制备电石的系统和方法

制备电石的系统和方法
【专利摘要】本发明公开了制备电石的系统和方法。具体地，该系统包括：热解装置，所述热解装置具有中低阶煤入口、提质煤出口、热解油气出口；混合装置，所述混合装置具有提质煤入口、钙基原料入口和混合物料出口，所述提质煤入口与所述提质煤出口相连；氧热装置，所述氧热装置具有含氧气体入口、混合物料入口、高温物料出口和尾气出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连；以及冶炼装置，所述冶炼装置具有高温物料入口、电石出口和电石尾气出口，所述高温物料入口与所述高温物料出口相连。通过氧热装置与冶炼装置结合，可以降低冶炼装置能耗并保证制备出的电石具有较高的质量。
【专利说明】
制备电石的系统和方法
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系统和方法。
【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] 本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的：
[0005] 目前制备电石的技术中，普遍存在能耗高、生产成本高的缺点，成为电石生产中的 巨大阻碍。发明人经过深入研究发现，这是由于目前电石生产工艺主要采用电热法和氧热 法，电热法采用电弧加热的方法，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摄氏度），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。并且，目前的电热法对原料要求较高，通常需要使 用优质的块状兰炭或者焦炭以及块状石灰，进而增加了利用电热法制备电石的原料成本。 而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。
[0006] 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，本发明提 出一种制备电石的系统和方法，该系统通过对中低阶煤进行热解处理获得提质煤，然后将 该提质煤用于生产电石，进而降低了生产电石的原料成本；同时该方法将氧热法与电石生 产相结合，能够有效利用氧热法获得的产物中的显热，降低电石生产能耗，从而进一步降低 了利用该系统制备电石的成本。
[0007] 在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备电石的系统。根据本发明的实施例， 该系统包括:热解装置，所述热解装置具有中低阶煤入口、提质煤出口、热解油气出口，且适 于将中低阶煤进行热解处理，以便得到提质煤以及热解油气;混合装置，所述混合装置具有 提质煤入口、钙基原料入口和混合物料出口，所述提质煤入口与所述提质煤出口相连，且适 于将所述提质煤和钙基原料进行混合，以便得到混合物料;氧热装置，所述氧热装置具有含 氧气体入口、混合物料入口、高温物料出口和尾气出口，所述混合物料入口与所述混合物料 出口相连，且适于在含氧气体存在下，使得所述混合物料中的部分提质煤不完全燃烧放热， 得到高温物料和含有一氧化碳的尾气；以及冶炼装置，所述冶炼装置具有高温物料入口、电 石出口和电石尾气出口，所述高温物料入口与所述高温物料出口相连，且适于将所述高温 物料进行冶炼处理，以便得到电石和电石尾气。由此，利用该系统制备电石可以采用中低阶 煤作为原料，并通过氧热装置与冶炼装置结合，可以利用氧热装置中产生的高温物料的显 热，进而可以降低冶炼装置能耗并保证制备出的电石具有较高的质量，进而可以进一步提 高利用该系统制备电石的能源利用率。
