电石、石灰氮和炭黑联合生产系统及方法与流程

本发明属于化工技术领域，具体而言，本发明涉及一种电石、石灰氮和炭黑联合生产系统及方法。

背景技术：

石灰氮在农业上有广泛的用途。如做水稻的基肥、消除土壤的酸性、补充植物的钙素等。在钙素化学肥料中，硝酸钙含钙量为19.4％，过磷酸钙含钙量为18～21％，钙镁磷肥含钙量为21～24％，磷矿粉含钙量为20～35％。而石灰氮含钙量为38.5％，其肥效远远高于其它钙肥。在补充植物特别是喜钙植物的钙素方面，石灰氮有显著作用。在血防线上，用石灰氮消灭血吸虫的寄生体钉螺，达到消灭血吸虫病的目的。石灰氮在工业上主要用于双氰胺和硫胍的生产。国内市场中，用于单氰胺、双氰胺生产的石灰氮占总产量的60％左右，用于硫脲、多菌灵生产的量占35％左右，只有少数用于农业生产。近年来随着城市绿化工程和家庭花卉市场的升温，石灰氮在农业方面的应用越来越广泛。目前，国际上对石灰氮的需求量较大，特别是日本、中国台湾，农用石灰氮需求旺盛。而国内现有的石灰氮基本是粉末状，作为农用肥料，施撒时粉末飞扬，严重污染环境，同时粉末飘在农作物叶面上会造成农作物烧苗或枯死。又由于粉末状石灰氮比重小，施肥时飘浮在地表面或水面上，易造成肥料的流失以及人畜的过敏、中毒，不适用于农用。

电石生产方法一般采用矿热炉电弧加热碳素(包括煤、半焦等)和钙素(氧化钙、氢氧化钙和碳素钙等)原料，于1800℃～2300℃温度下生成电石(cac2)，2000℃左右的电石液经电石炉出料口放出流入电石坩埚，自然冷却固化为电石块。电石生产过程能耗较大，耗电极高，仅电石液显热和电石液相变所携带的热量就占电石炉供电能量的24％左右。如何减低热损，提高能源利用效率，一直是电石行业追求的目标。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种电石、石灰氮和炭黑联合生产系统及方法，该系统可以充分利用电石液显热同时得到粒状电石、石灰氮和炭黑，并且可以降低粒状石灰氮生产过程的能耗和投资。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种电石、石灰氮和炭黑联合生产系统。根据本发明的实施例，所述系统包括：

电石造粒塔，所述电石造粒塔内自上而下限定出换热区和气体分布区，所述换热区具有旋转造粒机，所述旋转造粒机包括旋转盘和布置在所述旋转盘下端的旋转轴，所述旋转盘的下方布置有二氧化碳分配盘，所述二氧化碳分配盘上靠近所述旋转盘的边缘处具有开孔，所述旋转轴上布置有第一二氧化碳入口，所述第一二氧化碳入口与所述旋转轴内部的二氧化碳通道连通，所述二氧化碳分配盘与所述二氧化碳通道连通，所述换热区上端布置有电石液入口和换热后二氧化碳出口，所述气体分布区布置有第二二氧化碳入口和电石粒出口，并且在所述第二二氧化碳入口处布置有二氧化碳分布板；

氮化炉，所述氮化炉内自上而下限定出氮化反应空间和气体分布空间，所述氮化反应空间具有电石粒入口和氮化后气出口，所述电石粒入口与所述电石粒出口相连，所述气体分布空间布置有氮气入口和粒状石灰氮出口，并且在所述氮气入口处布置有氮气分布器；

第一旋风分离器，所述第一旋风分离器具有混合气入口、第一除尘后气出口和含有石灰氮粉和炭黑的粉尘出口，所述混合气入口与所述氮化后气出口相连；

粉体分离装置，所述粉体分离装置具有混合粉尘入口、石灰氮粉出口和炭黑出口，所述混合粉尘入口与所述含有石灰氮粉和炭黑的粉尘出口相连。

根据本发明实施例的电石、石灰氮和炭黑联合生产的系统通过将电石液和二氧化碳供给至内部具有旋转造粒机的电石造粒塔中，其中，一部分二氧化碳供给至旋转造粒机旋转盘下端的二氧化碳分配盘，在二氧化碳气流切割作用下使得旋转盘离心边缘电石液膜分散为粒状，即对电石液进行液态粉碎，同时将另一部分二氧化碳从电石造粒塔的底端的侧壁供给，实现对下落的粒状电石液冷却和固化，并且使得二氧化碳被加热，即二氧化碳回收了电石液的显热，然后将得到的电石粒供给至氮化炉中，使得高温的电石粒与氮气进行氮化反应得到粒状石灰氮，同时氮化炉中得到的氮化后气经旋风分离和粉体分离可以得到炭黑和石灰氮粉。由此，采用该系统可以同时得到粒状电石、石灰氮和炭黑，并且不仅有效利用了电石液的显热，而且免去了现有技术中的石灰氮生产过程原料破碎、磨粉和原料加热环节，降低了粒状石灰氮生产过程的能耗和投资。

