CN108046260A - 一种生产电石的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生产电石的系统及方法，系统主要包括：混料造块装置、球团热解装置、热送装置和电石冶炼装置，其中，所述球团热解装置与所述混料造块装置相连；所述热送装置包括：给料机和保温输送溜槽；所述电石冶炼装置的入料口与所述高温固体出口相连，所述电石冶炼装置的电石尾气出口与所述球团热解装置的气体热载体入口相连，将活性球团电石冶炼，得到电石和电石尾气，将所述电石尾气通入球团热解装置作为球团热解过程的气体热载体。本发明通过耦合造块、热解、热装及电石冶炼技术，解决了环境污染的问题，避免了煤中油气资源浪费，降低了电石冶炼过程能耗，减少活性球团输送过程的粉化及避免粉料进入电石炉，同时降低电石生产成本。

Description

一种生产电石的系统及方法

技术领域

本发明属于电石生产技术领域，具体涉及一种生产电石的系统及方法。

背景技术

电石作为一种重要的化工原料，主要用于生产乙炔和乙炔基化工产品，曾被誉为“有机合成工业之母”。从我国能源分布上考虑，“富煤、贫油、少气”是我国能源结构的典型特征，煤炭是我国的主要能源，约占一次能源的70%，因此，电石生产对于工业经济发展意义重大。传统电石生产主要采用电热法，即以块状生石灰和块状焦炭为原料，在电石炉内由电弧加热到2000℃以上，按方程CaO+3C=CaC₂+CO高温冶炼生产电石。从对碳素原料的要求考虑，传统电石生产工艺主要存在以下缺陷：（1）要求碳素材料的粒度在5-30mm、固定碳含量>84%、灰分<15%，能够满足这些要求的只有焦炭、半焦、石油焦以及一些优质无烟煤，而这些原料储量十分有限，价格不菲；（2）在原料破碎过程中会伴有15-20%的原料由于粒度小于5mm而被废弃，造成资源的严重浪费；（3）电石生产中主要采用块状碳素原料和石灰，传质和传热效率低，反应速率较低，电石冶炼炉热效率仅为50%左右，电耗高达3250kWh/t电石左右。可见，碳素原料的质量直接影响电石的产量、质量、电力单耗和成本等经济指标。为解决传统电石生产工艺对原料要求苛刻、高耗能、高污染、低效益等缺点，电石生产技术还有待于进一步的提高。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种生产电石的系统及方法，通过耦合造块、热解、热装及电石冶炼技术，解决了传统电石生产过程中粉料无法利用且造成环境污染的问题，避免了煤中油气资源浪费，降低了电石冶炼过程能耗，减少活性球团输送过程的粉化及避免粉料进入电石炉，同时，降低电石生产成本，提高产品附加值。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：

本发明提出了一种生产电石的系统，包括：混料造块装置、球团热解装置、热送装置和电石冶炼装置，其中，所述混料造块装置，用于将煤粉与钙基粉末混合造球，得到生球团；所述球团热解装置与所述混料造块装置相连，将生球团热解，得到活性球团；所述热送装置包括：给料机和保温输送溜槽，其中，所述给料机的入料口与所述球团热解装置相连，所述给料机的出料口与所述保温输送溜槽的高温固体入料口相连，在所述保温输送溜槽内设有输送料板，将所述保温输送溜槽的内腔分隔为上侧输送走廊和下侧粉料走廊，所述上侧输送走廊的一端设有所述高温固体出口，所述下侧粉料走廊的一端设有所述粉料出口；所述电石冶炼装置的入料口与所述高温固体出口相连，所述电石冶炼装置的电石尾气出口与所述球团热解装置的气体热载体入口相连，将活性球团电石冶炼，得到电石和电石尾气，将所述电石尾气通入球团热解装置作为球团热解过程的气体热载体。

