一种电石生产系统的制作方法

本实用新型创造属于煤化工领域，尤其涉及到电石生产工艺。

背景技术：

碳化钙俗称电石,由焦炭和氧化钙反应制得,是重要的煤化工产品及基础化工原料,主要用于生产乙炔及乙炔基化工产品，包括氯乙烯系列、醋酸乙烯系列和丙烯酸基等系列产品。电石对我国国民经济发展具有十分重要的作用，近十年来电石产量不断增加。但目前电石生产技术局限性比较大，常规电石生产工艺中，一直使用块粒状的石灰石和碳素材料在2000℃以上反应生成电石。高温的原因主要由于块状原料比表面积小，使得需在较高温度才能完成反应。相关研究表明降低原料煤粒度，电石冶炼温度可降低至1700℃左右。高成本由于传统电石工艺中选用优质块状兰炭和石灰，粉状兰炭和石灰不得不低价处理，间接增加了电石生产成本。利用低阶煤等低成本原料氧热法生产电石是电石行业研究的方向，可以大幅度降低电石综合生产成本，但是根据目前的研究，直接实现氧热法低成本原料生产电石技术难度较大。

尽管电石工业的发展已有多年的历史,但目前主要工艺仍然采用电弧加热的方法。利用电弧炉利用电能生产电石。具体其生产过程是通过电炉上端的人口或管道将混合料加入电炉内，在开放或密闭的电炉中加热至2000℃左右，熔化了的电石，经冷却破碎后作为成品包装。反应中生成的一氧化碳则依电石炉的类型以不同方式排出。

目前，采用氧热法生产电石，消耗了大量的电能来产生用于热解的热量，不仅浪费更多的资源，而且对于块状及粉末状的物料无法生产电石，因此，对于原料成本的消耗也较大。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术的不足，本实用新型提供一种电石生产新工艺，主要由粉煤热解炉、油气冷凝装置、热解气净化系统、反应炉、氧气阀组、煤氧枪等组成。反应炉利用氧气-煤气燃烧产生的高温和热量使碳粉和石灰粉反应生产电石，同时针对反应炉烟气量大且温度高，尤其是反应炉出口处的烟气温度可达1500℃-1700℃的情况，并且烟气中CO含量高的特点，将其作为煤炭热解热源送入粉煤热解炉中。产生的热解焦炭作为生产电石的原料，同时热解产生的热解蒸汽经过冷凝、净化得到高品质的油、气产品，同时部分高温煤气作为反应炉的燃料。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：本实用新型提供的一种电石生产系统，包括粉煤热解炉、旋风除尘器、油气冷凝装置、热解气净化系统、反应炉、混合器、氧气阀组、热载气混合装置，其中，所述粉煤热解炉与所述旋风除尘器连接，所述旋风除尘器与所述油气冷凝装置连接，所述油气冷凝装置与所述热解气净化系统连接，所述反应炉与所述旋风除尘器或所述热解气净化系统连接，用于将经所述旋风除尘器处理后的部分高温煤气或经所述热解气净化系统处理后的部分热解气通过煤气管道通入所述反应炉中，所述混合器与所述粉煤热解炉连接，用于将经所述混合器混合的原料煤和石灰石输送到所述粉煤热解炉中进行热解；所述反应炉分别与所述粉煤热解炉和所述氧气阀组连接；所述反应炉的顶部设置有烟气出口，所述热载气混合装置分别与所述烟气出口和热解气净化系统连接，所述反应炉内的烟气与所述热解气净化系统中的热解气分别通入所述热载气混合装置中进行气体混合，混合后的热载气通入所述粉煤热解炉中，为所述粉煤热解炉的热解反应提供热源。

进一步地，所述反应炉的侧壁上设有进料口和进气口，所述进料口与所述粉煤热解炉的固体出口连接，所述进气口连接有煤氧枪，用于使煤气或热解气与氧气在所述反应炉内燃烧，为所述反应炉内的反应提供热量。

优选地，所述煤氧枪包括枪口、煤气入口和氧气入口，所述枪口与所述反应炉侧壁的进气口连接，所述煤气入口与所述旋风除尘器的煤气出口或所述热解气净化系统的热解气出口连接，所述氧气入口与所述氧气阀组的氧气出口连接。