[0008] 根据本发明的实施例，该系统进一步包括:第一预处理装置，所述第一预处理装置 与所述中低阶煤入口相连，且适于在将所述中低阶煤进行热解处理之前，对所述中低阶煤 进行预处理。由此，可以提高后续热解装置的热解效率以及效果，进而可以进一步提高利用 该系统制备电石的效率以及效果。
[0009] 根据本发明的实施例，该系统进一步包括:第二预处理装置，所述第二预处理装置 与所述钙基原料入口相连，且适于将所述提质煤与所述钙基原料混合之前，对所述钙基原 料进行预处理。由此，可以提高后续通过冶炼装置进行冶炼处理时钙基原料的反应效率，进 而可以提高该系统制备电石的效率以及效果。
[0010] 根据本发明的实施例，所述冶炼装置为电炉或燃气熔融炉。由此，可以利用电热法 或氧热法完成冶炼处理。当冶炼装置为电炉时，冶炼过程不涉及含碳物料的燃烧，生成电石 产品含灰量少，发气量高。当冶炼装置为燃气熔融炉时，可以利用氧热装置产生的含有一氧 化碳的尾气与含氧气体燃烧供热，发生电石反应，从而减少了灰分的产生，进而可以在保证 电石产品的质量的同时，节约生产成本。本领域技术人员可以根据实际情况，选择电炉或燃 气熔融炉作为冶炼装置，有利于利用现有的生产装置，通过简单结构改进得到根据本发明 实施例的系统，进而有利于进一步降低该系统的设备成本。
[0011] 在本发明的另一个方面，本发明提出了一种制备电石的方法。根据本发明的实施 例，该方法包括：（1)将中低阶煤供给至所述热解装置中进行热解处理，以便得到提质煤和 热解油气；（2)将所述提质煤和钙基原料供给至所述混合装置中进行混合，以便得到混合物 料；（3)将所述混合物料与含氧气体供给至所述氧热装置中进行接触，以便使所述混合物料 中的部分提质煤不完全燃烧放热，得到高温物料和含有一氧化碳的尾气；以及(4)将所述高 温物料供给至所述冶炼装置中进行冶炼处理，以便得到电石和电石尾气。由此，利用该方法 制备电石可以利用成本较低的中低阶煤作为含碳原料，进而降低了制备电石的成本，并且 对高温物料进行冶炼处理，可以利用高温物料中的显热，进而节省冶炼过程的能耗并保证 了制备的电石的质量，进而进一步降低了利用该方法制备电石的成本，并提高了该方法制 备电石的能源利用效率。
[0012] 根据本发明的实施例，该方法进一步包括：（5)在将所述中低阶煤供给至所述热解 装置进行热解处理之前，预先将所述中低阶煤供给至所述第一预处理装置中进行预处理。 由此，可以进一步提尚后续步骤中，中低阶煤的热解效率，进而进一步提尚利用该方法制备 电石的效率。
[0013] 根据本发明的实施例，该方法进一步包括：（6)在将所述提质煤与所述钙基原料供 给至所述混合装置中混合之前，预先将所述钙基原料供给至所述第二预处理装置中进行预 处理。由此，可以提高后续步骤中钙基原料的反应速率，进而进一步提高利用该方法制备电 石的效率以及效果。
[0014] 根据本发明的实施例，在步骤（1)中，所述提质煤的温度为500~800摄氏度。由此， 可以有效地将中低阶煤转化为提质煤，进而可以降低利用该方法制备电石的成本，并进一 步提高利用该方法制备电石的效率以及效果。
[0015] 根据本发明的实施例，在步骤（2)中，所述提质煤和所述钙基原料按照质量比为 (0.7~1.1):1进行混合。由此，可以避免提质煤和钙基原料比例不适当而造成的物料浪费 以及电石产品中灰分多。
[0016] 根据本发明的实施例，所述钙基原料中氧化钙的含量不低于92wt%。由此，可以进 一步提高利用该方法制备电石的效率以及效果。
[0017] 根据本发明的实施例，所述提质煤中固定碳的含量不低于84wt%。由此，可以进一 步提高利用该方法制备电石的效率以及效果。
