CN107473224A - 利用热解油水制备电石的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了利用热解油水制备电石的系统及方法。本发明提供的制备电石的系统包括：煤粉热解单元、冷却单元、混合单元、成型单元和电石冶炼单元。对应的制备方法为：将煤粉送入煤粉热解单元进行热解，制得高温半焦和热解荒煤气；将热解荒煤气送入冷却单元进行冷凝，得到热解油水；将高温半焦和热解油水送入混合单元中搅拌均匀，制得混合物；将混合物送入成型单元，制得型球；将型球和块状生石灰送入电石冶炼单元，制得电石。本发明提供的技术方案直接将热解油水作为粘结剂制备电石原料，解决了热解油水处理困难的问题，还降低了粘结剂的成本。

Description

利用热解油水制备电石的系统及方法

技术领域

本发明属于电石的制备领域，具体涉及利用热解油水制备电石的系统及方法。

背景技术

随着采煤工业现代化程度的发展，原煤中粉煤的比例高达70％-80％，但是目前的电石行业，大部分都以块状的兰炭为原料，从而导致块煤资源供应紧张，粉煤大量积压，若控制不当，则会产生大量的粉尘，对空气和地下水造成污染。

煤热解产生的挥发分经过冷凝获得的液体主要为焦油和水，可称作热解油水。热解油水成分复杂，为粘性物质，难以净化。

发明内容

本发明提供一种利用热解油水制备电石的系统及方法，该系统及方法的目的是解决热解油水处理困难、提高热解产品附加值，同时使得工艺成本降低、电石生产能耗降低。

本发明提供的制备电石的系统包括煤粉热解单元、冷却单元、混合单元、成型单元和电石冶炼单元；其中，所述煤粉热解单元设有煤粉入口、荒煤气出口和高温半焦出口；所述冷却单元设有荒煤气入口和热解油水出口，所述荒煤气入口与所述热解单元的荒煤气出口相连；所述混合单元设有高温半焦入口、热解油水入口和混合物出口，所述高温半焦入口与所述热解单元的高温半焦出口相连，所述热解油水入口和所述冷却单元的热解油水出口相连；所述成型单元设有混合物入口和型球出口，所述混合物入口与所述混合单元的混合物出口相连；所述电石冶炼单元设有型球入口、块状生石灰入口和电石出口，所述型球入口与所述成型单元的型球出口相连。

进一步地，所述电石冶炼单元的型球入口与所述成型单元的型球出口通过保温输送装置相连，所述保温输送装置是保温桶或保温链板；所述煤粉热解单元的高温半焦出口与所述混合单元的高温半焦入口通过保温输送装置相连。

进一步地，所述系统还包括原料预处理单元，所述原料预处理单元包括煤破碎装置，所述煤破碎装置设有煤粉出口，所述煤粉出口与所述煤粉热解单元的煤粉入口相连。

进一步地，所述煤粉热解单元为煤快速热解炉；所述冷却单元为冷凝水间冷装置；所述混合单元为搅拌装置；所述成型单元为压球机；所述电石冶炼单元为电石炉。

本发明还提供一种利用上述系统制备电石的方法，包括以下步骤：

将煤粉送入所述煤粉热解单元进行热解，制得高温半焦和热解荒煤气；

将所述热解荒煤气送入所述冷却单元进行冷凝，得到热解油水；

将所述高温半焦和所述热解油水送入所述混合单元中搅拌均匀，制得混合物；

将所述混合物送入所述成型单元，制得型球；

将所述型球和块状生石灰送入所述电石冶炼单元，制得电石。

进一步地，所述方法的步骤还包括：将中低阶煤送入所述原料预处理单元进行处理，制得所述煤粉。

上述方法中，所述煤粉与所述热解油水的质量比为1:0.03-0.1；所述煤粉和所述块状生石灰的质量比为0.6-1:1。

上述方法中，所述煤粉的粒度≤1mm，所述块状生石灰的粒度为25-80mm。

上述方法中，所述热解单元的温度为650-900℃，所述热解的时间为20-60min。

此外，上述方法中，所述成型单元的压力为10-25MPa；所述电石冶炼单元的温度为1800-2200℃

本发明提供的技术方案直接将热解油水作为粘结剂制备电石原料，解决了热解油水处理困难的问题，还降低了粘结剂的成本。此外，热解油水中的焦油不经净化直接使用，可以提高其利用率。通过热解油水的回收利用，焦油再次热解时被二次裂解成热解气，提高了热解产品的附加值。综上，本发明提供的制备电石的系统及方法，不仅工艺简单、成本低廉，而且制备出的电石质量好。