进一步地，所述混合器中通入的物质为原料煤和石灰石的混合物。

进一步地，所述粉煤热解炉为流化床或下行床快速热解反应器。

优选地，所述热解气净化系统包括脱硫单元、脱氨单元、脱苯单元、脱萘单元。

在本实用新型的另一方面，本实用新型提供了一种采用电石生产系统进行电石生产的方法，包括如下步骤：

a.将原料煤和石灰石进行混合，得到原料混合物；

b.将原料混合物送入粉煤热解炉内，热载气作为热源，为热解提供能量，热解温度在850-1100℃范围内；

c.热解产生的煤气送入旋风除尘器中，热解产生的石灰石送入反应炉中；

d.将旋风除尘器中经过除尘的部分高温煤气或经所述热解气净化系统处理后的部分热解气与氧气阀组中的氧气通入煤氧枪中，使高温煤气、氧气、石灰石在反应炉中充分反应，得到电石。

进一步地，所述步骤a中的原料煤粒径为0.5-5mm，石灰石粒径为0.5-5mm，原料煤和石灰石的混合比例为1.05-1.2。

进一步地，所述步骤b中旋风除尘器经过除尘后的剩余高温煤气通入油气冷凝装置中，经过油气冷凝装置的冷凝后，得到煤焦油。

进一步地，所述步骤d中从反应炉中出来的烟气温度在1500-1700℃，其与热解气净化系统中的热解气混合得到的热载气温度比煤的灰熔点ST温度低100℃。

本发明的一种电石生产系统和方法的优点在于：

（1）本实用新型解决了电石生产全部利用电能提供热量的方式，利用氧-煤气燃烧产生的热量替代部分或全部电能，解决了电石生产高电耗的问题。

（2）本实用新型利用煤粉热解吸收产生烟气的部分余热，解决了低阶煤的提质利用的问题。

（3）本实用新型通过热解可提高电石炉尾气中H₂含量，可用于各种化工原料或者循环使用。

（4）本实用新型解决了电石生产全部利用电能提供热量的方式，利用人造天然气-氧气燃烧产生的热量替代部分电能，解决了电石生产高电耗的问题。

（5）本实用新型中的人造天然气为反应炉产生的副产品，可以循环使用。

（6）本实用新型扩大了粉煤热解炉内的反应区间，提高粉煤热解炉的利用

率，提高了产量。

（7）本实用新型利用煤粉热解吸收产生烟气的部分余热，解决了低阶煤的

提质利用的问题。

（8）本实用新型可以从热解烟气中提取可燃气或油等副产品，从而带来新的效益。

附图说明

图1是本实用新型实施例一所示的热氧法生产电石的系统工艺图。

图2是本实用新型实施例二所示的热氧法生产电石的系统工艺图。

其中，1-粉煤热解炉、2-旋风除尘器、3-油气冷凝装置、4-热解气净化系统、5-反应炉、6-混合器、7-氧气阀组、8-热载气混合装置。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。

以下将结合附图，对本实用新型的一种电石生产系统和方法进行进一步地详细说明。根据图1所示的本实用新型实施例一所示的热氧法生产电石的系统工艺图与图2所示的本实用新型实施例二所示的热氧法生产电石的系统工艺图，本发明的电石生产系统包括：粉煤热解炉1、旋风除尘器2、油气冷凝装置3、热解气净化系统4、反应炉5、混合器6、氧气阀组7、热载气混合装置8。所述粉煤热解炉1与所述旋风除尘器连接2，所述旋风除尘器2与所述油气冷凝装置3连接，所述油气冷凝装置3与所述热解气净化系统4连接，所述反应炉5与所述旋风除尘器2或所述热解气净化系统4连接，用于将经所述旋风除尘器2处理后的部分高温煤气或经所述热解气净化系统4处理后的部分热解气通过煤气管道通入所述反应炉5中，所述混合器6与所述粉煤热解炉1连接，用于将经所述混合器6混合的原料煤和石灰石输送到所述粉煤热解炉1中进行热解；所述反应炉5分别与所述粉煤热解炉1和所述氧气阀7组连接；所述反应炉5的顶部设置有烟气出口，所述热载气混合装置8分别与所述烟气出口和热解气净化系统4连接，所述反应炉5内的烟气与所述热解气净化系统4中的热解气分别通入所述热载气混合装置8中进行气体混合，混合后的热载气通入所述粉煤热解炉1中，为所述粉煤热解炉1的热解反应提供热源。