进一步的，还包括：煤粉仓和钙基粉末仓，均与所述混料造块装置相连。

进一步的，所述高温固体出口和粉料出口分别位于所述保温输送溜槽的两端。

进一步的，所述保温输送溜槽与水平面的夹角为45-75°，所述高温固体出口位于所述保温输送溜槽的上方一端，所述粉料出口位于所述保温输送溜槽的下方一端。

进一步的，所述热送装置还包括：高温固体仓和粉料仓，其中，所述电石冶炼装置的入料口经所述高温固体仓与所述高温固体出料口相连，所述粉料仓与所述粉料出口相连。

进一步的，所述上侧输送走廊和下侧粉料走廊的高度比为5:1-2:1，所述下侧粉料走廊与所述输送料板之间的距离≥20cm。

进一步的，所述给料机位于远离所述保温输送溜槽的高温固体出口的一端。

进一步的，所述输送料板与所述保温输送溜槽互为平行，所述输送料板设有圆孔，开孔率为15-30%，所述圆孔的孔径为3-7cm。

在本发明的另一方面，提出了一种利用前面所述的系统生产电石的方法，包括以下步骤：

（1）混料造块：将煤粉与钙基粉末按比例送入所述混料造块装置混合造球，得到生球团；

（2）热解处理：将生球团送入所述球团热解装置热解，得到活性球团、焦油和煤气；

（3）热送处理：将活性球团经给料机送入保温输送溜槽内的输送料板上，进料过程中粉化产生的粉料经所述圆孔落至下侧粉料走廊，再输送至粉料仓，所述活性球团经上侧输送走廊输送至高温固体仓；

（4）电石冶炼：经高温固体仓送入的活性球团送入所述电石冶炼装置冶炼，得到电石和电石尾气，电石尾气通入球团热解装置作为球团热解过程的气体热载体。

进一步的，所述步骤（2）中，热解温度为600-950℃，得到的活性球团温度为500℃以上；所述步骤（4）中，冶炼温度为1700-2300℃。

本发明的有益效果包括：本发明通过耦合造块、热解、热装及电石冶炼技术，解决了传统电石生产过程中粉料无法利用且造成环境污染的问题，避免了煤中油气资源浪费，降低了电石冶炼过程能耗，减少活性球团输送过程的粉化及避免粉料进入电石炉，解决了传统电石生产工艺对原料要求苛刻、高耗能、高污染、低效益等缺点，拓宽电石碳基原料的范围，同时，降低电石生产成本，提高产品附加值。

附图说明

图1为本发明生产电石的系统结构示意图。

图2为本发明生产电石的方法流程图。

图3为本发明热送装置结构示意图。

图4为本发明保温输送溜槽的结构示意图。

图5为图4的A-A向剖视图。

其中，煤粉仓1、钙基粉末仓2、混料造块装置3、煤粉入口301、钙基粉末入口302、生球团出口303、球团热解装置4、生球团入口401、气体热载体入口402、球团出口403、热解油气出口404、热送装置5、给料机501、保温输送溜槽502、高温固体入料口5021、输送料板5022、上侧输送走廊5023、下侧粉料走廊5024、高温固体出口5025、粉料出口5026、圆孔5027、高温固体仓503、粉料仓504、电石冶炼装置6、入料口601、电石尾气出口602、电石出口603。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。下面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。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。

根据本发明的实施例，图1为本发明生产电石的系统结构示意图，参照图1所示，本发明所述生产电石的系统包括：煤粉仓1、钙基粉末仓2、混料造块装置3、球团热解装置4、热送装置5和电石冶炼装置6。

根据本发明的实施例，参照图1所示，根据本发明的实施例，参照图1所示，本发明所述煤粉仓中存储3mm以下、水分小于5%的煤粉，所述钙基粉末仓存储钙基粉末。

根据本发明的实施例，参照图1所示，本发明所述混料造块装置包括：煤粉入口301、钙基粉末入口302和生球团出口303，其中，所述煤粉入口与所述煤粉仓的出料口相连，所述钙基粉末入口与所述钙基粉末仓的出料口相连，将煤粉与钙基粉末按比例混合造球，得到生球团，经所述生球团出口送入所述球团热解装置。

根据本发明的实施例，参照图1所示，本发明所述球团热解装置包括：生球团入口401、气体热载体入口402、球团出口403和热解油气出口404，其中，所述生球团入口与所述混料造块装置的生球团出口相连，将生球团热解，得到活性球团、焦油和热解气，其中，所述活性球团经所述球团出口送入所述热送装置，所述焦油和热解气经所述热解油气出口排出收集，用于其他工段使用。

根据本发明的实施例，图3为本发明热送装置结构示意图，参照图3所示，本发明所述热送装置包括：给料机、保温输送溜槽、高温固体仓和粉料仓。

根据本发明的一些实施例，参照图1和3所示，本发明所述给料机的入料口与所述球团热解装置的球团出口相连，所述给料机的出料口与所述保温输送溜槽的高温固体入料口相连，进料过程由所述给料机控制，确保活性球团连续稳定的送入所述保温输送溜槽。