另外，根据本发明上述实施例的电石、石灰氮和炭黑联合生产系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述电石、石灰氮和炭黑联合生产系统进一步包括：第一陶瓷过滤器，所述第一陶瓷过滤器具有第一除尘后气入口、氮气出口和混合粉尘出口，所述第一除尘后气入口与所述第一除尘后气出口相连，所述混合粉尘出口与所述混合粉尘入口相连；第一余热锅炉，所述第一余热锅炉具有第一进气口、第一蒸汽出口和换热后氮气出口，所述第一进气口与所述氮气出口相连；气体换热器，所述气体换热器具有氮气进口、二氧化碳入口和热氮气出口和降温后二氧化碳出口，所述氮气进口与所述换热后氮气出口相连，所述热氮气出口与所述氮气入口相连。由此，可以有效利用电石造粒塔中得到的换热后二氧化碳的显热，从而降低了能源成本。

在本发明的一些实施例中，所述电石、石灰氮和炭黑联合生产系统进一步包括：第二旋风分离器，所述第二旋风分离器具有降温后二氧化碳入口、含有二氧化碳的第二除尘后气出口以及第一粉尘出口，所述降温后二氧化碳入口与所述降温后二氧化碳出口相连；第二陶瓷过滤器，所述第二陶瓷过滤器具有第二除尘后气入口、第二粉尘出口和二氧化碳出口，所述第二除尘后气入口与所述含有二氧化碳的第二除尘后气出口相连；第二余热锅炉，所述第二余热锅炉具有第二进气口、第二蒸汽出口和冷二氧化碳出口，所述第二进气口与所述二氧化碳出口相连，所述冷二氧化碳出口分别与所述第一二氧化碳入口和所述第二二氧化碳入口相连。由此，不仅有效回收了换热后二氧化碳中的余热，而且实现了二氧化碳的循环利用，从而降低了能耗和原料成本。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种采用上述系统实施电石、石灰氮和炭黑联合生产的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：

(1)将电石液供给至所述电石造粒塔中与第一二氧化碳和第二一氧化碳接触进行造粒，以便得到电石粒和换热后二氧化碳；

(2)将所述电石粒供给至所述氮化炉中与氮气接触进行氮化反应，以便得到粒状石灰氮和氮化后气；

(3)将所述氮化后气供给至所述第一旋风分离器中进行分离处理，以便得到第一除尘后气以及含有石灰氮粉和炭黑的粉尘；

(4)将所述含有石灰氮粉和炭黑的粉尘供给至所述粉体分离装置中进行分离处理，以便得到石灰氮粉和炭黑。

根据本发明实施例的电石、石灰氮和炭黑联合生产方法通过将电石液和二氧化碳供给至内部具有旋转造粒机的电石造粒塔中，其中，一部分二氧化碳供给至旋转造粒机旋转盘下端的二氧化碳分配盘，在二氧化碳气流切割作用下使得旋转盘离心边缘电石液膜分散为粒状，即对电石液进行液态粉碎，同时将另一部分二氧化碳从电石造粒塔的底端的侧壁供给，实现对下落的粒状电石液冷却和固化，并且使得二氧化碳被加热，即二氧化碳回收了电石液的显热，然后将得到的电石粒供给至氮化炉中，使得高温的电石粒与氮气进行氮化反应得到粒状石灰氮，同时氮化炉中得到的氮化后气经旋风分离和粉体分离可以得到炭黑和石灰氮粉。由此，采用该方法可以同时得到粒状电石、石灰氮和炭黑，并且不仅有效利用了电石液的显热，而且免去了现有技术中的石灰氮生产过程原料破碎、磨粉和原料加热环节，降低了粒状石灰氮生产过程的能耗和投资。

