CN204434293U - 制备电石的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种制备电石的系统，该系统包括：干燥装置、粉碎装置、混合装置、压球装置、热解装置和冶炼装置，粉碎装置具有干燥原煤入口和原煤粉末出口，干燥原煤入口与干燥装置相连；混合装置具有原煤粉末入口、石灰入口、和混合物料出口；压球装置具有混合物料入口和球团物料出口，混合物料入口与混合物料出口相连；热解装置具有球团物料入口和热解固体产物出口，球团物料入口与球团物料出口相连；以及冶炼装置具有热解固体产物入口和电石出口，热解固体产物入口与热解固体产物出口相连。利用上述系统可以显著降低冶炼能耗和生产成本，同时可以进一步提高制备电石的效率和质量。

Description

制备电石的系统

技术领域

本实用新型涉及化工领域，具体而言，本实用新型涉及制备电石的系统。

背景技术

电石即碳化钙(CaC₂)，与水反应生成乙炔，以乙炔为原料可生成几千种有机化工产品，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，我国70％以上的PVC(聚氯乙烯)生产源于电石乙炔。电石对我国的经济发展具有十分重要的作用，近十余年来的产量不断增长，2013年产量达2200万吨以上。

电石生产技术相对落后，目前主要有电热法和氧热法两种生产工艺。电热法采用固定床(移动床)—块状原料—电弧加热的方法，由于块状原料接触面积小，严重限制了原料热传递过程，使得工业反应需在高温下进行(2000～2300℃)，每吨电石(纯度80％)的电耗高达3250kw·h，是名副其实的“高耗能”产业。氧热法是通过添加过量的燃料(煤、重油或天然气等)，利用过量的燃料燃烧释放热量，以部分替代电弧供热，减少电石生产过程中的电量消耗，然而氧热法采用块状原料，电石生产温度在2000℃以上，依然存在高能耗问题。目前为止，氧热法制备电石工艺并未实现工业化。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种制备电石的系统，利用该系统可以提高热量利用率和生产效率，降低生产成本、降低能耗和污染。

根据本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种制备电石的系统，该系统包括：干燥装置，所述干燥装置具有壳体，所述壳体外壁设有热源夹套，所述壳体限定出原煤干燥腔室；

破碎装置，所述破碎装置具有干燥原煤入口和原煤粉末出口，所述干燥原煤入口与所述干燥装置相连；

混合装置，所述混合装置具有原煤粉末入口、石灰入口、和混合物料出口，所述原煤粉末入口与所述原煤粉末出口相连；

压球装置，所述压球装置具有混合物料入口和球团物料出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连；

热解装置，所述热解装置具有球团物料入口和热解固体产物出口，所述球团物料入口与所述球团物料出口相连；以及

冶炼装置，所述冶炼装置具有热解固体产物入口和电石出口，所述热解固体产物入口与所述热解固体产物出口相连。

本实用新型上述实施例的制备电石的系统将氧热法和燃气熔融炉相结合，通过预先以过量的原煤粉末与石灰粉末混合，进行热解和燃烧，得到高温且紧密接触的含有半焦和石灰的球团物料，由此将该球团物料在燃气熔融炉进行冶炼处理，由此可以显著降低冶炼温度，节省冶炼时间，进而节省能耗。

另外，根据本实用新型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：

在本实用新型中，所述冶炼装置为燃气熔融炉。

在本实用新型中，所述热解装置为旋转床热解炉。

附图说明

图1是根据本实用新型的一个实施例的制备电石的系统的流程示意图。

图2是利用本实用新型的一个实施例的制备电石的系统生产电石方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型中，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。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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，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。

下面参考图1描述本实用新型实施例的制备电石的系统100，包括：干燥装置10、粉碎装置20、混合装置30、压球装置40、热解装置50、燃烧仓60和冶炼装置70。

其中，干燥装置10具有壳体，壳体外壁设有热源夹套11，壳体限定出原煤干燥腔室12；粉碎装置20具有干燥原煤入口21和原煤粉末出口22，干燥原煤入口21与干燥装置10相连；混合装置30具有原煤粉末入口31、石灰入口32和混合物料出口33，原煤粉末入口31与原煤粉末出口22；压球装置40具有混合物料入口41和球团物料出口42，混合物料入口41与混合物料出口33相连；热解装置50具有球团物料入口51和热解固体产物出口52，球团物料入口51与球团物料出口42相连；冶炼装置60具有热解固体产物入口61和电石出口62，热解固体产物入口61与热解固体产物出口52相连。

