CN108439407A - 一种氧热法生产电石的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种氧热法生产电石的装置，所述装置至少包括上部反应炉和下部补热炉，所述下部补热炉设置有氧碳燃烧补热装置和电极补热装置，所述上部反应炉生成的电石落入所述下部补热炉后，通过所述氧碳燃烧补热装置和所述电极补热装置补充所述下部补热炉的热量，以保证所述电石呈熔融状态，使所述电石顺利从所述下部补热炉排出。本发明通过增加下部补热炉，利用所述氧碳燃烧补热装置和所述电极补热装置共同补充所述下部补热炉的热量，使补热炉内尤其是底部温度稳定维持在2000℃以上，确保生产过程中电石始终保持培融状态，定期排出电石。

Description

一种氧热法生产电石的装置

技术领域

本发明属于工业炉密设备技术领域，涉及一种生产电石的装置，特别是涉及一种氧热法生产电石的装置。

背景技术

碳化钙俗称电石(CaC₂)，上世纪中叶之前被誉为有机合成之母。目前主要用于生产氯乙烯基、醋酸乙烯基和丙烯酸基等系列产品，如我国70％左右的PVC(聚氯乙稀)生产源于电石乙炔。近年来，石油价格的高涨刺激了电石工业的发展，我国电石产量由2002年的425万吨增加到2016年的2588万吨。

传统的电石生产采用固定床.电弧法，利用电弧产生的高温将固定床(也称移动床或电炉)中的块状含氧化钙和块状焦炭加热至2000℃以上，停留一定时间而生成熔融态电石。生产过程中氧化钙和焦炭的混合物由电炉上端加入，二者反应生成的CO通过块状物料缝隙从炉体上部排出，熔融的产物电石由炉底排出，经冷却、破碎后得到成品。电弧法采用高品位的电能加热，能耗很高。据报道我国生产1吨电石的平均电耗达3250kW/h，其中，60％左右用于原料加热和反应，40％左右由高温电石炉气(包括CO)放空带走。除此以外，电炉构造复杂、难以放大、电极消耗量大，导致投入和运行成本很高。

为解决电石生产“高投入、高能耗、高污染”的问题，已有研究利用氧热法制备电石，目前利用氧热法的合成工艺大多是块状原料混合进料，利用燃料(固体燃料、液体燃料或气体燃料)燃烧提供热量，氧热法合成电石可以显著降低能耗，具有积极的能源战略意义，但是块状原料进料易造成接触不够充分，炉内停留时间长等问题，增加能耗；粉状物料可以让物料有效接触，反应时间短。目前，国内外对于氧热法合成电石还有待深入探讨，研究一种新型氧热法催化合成电石工艺具有重要意义。

电石的生成需要稳定高温，在反应炉的下部形成稳定的熔池，让氧化钙与碳充分混合完成反应，产生电石。但现有的电石生产装置中，下部熔池温度不稳定，容易导致电石不能顺利流出。

因此，提供一种新的氧热法生产电石的装置是本领技术人员需要解决的课题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种氧热法生产电石的装置，用于解决现有技术中反应炉下部熔池的高温环境不稳定，无法顺利排出电石的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种氧热法生产电石的装置，所述装置至少包括上部反应炉和下部补热炉，所述下部补热炉设置有氧碳燃烧补热装置和电极补热装置，所述上部反应炉生成的电石落入所述下部补热炉后，通过所述氧碳燃烧补热装置和所述电极补热装置补充所述下部补热炉的热量，以保证所述电石呈熔融状态，使所述电石顺利从所述下部补热炉排出。

作为本发明氧热法生产电石的装置的一种优化的方案，所述上部反应炉和下部补热炉之间通过过渡通道密封连接，所述过渡通道设置有第一氧枪，所述上部反应炉生成的电石通过所述过渡通道落入所述下部补热炉。

作为本发明氧热法生产电石的装置的一种优化的方案，所述氧碳燃烧补热装置包括安装在所述下部补热炉侧壁上的焦炭补料定量输送器、石灰补料定量输送器以及第二氧枪，所述焦炭补料定量输送器补充焦炭，所述石灰补料定量输送器补充石灰，所述第二氧枪补充氧气，通过所述焦炭和所述氧气的氧碳燃烧实现对所述下部补热炉热量的补充，并且通过焦炭和石灰反应在所述下部补热炉内进一步生成电石。