另外，根据本发明实施例的电石、石灰氮和炭黑联合生产方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述电石、石灰氮和炭黑联合生产方法进一步包括：(5)将所述第一除尘后气供给至所述第一陶瓷过滤器中进行过滤处理，以便得到氮气和混合粉尘，并将所述混合粉尘供给至步骤(4)中的所述粉体分离装置中；(6)将所述氮气供给至所述第一余热锅炉中进行换热处理，以便得到第一蒸汽和换热后氮气；(7)将所述换热后氮气供给至所述气体换热器中与所述换热后氮气进行换热处理，以便得到热氮气和降温后二氧化碳，并将所述热氮气供给至步骤(2)中的所述氮化炉。由此，可以有效利用电石造粒塔中得到的换热后二氧化碳的显热，从而降低了能源成本。

在本发明的一些实施例中，所述电石、石灰氮和炭黑联合生产方法进一步包括：(8)将所述降温后二氧化碳供给至所述第二旋风分离器中进行分离处理，以便得到含有二氧化碳的第二除尘后气以及第一粉尘；(9)将所述含有二氧化碳的第二除尘后气供给至所述第二陶瓷过滤器中进行过滤处理，以便得到第二粉尘和二氧化碳；(10)将所述二氧化碳供给至所述第二余热锅炉中进行换热处理，以便得到冷二氧化碳和第二蒸汽，并将所述冷二氧化碳供给至步骤(1)中作为所述第一二氧化碳和/或所述第二二氧化碳使用。由此，不仅有效回收了换热后二氧化碳中的余热，而且实现了二氧化碳的循环利用，从而降低了能耗和原料成本。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的电石、石灰氮和炭黑联合生产系统结构示意图；

图2是根据本发明再一个实施例的电石、石灰氮和炭黑联合生产系统结构示意图；

图3是根据本发明又一个实施例的电石、石灰氮和炭黑联合生产系统结构示意图；

图4是根据本发明一个实施例的电石、石灰氮和炭黑联合生产方法流程示意图；

图5是根据本发明再一个实施例的电石、石灰氮和炭黑联合生产方法流程示意图；

图6是根据本发明又一个实施例的电石、石灰氮和炭黑联合生产方法流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，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，除非另有明确的限定。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。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种处理电石、石灰氮和炭黑联合生产系统。根据本发明的实施例，参考图1，该系统包括：电石造粒塔100、氮化炉200、第一旋风分离器300和粉体分离装置400。

根据本发明的实施例，参考图1，电石造粒塔100内自上而下限定出换热区11和气体分布区12，并且为了提高电石造粒塔的耐高温性能，可以在电石造粒塔的外壁上布置水冷壁，水冷壁为盘管或列管形式，列管上设碳化硅质耐火涂层，水冷壁采用强制换热，从而提高电石造粒塔的使用寿命。

根据本发明的一个实施例，换热区11具有旋转造粒机13、电石液入口101和换热后二氧化碳出口102。具体的，电石液入口和换热后二氧化碳出口分别独立的布置在换热区的顶端。

根据本发明的又一个实施例，旋转造粒机13包括旋转盘131和布置在旋转盘131下端的旋转轴132，旋转盘131的下方布置有二氧化碳分配盘133，二氧化碳分配盘133上靠近旋转盘131的边缘处具有开孔134，旋转轴132包括可转动的内管135和固定的外管136，外管136套设在内管135上并且通过轴承(未示出)连接，外管136和内管135之间形成二氧化碳通道137，外管136上布置有第一二氧化碳入口103，二氧化碳分配盘133与二氧化碳通道137连通，并且为了避免旋转盘和旋转轴的烧损，旋转轴和旋转盘内均采用耐热钢加水冷结构，并且旋转盘转速采用变频调速方法，通过调节旋转盘转速和二氧化碳气体流速来控制获得电石粒粒度大小。具体的，二氧化碳通过第一二氧化碳入口进入二氧化碳通道，然后经二氧化碳通道进入到二氧化碳分配盘从开孔喷出，在二氧化碳气流切割作用下使得旋转盘上离心边缘电石液膜分散为粒状，即对电石液进行液态粉碎。

根据本发明的再一个实施例，气体分布区12布置有第二二氧化碳入口104和电石粒出口105以及二氧化碳气体分布板14。具体的，气体分布区为锥形结构，二氧化碳入口布置在锥形结构的侧壁上，二氧化碳气体分布板靠近二氧化碳入口布置，使得供给到气体分布区的二氧化碳经二氧化碳气体分布板(该气体分布板可以为现有技术中的多孔板状结构)后可以均匀分散，从而可以提高二氧化碳与电石液的换热效率，而电石粒出口布置在气体分布区的底端。

