一种制备电石的系统和方法与流程

本发明涉及一种制备电石的系统和方法。

背景技术：

电石作为一种重要的基础化工原料，主要用于生产乙炔和乙炔基化工产品。我国的能源分布少油缺气、煤炭相对丰富，使得电石在今后的国民经济发展中具有不可替代的重要作用。

目前，电石生产技术存在能耗高、污染严重、生产能力低、成本高的缺点。电石冶炼的原料以优质块状兰炭和块状生石灰粉为主。不仅原料成本高，且块状兰炭与生石灰粉的接触面积小，传热速率慢，导致反应温度高，耗电量高。而且，煤炭中的挥发分大部分以废气、粉尘的形式排放到大气中，带来严重的环境问题。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本发明旨在提供一种利用废旧轮胎热解产生的半焦作为原料，并配以中低阶煤粉和生石灰粉，通过半焦粉与中低阶煤粉的混合成型并热解，进而生产电石。

本发明提供了一种制备电石的系统，所述系统包括第一热解装置、混合装置、成型装置、第二热解装置、电石冶炼装置。

所述第一热解装置具有进料口、半焦出口。所述混合装置具有半焦入口、生石灰粉入口、煤粉入口、混合物料出口。所述成型装置具有混合物料入口、型球出口。所述第二热解装置具有型球入口、电石冶炼球团出口。所述电石冶炼装置具有电石冶炼球团入口、电石出口。

所述第一热解装置的半焦出口与所述混合装置的半焦入口连接。所述混合装置的混合物料出口与所述成型装置的混合物料入口连接。所述成型装置的型球出口与所述第二热解装置的型球入口连接。所述第二热解装置的电石冶炼球团出口与所述电石冶炼装置的电石冶炼球团入口连接。

进一步的，还包括第一输送皮带、第二输送皮带。所述第一输送皮带、第二输送皮带均为耐高温密闭输送皮带。

所述第一输送皮带的始端与所述混合装置的混合物料出口连接。所述第一输送皮带的末端与所述成型装置的混合物料入口连接。

所述第二输送皮带的始端与所述成型装置的型球出口连接。所述第二输送皮带的末端与所述第二热解装置的型球入口连接。

进一步的，还包括热装装置，所述热装装置与所述第二热解装置和所述电石冶炼装置连接。

作为本发明优选的方案，所述第一热解装置为快速热解装置。所述第一热解装置的半焦出口处设置有给料称。

作为本发明优选的方案，所述第二热解装置为蓄热式旋转床热解装置。所述蓄热式旋转床热解装置依次包括进料区、预热区、反应一区、反应二区、反应三区、出料区，其中，所述型球入口位于所述进料区，所述电石冶炼球团出口位于所述出料区。

本发明还提供了一种利用上述系统制备电石的方法，包括步骤：

a、废旧轮胎破碎后送入第一热解装置中，经热解处理得到半焦；

b、将所述半焦、生石灰粉、煤粉混合，得到混合物料；

c、所述混合物料经成型处理，得到型球；

d、将所述型球送入第二热解装置进行热解处理，得到电石冶炼球团；

e、所述电石冶炼球团送入电石冶炼装置中进行冶炼，得到电石。

进一步的，所述混合物料中，所述半焦、生石灰粉、煤粉的重量比例为：(0.2～0.5)：1：(0.4～0.7)。

进一步的，还包括步骤，将所述废旧轮胎破碎至粒径≤3mm。

作为本发明优选的方案，还包括步骤：将所述电石冶炼球团送入热装装置中，控制所述电石冶炼球团的温度降低值≤50℃，然后送入所述电石冶炼装置中。

优选的，所述型球为椭球形，所述椭球形型球的规格为36mm×25mm×14mm。

本发明有效解决了废旧轮胎热解后产生半焦的利用问题，由于半焦粉无法直接作为电石生产的炭材使用，且本身没有粘结性，与生石灰粉混合难以成型。故通过半焦与钙素材料(生石灰粉)、中低阶煤粉混合后制备电石，克服了半焦单独成型困难的难题。本发明的方法中，以废旧轮胎为原料，热解产生具有高化学活性、高固定碳、低灰、低硫等优良特性的半焦。半焦的市场价格较低，能够作为炭材应用于电石制备行业，具有巨大优势。