作为本发明氧热法生产电石的装置的一种优化的方案，所述电极补热装置包括倾斜安装在所述下部补热炉侧壁上的电极升降装置，所述电极升降装置将电极输送至所述下部补热炉的底部内表面。

作为本发明氧热法生产电石的装置的一种优化的方案，所述电石生产过程中，由平式单相变压器，经短网导电系统，将电流输送至所述电极上。

作为本发明氧热法生产电石的装置的一种优化的方案，所述下部补热炉包括第一耐火保温层和位于所述第一耐火保温层里层的第二耐火保温层，在所述下部补热炉的底部内表面铺设有碳砖层，所述电极升降装置将所述电极输送至所述碳砖层的表面。

作为本发明氧热法生产电石的装置的一种优化的方案，在所述碳砖层底部设置有导电板，通过所述电极与所述导电板之间短路来加热所述碳砖层，实现对所述下部补热炉热量的补充。

作为本发明氧热法生产电石的装置的一种优化的方案，所述电极包括石墨电极。

作为本发明氧热法生产电石的装置的一种优化的方案，通过所述氧碳燃烧补热装置和所述电极补热装置共同补充所述下部补热炉的热量，以保证所述下部补热炉底部温度保持在2000℃以上，使所述电石顺利从所述下部补热炉排出。

作为本发明氧热法生产电石的装置的一种优化的方案，所述上部反应炉的顶部设有入料口，原料从所述入料口进入，再通过一分配器进入所述上部反应炉内。

作为本发明氧热法生产电石的装置的一种优化的方案，所述下部补热炉设置有出料口，处于熔融状态的所述电石从所述出料口排出。

作为本发明氧热法生产电石的装置的一种优化的方案，所述下部补热炉外部罩有密封罩，所述下部补热炉设置有烟气出口，从所述烟气出口出来的合成气，通过旋风分离器除尘后被回收。

如上所述，本发明的氧热法生产电石的装置，所述装置至少包括上部反应炉和下部补热炉，所述下部补热炉设置有氧碳燃烧补热装置和电极补热装置，所述上部反应炉生成的电石落入所述下部补热炉后，通过所述氧碳燃烧补热装置和所述电极补热装置补充所述下部补热炉的热量，以保证所述电石呈熔融状态，使所述电石顺利从所述下部补热炉排出。本发明通过增加下部补热炉，利用所述氧碳燃烧补热装置和所述电极补热装置共同补充所述下部补热炉的热量，使补热炉内尤其是底部温度稳定维持在2000℃以上，确保生产过程中电石始终保持培融状态，定期排出电石。

附图说明

图1为本发明氧热法生产电石的装置的结构示意图。

元件标号说明

1 上部反应炉

2 下部补热炉

3 过渡通道

4 第一氧枪

5 焦炭补料定量输送器

6 石灰补料定量输送器

7 第二氧枪

8 电极升降装置

9 电极

10 保温层

11 耐火层

12 碳砖层

13 导电板

14 入料口

15 分配器

16 出料口

17 工字钢

18 底座

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本发明提供一种氧热法生产电石的装置，所述装置至少包括上部反应炉1和下部补热炉2，所述下部补热炉2设置有氧碳燃烧补热装置和电极补热装置，所述上部反应炉1生成的电石落入所述下部补热炉2后，通过所述氧碳燃烧补热装置和所述电极补热装置补充所述下部补热炉2的热量，以保证所述电石呈熔融状态，使所述电石顺利从所述下部补热炉2排出。

需要说明的是，下部补热炉2中绝大部分热量来自氧碳燃烧所产生，而所述下部补热炉2热量的补充一方面靠所述氧碳燃烧补热装置所补充的物料进行氧碳燃烧产生，另一部分热量主要靠电极补热装置补充的电极对底部的碳砖进行加热，使底部温度始终恒定在2000℃以上，补充下部的散热损失。

作为示例，所述上部反应炉1和下部补热炉2之间通过过渡通道3密封连接，所述过渡通道3设置有第一氧枪4，所述上部反应炉1生成的电石通过所述过渡通道3落入所述下部补热炉2。所述第一氧枪4往所述过渡通道3喷入氧气，可以起到疏通作用，避免上部反应腔1生成的电石流体以及未完全反应的原料堵塞所述过渡通道3。进一步地，所述第一氧枪4优选以一定的向下倾角设置在所述过渡通道3的侧壁上。

