一种电石的生产系统及方法与流程

本发明主要涉及电石的生产领域，具体涉及一种电石的生产系统及方法。

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，使用煤炭生产电石，电石和水反应获得乙炔，发展煤基乙炔化工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摄氏度以上，按方程CaO+3C＝CaC₂+CO的反应原理进行高温冶炼生产电石。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。

从原煤的性质考虑，原煤中含有灰、硫及其他少量矿物质。大部分原煤的灰分都高于电石原料的灰分要求上限，需对原煤进行分选脱灰处理。按分选介质的不同可分为湿法分选和干法分选两大类，湿法分选过程中煤与水充分接触，增大选煤产品水分和后续碳素原料的脱水能耗；而常用的干法分选采用常温空气作为分选介质，原煤的表面水分增加了颗粒之间的接触粘附几率，导致实际分选效果变差。另外，近年来，随着煤炭机械化开采程度的提高，原煤在开采过程中的粉煤含量占到40-60％，硬度较差的低阶煤甚至占到70％左右，这显然与传统的电石生产工艺要求碳素原料的粒度大于5mm是相悖的。

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，拓宽电石碳基原料的范围，电石生产技术有待进一步改进。

因此，针对上述问题，有必要提供一种电石的生产系统及方法，能解决传统电石生产工艺对原料要求苛刻、高耗能、高污染、低效益等问题。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明旨在提供一种电石的生产系统及方法，该系统及方法的目的是解决电石生产工艺中的高耗能问题。同时，本发明将要解决电石生产工艺对原料的高要求问题。

本发明提供的电石的生产系统包括：原料煤破碎单元、下行床热解炉、石灰破碎单元、氧热电石炉，其中，所述原料煤破碎单元包括原料煤入口和粉煤出口，用于原料煤的破碎；所述下行床热解炉包括粉煤入口、高温荒煤气出口和高温半焦出口，用于煤的热解；所述粉煤入口与所述原料煤破碎单元的粉煤出口相连；所述石灰破碎单元包括石灰入口、石灰粉出口，用于石灰的破碎；所述氧热电石炉包括氧气和石灰粉喷嘴、热焦炭喷嘴和电石出料口，用于氧热法生成电石；所述氧气和石灰粉喷嘴及热焦炭喷嘴自所述氧热电石炉的顶部向下伸入所述氧热电石炉内；所述氧气和石灰粉喷嘴与所述石灰破碎单元的石灰粉出口相连，所述热焦炭喷嘴与所述下行床热解炉的高温半焦出口相连。

进一步地，上述的系统中所述热焦炭喷嘴位于所述氧热电石炉的竖直中心线上；所述氧气和石灰粉喷嘴以所述热焦炭喷嘴为中心圆周对称布置。

进一步地，所述氧气和石灰粉喷嘴与所述热焦炭喷嘴之间的夹角为锐角。

进一步地，所述氧气和石灰粉喷嘴可为一对或多对。

上述的系统，所述氧气和石灰粉喷嘴与所述石灰破碎单元的石灰粉出口之间设有混合管道，所述混合管道还连接有氧气输入管道。

上述的系统，所述系统还包括油水分离单元，其包括高温荒煤气入口、热解气出口和焦油出口；所述高温荒煤气入口与所述下行床热解炉的高温荒煤气出口相连。

本发明还提供一种利用上述系统进行电石的生产方法，包括以下步骤：将原料煤通过所述原料煤破碎单元破碎后送入所述下行床热解炉进行热解，得到高温半焦；将石灰经所述石灰破碎单元破碎后，得到石灰粉；将所述高温半焦与所述石灰粉对冲喷入所述氧热电石炉进行反应，氧热法生成电石；所述石灰粉的喷射以氧气作为载体。

进一步地，上述方法中，将所述高温半焦沿所述氧热电石炉的竖直中心线向下喷射；将所述氧气和石灰粉以所述热焦炭的喷射方向为圆周对称喷入所述氧热电石炉内。

进一步地，上述方法中，所述氧气和石灰粉的喷射方向与所述热焦炭的喷射方向之间的夹角为锐角。进一步地，上述的方法中，所述氧气和石灰粉的喷射流为对称的两束或多束。

本发明利用氧气作为石灰粉的载体，对冲喷射热焦炭粉流体并与之混合均匀，有利于石灰粉、焦炭粉和氧气的接触反应。

进一步地，本发明利用氧气与高温焦炭直接接触，降低了焦炭的起燃点，节约了电石冶炼焦炭的消耗量。

根据本发明的上述技术方案，既能解决传统电石生产工艺对原料要求苛刻、高耗能、高污染、低效益等问题，又降低了电石生产过程的能耗。

附图说明

图1是本发明实施例的电石的生产系统流程图；

图2是本发明实施例的氧气、石灰粉与热焦炭的喷射示意图。

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以及各个方面的优点。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为本发明提供的电石的生产系统流程图。