[0018] 根据本发明的实施例，步骤(4)中，所述冶炼装置为电炉或燃气熔融炉。当冶炼装 置为电炉时，冶炼过程不涉及含碳物料的燃烧，生成电石产品含灰量少，发气量高。当冶炼 装置为燃气熔融炉时，可以利用氧热装置产生的含有一氧化碳的尾气与含氧气体燃烧供 热，发生电石反应，从而减少了灰分的产生，进而可以在保证电石产品的质量的同时，节约 生产成本。本领域技术人员可以根据实际情况，选择电炉或燃气熔融炉作为冶炼装置，有利 于利用现有生产装置通过改进构成根据本发明实施例的系统，进而有利于进一步降低该系 统的设备成本。
【附图说明】
[0019] 图1显示了根据本发明一个实施例的制备电石的系统的结构图；
[0020]图2显示了根据本发明另一个实施例的制备电石的系统的部分结构图；
[0021] 图3显示了根据本发明又一个实施例的制备电石的系统的部分结构图；
[0022] 图4显示了根据本发明又一个实施例的制备电石的系统的部分结构图；
[0023] 图5显示了根据本发明一个实施例的制备电石的方法的流程示意图；
[0024]图6显示了根据本发明另一个实施例的制备电石的方法的流程示意图；
[0025]图7显示了根据本发明又一个实施例的制备电石的方法的流程示意图；以及 [0026]图8显示了根据本发明又一个实施例的制备电石的方法的流程示意图。
[0027] 附图标记：
[0028] 热解装置100:
[0029] 低阶煤入口 110,提质煤出口 120,热解油气出口 130;
[0030] 混合装置200:
[0031 ] 提质煤入口 210，钙基原料入口 220，混合物料出口 230;
[0032] 氧热装置300:
[0033] 含氧气体入口 320，混合物料入口 310，高温物料出口 340，尾气出口 330;
[0034] 冶炼装置400:
[0035] 高温物料入口 410，电石出口 430，电石尾气出口 420;
[0036] 第一预处理装置500;
[0037] 第二预处理装置600;
[0038] 尾气处理装置700。
【具体实施方式】
[0039] 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。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。
[0040] 在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备电石的系统。根据本发明的实施例， 参考图1，该系统包括:热解装置100、混合装置200、氧热装置300以及冶炼装置400。由此，利 用热解装置100对原料煤进行热解处理，以便降低利用该系统制备电石对于原料煤质量的 要求，从而可以节约成本;此外，该系统可以利用氧热装置300与冶炼装置400将氧热处理以 及电热处理结合，并在冶炼装置400中产出电石，进而在节约了能源并对物料中的显热加以 利用的同时，保证了产出的电石中灰分含量少、发气量高，进而进一步提高了利用该系统制 备电石的效率以及效果。
[0041] 为了方便理解，下面对该系统中的各个装置进行详细描述。
[0042] 根据本发明的实施例，热解装置100具有低阶煤入口 110、提质煤出口 120和热解油 气出口 130。具体地，低阶煤入口 110用于向热解装置100中供给中低阶煤原料，在热解装置 100内部进行热解反应，以便获得提质煤。该提质煤可以具有500~800摄氏度的温度，并从 提质煤出口 120排出热解装置100,同时产生含有热解气以及焦油的热解油气副产物。其中， 热解油气中含有焦油以及氢气、一氧化碳、甲烷等可燃性气体，热解油气从热解油气出口 130排出热解装置100,经过后续冷凝等处理，分离为焦油和燃气，可以作为燃气或经过处理 后作为化工原料使用。为了进一步对热解油气中的显热加以利用，热解油气出口 130可以设 置在热解装置100的上部，以便产生的热解油气在热解装置中自下而上流动后从上部排出， 进而可以对热解装置100中的中低阶煤以及生产的提质煤进行加热，提高热解装置热利用 效率。需要说明的是，热解装置100的具体类型不受特别限制，本领域技术人员可以根据中 低阶煤的具体类型以及后续装置对于提质煤的具体要求进行选择，只要能够满足使中低阶 煤发生热解反应并生成提质煤即可。例如，根据本发明的一个实施例，可以选用无热载体旋 转床完成热解反应生成提质煤以及热解油气。由此，可以通过热解装置100对中低阶煤进行 处理并获得提质煤，进而可以降低利用该系统生产电石的原料成本，此外热解装置100中生 成的热解气以及焦油副产物还可以进一步提高利用该系统制备电石的经济效益。