本实用新型上述实施例的制备电石的系统将氧热法和燃气熔融炉相结合，通过预先以过量的原煤粉末与石灰粉末混合，进行热解和燃烧，得到高温且紧密接触的的含有半焦和石灰的球团物料，由此将该球团物料热送至炉内进行冶炼处理，由此可以显著降低冶炼温度，节省冶炼时间，进而节省能耗。

根据本实用新型的具体实施例，所述冶炼装置为燃气熔融炉。

根据本实用新型的具体实施例，所述热解装置50为旋转床热解炉。

下面参考图2详细描述利用本实用新型前面实施例的制备电石的系统生产电石的方法，该方法包括：将原煤在干燥装置10内进行干燥处理，以便获得干燥原煤；将干燥原煤和石灰分别在破碎装置20内进行粉碎处理，以便获得原煤粉末和石灰粉末；将过量的原煤粉末和石灰粉末混合装置30内进行混合处理，以便获得混合物料；将混合物料压球装置40内进行压球处理，以便获得球团物料；将球团物料热解装置50内进行热解处理，以便获得人造石油、人造天然气和热解固体产物，其中，热解固体产物含有半焦和石灰；将热解固体产物热送燃气熔分炉60中进行冶炼处理，以便获得电石。

由此利用本实用新型实施例的制备电石的系统将原煤和石灰碎成超细粉的形式，并进行共热解得到制备电石的直接原料半焦和石灰的混合物，并进一步地利用该直接原料热送至燃气熔融炉中制备电石。因此该系统将热解与电石生产工艺相耦合，可以使用廉价的低阶煤替代价格昂贵的焦炭或兰炭制备电石，由此可以降低原料成本，避免了现有制备电石的系统采用半焦和生石灰为原料制备电石的局限性。同时在热解过程中，能够副产高附加值的人造石油和人造天然气，提高经济性。且本实用新型上述实施例的制备电石的系统将原煤和生石灰进行粉碎后热解、冶炼，可以显著提高原煤粉末和石灰粉末的接触面积，提高二者的反应活性，由此可以显著降低冶炼能耗，以便进一步降低生产成本。同时可以进一步提高制备电石的效率和质量。

S100：干燥处理

根据本实用新型的具体实施例，首先原煤进行干燥，以便获得经过干燥原煤。根据本实用新型的具体实施例，原煤的类型并不受特别限制，例如可以为廉价的低阶煤，由此可以降低成本。并且采用低阶煤作为制备电石的原料还可以扩大现有制备电石系统对原煤的选择范围，避免仅以半焦为原料制备电石的限制。根据本实用新型的具体实施例，石灰可以是将石灰石经过焙烧处理获得。

经干燥处理后的原煤，其含水量低于3wt％，避免了由于原煤中外水较高，水与石灰反应生成氢氧化钙，氢氧化钙在热解过程中经加热，分解产生氧化钙，导致型球粉化。因此根据本实用新型的具体实施例，对原煤进行干燥，使得经过干燥原煤的含水量低于3wt％，对后续热解工序具有重要意义。

S200：粉碎处理

根据本实用新型的具体实施例，将经过干燥原煤和石灰分别进行粉碎处理，以便获得原煤粉末和石灰粉末。根据本实用新型的具体实施例，所得原煤粉末和石灰粉末的粒径大小并不受特别限制。发明人发现，将原煤和石灰进行粉碎成粒度较小的粉末可以有效降低电石冶炼温度。根据本实用新型的具体实施例，可以将原煤和石灰破碎至平均粒径为不大于75微米的原煤粉末和石灰粉末，优选破碎至平均粒度小于10微米。由此，将原煤和石灰以超细粉的形式进行混合，使得原煤和石灰可以充分进行接触，提高了二者接触面积，由此进一步降低冶炼处理的反应温度，缩短反应时间，降低反应能耗和生产成本。