该系统主要包括原料煤破碎单元、下行床热解炉、石灰破碎单元、氧热电石炉，利用原料煤破碎单元把原料煤破碎后再送入下行床热解炉热解，利用石灰破碎单元把石灰原料破碎后，再把煤粉热解后得到的热焦炭与石灰粉混合送入氧热电石炉生成电石。其中，混合时，本发明利用氧气作为石灰粉的载体，对冲喷射热焦炭粉流体并与之混合均匀，使石灰粉、焦炭粉和氧气充分接触反应。

进一步地，本发明利用氧气与高温焦炭直接接触，降低了焦炭的起燃点，节约了电石冶炼焦炭的消耗量。

具体地，所述原料煤破碎单元包括原料煤入口和粉煤出口，用于原料煤的破碎。

所述下行床热解炉包括粉煤入口和高温半焦出口，用于煤的热解；所述粉煤入口与所述原料煤破碎单元的粉煤出口相连。

所述石灰破碎单元包括石灰入口、石灰粉出口，用于石灰的破碎。

所述氧热电石炉包括氧气和石灰粉喷嘴、热焦炭喷嘴和电石出料口，用于氧热法生成电石；所述氧气和石灰粉喷嘴及热焦炭喷嘴自所述氧热电石炉的顶部向下伸入所述氧热电石炉内；所述氧气和石灰粉喷嘴与所述石灰破碎单元的石灰粉出口相连，所述热焦炭喷嘴与所述下行床热解炉的高温半焦出口相连。

为了使热焦炭与氧气及石灰粉充分接触，可在送入氧热电石炉时将它们混合均匀。可将上述系统中的所述热焦炭喷嘴位于所述氧热电石炉的竖直中心线上，把氧气和石灰粉喷嘴以所述热焦炭喷嘴为中心圆周对称布置。

为了使热焦炭、氧气和石灰粉喷射混合均匀且不烧损氧气和石灰粉喷嘴，可使所述氧气和石灰粉喷嘴与所述热焦炭喷嘴之间的夹角为锐角。

可根据石灰粉与焦炭的比例以及处理量，控制所述氧气和石灰粉喷嘴为一对或多对。

为了便于氧气与石灰粉的混合，所述氧气和石灰粉喷嘴与所述石灰破碎单元的石灰粉出口之间设有混合管道，所述混合管道连接有氧气输入管道支管。

为了回收利用热解产生的油气，系统还可包括油水分离单元，其包括高温荒煤气入口、热解气出口和油水出口；所述高温荒煤气入口与所述下行床热解炉的高温荒煤气出口相连。

本发明提供的电石生产方法的具体操作步骤如下：

将原料煤破碎至＜3mm后送入下行床热解炉，使之在450-900℃发生热解反应，生成的荒煤气由热解炉顶部采出，再经油水冷却分离单元冷却分离，获得焦油和热解气产品；生成的高温半焦自热解炉底部采出后直接热送至氧热电石炉。

将石灰经石灰破碎单元破碎筛分至＜1mm的粉状石灰，在氧气作为载气的情况下，经由喷嘴作用喷射到氧热电石炉内。

可将热焦炭自氧热电石炉顶的中心位置垂直向下喷射，将氧气和石灰粉以热焦炭的喷射方向为中心圆周对称向中心热焦炭喷射，与热焦炭的喷射方向成锐角布置。

在氧热电石炉内氧热法生成电石。

由上述方案可知，本发明提供的电石的生产系统及方法，利用氧气作为石灰粉的载体，对冲喷射热焦炭粉流体并与之混合均匀，有利于石灰粉、焦炭粉和氧气的接触反应。

进一步地，本发明利用氧气与高温焦炭直接接触，降低了焦炭的起燃点，节约了电石冶炼焦炭的消耗量。

根据本发明的上述技术方案，既能解决传统电石生产工艺对原料要求苛刻、高耗能、高污染、低效益等问题，降低了电石生产过程的能耗。

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。

实施例

本系统包含原料煤破碎单元、石灰破碎单元、下行床热解炉、氧热电石炉和油水冷却分离单元。原料煤破碎单元、下行床热解炉、CaC₂反应器依次连接；石灰破碎单元、氧热电石炉连接，油水冷却分离单元与下行床热解炉连接。

原料煤破碎至＜3mm进入下行床热解炉，在450-900℃发生热解反应，生成的荒煤气由热解炉顶部采出，经油水冷却分离单元冷却分离后获得焦油和热解气产品，生成的高温半焦自热解炉底部采出后直接热送氧热电石炉。

石灰经石灰破碎单元破碎筛分至＜1mm的粉状石灰，在氧气作为载气的情况下，经由喷嘴作用喷射到氧热电石炉内。

热焦炭喷嘴布置在氧热电石炉顶的中心位置，垂直向下，氧气和石灰粉喷嘴沿热焦炭喷嘴圆周对称布置，与热焦炭喷嘴成锐角布置。

由上述实施例可见，本发明的技术方案能解决传统电石生产工艺对原料要求苛刻、高耗能、高污染、低效益等问题，降低了电石生产过程的能耗。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。