[0043]根据本发明的实施例，混合装置200具有提质煤入口 210、钙基原料入口 220和混合 物料出口 230。具体地，根据本发明的实施例，提质煤入口 210与提质煤出口 120相连，以便将 热解装置100中生成的提质煤供给至混合装置200中。钙基原料入口 220向混合装置200中供 给钙基原料，以便将钙基原料与提质煤进行混合。其中，钙基原料可以为石灰、石灰石、熟石 灰或者电石渣的一种或上述钙基原料的混合物。根据本发明的实施例，钙基原料的具体成 份以及钙基原料与提质煤的具体混合比例不受特别限制，本领域技术人员可以根据生成提 质煤的具体中低阶煤种类以及成份，选择适当的钙基原料以及钙基原料与提质煤的混合比 例。例如，根据本发明的一个实施例，可以按照提质煤和钙基原料的质量比为(0.7~1.1):1 进行混合。发明人经过深入研究以及大量实验发现，若提质煤和钙基原料的混合物中提质 煤比例过高，则在电石生产中碳基物料过量，抑制电石反应进行，并产生积碳;若比例过低， 则在电石生产中钙基物料过量，电石反应产出的碳化钙较少，导致电石产物品质差。例如， 根据本发明的实施例，在钙基原料中，氧化钙的含量可以为不低于92wt%，，提质煤中固定 碳的含量可以为不低于84wt%。完成混合后的混合物料由混合物料出口 230排出混合装置 200。由此，可以由混合装置200将钙基原料以及提质煤混合均匀，进而可以提高后续装置的 处理效率，从而进一步调高利用该系统制备电石的效率以及效果。
[0044]根据本发明的实施例，氧热装置300具有含氧气体入口 320、混合物料入口 310、高 温物料出口 340和尾气出口 330。具体地，根据本发明的实施例，混合物料入口 310与混合物 料出口 230相连，以便将排出混合装置200的混合物料供给至氧热装置300中。含氧气体入口 320用于向氧热装置中供给含氧气体，以便混合物料在含氧气体的存在下发生不完全燃烧。 具体地，根据本发明的实施例，含氧气体可以是空气、富氧空气以及氧气，具有一定温度的 混合物料与上述含氧气体接触，混合物料中的一部分提质煤发生不完全燃烧并放热，将混 合物料的温度加热至1000~1300摄氏度生成高温物料，同时生成含有一氧化碳的尾气。高 温物料从高温物料出口 340排出氧热装置并进入后续装置中进行处理。含有一氧化碳的尾 气从尾气出口330中排出，经过处理后可作为化工原料气或燃料。由此，可以利用氧热装置 300获得高温物料，进而可以节省后续装置能耗，并且氧热装置300中产生的尾气还可以作 为化工原料气或燃料加以利用，进而进一步提高了利用该系统制备电石的经济效益。
[0045]根据本发明的实施例，冶炼装置400具有高温物料入口 410、电石出口 430和电石尾 气出口 420。具体地，高温物料入口 410与高温物料出口 340相连，以便将高温物料供给至冶 炼装置中。冶炼装置400采用电弧电极放电或燃气燃烧放热的方式，将高温物料加热至1700 ~2200摄氏度，以便高温物料发生电石生产反应，产生电石以及电石尾气。电石可以通过电 石出口430排出冶炼装置400，电石尾气通过电石尾气出口420排出冶炼装置400，以便对电 石尾气进行后处理并加以利用。由此，可以利用冶炼装置400完成电石生产反应，并且由于 冶炼装置400中的物料为高温物料，具有一定的温度，因此节省了冶炼装置400加热物料以 便发生电石生产反应所需的能源。