根据本实用新型的实施例，所述反应炉1的侧壁上设有进料口和进气口，所述进料口与所述粉煤热解炉1的固体出口连接，所述进气口连接有煤氧枪，用于使煤气或热解气与氧气在所述反应炉5内燃烧，为所述反应炉5内的反应提供热量。

根据本实用新型的实施例，所述煤氧枪包括枪口、煤气入口和氧气入口，所述枪口与所述反应炉5侧壁的进气口连接，所述煤气入口与所述旋风除尘器2的煤气出口或所述热解气净化系统4的热解气出口连接，所述氧气入口与所述氧气阀组7的氧气出口连接。

根据本实用新型的实施例，在反应炉5生产电石的同时，通过煤氧枪从反应炉5的四周向炉内喷吹燃烧，根据反应炉容量的大小，决定煤氧枪数量的多少。

根据本实用新型的实施例，所述混合器6中通入的物质为原料煤和石灰石的混合物。

根据本实用新型的实施例，所述热解气净化系统4包括脱硫单元、脱氨单元、脱苯单元、脱萘单元。

在本实用新型的另一个方面，本实用新型提供了提供了一种采用电石生产系统进行电石生产的方法，包括如下步骤：

a.将原料煤和石灰石进行混合，得到原料混合物，原料煤粒径为0.5-5mm，石灰石粒径为0.5-5mm，原料煤和石灰石的混合比例为1.05-1.2；

b.将原料混合物送入粉煤热解炉1内，热载气作为热源，为热解提供能量，热解温度在850-1100℃范围内；

c.热解产生的煤气送入旋风除尘器2中，热解产生的石灰石送入反应炉5中；

d.将旋风除尘器2中经过除尘的部分高温煤气或经所述热解气净化系统4处理后的部分热解气与氧气阀组7中的氧气通入煤氧枪中，使高温煤气、氧气、石灰石在反应炉5中充分反应，得到电石。

根据本实用新型的实施例，所述步骤b中旋风除尘器2经过除尘后的剩余高温煤气通入油气冷凝装置3中，经过油气冷凝装置3的冷凝后，得到煤焦油。

根据本实用新型的实施例，所述步骤d中从反应炉5中出来的烟气温度在1500-1700℃，其与热解气净化系统4中的热解气混合得到的热载气温度比煤的灰熔点ST温度低100℃。

以下将以低阶煤在反应过程中所消耗的能量，来证明本实用新型电石生产系统在生产电石过程中将原料降到最低，并且在生产过程中的产生的产物可以进行循环利用，从而提高了电石生产的效率。

将粒径为0.5-5mm的原煤与粒径为0.5-5mm石灰石进行混合，混合比例为原煤粉煤：石灰按为1: 1.1。将混合后的原料送入粉煤热解炉内，热载气作为热源为热解提供能量，热解温度在900℃。

由表2可知，经过反应所得到的固体产物所占的产率为67.4%，焦油所占的产率为2.7%，煤气所占的产率为25.3%，热解水所占的产率为4.6%。

由表3可知，本次以低阶煤为原料进行生产电石的工艺过程中，所用到的煤气量与所述氧气量的比值为2-2.1之间。

热解产生的提质煤与石灰石送入粉煤热解炉1内作为生产电石原料。人造天然气-氧气通过煤氧枪喷入炉内，和燃烧产生高温烟气，从喷吹炉内出口烟气温度在1200℃，其与热解气混合使混合气温度1100℃。粉煤热解炉1产生的热解蒸汽进入油气冷凝装置3，得到煤焦油。热解气一部分循环与反应炉5尾气混合作为热解热源，即热载气。

本实用新型中得到的产品电石发气量273L/kg，碳酸钙含量74.3%。

实施例一

所述粉煤热解炉1与所述旋风除尘器连接2，所述旋风除尘器2与所述油气冷凝装置3连接，所述油气冷凝装置3与所述热解气净化系统4连接，所述反应炉5与所述旋风除尘器2或所述热解气净化系统4连接，用于将经所述旋风除尘器2处理后的部分高温煤气通过煤气管道通入所述反应炉5中，所述混合器6与所述粉煤热解炉1连接，用于将经所述混合器6混合的原料煤和石灰石输送到所述粉煤热解炉1中进行热解；所述反应炉5分别与所述粉煤热解炉1和所述氧气阀7组连接；所述反应炉5的顶部设置有烟气出口，所述热载气混合装置8分别与所述烟气出口和热解气净化系统4连接，所述反应炉5内的烟气与所述热解气净化系统4中的热解气分别通入所述热载气混合装置8中进行气体混合，混合后的热载气通入所述粉煤热解炉1中，为所述粉煤热解炉1的热解反应提供热源。