作为示例，所述氧碳燃烧补热装置包括安装在所述下部补热炉2侧壁上的焦炭补料定量输送器5、石灰补料定量输送器6以及第二氧枪7，所述焦炭补料定量输送器5补充焦炭，所述石灰补料定量输送器6补充石灰，所述第二氧枪7补充氧气，通过所述焦炭和所述氧气的氧碳燃烧实现对所述下部补热炉2热量的补充，并且通过焦炭和石灰反应在所述下部补热炉2内进一步生成电石。

具体地，所述焦炭补料定量输送器5给所述下部补热炉2补充一定量的焦炭，所述石灰补料定量输送器6给所述下部补热炉2补充一定量的石灰，而第二氧枪7则补充氧气，所述焦炭与氧气燃烧反应释放热量，成为所述下部补热炉2一部分热量的补充，未燃烧的焦炭则与石灰反应进一步生成电石，这部分电石与上部反应炉1生成的电石一起排出炉外。

作为示例，所述电极补热装置包括倾斜安装在所述下部补热炉2侧壁上的电极升降装置8，所述电极升降装置8将电极9输送至所述下部补热炉2的底部内表面。由于电极9属于消耗品，在生产过程中，需根据电极9的具体消耗情况，利用电极升降装置8补充电极9。

需要说明的是，所述电极升降装置8的具体结构在此不限，只要能将电极材料运送至补热炉2底部即可。通过电极短路加热补热炉2底部，这部分热量用来进一步补充补热炉2底部的热量，使补热炉2底部维持高温状态，有利于电石的顺利排出。

进一步地，所述电石生产过程中，由平式单相变压器(未予以图示)，经短网导电系统(未予以图示)，将电流输送至所述电极9上。当然，在其他实施例中，也可以采用其他适合的加电系统给所述电极9加电，在此不做限制。

作为示例，所述下部补热炉2包括第一耐火保温层10和位于所述第一耐火保温层10里层的第二耐火保温层11，在所述下部补热炉2的底部内表面铺设有碳砖层12，所述电极升降装置8将所述电极9输送至所述碳砖层12的表面。在一具体实施例中，所述第一耐火保温层10可以是耐火砖，所述第二耐火保温11层可以是锆刚玉砖。所述第一耐火保温层10的外部还可以包覆一层钢制外壳。

由于补热炉采用了耐高温、蓄热效果好的碳砖、以及侧壁和底部保温材料以及耐火材料，使得熔池的热损失更小，消耗电能就少，其热损失量不超过总热量的50％，控制在总热量的10％～20％范围内为最佳。

为了形成电极短路系统，在所述碳砖层12底部设置有导电板13，通过所述电极9与所述导电板13之间短路来加热所述碳砖层12，实现对所述下部补热炉2热量的进一步补充。本实施例中，所述导电板13可以是导电铜板。

作为示例，所述电极9包括石墨电极，当然，在其他实施例中，也可以是任何其他适合的电极材料。本实施例中，优先选择石墨电极。

作为示例，所述上部反应炉1的顶部设有入料口14，原料从所述入料口14进入，再通过一分配器15进入所述上部反应炉1内。原料(例如，焦炭、石灰，氧气)从所述入料口14进入并通过分配器15进入反应炉1后，在下落过程中，焦炭与氧气燃烧反应释放大量热量进行炉体预热、升温，同时在高温下，焦炭与石灰反应生成电石，电石继续下落通过所述过渡通道3进入所述下部补热炉2。

所述下部补热炉2设置有出料口16。从所述上部反应炉1落下来的电石与所述下部补热炉2中生成的电石一起，在高温下处于熔融状态，这些处于熔融状态的电石最终从所述出料口16排出。

作为示例，所述下部补热炉2外部罩有密封罩(未予以图示)，所述密封罩可以隔绝大气，避反应生成的气体(合成气)污染大气环境。所述下部补热炉2设置有烟气出口(未予以图示)，从所述烟气出口出来的合成气，通过旋风分离器(未予以图示)除尘后被回收。另外，所述下部补热炉2整体通过工字钢17放置在底座18上。

总之，所述上部反应炉1中的氧碳燃烧完成电石生成所需要的热量，它是完成物料的预热、升温、电石生成的过程，而下部补热炉2中的氧碳燃烧主要完成升温补充热量、电石生成的过程；另外，电极补热装置它是将电极9与熔池底部碳砖12接触短路加热底部碳砖(电阻炉的原理)，以保证熔池(补热炉2)内温度不会降低，这可确保熔池中电石始终呈熔融状态，使电石顺利流出。