S300：混合处理

进一步地，将过量的原煤粉末和石灰粉末进行混合处理，从而可以获得混合物料。根据本实用新型的具体实施例，由于存在过量的原煤，因此其中的一部分原煤与氧化钙反应生成电石，剩余的原煤在燃气熔融炉内燃烧进而为冶炼电石提供一部热量，进而为燃气熔融炉节省了能耗。

根据本实用新型的具体示例，原煤粉末与石灰粉末的混合配比并不受特别限制，过量的原煤粉末可以以原煤粉末与石灰粉末制备电石发生的化学反应所需的实际理论量来计算。根据本实用新型的具体实施例，过量的原煤粉末和石灰粉末是按照质量比为1.2：1.04进行混合处理的。根据本实用新型的另一个具体实施例，混合物料中原煤粉末的含量可以为制备电石所需理论量的1.2～1.3倍。由此不仅可以使得原煤粉末与石灰粉末充分反应，同时过量的半焦，在燃气熔融炉中接触空气燃烧，放出大量热，可以显著降低电石冶炼能耗。

S400：压球处理

将以上所得混合物料进行混合压球处理，从而可以获得球状物料。根据本实用新型的实施例，所得球状物料的粒度并不受特别限制。发明人发现，球状物料粒径若过大，则不利于传热进行，会使煅烧时间显著增加，成本增大；若粒径过小，则煅烧过程中易使料块空隙率显著减小，同样不利于传热。因此，根据本实用新型的具体实施例，球团物料的平均直径为10～40毫米，由此球团物料可以直接送入旋转床热解炉中。同时，通过原煤粉末与石灰粉末进行压球处理，可以显著增加后续经过热解处理所得石灰和半焦的接触面积。由此，可以利用上述系统制备得到的电石冶炼原料制备电石可以显著提高反应效率，降低电石的冶炼温度和冶炼时间，从而降低电石生产能耗和成本。

S500：热解处理

根据本实用新型的具体实施例，将上述得到的球状物料进行热解处理，以便获得人造石油、人造天然气和热解固体产物，其中，热解固体产物含有生石灰和半焦。由此通过热解处理可以使原煤转化为可制剂制备电石的原料半焦等，同时热解处理还可以使得原煤粉末和石灰粉末接触的更加紧密，由此保证了热解后型球机械强度进一步增强，进而保证电石冶炼工序的正常生产。另外，热解过程中产生了高附加值的人造石油和人造天然气，进而提高了本实用新型制备电石系统的经济性。

根据本实用新型的具体实施例，热解处理的具体条件并不受特别限制，根据本实用新型的具体示例，可以在450～800摄氏度和10～1000Pa的压力下进行40～120分钟。由此可使得原煤粉末和石灰粉末充分地热解得到可用于制备电石的半焦和石灰的热解固体产物，进而提高电石的产率。

根据本实用新型的具体示例，热解处理还可以优选在800摄氏度下进行1小时。由此可以在充分热解混合物料的前提下尽可能地节约能耗，以便进一步提高热解效率和降低生产成本和能耗。

S600：冶炼处理

根据本实用新型的具体实施例，将上述热解处理得到的热解固体产物热送至燃气熔融炉中，并向燃气熔融炉中通入少量空气，以便在燃气熔融炉中进行冶炼处理，并且获得电石。由此，将热解固体产物直接热送至燃气熔融炉中冶炼制备电石可以进一步降低冶炼能耗。根据本实用新型的具体实施例热解固体产物的温度为不低于450摄氏度，优选为650～800摄氏度，因此，有效利用热解固体产物的显热可以有效降低冶炼能耗。

根据本实用新型的实施例，本实用新型采用的冶炼设备由传统的密闭电炉改为燃气熔融炉，在冶炼处理的过程中向燃气熔融炉中通入少量空气，进而可以使得型球表面过量的半焦在高温下与空气接触燃烧，燃烧产生的热量可部分替代电石生成反应能量消耗。由此采用燃气熔融炉对含有过量原煤的制备电石原料进行冶炼，可以显著降低能耗。