具体的，旋转盘布置在电石液入口的正下方，使得经电石液入口进入的电石液(1800～2200摄氏度)在重力作用下掉落至旋转盘上，在旋转盘旋转产生的离心力作用下，电石液分散流至旋转盘的圆周周边，与经二氧化碳分配盘喷出的冷二氧化碳气流作用，使电石液膜剪切撕裂成液滴，分散于电石造粒塔中，电石液滴在下落过程中与电石造粒塔底端侧壁供给的上行的冷二氧化碳换热，由于表面张力作用电石液滴在逐渐冷却固化过程中收缩为球形，得到电石粒(800～1100摄氏度，粒度0.5～5mm)经布置在气体分布区底端的电石粒出口排出，其中电石粒经进一步冷却和筛分后较大颗粒作为电石产品，粒径较小的电石粒经螺旋输送机供给至后续的氮化炉中，而换热后的二氧化碳从布置在换热区顶端的换热后二氧化碳出口排出。

根据本发明的实施例，氮化炉200内自上而下限定出氮化反应空间21和气体分布空间22。具体的，为了保证物料氮化反应停留时间，提高石灰氮产品的品质，氮化炉可以为流化床式氮化炉，该流化床式氮化炉可实行多个氮化炉串联，或采用循环流化床氮化炉，从而保证了氮化温度控制要求，提高了石灰氮产品含氮量，并且氮化反应空间为圆筒状结构，筒壁为水冷夹套或耐火材料砌筑，气体分布空间可以为锥形结构。

根据本发明的一个实施例，氮化反应空间21具有电石粒入口201和氮化后气出口202，电石粒入口201与电石粒出口105相连。具体的，电石粒入口可以布置在氮化反应空间的侧壁上，氮化后气出口可以布置在氮化反应空间的顶端。

根据本发明的再一个实施例，气体分布空间22布置有氮气入口203和粒状石灰氮出口204和氮气分布器23。具体的，氮气入口可以布置在气体分布空间的侧壁上，粒状石灰氮出口可以布置在气体分布空间的底端，并且氮气分布器(氮气分布器可以为其上布置多孔的气体分布板)靠近氮气入口布置，氮气经氮气入口进入气体分布空间后经过氮气分布器分散后上行与氮化反应空间中的电石粒接触发生氮化反应，得到粒状石灰氮，并且发明人通过大量实验意外发现，由于氮化反应是一个放热反应，在高温下反应速度的加快使反应热大量的放出，更促使炉温的提高，但是，氮化反应又是一个可逆反应，在1100℃时，氰氨化钙(石灰氮)的生成反应非常迅速，在1130℃以下时，氰氨化钙还稳定，当温度从1130℃升高至1200℃时，氮化条件开始恶化，氰氨化钙中氮的含量就下降，也就是说氮化反应的逆反应速度加快，在1220℃～1390℃之间，还能看到氰氨化钙的生成反应，而在1400℃以上时，氰氨化钙发生严重的分解反应，因此本申请通过控制从电石造粒塔得到的电石粒温度为800～1100摄氏度，可以使得在氮化反应过程中提高氰氨化钙的收率，并且氰氨化钙中氮含量较高。

根据本发明的实施例，第一旋风分离器300具有混合气入口301、第一除尘后气出口302以及含有石灰氮粉和炭黑的粉尘出口303，混合气入口301与氮化后气出口202相连，且适于将氮化炉中得到的氮化后气供给至第一旋风分离器中进行分离处理，从而可以分离得到第一除尘后气以及含有石灰氮粉和炭黑的粉尘。由此，不仅降低了除尘后气中粉尘，提高了所得石灰氮的质量，而且可以避免资源的浪费。

根据本发明的实施例，粉体分离装置400具有混合粉尘入口401、石灰氮粉出口402和炭黑出口403，混合粉尘入口401与含有石灰氮粉和炭黑的粉尘出口303相连，且适于将第一旋风分离器中分离得到的第一除尘后气供给至粉体分离装置中进行分离处理，从而可以分别得到石灰氮粉和炭黑。由此，通过对氮化炉中得到的氮化后气进行旋风分离和粉体分离，可以得到高附加值的炭黑产品。具体的，粉体分离装置可以为风选设备或湿法浮选设备或旋液分离设备，以分选设备为例，利用石灰氮粉与炭黑比重不同进行初步分离，石灰氮粉作为产品或进一步造粒，粗炭黑产品进一步湿法净化，采用浮选或旋液分离的原理进行分离得到纯净的炭黑产品，产品质量达到乙炔炭黑质量标准，分离过程产生的废液作为液态肥料出售。