一种采用电石生产系统进行电石生产的方法，包括如下步骤：

a.将原料煤和石灰石进行在混合器6中混合，得到原料混合物，原料煤粒径为0.5-5mm，石灰石粒径为0.5-5mm，原料煤和石灰石的混合比例为1.05-1.2。

b.将原料混合物送入粉煤热解炉1内，热载气作为热源，为热解提供能量，热解温度在850-1100℃范围内；

c.热解产生的煤气送入旋风除尘器2中，热解产生的石灰石送入反应炉5中；

d.将旋风除尘器2中经过除尘的部分高温煤气与氧气阀组7中的氧气通入煤氧枪中，使高温煤气、氧气、石灰石在反应炉5中充分反应，得到电石。

上述步骤b中的热载气出自本发明电石生产系统中热载气混合装置8，由反应炉5中烟气与热解气净化系统4中的热解气混合而得。

上述步骤d中从反应炉中出来的烟气温度在1500-1700℃，其与热解气净化系统4中的热解气混合得到的热载气温度比煤的灰熔点ST温度低100℃。

上述步骤b中旋风除尘器2经过除尘后的剩余高温煤气通入油气冷凝装置3中，经过油气冷凝装置3的冷凝后，得到煤焦油。

本实施例中，将旋风除尘器2中高温煤气与氧气阀组7中的氧气，通过煤氧枪通入反应炉5中进行电石的生产，而经过油气冷凝装置3中的部分热解气被排放出去，虽有部分的热解气被排放，没有得到充分的利用，但是反应效率不会因此而降低。

实施例二

所述粉煤热解炉1与所述旋风除尘器连接2，所述旋风除尘器2与所述油气冷凝装置3连接，所述油气冷凝装置3与所述热解气净化系统4连接，所述反应炉5与所述旋风除尘器2或所述热解气净化系统4连接，用于将经所述热解气净化系统4处理后的部分热解气通过煤气管道通入所述反应炉5中，所述混合器6与所述粉煤热解炉1连接，用于将经所述混合器6混合的原料煤和石灰石输送到所述粉煤热解炉1中进行热解；所述反应炉5分别与所述粉煤热解炉1和所述氧气阀7组连接；所述反应炉5的顶部设置有烟气出口，所述热载气混合装置8分别与所述烟气出口和热解气净化系统4连接，所述反应炉5内的烟气与所述热解气净化系统4中的热解气分别通入所述热载气混合装置8中进行气体混合，混合后的热载气通入所述粉煤热解炉1中，为所述粉煤热解炉1的热解反应提供热源。

一种采用电石生产系统进行电石生产的方法，包括如下步骤：

a.将原料煤和石灰石在混合器6中进行混合，得到原料混合物，原料煤粒径为0.5-5mm，石灰石粒径为0.5-5mm，原料煤和石灰石的混合比例为1.05-1.2；

b.将原料混合物送入粉煤热解炉1内，热载气作为热源，为热解提供能量，热解温度在850-1100℃范围内；

c.热解产生的煤气送入旋风除尘器2中，热解产生的石灰石送入反应炉5中；

d.将旋风除尘器2中经过所述热解气净化系统4处理后的部分热解气与氧气阀组7中的氧气通入煤氧枪中，使高温煤气、氧气、石灰石在反应炉5中充分反应，得到电石。

上述步骤b中的热载气出自本发明电石生产系统中热载气混合装置8，由反应炉5中烟气与热解气净化系统4中的热解气混合而得。

上述步骤d中从反应炉5中出来的烟气温度在1500-1700℃，其与热解气净化系统4中的热解气混合得到的热载气温度比煤的灰熔点ST温度低100℃。

上述步骤b中旋风除尘器2经过除尘后的剩余高温煤气通入油气冷凝装置3中，经过油气冷凝装置3的冷凝后，得到煤焦油。

本实施例与实施例一的不同是，实施例一中反应炉5中通入来自旋风除尘器2中除尘的高温煤气和氧气阀组7中供给的氧气以及从粉煤热解炉1中的固体氧化钙，而实施例二中则将从热解气净化系统4中的热解气通入到反应炉5中，避免了实施例一中经过热解气净化系统4的部分热解气的浪费。

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发明中的具体含义。

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。

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，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。