CN1331997C - 干式乙炔发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用碳化钙和水生产乙炔的装置，尤其是乙炔生成后所获得的氢氧化钙为干粉状物质的装置，它依次由一个带有进料口的下料筒、一个贮料筒、一个带有驱动器的螺旋送料器、一个干式乙炔发生器、一个乙炔、电石渣分离器、一个水雾除尘器连接而成，它较好地解决了采用较大粒径的电石原料获得较高的乙炔收率的问题，乙炔收率可达99%；同时，提供的乙炔、电石渣分离器具有很好的密封性和很高的安全性；此外，为防止乙炔气进入水雾除尘器时因电石粉尘在管道中形成堵塞，在该管道中安装了带有驱动器的螺旋输送器，可确保乙炔气行径的畅通无阻，进一步保证了系统运行的安全。

Description

干式乙炔发生装置

                      技术领域

本发明是关于用碳化钙和水生产乙炔的装置，尤其是乙炔生成后所获得的氢氧化钙为干粉状物质的装置。

                      背景技术

采用碳化钙和水作为原料生产乙炔的工艺一般包括两种，其差异在于反应完成后其残存物的不同，较早的工艺称之为“湿法”，其残存物含有熟石灰，在饱和水中呈泥状，由于其中的熟石灰具有商用价值，要利用其价值前提是要将熟石灰进行干燥，达到利用条件比较所获得的石灰的价值，干燥残存物的消耗更高，以这种方式获得副产品很不经济，而且，水与氢氧化钙也很难用其它方式分离，这就给残存物的利用增加了难度，还带来了较为严重的环境污染问题；较新的工艺称之为“干法”，其残存物氢氧化钙则显粉状，可直接利用。因此，“干法”工艺正逐渐被推广使用。

尽管“干法”工艺具有较好的应用前景，但是，至今为止，国内几乎无任何厂家能够顺利的实施该工艺，主要是受乙炔发生器的影响。如在20世纪70年代北京化工二厂曾经从日本引进一条干式乙炔发生工艺生产线，该生产线对电石颗粒粒径要求十分严格，首先必须将块状电石粉碎到一定程度，再在氮气保护下密闭粉碎至大约3mm左右，经过螺旋输送器将此粉状电石送至干式乙炔发生器进行水解。其中，该发生器为立式设置，共分为11层，第一层和第二层分别装有12个莲蓬形喷水器，喷头可以转动喷水，每层装有无级调速刮板，使电石粉料下移，粉料从顶层到底层大约需要15分钟左右。这条生产线的缺点是对电石粒径要求很高，必须将其粉碎成细小颗粒，由于电石中有硅铁存在，常常造成破碎设备的破坏，而且细小的电石粒径扬尘十分严重，工作环境较为恶劣，且细小颗粒在生产过程中与空气接触时因其比表面积较大、与空气接触时间长而容易潮解，且下层的电石粉料与水不能充分接触，反应不完全，致使乙炔收率较湿式乙炔发生器低约5个百分点，此外，所产生乙炔气中伴随有大量粒径较小的电石渣，分离困难，从而影响乙炔气的质量。由于上述无法解决的技术问题，这条生产线于1987年被淘汰。

介于此，要想获得较高的乙炔收率和采用较大粒径的电石原料成为了一个不可调和的矛盾，而且乙炔气和电石渣分离也是难以解决的问题，这也正是“干法”工艺没有得到较好推广的根本原因。

美国专利2862805公开了一种干式乙炔发生器，它通过电石原料在发生器内循环往返使用，来解决大颗粒电石充分水解的问题，以获得较高的乙炔收率，但其结构十分复杂，同时，其乙炔气体出口采用滤布进行乙炔气体的过滤和净化，十分容易因细小的电石渣造成滤布的堵塞，从而影响生产。