附图说明

图1为本发明实施例中制备电石的工艺流程图；

图2为本发明实施例中制备电石的系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。

图1为本发明实施例中制备电石的工艺流程图，技术方案为：首先，将中低阶煤破碎成煤粉，送入热解单元进行热解，热解后产生热解荒煤气、烟气和高温半焦；接着，采用保温输送将高温半焦送入混合单元中，加入热解油水，搅拌均匀后送入成型单元中制备型球；再将型球通过保温输送送入电石冶炼单元中，同时加入块状生石灰，冶炼电石；此外，热解荒煤气冷却后分为热解气和热解油水，热解气经进一步净化处理后储存，热解油水回用于混合单元中。

具体地，如图2所示，本发明实施例公开了一种制备电石的系统。本发明实施例中制备电石的系统包括：原料预处理单元1、煤粉热解单元2、冷却单元3、混合单元4、成型单元5和电石冶炼单元6。其中，原料预处理单元1并不是必要装置，可视现场情况和具体的工艺决定是否增加到系统中。

原料预处理单元1包括煤破碎装置11、煤中间储仓12和煤螺旋输送装置13。煤破碎装置11、煤中间储仓13和煤螺旋输送装置15依次相连，煤破碎装置11将中低阶煤破碎成煤粉后存储在煤中间储仓13中，然后通过煤螺旋输送装置15送入煤粉热解单元2中。原料预处理单元1可以只有煤破碎装置11，但为了提高生产效率，可加上煤中间储仓12和煤螺旋输送装置13。

本实施例中，煤粉热解单元2是煤快速热解炉。图1中，21为煤粉入口，22为荒煤气出口，23为高温半焦出口。煤粉入口21与煤螺旋输送装置15的出口相连。

本实施例的冷却单元3为冷凝水间冷装置，设有荒煤气入口31、热解油水出口32、热解气出口33、冷凝水入口34、冷凝水出口35。荒煤气入口31与煤粉热解单元2的热解荒煤气出口22相连。

混合单元4为高强度搅拌装置，可以是捏合机也可以是螺旋混料机。捏合机和螺旋混料机是常用的高粘物质搅拌装置，结构简单、运行可靠、混合效果好、生产成本低。图1中，41为高温半焦入口，42为热解油水入口，43为搅拌装置，44为混合物出口。高温半焦入口41与煤粉热解单元2的高温半焦出口23通过保温输送装置相连，保温输送装置可以是保温桶或保温链板；热解油水入口42与冷却单元3的热解油水出口32相连。采用保温输送，充分利用高温固体的显热，降低能耗。

本实施例的成型单元5为压球机，包括混合物储仓51和对挤双辊52。混合物储仓51用于贮存从混合单元4送来的混合物，对挤双辊52用于型球成型。混合物储仓51的入口与混合单元4的混合物出口45相连。

本实施例中，电石冶炼单元6为电石炉，设有高温球团入口61、块状生石灰入口62、电石炉气出口63和电石出口64。高温球团入口61与挤双辊52的出口也通过保温输送装置相连。

本发明实施例公开的利用上述系统制备电石的方法包括以下步骤：

第一步，将中低阶煤送入原料预处理单元1中，破碎至粒径≤1mm。

本发明中，煤粉的来源和粒径并不需要特别限定。发明人经过大量的实验发现，煤粉的粒径≤1mm时，形成的型球的质量较好。

第二步，将煤粉通过煤螺旋输送装置13送入煤粉热解单元2中，进行热解。热解温度为650-900℃，热解的时间为20-60min。

中低阶煤的挥发分较高，若直接进电石炉，不仅会造成资源的浪费，而且会因为电石炉气的大量增加造成电石生产过程的不稳定。本发明中，先将中低阶煤进行热解，将煤中的挥发分提取出来，再制备电石冶炼原料。