本发明取长补短，耦合废旧轮胎热解和煤热解技术来制备电石，大大降低了电石的生产成本。同时，有效利用了废旧轮胎热解产生的半焦，一举两得。既解决了半焦的利用问题，拓展了电石制备原料中碳材的来源，又实现了废旧轮胎和中低阶煤的分级分质利用，不但能够将两种物料的油气产品提取出来，还能将两者的固体半焦产品通过与电石冶炼技术耦合加以利用，实现了对两种物料的吃干榨尽，提高了资源利用效率。

本发明系统中设置的耐高温密闭输送皮带，能够保证物料于高温密闭的条件下在不同装置之间进行输送，有效利用了高温物料的显热，大大降低了热解及电石冶炼过程的能耗，提高了热利用率。

附图说明

图1为本发明制备电石的系统示意图。

图2为本发明利用图1所示的系统制备电石的方法流程示意图。

附图中的附图标记如下：

1、第一热解装置；

2、混合装置；

3、第一输送皮带；

4、成型装置；

5、第二输送皮带；

6、第二热解装置；

7、热装装置；

8、电石冶炼装置。

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其各个方面的优点。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。

如图1所示，本发明提供的制备电石的系统包括：第一热解装置1、混合装置2、成型装置4、第二热解装置6、电石冶炼装置8。优选的，本发明的系统还包括第一输送皮带3、第二输送皮带5。在本发明的不同实施例中，本发明的系统还包括热装装置7。

第一热解装置1用于热解破碎的废旧轮胎，得到半焦。其具有进料口、半焦出口。并且，在半焦出口处设置有给料称，用于称量半焦的质量。本发明的实施例中选用快速热解装置，例如快速热解炉，来实现废旧轮胎的快速热解。

混合装置2用于接收由第一热解装置1送入的半焦，并同时接收生石灰粉、煤粉，三种物料充分混合均匀后，得到混合物料。该混合装置2具有半焦入口、生石灰粉入口、煤粉入口、混合物料出口。其中，半焦入口与第一热解装置1的半焦出口连接。并且，在半焦入口、生石灰粉入口、煤粉入口处均设置有进料阀门，用于控制进入混合装置2中的各物料的比例。本发明的实施例中，选用强力混合机。

成型装置4用于接收由混合装置2送入的粉状的混合物料，经高压成型处理，得到型球。该成型装置4具有混合物料入口、型球出口。成型装置4中设置有椭球形的模具，用于控制所需型球的形状和规格。其中，混合物料入口与混合装置2的混合物料出口连接。本发明的实施例中，可选用对辊成型机。

第二热解装置6用于接收由成型装置4送入的型球，对型球进行热解处理，得到合格的电石冶炼球团，同时得到热解油气产品。该第二热解装置6具有型球入口、电石冶炼球团出口。其中，型球入口与成型装置4的型球出口连接。本发明的实施例中，可选用蓄热式旋转床热解装置。

其中，蓄热式旋转床热解装置为环形结构，其按照反应温度和作用的不同，依次分为进料区61、预热区62、反应一区63、反应二区64、反应三区64、出料区66。其中，型球入口位于进料区61，电石冶炼球团出口位于出料区66。型球经由型球入口送入进料区61后，依次经过预热区62、反应一区63、反应二区64、反应三区65进行热解反应，经热解反应得到的电石冶炼球团经出料区66的电石冶炼球团出口排出。

电石冶炼装置8用于接收由第二热解装置6送入的电石冶炼球团进行冶炼，得到电石。该电石冶炼装置8具有电石冶炼球团入口、电石出口。其中，电石冶炼球团入口与第二热解装置6的电石冶炼球团出口连接。制备得到的电石经由电石出口排出。本发明的实施例中，选用密闭电石炉。

作为本发明优选的方案，该系统中还包括第一输送皮带3和第二输送皮带5。并且，第一输送皮带3和第二输送皮带5均为耐高温密闭输送皮带。

其中，第一输送皮带3和第二输送皮带5均具有始端和末端。第一输送皮带3的始端与混合装置2的混合物料出口连接。第一输送皮带3的末端与成型装置4的混合物料入口连接。第二输送皮带5的始端与成型装置4的型球出口连接。第二输送皮带5的末端与第二热解装置6的型球入口连接。

本发明选用的第一输送皮带3和第二输送皮带5均为耐高温密闭输送皮带，在传送混合物料和型球时，可最大限度的避免混合物料和型球的热量损失。本发明选用耐高温密闭输送皮带，能够防止热量散失，可在后续工序中有效利用混合物料和型球的显热，使得型球进入第二热解装置6中进行热解处理时，能够大大降低能耗成本，从而提高整个电石制备系统的热利用率。