乙炔气和电石渣分离一直是厂家关注的问题，在此之前的分离器虽然普遍采用了螺旋输送器出渣原理，例如相对比较近期的美国专利(U.S.Patent 4451268)，仅仅将螺旋器直接安装在分离器的出料口下方，这样就使螺旋输送器只起到一个输送器的作用，不能起到密封作用，其密封作用还要靠后一步通过水压操作的收缩阀来控制，收缩阀的下方联接一个密闭容器，接受螺旋输送器输送来的电石渣，还要反复用氮气置换密闭容器内所带来的空气，这种分离器不仅操作麻烦，也不经济，还常常因为分离器的出渣密封不严，导致生产现场污染严重，甚至发生乙炔燃烧等事故，存在许多安全隐患。

                      发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点而提供一种结构简单的生产乙炔的装置，它可以使大颗粒的电石在发生器内得到充分水解，产生更大的发气量，环境污染小；而且也能很安全地解决乙炔气和电石渣充分分离问题，设备运行十分经济。

本发明的目的是这样实现的：

一种干式乙炔发生装置，该装置包括：

(a)一个带有进料口的下料筒；

(b)一个贮料筒，它通过一个带有氮气入口的第一下料管道与下料筒连通，下料筒、第一下料管道和贮料筒安排成固态物料和氮气能够靠重力分别从下料筒和第一下料管道转移到贮料筒；

(c)一个带有驱动器的螺旋送料器，它的进料口通过第二下料管道与贮料筒连通，贮料筒、第二下料管道和螺旋送料器安排成贮料筒中的物料能够靠重力转移到螺旋送料器中；

(d)一个干式乙炔发生器，它的进料口通过第三下料管道与螺旋送料器的出料口连通，螺旋送料器、第三下料管道和干式乙炔发生器安排成螺旋送料器的物料能够靠重力转移到干式乙炔发生器中，其中，干式乙炔发生器包括带有进料口、出料口、进水接管和水平设置的壳体，在壳体内还设有由电机驱动的螺旋搅拌轴和与进水接管相连的数个喷水器；

(e)一个乙炔、电石渣分离器，它的进料口通过第四下料管道与干式乙炔发生器的出料口连通，干式乙炔发生器、第四下料管道和乙炔、电石渣分离器安排成干式乙炔发生器的物料能够靠重力转移到乙炔、电石渣分离器中，其中，乙炔、电石渣分离器包括壳体和位于其上端的进料口、位于其下端的电石渣出口、位于其上部侧面的乙炔气出口、置于电石渣出口下方的螺旋输送机，在壳体内侧顶部还设有位差探测器，位差探测器通过控制柜与螺旋输送机的驱动器相连；

(f)一个水雾除尘器，它通过管道与乙炔、电石渣分离器的乙炔气出口连通，水雾除尘器的内侧顶部设置有喷水器，其上部设置有乙炔气出口，其底部设置有排水管；

根据所需处理原料量的大小，可以将干式乙炔发生器改为由多台干式乙炔发生器并联而成，它们的进料口均与螺旋送料器的出料口连通，它们的出料口均与乙炔、电石渣分离器连通；或者采用在干式乙炔发生器的壳体内设有由电机驱动的数根并排设置的螺旋搅拌轴这样的技术方案；