本发明中，热解的温度和时间并不需要特别限定。热解温度低、时间短，型球热解不充分，产生的热解气少，造成电石炉气增多。热解温度太高、时间长，浪费能源、时间，成本高。实验发现，热解温度为650-900℃、热解的时间为20-60min便能满足本发明的要求。

第三步，将热解产生的热解荒煤气送入冷却单元3中进行冷凝，得到热解油水、热解气。热解气经进一步净化处理后储存。

第四步，将热解产生的高温半焦通过保温输送装置送入混合单元4中，再加入冷却单元3产生的热解油水，制得混合物。煤粉与热解油水的质量比为1:0.03-0.1。

本发明中，直接将热解油水作为粘结剂制备电石原料，解决了热解油水处理困难的问题，还降低了粘结剂的成本。此外，热解油水中的焦油不经净化直接使用，可以提高其利用率。通过热解油水的回收利用，焦油再次热解时能被二次裂解成热解气，提高了热解产品的附加值。

水在煤粉成型过程中能起到润湿的作用，但太多会影响粘结的效果。热解油水中的水含量不多，适量的水分可以润湿煤粒表面，减少煤粉在成型过程中因相互挤压而形成的摩擦阻力，从而有利于煤粉之间紧密结合。

煤粉和热解油水的质量比不需要作特别限定。煤粉与热解油水的质量比为1:0.03-0.1时，制得的型球的质量较好，而且进入电石炉的后反应较好，制得的电石质量好。

第五步，将上述混合物送入成型单元3中成型，制得型球。其中，成型压力为10-25MPa。

本发明中，成型单元的压力并不需要特别限定。经过实验发现，若成型压力小于10MPa，制得的型球强度不好；若压力大于25MPa，成型设备的能耗大、损耗多。

第六步，将干燥后的型球通过保温输送装置送入电石冶炼单元6中，同时加入块状生石灰，冶炼制得电石。其中，煤粉和块状生石灰的质量比为0.6-1:1，块状生石灰的粒度为25-80mm，电石冶炼的温度为1800-2200℃。

本发明中，块状生石灰的加入量及粒度并不需要特别限定。发明人经过大量的实验发现，煤粉和块状生石灰的质量比为0.6-1:1，块状生石灰的粒度为25-80mm，制得的电石的质量好。

电石冶炼的温度太低，煤粉和生石灰反应不充分，温度太高又会造成能源浪费。实验发现，温度为1800-2200℃时，既能保证制得的电石的质量又不会造成能源浪费。

下面结合具体实施例来说明本发明的技术方案。

下述实施例中所取工艺条件数值均为示例性的，其可取数值范围如前述说明书中所示。

下述实施例所用的中低阶煤为长焰煤。用电石中CaC₂的含量和发气量来表征制得的电石的质量，所用方法均为本行业常规的检测方法。

实施例1

通过煤破碎装置11将长焰煤破碎至最大颗粒尺寸为1mm，然后储存在煤中间储仓12中。通过煤螺旋输送装置13将长焰煤粉和生石灰粉送至煤快速热解炉中。长焰煤粉在650℃温度下热解60min，制得热解荒煤气、烟气和高温半焦。热解荒煤气经冷凝水间冷装置冷凝后得到热解气和热解油水，热解气经进一步净化处理后储存。高温半焦通过保温桶送入捏合机中，加入从冷凝水间冷装置送来的热解油水，煤粉与热解油水的质量比为1:0.03。混合均匀后制得混合物，将混合物送入压球机中，在压力为10MPa下挤压成型，制得型球。型球通过保温桶送入电石炉中，同时加入最大粒度为25mm的块状生石灰，在温度为1800℃下进行电石冶炼，制得电石液及电石炉气。电石液经冷却后形成电石，电石炉气净化后回收。检测所得电石中CaC₂的含量及发气量。