具体地，根据本发明的实施例，冶炼装置400可以为电炉 或燃气熔融炉。当冶炼装置400为电炉时，冶炼过程不涉及含碳物料的燃烧，生成电石产品 含灰量少，从而使得所得电石具有较高的品质，并且发气量高。当冶炼装置400为燃气熔融 炉时，可以利用氧热装置300产生的含有一氧化碳的尾气与含氧气体燃烧供热，发生电石反 应，从而减少了灰分的产生，进而可以在保证电石产品的质量的同时，节约生产成本。本领 域技术人员可以根据实际情况，选择电炉或燃气熔融炉作为冶炼装置，有利于利用现有生 产装置通过结构改进，构成根据本发明实施例的系统，进而有利于进一步降低该系统的设 备成本。
[0046]此外，为了进一步提高该系统制备电石的效率以及效果，该系统还可以进一步具 有以下装置以及单元：
[0047]根据本发明的实施例，参考图2,该系统进一步包括第一预处理装置500。具体地， 根据本发明的实施例，第一预处理装置500与中低阶煤入口 110相连，用在将中低阶煤供给 至热解装置100之前，预先对中低阶煤进行预处理。具体地，根据本发明的实施例，预处理可 以包括干燥、破碎和筛分处理。由此，可以除去中低阶煤中含有的部分水分，并降低中低阶 煤的粒径，进而可以提高热解装置100对于中低阶煤的处理效率。本领域技术人员可以根据 实际需求，选择适当的方式以及部件完成对中低阶煤的干燥、破碎和筛分处理。例如，根据 本发明的一个实施例，可以采用间接管式滚筒干燥器对中低阶煤进行干燥，干燥后的中低 阶煤采用破碎机进行破碎，经过筛分器进行筛分并通过与第一预处理装置500相连的中低 阶煤入口 110供给至热解装置100中。由此，可以进一步提高利用该系统制备电石的效率以 及效果。
[0048]此外，根据本发明的实施例，参考图3,该系统还可以进一步具有第二预处理装置 600。根据本发明的实施例，第二预处理装置600与钙基原料入口 220相连，用于在提质煤与 钙基原料混合之前，预先对钙基原料进行预处理，具体地，根据本发明的实施例，预处理可 以包括焙烧、破碎和筛分处理。需要说明的是，在第二预处理装置600中，对钙基原料进行焙 烧、破碎和筛分处理的具体方法以及结构单元不受特别限制，本领域技术人员可以根据实 际钙基原料的种类和成份进行选择。由此，可以将碳酸钙、氢氧化钙等物质在高温下分解为 氧化钙，并获得适宜粒径的钙基原料，提高后续处理中的反应效率。
[0049]此外，根据本发明的实施例，参考图4,该系统还可以具有尾气处理装置700。具体 地，尾气处理装置700与电石尾气出口 420相连，以便将电石尾气排出冶炼装置400并进行处 理。由此，有利于保持冶炼装置中的气压稳定，从而可以实现安全生产。
[0050] 发明人发现，通过采用中低阶煤作为制备电石的碳基原料，使得该碳基原料发生 热解反应，得到提质煤以及高附加值的热解气和焦油，然后将所得提质煤与钙基原料混合， 可以对钙基原料进行初步预热，接着将该混合物料与氧气接触使得其中的部分提质煤发生 不完全燃烧，可以实现对其余固体物料的进一步预热，从而较传统的采用单纯的氧热法或 者电热法生产电石技术相比，本申请采用热解反应提高原料煤的质量，然后采用氧热反应 进一步提高原料显热，不仅可以有效降低原料成本而且由于分别在热解反应过程中和燃烧 反应过程对原料进行预热，使得在冶炼处理过程中只需要消耗少量的能量即可将物料升温 至1700~2200摄氏度发生电石生成反应，因此可以降低能耗，并且在电石冶炼过程中不会 产生大量灰分而富集在电石产物中，即所得到的电石具有较高的品质，另外，本发明将能够 最大限度的利用热解物料和燃烧物料的显热，且该装置设备操作简便。
[0051] 综上，根据本发明的实施例，上述制备电石的系统具有下列优点的至少之一：
[0052] 1、根据本发明的实施例，以中低阶原煤作为原料，大幅降低了原料成本。