根据本发明的一些实施例，图4为本发明保温输送溜槽的结构示意图，参照图3和4所示，本发明所述保温输送溜槽倾斜设置，具体的，所述保温输送溜槽与水平面的夹角为45-75°，在所述保温输送溜槽内设有输送料板，将所述保温输送溜槽的内腔分隔为上侧输送走廊和下侧粉料走廊，所述上侧输送走廊和下侧粉料走廊的高度比为5:1-2:1，所述下侧粉料走廊与所述输送料板之间的距离≥20cm；所述上侧输送走廊的一端设有所述高温固体出口，所述下侧粉料走廊的一端设有所述粉料出口，且所述高温固体出口和粉料出口分别位于所述保温输送溜槽的两端，更具体的，所述高温固体出口位于所述保温输送溜槽的上方一端，所述粉料出口位于所述保温输送溜槽的下方一端，所述给料机与所述粉料出口位于同一侧，即位于远离所述保温输送溜槽的高温固体出口的一端。

根据本发明的一些实施例，本发明所述输送料板与所述保温输送溜槽互为平行，图5为图4的A-A向剖视图，参照图5所示，所述输送料板设有圆孔，开孔率为15-30%，所述圆孔的孔径为3-7cm。

根据本发明的实施例，参照图3所示，本发明所述高温固体仓与所述上侧输送走廊的高温固体出料口相连，具有保温作用，减少活性球团在输送和短期储存过程的热损失。

根据本发明的实施例，参照图3所示，本发明所述粉料仓与所述下侧粉料走廊的粉料出口相连，用于收集粉料，减少生产过程粉尘污染。

根据本发明的实施例，参照图1和3所示，根据本发明的实施例，本发明所述电石冶炼装置包括：入料口601、电石尾气出口602和电石出口603，其中，所述入料口经所述高温固体仓与所述高温固体出料口相连，所述电石尾气出口与所述球团热解装置的气体热载体入口相连，将活性球团电石冶炼，得到电石和电石尾气，将所述电石尾气通入球团热解装置作为球团热解过程的气体热载体，循环利用过程中产生的资源，解决了传统电石生产工艺对原料要求苛刻、高耗能、高污染、低效益等缺点，拓宽电石碳基原料的范围，同时，降低电石生产成本，提高产品附加值。

在本发明的另一方面，提出了一种利用前面所述的系统生产电石的方法，图2为本发明生产电石的方法流程图，参照图2所示，具体包括以下步骤。

（1）混料造块：将3mm以下的煤粉与钙基粉末按比例送入所述混料造块装置混合，在所述混料造块装置的成型机上设定成型压力，压制成型造球，得到生球团。

根据本发明的一些实施例，本发明所述煤粉和钙基粉末的质量百分比含量分别为40%-60%和40%-60%，成型压力为17-25MPa。

（2）热解处理：设定热解温度为600-950℃，将生球团送入所述球团热解装置热解，得到活性球团、焦油和煤气，其中，所述活性球团的温度在500℃以上。

可以理解的是，本发明所述球团热解装置具有本领域常规的热解功能，即具有相对应的热解系统，例如：加热管、蓄热室辐射管和热解炉等。

（3）热送处理：将活性球团经给料机送入保温输送溜槽内的输送料板上，进料过程中粉化产生的粉料经所述圆孔落至下侧粉料走廊，再输送至粉料仓收集，所述活性球团经上侧输送走廊输送至高温固体仓，减少了活性球团的热损失，同时记录输送过程的粉化率。

（4）电石冶炼：经高温固体仓保温送入的活性球团送入所述电石冶炼装置冶炼，冶炼温度为1700-2300℃，得到电石和电石尾气，电石尾气通入球团热解装置作为球团热解过程的气体热载体，充分利用冶炼尾气的余热；球团的冷压强度按工业球团冷压强度测试方法（MT/T 748-1997），机械强度按煤的机械强度测试方法（GB/T 15458-1995）。

实施例1：生球团的煤粉：钙基粉末原料质量配比为60%：40%；成型压力为21MPa/个，热解温度为850℃。该实施例的生球团和活性球团的强度测试结果如表1。出球团热解装置的活性球团的温度为715℃；热送过程的温降为37℃，热送过程的粉化率为0.11%；电石冶炼装置的反应温度为1850℃，电石产品的发气量为318升/千克。

