熔池中得到电石液经冷却后得到电石产品，所得电石产品的发气量为250～280l/kg。

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须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 (9)

1.一种制备电石的系统，其特征在于，包括：

融浴床电石炉，所述融浴床电石炉内限定出自上而下的反应空间和电石液熔池，所述反应空间布置有块状电石入口、天然气喷嘴、氧气喷嘴和炉顶气出口，所述电石液熔池布置有电石液出口，所述融浴床电石炉上布置采用天然气供给含有碳质原料和钙质原料的混合粉料喷嘴；

煤气激冷塔，所述煤气激冷塔具有冷煤气入口、炉顶气入口、石灰石入口、混合煤气出口和氧化钙出口，所述炉顶气入口与所述炉顶气出口相连，所述氧化钙出口与所述混合粉料喷嘴相连；

煤粉热解塔，所述煤粉热解塔具有煤气入口、煤粉入口、半焦出口和混合气出口，所述煤气入口与所述混合煤气出口相连，所述半焦出口与所述混合粉料喷嘴相连。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：

除尘器，所述除尘器具有混合气入口、粉尘出口和除尘后气出口，所述混合气入口与所述混合气出口相连；

洗涤塔，所述洗涤塔具有除尘后气入口、油水混合液出口和热解气出口，所述除尘后气入口与所述除尘后气出口相连；

净化装置，所述净化装置具有热解气入口、净化煤气出口以及含有二氧化碳和硫化氢的吸收液出口，所述热解气入口与所述热解气出口相连。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述净化煤气出口与所述石灰石入口、所述冷煤气入口和所述煤粉入口中的至少之一相连。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，所述含有碳质原料和钙质原料的混合粉料喷嘴位于所述反应空间的侧壁或所述电石液熔池的底端。

5.一种采用权利要求1-4中任一项所述的系统制备电石的方法，其特征在于，包括：

(1)在天然气和氧气的燃烧供热下，将块状电石供给至所述融浴床电石炉，形成电石熔液，然后采用天然气将含有碳质原料和钙质原料的混合粉料喷入所述电石液熔池与所述电石熔液进行换热反应，得到电石液和炉顶气；

(2)将所述炉顶气供给至所述煤气激冷塔中与冷煤气和石灰石换热，以便得到氧化钙和混合煤气，并将所述氧化钙供给至步骤(1)中；

(3)将所述混合煤气供给至所述煤粉热解塔中与煤粉进行换热，以便得到半焦和混合气，并将所述半焦供给至步骤(1)中。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述电石熔液的温度为1800～2300摄氏度。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述混合煤气的温度为1000～1500摄氏度。

8.根据权利要求5-7中任一项所述的方法，其特征在于，进一步包括：

(4)将步骤(3)得到的混合气供给至所述除尘器中进行除尘处理，以便得到除尘后气以及含有半焦和氧化钙的粉尘；

(5)将所述除尘后气供给至所述洗涤塔中进行洗涤处理，以便得到油水混合液和热解气；

(6)将所述热解气供给至所述净化装置中进行净化处理，以便得到净化煤气以及含有二氧化碳和硫化氢的吸收液。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步包括：

(7)将所述净化煤气供给至步骤(2)作为所述冷煤气和/或所述石灰石的载气和/或步骤(3)作为所述煤粉的载气使用。