根据本发明实施例的电石、石灰氮和炭黑联合生产系统通过将电石液和二氧化碳供给至内部具有旋转造粒机的电石造粒塔中，其中，一部分二氧化碳供给至旋转造粒机旋转盘下端的二氧化碳分配盘，在二氧化碳气流切割作用下使得旋转盘离心边缘电石液膜分散为粒状，即对电石液进行液态粉碎，同时将另一部分二氧化碳从电石造粒塔的底端的侧壁供给，实现对下落的粒状电石液冷却和固化，并且使得二氧化碳被加热，即二氧化碳回收了电石液的显热，然后将得到的电石粒供给至氮化炉中，使得高温的电石粒与氮气进行氮化反应得到粒状石灰氮，同时氮化炉中得到的氮化后气经旋风分离和粉体分离可以得到炭黑和石灰氮粉。由此，采用该系统可以同时得到粒状电石、石灰氮和炭黑，并且不仅有效利用了电石液的显热，而且免去了现有技术中的石灰氮生产过程原料破碎、磨粉和原料加热环节，降低了粒状石灰氮生产过程的能耗和投资。

参考图2，根据本发明实施例的电石、石灰氮和炭黑联合生产系统进一步包括：第一陶瓷过滤器500、第一余热锅炉600和气体换热器700。

根据本发明的实施例，第一陶瓷过滤器500具有第一除尘后气入口501、氮气出口502和混合粉尘出口503，第一除尘后气入口501与第一除尘后气出口302相连，混合粉尘出口503与混合粉尘入口401相连，且适于将第一旋风分离器中分离得到的除尘后气进行过滤处理，分离得到氮气以及含有石灰氮粉和炭黑的混合粉尘，并将分离得到的含有石灰氮粉和炭黑的混合粉尘供给至粉体分离装置中回收炭黑和石灰氮。

根据本发明的实施例，第一余热锅炉600具有第一进气口601、第一蒸汽出口602和换热后氮气出口603，第一进气口601与氮气出口502相连，且适于将第一陶瓷过滤器中分离得到的氮气供给至余热锅炉中产生蒸汽，该蒸汽可以作为热源或动力源。由此，可以有效利用了系统中余热，从而在实现资源最大化利用的同时显著降低能耗。

根据本发明的实施例，气体换热器700具有氮气进口701、二氧化碳入口702和热氮气出口703和降温后二氧化碳出口704，氮气进口701与换热后氮气出口603相连，热氮气出口703与氮气入口203相连，且适于将余热锅炉中得到的换热后氮气与电石造粒塔中得到的换热后二氧化碳进行换热，以便对氮气进行加热，得到换热后氮气和降温后二氧化碳，并将得到的换热后氮气(600-900℃)供给至氮化炉中参与氮化反应。具体的，气体换热器是间接换热，即管壳式换热器，管程走二氧化碳，壳程走氮气。由此，不仅实现了系统中氮气的循环利用，而且有效回收了系统中余热，从而可以显著降低生产成本。

参考图3，根据本发明实施例的电石、石灰氮和炭黑联合生产系统进一步包括：第二旋风分离器800、第二陶瓷过滤器900和第二余热锅炉1000。

根据本发明的实施例，第二旋风分离器800具有降温后二氧化碳入口801、含有二氧化碳的第一除尘后气出口802和第一粉尘出口803，降温后二氧化碳入口801与降温后二氧化碳出口704相连，且适于将气体换热器中得到的降温后二氧化碳进行分离处理，以便分离得到粉尘和含有二氧化碳的第二除尘后气。

根据本发明的实施例，第二陶瓷过滤器900具有第二除尘后气入口901、第二粉尘出口902和二氧化碳出口903，第二除尘后气入口901与第二除尘后气出口802相连，且适于将第二旋风分离器中分离得到的含有二氧化碳的第二除尘后气进行过滤处理，从而得到第二粉尘和二氧化碳气体。

根据本发明的实施例，第二余热锅炉1000具有第二进气口1001、第二蒸汽出口1002和冷二氧化碳出口1003，第二进气口1001与二氧化碳出口903相连，冷二氧化碳出口1003分别与第一二氧化碳入口103和第二二氧化碳入口104相连，且适于将第二陶瓷过滤器中分离得到的二氧化碳供给至第二余热锅炉中产生蒸汽，并将得到的冷二氧化碳供给至电石造粒塔中分别作为第一二氧化碳和第二二氧化碳使用。由此，不仅有效利用了系统余热，而且实现了二氧化碳气体的循环利用，从而可以在降低生产成本的同时降低能耗。