[0053] 2、根据本发明的实施例，制备电石的系统采用氧热装置300与冶炼装置400相结 合，先在氧热装置300中将混合物料升温至800~1300摄氏度，而无需燃烧大量燃料，随后在 冶炼装置400中利用电弧放电或燃气燃烧放热，加热升温物料，使其发生电石生产反应，相 对于电热法生产电石，能够充分利用氧热装置300产生的高温物料中含有的显热，节省了冶 炼装置400需要消耗的电能；相对于氧热法生产电石，无需燃烧固体物料放热，升温过程中 无灰分产生，对电石产物的品质影响较小。
[0054] 3、根据本发明的实施例，利用该系统制备电石，可以同时产出热解气、焦油、含有 一氧化碳的尾气等副产物，进而进一步提高了该系统带来的经济效益。
[0055] 在本发明的另一个方面，本发明提出了一种利用前面描述的系统制备电石的方 法。根据本发明的实施例，参考图5，该方法包括：
[0056] S100:热解处理
[0057] 根据本发明的实施例，在该步骤中，利用热解装置对中低阶煤进行热解处理，以便 获得提质煤和热解油气。由此，通过采用中低阶煤作为制备电石的碳基原料，使得该碳基原 料发生热解反应，得到提质煤以及高附加值的热解油气，然后将所得到的提质煤供给至后 续过程中生产电石，较传统制备电石工艺相比，本申请可以显著降低原料成本。
[0058]具体地，在该步骤中，对中低阶煤进行加热处理，使中低阶煤发生热解，产出500~ 800摄氏度的提质煤，同时产生热解油气。由此，可以在产生提质煤的同时，产生具有附加热 值的热解油气，通过后续的冷凝等处理，可以对热解油气中的附加热值进行利用，同时通过 油气分离，产生含有氢气、一氧化碳、甲烷等可燃气体的热解气以及焦油，进而可以提高对 于中低阶煤的利用率，产生的热解气可以并入后续步骤作为燃气使用，也可以引出后作为 化工原料气。而焦油经过处理后可作为重要的化工原料使用。此外，在该步骤中，产出的提 质煤的温度可达到500~800摄氏度，进而可以使提质煤具有一定的显热，从而可以降低后 续步骤中的能耗，进而可以提高该方法制备电石的效率以及效果。
[0059] S200:原料混合
[0060]根据本发明的实施例，在该步骤中，将提质煤以及钙基原料供给至混合装置200中 进行混合，以便获得混合物料。具体地，可以在密闭的混合仓中，即在混合装置200中，将提 质煤与钙基原料进行混合。根据本发明的实施例，钙基原料可以为石灰、石灰石、熟石灰或 者电石渣的一种或上述钙基原料的混合物。本领域技术人员可以根据实际情况以及用了制 备提质煤的中低阶煤的具体种类和成分，选择适当的钙基原料与提质煤进行混合。例如，根 据本发明的实施例，钙基原料中氧化钙的含量可以为不低于92wt%，提质煤中固定碳的含 量可以不低于84%wt%。并且可以将提质煤和钙基原料按照质量比为(0.7~I. I): 1进行混 合。发明人经过深入研究以及大量实验发现，若提质煤和钙基原料的混合物中提质煤比例 过高，则在电石生产中碳基物料过量，抑制电石反应进行，并产生积碳;若比例过低，则在电 石生产中钙基物料过量，电石反应产出的碳化钙较少，导致电石产物品质差。由此，可以在 该步骤中完成含碳原料与钙基原料的混合，并使钙基原料以及提质煤具有适当的比例，以 便提尚后续步骤中的反应效率，进而可以进一步提尚该方法制备电石的效率以及效果。 [00611 S300:燃烧放热