作为本发明的另一优选方案，该系统还包括热装装置7。其中，热装装置7的进料口与第二热解装置6的电石冶炼球团出口连接，热装装置7的出料口与电石冶炼装置8的电石冶炼球团入口连接。本发明的实施例中，选用了钢包，用于存储电石冶炼球团。并且，热装装置7可控制电石冶炼球团的温度降低值低于50℃。

如图2，本发明基于图1所示的系统，还提出了一种制备电石的方法。本发明的方法包括如下步骤：

(1)热解制备半焦

破碎的废旧轮胎经由进料口送入第一热解装置1中，经快速热解处理，得到半焦，同时还会得到热解油气产品。本发明中，控制热解反应的温度为600～650℃。

本步骤中，废旧轮胎需破碎至粒径为3mm以下，再送入第一热解装置1中。热解原料还可选用其它含碳的、价格比较便宜甚至为废弃物的粉状物料。

(2)原料混合

将上述步骤得到的半焦经冷却后，由半焦入口送入混合装置2中。第一热解装置1的半焦出口处设置的给料称，可用于称量送入混合装置2中的半焦的质量。同时，分别经由生石灰粉入口、煤粉入口向混合装置2中送入生石灰粉和煤粉。该三种原料在混合装置2中经充分均匀混合，得到混合物料。

其中，混合物料中各组分的质量比为：半焦：生石灰粉：煤粉＝(0.2～0.5)：1：(0.4～0.7)。优选的，混合物料中各组分的质量比为：半焦：生石灰粉：煤粉＝0.2：1：0.7。本发明有的实施例中，选用中低阶煤粉。

(3)制备型球

将粉状的混合物料送入成型装置4的椭球形模具中，经高压成型处理，得到型球。其中，本发明制备的型球为椭球形，规格为36mm×25mm×14mm。

本发明优选的实施例中，混合物料经由第一输送皮带3在高温密闭的条件下输送至成型装置4中。避免混合物料中热量的浪费，有利于制备型球过程的进行。

(4)热解制备电石冶炼球团

将型球经由型球入口送入第二热解装置6中，本发明选用蓄热式旋转床热解装置。型球经由进料区61进入预热区62进行预热后，依次经过反应一区63、反应二区64、反应三区65进行热解处理，制备得到合格的电石冶炼球团，同时，得到热解油气产品。电石冶炼球团通过出料区66经由电石冶炼球团出口排出。

本步骤中，控制预热区62的预热温度为200～300℃。并且，控制反应一区63、反应二区64、反应三区65的热解温度逐渐升高。其中，反应一区63的温度为400～500℃，反应二区64的温度为600～700℃，反应三区65的温度为800～900℃。

本发明制备的电石冶炼球团的粉化率小于5％，抗压强度大于600n/个。

本发明优选的实施例中，型球可经由第二输送皮带5在高温密闭的条件在送入第二热解装置6中，从而可有效利用型球的显热，节省热解处理反应的能耗。

(5)冶炼制备电石

将电石冶炼球团送入电石冶炼装置8中，冶炼得到电石产品。本发明中，控制电石冶炼的温度为1800～2200℃。

本发明优选的实施例中，电石冶炼球团自第二热解装置6排出后，首先送入热装装置7中进行储存。热装装置7可选用钢包。电石冶炼球团在热装装置7中的温度降低值在50℃以内。然后，电石冶炼球团经由热装装置7的出料口送入电石冶炼装置8中，进行冶炼。

实施例

(1)将废旧轮胎破碎至粒径≤3mm，并送入快速热解装置中，在600℃的温度条件下进行热解，得到半焦。

(2)将半焦、生石灰粉、中低阶煤粉按照质量占比为0.5:1:0.4送入强力混合机中充分均匀混合，得到混合物料。

(3)将混合物料经由耐高温密闭输送皮带输送至成型机中，进行高压成型，得到规格为36mm×25mm×14mm的椭球形型球。

(4)将型球经由耐高温密闭输送皮带输送至蓄热式旋转床热解装置的进料区中，并依次经过预热区、反应一区、反应二区、反应三区，得到合格的电石冶炼球团，反应区的热解温度为900℃。电石冶炼球团的粉化率为4.7％，抗压强度为652n/个。

(5)将电石冶炼球团经出料区送入钢包中，温度降低为860℃，然后运送至密闭电石炉中，在2200℃的条件下进行冶炼，得到电石。其中，电石的发气量在290～300l之间。

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。