如上所述，根据本发明实施例的电石、石灰氮和炭黑联合生产系统可具有选自下列的优点至少之一：

根据本发明实施例的电石、石灰氮和炭黑联合生产系统充分利用电石液潜热，进行液态粉碎、电石粉体热态氮化，降低系统能耗，减少电石粉碎、磨细设备和电石粉重新加热设备投资；

根据本发明实施例的电石、石灰氮和炭黑联合生产系统采用旋转盘气流切割液态造粒方法，获得流化床氮化所需的粒径；

根据本发明实施例的电石、石灰氮和炭黑联合生产系统采用流化床“均温反应器”，有效控制石灰氮氮化温度，采用流化床串联或循环流化床反应器形式，保证氮化停留时间，使反应快速、完全，获得高氮含量和粒状的石灰氮产品；

根据本发明实施例的电石、石灰氮和炭黑联合生产系统采用co2和氮气循环利用，同时实现余热利用，降低生产成本；

根据本发明实施例的电石、石灰氮和炭黑联合生产系统将电石与氮气反应副产物碳素材料回收、净化，获得高附加值的碳材料；

根据本发明实施例的电石、石灰氮和炭黑联合生产系统有效控制电石粒度和氮化炉输料速度，有效控制氮化温度和速度，保证产品质量；

根据本发明实施例的电石、石灰氮和炭黑联合生产系统整个工艺系统连续、密闭运行，改善了电石生产、石灰氮生产过程能耗高、污染大的问题。

在本发明的再一个方面，本发明提出了采用上述系统实施电石、石灰氮和炭黑联合生产方法。根据本发明的实施例，参考图4，该方法包括：

s100：将电石液供给至电石造粒塔中与第一二氧化碳和第二二氧化碳接触进行造粒

该步骤中，具体的，将经电石液入口进入的电石液(1800～2200摄氏度)在重力作用下掉落至旋转盘上，在旋转盘旋转产生的离心力作用下，电石液分散流至旋转盘的圆周周边，与经二氧化碳分配盘喷出的冷二氧化碳气流作用，使电石液膜剪切撕裂成液滴，分散于电石造粒塔中，电石液滴在下落过程中与电石造粒塔底端侧壁供给的上行的冷二氧化碳换热，由于表面张力作用电石液滴在逐渐冷却固化过程中收缩为球形，得到电石粒(800～1100摄氏度，粒度0.5～5mm)经布置在气体分布区底端的电石粒出口排出，其中电石粒经进一步冷却和筛分后较大颗粒作为电石产品，粒径较小电石经螺旋输送机供给至后续的氮化炉中，而换热后的二氧化碳从布置在换热区顶端的换热后二氧化碳出口排出。

s200：将电石粒供给至氮化炉中与氮气接触进行氮化反应

该步骤中，具体的，氮气经氮气入口进入气体分布空间后经过氮气分布器分散后上行与氮化反应空间中的电石粒接触发生氮化反应，得到粒状石灰氮，并且发明人通过大量实验意外发现，由于氮化反应是一个放热反应，在高温下反应速度的加快使反应热大量的放出，更促使炉温的提高,但是，氮化反应又是一个可逆反应，在1100℃时，氰氨化钙(石灰氮)的生成反应非常迅速，在1130℃以下时，氰氨化钙还稳定，当温度从1130℃升高至1200℃时，氮化条件开始恶化，氰氨化钙中氮的含量就下降，也就是说氮化反应的逆反应速度加快，在1220℃～1390℃之间，还能看到氰氨化钙的生成反应，而在1400℃以上时，氰氨化钙发生严重的分解反应，因此本申请通过控制从电石造粒塔得到的电石粒温度为800～1100摄氏度，可以使得在氮化反应过程中提高氰氨化钙的收率，并且氰氨化钙中氮含量较高。

s300：将氮化后气供给至第一旋风分离器中进行分离处理

该步骤中，具体的，将s200氮化炉中得到的氮化后气供给至第一旋风分离器中进行分离处理，从而可以分离得到第一除尘后气以及含有石灰氮粉和炭黑的粉尘。由此，不仅降低了除尘后气中粉尘，提高了所得石灰氮的质量，而且可以避免资源的浪费。