表1：生球团和活性球团的强度测试结果

实施例2：生球团的煤粉：钙基粉末原料的质量配比为50%：50%；成型压力为23MPa/个，热解温度为950℃。该实施例的生球团和活性球团的强度测试结果如表2。出球团热解装置的活性球团温度为825℃；热送过程的温降为45℃，热送过程的粉化率为0.08%；电石冶炼装置的反应温度为1950℃，电石产品的发气量为338升/千克。

表2：生球团和活性球团的强度测试结果

实施例3：生球团的煤粉：钙基粉末原料质量配比为40%：60%；成型压力为19MPa/个，热解温度为650℃。该实施例的生球团和活性球团的强度测试结果如表3。出球团热解装置的活性球团的温度为505℃；热送过程的温降为49℃，热送过程的粉化率为0.45%；电石冶炼装置的反应温度为1750℃，电石产品的发气量为287升/千克。

表3：生球团和活性球团的强度测试结果

发明人发现，根据本发明所述生产电石的系统及方法，通过耦合造块、热解、热装及电石冶炼技术，解决了传统电石生产过程中粉料无法利用且造成环境污染的问题，避免了煤中油气资源浪费，降低了电石冶炼过程能耗，减少活性球团输送过程的粉化及避免粉料进入电石炉，解决了传统电石生产工艺对原料要求苛刻、高耗能、高污染、低效益等缺点，拓宽电石碳基原料的范围，同时，降低电石生产成本，提高产品附加值。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”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。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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”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。

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，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。

Claims (10)

1.一种生产电石的系统，其特征在于，包括：混料造块装置、球团热解装置、热送装置和电石冶炼装置，其中，

所述混料造块装置，用于将煤粉与钙基粉末混合造球，得到生球团；

所述球团热解装置与所述混料造块装置相连，将生球团热解，得到活性球团；

所述热送装置包括：给料机和保温输送溜槽，其中，所述给料机的入料口与所述球团热解装置相连，所述给料机的出料口与所述保温输送溜槽的高温固体入料口相连，在所述保温输送溜槽内设有输送料板，将所述保温输送溜槽的内腔分隔为上侧输送走廊和下侧粉料走廊，所述上侧输送走廊的一端设有所述高温固体出口，所述下侧粉料走廊的一端设有所述粉料出口；

所述电石冶炼装置的入料口与所述高温固体出口相连，所述电石冶炼装置的电石尾气出口与所述球团热解装置的气体热载体入口相连，将活性球团电石冶炼，得到电石和电石尾气，将所述电石尾气通入球团热解装置作为球团热解过程的气体热载体。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：煤粉仓和钙基粉末仓，均与所述混料造块装置相连。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述高温固体出口和粉料出口分别位于所述保温输送溜槽的两端。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述保温输送溜槽与水平面的夹角为45-75°，所述高温固体出口位于所述保温输送溜槽的上方一端，所述粉料出口位于所述保温输送溜槽的下方一端。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热送装置还包括：高温固体仓和粉料仓，其中，所述电石冶炼装置的入料口经所述高温固体仓与所述高温固体出料口相连，所述粉料仓与所述粉料出口相连。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述上侧输送走廊和下侧粉料走廊的高度比为5:1-2:1，所述下侧粉料走廊与所述输送料板之间的距离≥20cm。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述给料机位于远离所述保温输送溜槽的高温固体出口的一端。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述输送料板与所述保温输送溜槽互为平行，所述输送料板设有圆孔，开孔率为15-30%，所述圆孔的孔径为3-7cm。

9.一种利用权利要求1-8中任一项所述的系统生产电石的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）混料造块：将煤粉与钙基粉末按比例送入所述混料造块装置混合造球，得到生球团；

（2）热解处理：将生球团送入所述球团热解装置热解，得到活性球团、焦油和煤气；

（3）热送处理：将活性球团经给料机送入保温输送溜槽内的输送料板上，进料过程中粉化产生的粉料经所述圆孔落至下侧粉料走廊，再输送至粉料仓，所述活性球团经上侧输送走廊输送至高温固体仓；

（4）电石冶炼：经高温固体仓送入的活性球团送入所述电石冶炼装置冶炼，得到电石和电石尾气，电石尾气通入球团热解装置作为球团热解过程的气体热载体。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，热解温度为600-950℃，得到的活性球团温度为500℃以上；所述步骤（4）中，冶炼温度为1700-2300℃。