为了解决干式乙炔发生器的恒温问题，在干式乙炔发生器的壳体外侧设置有带进气口和出气口的夹套，以便热交换介质的利用；

为了防止粉尘堵塞管道，在连接乙炔、电石渣分离器和水雾除尘器的管道内设置有带有驱动器的螺旋输送器。

本发明的工作原理是：

将电石块状物(粒径100mm以下)加入下料筒中，利用其自身重力经第一下料管道向下面的贮料筒中转移，此时氮气通过氮气入口进入第一下料管道中，由于氮气较空气更重，在贮料筒中将空气向上挤出贮料筒，除氧后的电石原料经过第二下料管道转移到螺旋送料器内，螺旋送料器转动将电石原料经第三下料管道送入干式乙炔发生器，电石原料与喷水器喷下的定量的水发生水解反应，电石原料在螺旋搅拌轴的带动下不断翻滚并向干式乙炔发生器移动，使电石原料始终保持与水的接触，当达到一定的停留时间后，电石原料已完全粉化，通过干式乙炔发生器得到的乙炔、电石渣由进料口进入乙炔、电石渣分离器，控制柜预先设定驱动电机的启动高度和停止高度，当位差探测器检测到的电石渣高度小于设定的启动高度时，控制柜不发出工作指令，驱动电机不工作，继续通入乙炔、电石渣；当位差探测器检测到的电石渣高度大于设定的启动高度时，控制柜发出工作指令，驱动电机工作，螺旋输送机开始排渣，当排渣到一定程度，位差探测器检测到的电石渣高度小于设定的停止高度时，驱动电机停止转动，螺旋输送机停止排渣，如此循环往复，在乙炔由乙炔气出口排出分离器的同时，由螺旋输送机实现间歇性的排渣，在分离器内始终保持电石渣留有一定高度，组成了一道自然密封层以阻断空气进入，达到优良的密封效果。进入乙炔、电石渣分离器的乙炔气体通过乙炔气出口经过带有螺旋输送器的管道进入水雾除尘器，水雾除尘器内侧顶部设置有喷水器喷水净化乙炔气中的电石渣粉尘，净化后的乙炔气经其上端的乙炔气出口排出使用，残留液体经其底部设置有排水管排出。

当然，在干式乙炔发生器内的加水量较为关键，为此，经过对碳化钙与水的反应过程的仔细研究，发现采用本装置时，水与电石的重量比保持在1.0-1.2∶1较好，反应后的氢氧化钙的含水量一般在4-10％，氢氧化钙的含乙炔量小于0.1％，反应温度大于100℃，一般在110℃左右，压力维持在0.02-0.08Mpa之间，电石在干式乙炔发生器内停留时间根据电石粒径的大小可调定在10-60min较为合适，这样可以保证反应后的乙炔收率达到99％。

本发明相比于现有技术有如下优点：

因为本发明改进了干式乙炔发生器，较好地解决了采用较大粒径的电石原料获得较高的乙炔收率的问题，电石原料不需经过特别的破碎程序就可以直接投放在发生器中进行反应，而且，采用的螺旋搅拌器不仅能够起到送料作用，更关键的是将其中的电石原料数次翻滚使其与水进行充分的接触，保证了反应效果和产气量，使乙炔收率可达99％；同时，提供的乙炔、电石渣分离器具有很好的密封性和很高的安全性；此外，为防止乙炔气进入水雾除尘器时因电石粉尘在管道中形成堵塞，在该管道中安装了带有驱动器的螺旋输送器，可确保乙炔气行径的畅通无阻，进一步保证了系统运行的安全。

                      附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的干式乙炔发生器侧视图；

                      具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明并不只限于这些例子。

实施例：一种干式乙炔发生装置，该装置包括：

(a)一个带有进料口的下料筒1；

(b)一个贮料筒2，它通过一个带有氮气入口7的第一下料管道8与下料筒1连通，下料筒1、第一下料管道8和贮料筒2安排成固态物料和氮气能够靠重力分别从下料筒1和第一下料管道8转移到贮料筒2；

(c)一个带有驱动器的螺旋送料器3，它的进料口通过第二下料管道9与贮料筒2连通，贮料筒2、第二下料管道9和螺旋送料器3安排成贮料筒2中的物料能够靠重力转移到螺旋送料器3中；

(d)两个并联的同样的干式乙炔发生器4，它们的进料口11通过第三下料管道10与螺旋送料器3的出料口连通，螺旋送料器3、第三下料管道10和干式乙炔发生器4安排成螺旋送料器3的物料能够靠重力转移到干式乙炔发生器4中，其中，干式乙炔发生器4包括带有进料口11、出料口12、进水接管13和水平设置的壳体14，在壳体14内还设有由电机20驱动的并排的两根螺旋搅拌轴15和与进水接管13相连的数个喷水器16，在壳体14外侧设置有带进气口31和出气口32的夹套33；

