制备电石的装置和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及化工领域。具体地，本发明涉及制备电石的装置和方法。
【背景技术】
[0002] 电石学名碳化钙，无色晶体，主要用于生产乙炔气，曾被称为"有机合成工业之 母"。乙炔是重要的化工原料，主要用于生产聚氯乙烯基和醋酸乙烯基产品，我国PVC产品 70 %的生产原料乙炔来自于电石，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。
[0003] 然而，目前制备电石的技术仍有待改进。
【发明内容】
[0004] 本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发 明提出一种制备电石的装置和方法。该制备电石的装置和方法能够以中低阶原煤作为制备 电石的原料，并且可以充分利用热量，从而能够显著降低生产成本，另外所得电石具有较高 的品质。
[0005] 需要说明的是，本发明是基于发明人的下列发现而得到的：
[0006] 电石生产工艺主要有电热法和氧热法。电热法采用固定床一块状原料一电弧加热 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°C )，每吨电石（纯度80.6% )的电耗高达3250kw · h，是名副其实的 "高耗能"产业。氧热法是在有氧气条件下，部分含碳燃料燃烧，产生热量加热剩余的碳和石 灰，使其反应生成电石，氧热法能够全部替代电能，但是由于单位含碳燃料不完全燃烧的放 热量较小，故需要燃烧大量含碳燃料供给热量，产生较多灰分富集到电石产物中，极大影响 电石产物品质。
[0007] 本发明的发明人经过大量实验发现，将热解法与氧热法以及燃气熔融法耦合在一 起，以中低阶原煤与钙基原料为生产原料，混合投入制备电石的装置后，首先在预处理单元 的热解反应区进行热解，之后热解产物下落至氧热反应区，部分热解产物与含氧气体发生 不完全燃烧放热，加热其余物料，使原料继续升温，同时大量高温尾气可以供给至热解反应 区，随后高温原料下落至电石反应单元，利用燃气燃烧放热以进一步对高温原料加热，以便 得到电石。由此，该制备电石的装置和方法能够以中低阶原煤作为制备电石的原料，并且可 以充分利用热量，从而能够显著降低生产成本，另外所得电石具有较高的品质。
[0008] 在本发明的第一方面，本发明提出了制备电石的装置。根据本发明的实施例，该制 备电石的装置包括：
[0009] 预处理单元和电石反应单元，其中，在竖直方向上，所述预处理单元位于所述电石 反应单元的上方，所述预处理单元包括：自上而下的热解反应区和氧热反应区；物料入口， 所述物料入口设在所述热解反应区；第一含氧气体入口，所述第一含氧气体入口设在所述 氧热反应区；第一尾气出口，所述第一尾气出口设在所述热解反应区；预处理物料出口，所 述预处理物料出口设在所述氧热反应区；所述电石反应单元包括：反应空间；预处理物料 入口，所述预处理物料入口与所述预处理物料出口相连，并且所述预处理物料入口设在所 述电石反应单元上；第二含氧气体入口，所述第二含氧气体入口设在所述电石反应单元上； 燃气入口，所述燃气入口设在所述电石反应单元上；第二尾气出口，所述第二尾气出口设在 所述电石反应单元上；电石出口，所述电石出口设在所述电石反应单元上。由此，根据本发 明实施例的制备电石的装置能够以中低阶原煤作为制备电石的原料，并且可以充分利用热 量，从而能够显著降低生产成本，另外所得电石具有较高的品质。
[0010] 根据本发明的实施例，上述制备电石的装置还可以具有下列附加技术特征：
[0011] 根据本发明的实施例，所述制备电石的装置进一步包括：高温阀门，所述高温阀门 设在所述预处理物料出口处，且分别与所述预处理物料出口和所述预处理物料入口相连。
[0012] 根据本发明的实施例，所述热解反应区的竖直高度大于所述氧热反应区的竖直高 度。由此，可以使得物料在所述热解反应区内有足够的升温时间。
[0013] 根据本发明的实施例，所述制备电石的装置进一步包括：风机，所述风机分别与所 述第一尾气出口和所述燃气入口相连。由此，可以使用预处理单元产出的尾气作为燃气熔 融炉的燃气，节约燃料成本。
[0014] 在本发明的第二方面，本发明提出制备电石的方法。该方法是利用前面描述的制 备电石的装置而完成的。根据本发明的实施例，该方法包括：（1)将含有中低阶原煤和钙基 原料的混合物料通过所述物料入口供给至所述热解反应区中，以便使得所述中低阶原煤发 生热解反应，得到含有半焦固体的热解物料以及含有热解气和焦油的尾气；（2)将第一含 氧气体通过所述第一含氧气体入口供给至所述氧热反应区，以便使得所述热解物料中的部 分所述半焦固体在所述氧热反应区发生不完全燃烧，产生高温的富含一氧化碳气体的尾气 和反应产物；以及（3)将所述反应产物经所述预处理物料入口、第二含氧气体经所述第二 含氧气体入口、燃气经所述燃气入口分别供给至所述反应空间中，燃气与第二含氧气体燃 烧放出热量，以便使得所述另一部分半焦固体与所述钙基原料发生电石反应，获得电石。由 此，根据本发明实施例的制备电石的方法能够以中低阶原煤作为制备电石的原料，并且可 以充分利用热量，从而能够显著降低生产成本，另外所得电石具有较高的品质。
[0015] 根据本发明的实施例，所述制备电石的方法进一步包括：采用所述风机将所述含 有热解气、焦油和一氧化碳的尾气经所述燃气入口供给至所述反应空间，以便作为燃气使 用。由此，可以使用预处理单元产出的尾气作为燃气熔融炉的燃气，节约燃料成本。
[0016] 根据本发明的实施例，在步骤（1)中，所述热解反应的温度为500~700摄氏度。 由此，可以显著提高油气产率。
[0017] 根据本发明的实施例，在步骤（2)中，所述反应产物的温度为800~1300摄氏度。 由此，可以显著降低后续过程中电能消耗。
[0018] 根据本发明的实施例，在步骤（3)中，所述电石的反应温度为1700~2200摄氏 度。
[0019] 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】
[0020] 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：
[0021] 图1显示了根据本发明一个实施例的制备电石的装置结构示意图；
[0022] 图2显示了根据本发明另一个实施例的制备电石的装置结构示意图；
[0023] 图3显示了根据本发明又一个实施例的制备电石的装置结构示意图；以及
[0024] 图4显示了根据本发明一个实施例的制备电石的流程示意图。
【具体实施方式】
[0025] 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。
[0026] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语"上"、"下"、"中"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。
[0027] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语"相连"应做广义理解，例如，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。
[0028] 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"上方"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。
[0029] 在本发明的第一方面，本发明提出了一种制备电石的装置。根据本发明的实施例， 参见图1，该制备电石的装置包括：预处理单元100和电石反应单元200。
[0030] 根据本发明的具体实施例，在竖直方向上，预处理单元100可以位于电石反应单 元200的上