根据本实用新型的具体实施例，首先，预先将原煤和石灰粉碎成粒度较小的超细粉状，增大了原煤粉末和石灰粉末间的接触面积，由此可以提高二者的反应活性，进而可以显著降低冶炼能耗。其次，将热解得到的固体产物直接热送至燃气熔融炉可以进一步降低冶炼能耗。第三，过量的原煤在燃气熔融炉中燃烧放出热量省去了燃气熔融炉消耗的大量气体燃料，提高了经济性。因此，利用本实用新型的上述实施例的制备电石的系统中冶炼处理只需要在1400～2000摄氏度下进行5～30分钟。由此该系统相对于传统冶炼制备电石的必须温度2000～2300摄氏度显著降低了能耗。

并且上述系统首先将原煤粉末和石灰粉末混合后进行热解，热解过程使得原煤粉末和石灰粉末接触的更加紧密，由此保证了热解后型球机械强度进一步增强，进而保证电石冶炼工序的正常生产。。

根据本实用新型的具体实施例，优选的冶炼处理是在1600～1750摄氏度进行10～15分钟，更优选地，冶炼处理可以在1750摄氏度下进行12分钟。该步骤中，半焦与氧化钙反应生成熔融态的电石和一氧化碳，其中，熔融态的电石通过燃气熔融炉炉底以液态形式排出，冷却后粉碎得到电石产品；而产生的一氧化碳可以作为冶炼工业中的还原气体使用。

本实用新型首先将原煤粉末和石灰粉末进行热解，获得可以直接制备电石的原料即包含半焦和生石灰的热解后固体混合物，并进一步将该混合物直接热送至燃气熔融炉中冶炼制备电石。由此充分利用了半焦和生石灰热解后的显热，为后续的冶炼处理节省了大量的热源，进而利用该系统制备电石不仅将原料上升为了原煤，扩大了制备电石原料的选择范围，同时还显著降低了冶炼成本和能耗。

实施例

原料：

以生石灰为钙基原料，其中CaO含量大于92％；

以长焰煤为碳基原料，该长焰煤的主要性状见表1。

表1

项目	单位	数值	备注
				全水	％	13	收到基
固定碳	％	61	干基
				挥发分	％	33	干基
灰分	％	6	干基

制备方法：

首先，采用链板式烘干机对原煤进行干燥，干燥热源为120～180℃热烟气，干燥后长焰煤水分＜0.8％。

干燥后长焰煤采用机械磨粉碎，粉碎后的平均粒径小于10微米。

将粉碎后的长焰煤粉末和石灰粉末，按照质量比1.2：1.04在强力混合机中混合，将混合后的混合物对辊成型，型球粒度为30×23×18mm。

将成型后的型球送入热解装置中，热解温度为800℃，热解时间1小时，热解产物及产率如表2所示。

表2

产品	产率(％)
		固体产物	82.39
焦油	4.01
		煤气	8.97
热解水	4.63

热解后得到的固体产物中生石灰含量为56.35％，兰炭含量为43.65％，其中生石灰中CaO含量为92％，兰炭中固定碳含量为82.13％。

热解固体出料温度为745℃，直接将热的固体产物送入燃气熔融炉中，在1750摄氏度下冶炼12分钟后出料，冷却后粉碎。产品电石发气量为278L/kg，碳化钙含量为74.69％。

利用上述工艺生产电石，可完全实现燃气对电力的替代，吨电石生产能耗降低24％，生产成本降低32％。

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实用新型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实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (3)

1.一种制备电石的系统，其特征在于，包括：

干燥装置，所述干燥装置具有壳体，所述壳体外壁设有热源夹套，所述壳体限定出原煤干燥腔室；

破碎装置，所述破碎装置具有干燥原煤入口和原煤粉末出口，所述干燥原煤入口与所述干燥装置相连；

混合装置，所述混合装置具有原煤粉末入口、石灰入口、和混合物料出口，所述原煤粉末入口与所述原煤粉末出口相连；

压球装置，所述压球装置具有混合物料入口和球团物料出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连；

热解装置，所述热解装置具有球团物料入口和热解固体产物出口，所述球团物料入口与所述球团物料出口相连；以及

冶炼装置，所述冶炼装置具有热解固体产物入口和电石出口，所述热解固体产物入口与所述热解固体产物出口相连。

2.根据权利要求1所述的制备电石的系统，其特征在于，所述冶炼装置为燃气熔融炉。

3.根据权利要求1所述的制备电石的系统，其特征在于，所述热解装置为旋转床热解炉。