(e)一个乙炔、电石渣分离器5，它的进料口1 7通过第四下料管道18与干式乙炔发生器4的出料口12连通，干式乙炔发生器4、第四下料管道18和乙炔、电石渣分离器5安排成干式乙炔发生器4的物料能够靠重力转移到乙炔、电石渣分离器5中，其中，乙炔、电石渣分离器5包括壳体19和位于其上端的进料口17、位于其下端的电石渣出口21、位于其上部侧面的乙炔气出口22、置于电石渣出口21下方的螺旋输送机23，在壳体19内侧顶部还设有位差探测器24，位差探测器24通过控制柜25与螺旋输送机23的驱动器26相连；

(f)一个水雾除尘器6，它通过管道27与乙炔、电石渣分离器5的乙炔气出口22连通，在管道27内设置有带有驱动器34的螺旋输送器35，水雾除尘器6的内侧顶部设置有喷水器28，其上部设置有乙炔气出口29，其底部设置有排水管30。

Claims (5)

1、一种干式乙炔发生装置，该装置包括：

(a)一个带有进料口的下料筒(1)；

(b)一个贮料筒(2)，它通过一个带有氮气入口(7)的第一下料管道(8)与下料筒(1)连通，下料筒(1)、第一下料管道(8)和贮料筒(2)安排成固态物料和氮气能够靠重力分别从下料筒(1)和第一下料管道(8)转移到贮料筒(2)；

(c)一个带有驱动器的螺旋送料器(3)，它的进料口通过第二下料管道(9)与贮料筒(2)连通，贮料筒(2)、第二下料管道(9)和螺旋送料器(3)安排成贮料筒(2)中的物料能够靠重力转移到螺旋送料器(3)中；

(d)一个干式乙炔发生器(4)，它的进料口(11)通过第三下料管道(10)与螺旋送料器(3)的出料口连通，螺旋送料器(3)、第三下料管道(10)和干式乙炔发生器(4)安排成螺旋送料器(3)的物料能够靠重力转移到干式乙炔发生器(4)中，其中，干式乙炔发生器(4)包括带有进料口(11)、出料口(12)、进水接管(13)和水平设置的壳体(14)，在壳体(14)内还设有由电机(20)驱动的螺旋搅拌轴(15)和与进水接管(13)相连的数个喷水器(16)；

(e)一个乙炔、电石渣分离器(5)，它的进料口(17)通过第四下料管道(18)与干式乙炔发生器(4)的出料口(12)连通，干式乙炔发生器(4)、第四下料管道(18)和乙炔、电石渣分离器(5)安排成干式乙炔发生器(4)的物料能够靠重力转移到乙炔、电石渣分离器(5)中，其中，乙炔、电石渣分离器(5)包括壳体(19)和位于其上端的进料口(17)、位于其下端的电石渣出口(21)、位于其上部侧面的乙炔气出口(22)、置于电石渣出口(21)下方的螺旋输送机(23)，在壳体(19)内侧顶部还设有位差探测器(24)，位差探测器(24)通过控制柜(25)与螺旋输送机(23)的驱动器(26)相连；

(f)一个水雾除尘器(6)，它通过管道(27)与乙炔、电石渣分离器(5)的乙炔气出口(22)连通，水雾除尘器(6)的内侧顶部设置有喷水器(28)，其上部设置有乙炔气出口(29)，其底部设置有排水管(30)。

2、按照权利要求1的干式乙炔发生装置，其特征在于所述的干式乙炔发生器(4)是多台干式乙炔发生器(4)并联而成，它们的进料口(11)均与螺旋送料器(3)的出料口连通，它们的出料口(12)均与乙炔、电石渣分离器(5)连通。

3、按照权利要求1的干式乙炔发生装置，其特征在于所述的干式乙炔发生器(4)的壳体(14)内设有由电机(20)驱动的数根并排设置的螺旋搅拌轴(15)。

4、按照权利要求1或2或3的干式乙炔发生装置，其特征在于所述的干式乙炔发生器(4)的壳体(14)外侧设置有带进气口(31)和出气口(32)的夹套(33)。

5、按照权利要求1的干式乙炔发生装置，其特征在于所述的连接乙炔、电石渣分离器(5)和水雾除尘器(6)管道(27)内设置有带有驱动器(34)的螺旋输送器(35)。

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