s400：将含有石灰氮粉和炭黑的粉尘供给至粉体分离装置中进行分离处理

该步骤中，具体的，将步骤s300第一旋风分离器中分离得到的第一除尘后气供给至粉体分离装置中进行分离处理，从而可以分别得到石灰氮粉和炭黑。由此，通过对氮化炉中得到的氮化后气进行旋风分离和粉体分离，可以得到高附加值的炭黑产品。具体的，粉体分离装置可以为风选设备或湿法浮选设备或旋液分离设备，以分选设备为例，利用石灰氮粉与炭黑比重不同进行初步分离，石灰氮粉作为产品或进一步造粒，粗炭黑产品进一步湿法净化，采用浮选或旋液分离的原理进行分离得到纯净的炭黑产品，产品质量达到乙炔炭黑质量标准，分离过程产生的废液作为液态肥料出售。

根据本发明实施例的电石、石灰氮和炭黑联合生产方法通过将电石液和二氧化碳供给至内部具有旋转造粒机的电石造粒塔中，其中，一部分二氧化碳供给至旋转造粒机旋转盘下端的二氧化碳分配盘，在二氧化碳气流切割作用下使得旋转盘离心边缘电石液膜分散为粒状，即对电石液进行液态粉碎，同时将另一部分二氧化碳从电石造粒塔的底端的侧壁供给，实现对下落的粒状电石液冷却和固化，并且使得二氧化碳被加热，即二氧化碳回收了电石液的显热，然后将得到的电石粒供给至氮化炉中，使得高温的电石粒与氮气进行氮化反应得到粒状石灰氮，同时氮化炉中得到的氮化后气经旋风分离和粉体分离可以得到炭黑和石灰氮粉。由此，采用该方法可以同时得到粒状电石、石灰氮和炭黑，并且不仅有效利用了电石液的显热，而且免去了现有技术中的石灰氮生产过程原料破碎、磨粉和原料加热环节，降低了粒状石灰氮生产过程的能耗和投资。

参考图5，根据本发明实施例的电石、石灰氮和炭黑联合生产方法进一步包括：

s500：将第一除尘后气供给至第一陶瓷过滤器中进行过滤处理，并将混合粉尘供给至步骤s400中的粉体分离装置中

该步骤中，具体的，将步骤s300第一旋风分离器中分离得到的除尘后气进行过滤处理，分离得到氮气以及含有石灰氮粉和炭黑的混合粉尘，并将分离得到的含有石灰氮粉和炭黑的混合粉尘供给至粉体分离装置中回收炭黑和石灰氮。

s600：将氮气供给至第一余热锅炉中进行换热处理

该步骤中，具体的，将步骤s500第一陶瓷过滤器中分离得到的氮气供给至余热锅炉中产生蒸汽，该蒸汽可以作为热源或动力源。由此，可以有效利用了系统中余热，从而在实现资源最大化利用的同时显著降低能耗。

s700：将换热后氮气供给至气体换热器中与换热后氮气进行换热处理，并将换热后氮气供给至步骤s200中的氮化炉

该步骤中，具体的，将余热锅炉中得到的换热后氮气与电石造粒塔中得到的换热后二氧化碳进行换热，以便对氮气进行加热，得到换热后氮气和降温后二氧化碳，并将得到的换热后氮气(600-900℃)供给至氮化炉中参与氮化反应。具体的，气体换热器是间接换热，即管壳式换热器，管程走二氧化碳，壳程走氮气。由此，不仅实现了系统中氮气的循环利用，而且有效回收了系统中余热，从而可以显著降低生产成本。

参考图6，根据本发明实施例的电石、石灰氮和炭黑联合生产方法进一步包括：

s800：将混合气体供给至第二旋风分离器中进行分离处理

该步骤中，具体的，将气体换热器中得到的降温后二氧化碳供给至第二旋风分离器进行分离处理，以便分离得到第一粉尘和含有二氧化碳的第一除尘后气。

s900：将第二除尘后气供给至第二陶瓷过滤器中进行过滤处理

该步骤中，具体的，将第二旋风分离器中分离得到的含有二氧化碳的第二除尘后气进行过滤处理，从而得到第二粉尘和二氧化碳气体。

s1000：将二氧化碳供给至第二余热锅炉中进行换热处理，并将冷二氧化碳供给至步骤s100中的电石造粒塔

该步骤中，具体的，将第二陶瓷过滤器中分离得到的二氧化碳供给至第二余热锅炉中产生蒸汽，并将得到的冷二氧化碳供给至电石造粒塔中分别作为第一二氧化碳和第二二氧化碳使用。由此，不仅有效利用了系统余热，而且实现了二氧化碳气体的循环利用，从而可以在降低生产成本的同时降低能耗。由此，不仅有效利用了系统余热，而且实现了二氧化碳气体的循环利用，从而可以在降低生产成本的同时降低能耗。