由此，本发明中，下部补热炉2中补热来源一部分是依靠氧碳燃烧补充，另一部分热量是靠电极9来补充，是补充电石的反应热一部分，它主要是对底部的碳砖12加热，使底部温度始终恒定在2000℃以上，从而补充下部的散热损失。

综上所述，本发明提供一种氧热法生产电石的装置，所述装置至少包括上部反应炉和下部补热炉，所述下部补热炉设置有氧碳燃烧补热装置和电极补热装置，所述上部反应炉生成的电石落入所述下部补热炉后，通过所述氧碳燃烧补热装置和所述电极补热装置补充所述下部补热炉的热量，以保证所述电石呈熔融状态，使所述电石顺利从所述下部补热炉排出。本发明通过增加下部补热炉，利用所述氧碳燃烧补热装置和所述电极补热装置共同补充所述下部补热炉的热量，使补热炉内尤其是底部温度稳定维持在2000℃以上，确保生产过程中电石始终保持培融状态，定期排出电石。

所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (12)

1.一种氧热法生产电石的装置，其特征在于，所述装置至少包括上部反应炉和下部补热炉，所述下部补热炉设置有氧碳燃烧补热装置和电极补热装置，所述上部反应炉生成的电石落入所述下部补热炉后，通过所述氧碳燃烧补热装置和所述电极补热装置补充所述下部补热炉的热量，以保证所述电石呈熔融状态，使所述电石顺利从所述下部补热炉排出。

2.根据权利要求1所述的氧热法生产电石的装置，其特征在于：所述上部反应炉和下部补热炉之间通过过渡通道密封连接，所述过渡通道设置有第一氧枪，所述上部反应炉生成的电石通过所述过渡通道落入所述下部补热炉。

3.根据权利要求1所述的氧热法生产电石的装置，其特征在于：所述氧碳燃烧补热装置包括安装在所述下部补热炉侧壁上的焦炭补料定量输送器、石灰补料定量输送器以及第二氧枪，所述焦炭补料定量输送器补充焦炭，所述石灰补料定量输送器补充石灰，所述第二氧枪补充氧气，通过所述焦炭和所述氧气的氧碳燃烧实现对所述下部补热炉热量的补充，并且通过焦炭和石灰反应在所述下部补热炉内进一步生成电石。

4.根据权利要求1所述的氧热法生产电石的装置，其特征在于：所述电极补热装置包括倾斜安装在所述下部补热炉侧壁上的电极升降装置，所述电极升降装置将电极输送至所述下部补热炉的底部内表面。

5.根据权利要求4所述的氧热法生产电石的装置，其特征在于：所述电石生产过程中，由平式单相变压器，经短网导电系统，将电流输送至所述电极上。

6.根据权利要求4所述的氧热法生产电石的装置，其特征在于：所述下部补热炉包括第一耐火保温层和位于所述第一耐火保温层里层的第二耐火保温层，在所述下部补热炉的底部内表面铺设有碳砖层，所述电极升降装置将所述电极输送至所述碳砖层的表面。

7.根据权利要求6所述的氧热法生产电石的装置，其特征在于：在所述碳砖层底部设置有导电板，通过所述电极与所述导电板之间短路来加热所述碳砖层，实现对所述下部补热炉热量的进一步补充。

8.根据权利要求4所述的氧热法生产电石的装置，其特征在于：所述电极包括石墨电极。

9.根据权利要求1所述的氧热法生产电石的装置，其特征在于：通过所述氧碳燃烧补热装置和所述电极补热装置共同补充所述下部补热炉的热量，以保证所述下部补热炉底部温度保持在2000℃以上，使所述电石顺利从所述下部补热炉排出。

10.根据权利要求1所述的氧热法生产电石的装置，其特征在于：所述上部反应炉的顶部设有入料口，原料从所述入料口进入，再通过一分配器进入所述上部反应炉内。

11.根据权利要求1所述的氧热法生产电石的装置，其特征在于：所述下部补热炉设置有出料口，呈熔融状态的所述电石从所述出料口排出。

12.根据权利要求1所述的氧热法生产电石的装置，其特征在于：所述下部补热炉外部罩有密封罩，所述下部补热炉设置有烟气出口，从所述烟气出口出来的合成气，通过旋风分离器除尘后被回收。