本实施例制得的电石的CaC₂的含量为79.9％，发气量为297L/kg。

实施例2

通过煤破碎装置11将长焰煤破碎至最大颗粒尺寸为0.5mm，然后储存在煤中间储仓12中。通过煤螺旋输送装置13将长焰煤粉和生石灰粉送至煤快速热解炉中。长焰煤粉在900℃温度下热解20min，制得热解荒煤气、烟气和高温半焦。热解荒煤气经冷凝水间冷装置冷凝后得到热解气和热解油水，热解气经进一步净化处理后储存。高温半焦通过保温桶送入捏合机中，加入从冷凝水间冷装置送来的热解油水，煤粉与热解油水的质量比为1:0.1。混合均匀后制得混合物，将混合物送入压球机中，在压力为25MPa下挤压成型，制得型球。型球通过保温桶送入电石炉中，同时加入最大粒度为80mm的块状生石灰，在温度为2200℃下进行电石冶炼，制得电石液及电石炉气。电石液经冷却后形成电石，电石炉气净化后回收。检测所得电石中CaC₂的含量及发气量。

本实施例制得的电石的CaC₂的含量为86.7％，发气量为323L/kg。

从上述实施例可见，采用本发明提供的技术方案，制得的电石质量好。此外，上述实施例中，制得的电石外表完整、破碎处少，说明型球的强度高，在型球热解、电石冶炼的过程中，都不易破碎。这从另一方面证明了本发明提供的技术方案比较好。

综上，可以得出，本发明提供的技术方案直接将热解油水作为粘结剂制备电石原料，解决了热解油水处理困难的问题，还降低了粘结剂的成本。此外，热解油水中的焦油不经净化直接使用，可以提高其利用率。通过热解油水的回收利用，焦油再次热解时被二次裂解成热解气，提高了热解产品的附加值。

本发明提供的制备电石的系统及方法，不仅工艺简单、成本低廉，而且制备出的电石质量好。

需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。此外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。

Claims (10)

1.一种制备电石的系统，包括：煤粉热解单元、冷却单元、混合单元、成型单元和电石冶炼单元；

所述煤粉热解单元设有煤粉入口、荒煤气出口和高温半焦出口；

所述冷却单元设有荒煤气入口和热解油水出口，所述荒煤气入口与所述热解单元的荒煤气出口相连；

所述混合单元设有高温半焦入口、热解油水入口和混合物出口，所述高温半焦入口与所述热解单元的高温半焦出口相连，所述热解油水入口和所述冷却单元的热解油水出口相连；

所述成型单元设有混合物入口和型球出口，所述混合物入口与所述混合单元的混合物出口相连；

所述电石冶炼单元设有型球入口、块状生石灰入口和电石出口，所述型球入口与所述成型单元的型球出口相连。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述电石冶炼单元的型球入口与所述成型单元的型球出口通过保温输送装置相连，所述保温输送装置是保温桶或保温链板；

所述煤粉热解单元的高温半焦出口与所述混合单元的高温半焦入口通过保温输送装置相连。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括原料预处理单元，所述原料预处理单元包括煤破碎装置，所述煤破碎装置设有煤粉出口，所述煤粉出口与所述煤粉热解单元的煤粉入口相连。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述煤粉热解单元为煤快速热解炉；

所述冷却单元为冷凝水间冷装置；

所述混合单元为搅拌装置；

所述成型单元为压球机；

所述电石冶炼单元为电石炉。

5.一种利用权利要求1-4中任一所述系统制备电石的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将煤粉送入所述煤粉热解单元进行热解，制得高温半焦和热解荒煤气；

将所述热解荒煤气送入所述冷却单元进行冷凝，得到热解油水；

将所述高温半焦和所述热解油水送入所述混合单元中搅拌均匀，制得混合物；

将所述混合物送入所述成型单元，制得型球；

将所述型球和块状生石灰送入所述电石冶炼单元，制得电石。

6.根据权利要求5所述的制备电石的方法，其特征在于，所述方法的步骤还包括：将中低阶煤送入所述原料预处理单元进行处理，制得所述煤粉。

7.根据权利要求6所述的制备电石的方法，其特征在于，所述煤粉与所述热解油水的质量比为1:0.03-0.1；所述煤粉和所述块状生石灰的质量比为0.6-1:1。

8.根据权利要求6所述的制备电石的方法，其特征在于，所述煤粉的粒度≤1mm，所述块状生石灰的粒度为25-80mm。

9.根据权利要求6所述的制备电石的方法，其特征在于，所述热解单元的温度为650-900℃，所述热解的时间为20-60min。

10.根据权利要求6所述的制备电石的方法，其特征在于，

所述成型单元的压力为10-25MPa；

所述电石冶炼单元的温度为1800-2200℃。