需要说明的是，上述针对电石、石灰氮和炭黑联合生产系统所描述的特征和优点同样适用于该电石、石灰氮和炭黑联合生产的方法，此处不再赘述。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例

将电石炉出液口放出的电石液(1800～2200摄氏度)装入电石坩埚中，由车间天车吊装至电石造粒塔顶部倒入电石液中间槽，控制中间槽出口流量，以一定高度流至旋转造粒机的旋转盘上部，依靠旋转盘旋转产生的离心力，电石液分散流至圆周周边与旋转盘下部分配盘喷出的冷态co2气流作用，与旋转盘形成狭缝使气流高速喷出切割电石液膜，形成液滴，并且旋转盘的转速采用变频调速方法，通过调节旋转盘转速和气体流速可控制所得电石粒粒度大小使电石液膜剪切撕裂成液滴，分散于造粒塔中，电石液滴下落过程与电石造粒塔下端侧壁供给的上行的冷co2气换热，由于表面张力作用液滴在逐渐冷却固化过程收缩为球形，得到电石粒，造粒塔壁结构为水冷壁，水冷壁为盘管或列管形式，列管设碳化硅质耐火涂层，水冷壁采用强制换热，旋转造粒机的旋转盘及旋转轴均采用耐热钢加水冷结构，电石造粒塔下端侧壁供给二氧化碳分布方式采用在气体分布区设置一个锥形气体分布板，固化成球的电石粒中的一部分可以作为产品放入电石冷却槽中，由储槽夹套中水进一步冷却，然后由螺旋输送机送入滚筒冷却机进行最终冷却，冷却最终温度100℃，而另一部分电石粒(800～1100摄氏度，粒径范围0.5～2mm)由螺旋输送机输送至氮化炉与氮气接触参与氮化反应，氮化炉为流化床形式，反应器结构为下部为锥形，锥部设有气体分布板及气体分布室，反应器上部为圆筒状，筒壁为水冷夹套或耐火材料砌筑，流化介质也即反应原料氮气，螺旋输送机采用变频调速，控制进料速度，实现均温快速氮化目的，为了使电石完全氮化，采用循环流化氮化，即氮气流速达到临界夹带流速以上，氮气携带部分电石粒出氮化炉进入第一旋风分离器，经过气固分离后，固体料供给至粉体分离装置中分离得到炭黑和石灰氮粉，取样化验石灰氮含量达80％，含氮量达到28％以上，而第一旋风分离中分离得到的除尘后气供给至陶瓷过滤器中继续进行分离，得到氮气和粉尘，所得粉尘供给至粉体分离装置中进行炭黑和石灰氮粉的分离，以粉体分离装置为风选设备为例，利用石灰氮与炭黑比重不同进行初步分离，粉状石灰氮作为产品或进一步造粒，粗炭黑产品进一步湿法净化，采用浮选或旋液分离的原理进行分离得到纯净的炭黑产品，产品质量达到乙炔炭黑质量标准，分离过程产生的废液作为液态肥料出售，而陶瓷过滤器中得到的氮气供给至第一余热锅炉中生产蒸汽，同时回收余热，产生的蒸汽进一步利用，氮化炉中得到的电石粒进入石灰氮槽式冷却器，然后经螺旋输送机送入滚筒冷却器进行最终冷却，冷却温度小于100℃，得到粒状石灰氮含量80％以上的产品(含氮量28％)，而经第一余热锅炉换热后的氮气供给至气体换热器中与电石造粒塔中得到的换热后二氧化碳换热，得到的换热后氮气(600-900℃)供给至氮化炉中参与氮化反应，而降温后二氧化碳供给至第二旋风分离器中进行分离处理，分离得到含有二氧化碳的除尘后气和第二粉尘，然后将得到的含有二氧化碳的除尘后气供给至第二陶瓷过滤器中进行过滤处理，得到第二粉尘和二氧化碳气体，再将二氧化碳气体供给至第二余热锅炉中产生蒸汽，换热后的二氧化碳返回电石造粒塔中作为第一二氧化碳和第二二氧化碳使用。

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须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。