[0062]根据本发明的实施例，在该步骤中，利用氧热装置300使混合物料与含氧气体进行 接触，以便混合物料中的部分提质煤发生不完全燃烧。同时，燃烧过程放出的热量将混合物 料转变为温度为1000~1300摄氏度的高温物料，同时上述不完全燃烧过程产生大量含有一 氧化碳的燃烧尾气。需要说明的是，在本发明中，术语"高温物料"特指混合物料中的提质煤 经过不完全燃烧产生的具有一定温度的混合物料，而高温物料的具体温度不受特别限制。 在本发明中，术语"高温"是指在不完全燃烧放热的同时，这一部分热量被部分燃烧后的提 质煤以及钙基原料吸收，生成的混合物料的温度明显上升。此外，该步骤中含氧气体的具体 种类以及含氧气体中各个组分的含量不受限制，例如，含氧气体可以是空气、富氧空气以及 氧气，本领域技术人员可以根据混合物料中提质煤与钙基原料的具体种类以及质量比选择 适当的气体作为含氧气体，只要能够实现混合原料中提质煤发生不完全燃烧即可。由此，使 该高温物料具有一定的显热，从而可以节省后续步骤的能耗。
[0063] S400 :冶炼处理
[0064]根据本发明的实施例，在该步骤中，利用冶炼装置400,将高温物料送入密闭的腔 室完成冶炼处理，以便获得电石和电石尾气。根据本发明的实施例，在该步骤，高温物料可 以被加热至1700~2300摄氏度，进而高温物料中的钙基原料与含碳原料发生电石生产反 应。具体地，根据本发明的实施例，冶炼装置可以为电炉或燃气熔融炉。当冶炼装置为电炉 时，冶炼过程不涉及含碳物料的燃烧，生成电石产品含灰量少，从而使得所得电石具有较高 的品质，并且发气量高。当冶炼装置为燃气熔融炉时，可以利用氧热装置产生的含有一氧化 碳的尾气与含氧气体燃烧供热，发生电石反应，从而减少了灰分的产生，进而可以在保证电 石产品的质量的同时，节约生产成本。本领域技术人员可以根据实际情况，选择电炉或燃气 熔融炉作为冶炼装置，有利于利用现有生产装置通过结构改进，构成根据本发明实施例的 系统，进而有利于进一步降低该系统的设备成本。
[0065]发明人发现，通过采用中低阶煤作为制备电石的碳基原料，使得该碳基原料发生 热解反应，得到提质煤以及高附加值的热解气和焦油，然后将所得提质煤与钙基原料混合， 可以对钙基原料进行初步预热，接着将该混合物料与氧气接触使得其中的部分提质煤发生 不完全燃烧，可以实现对其余固体物料的进一步预热，从而较传统的采用单纯的氧热法或 者电热法生产电石技术相比，本申请采用热解反应提高原料煤的质量，然后采用氧热反应 进一步提高原料显热，不仅可以有效降低原料成本而且由于分别在热解反应过程中和燃烧 反应过程对原料进行预热，使得在冶炼处理过程中只需要消耗少量的电能即可将物料升温 至1700~2200Γ发生电石生成反应，因此可以降低能耗，并且在电石冶炼过程中不会产生 大量灰分而富集在电石产物中，即所得到的电石具有较高的品质，另外，本发明将能够最大 限度的利用热解物料和燃烧物料的显热，且该装置设备操作简便。
[0066]根据本发明的实施例，参考图6,在将中低阶煤进行热解处理之前，还可以进一步 包括：
[0067] SlO:煤预处理
[0068] 根据本发明的实施例，在该步骤中，在将中低阶煤供给至热解装置100之前，预先 将中低阶煤供给至第一预处理装置500中，利用第一预处理装置500对中低阶煤进行干燥、 破碎和筛分处理。由此，可以预先除去中低阶煤中含有的水分，并通过破碎和筛分处理降低 中低阶煤的粒径，以便提尚后续反应的效率。进而可以进一步提尚利用该方法制备电石的 效率和效果。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对中低阶煤进行干燥、破碎 和筛分处理的具体条件进行选择。
[0069] 此外，根据本发明的一些实施例，参考图7，在将提质煤与钙基原料进行混合之前， 也可以进一步包括：
[0070] S20:钙基原料预处理
[0071]根据本发明的实施例，在该步骤中，在将钙基原料与提质煤进行混合之前，将钙基 原料供给至第二预处理装置600中，利用第二预处理装置600,预先对钙基原料进行焙烧、破 碎和筛分处理。由此，可以将碳酸钙、氢氧化钙等物质在高温下分解为氧化钙，并获得适宜 粒径的钙基原料，提高后续处理中的反应效率。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实 际需要对钙基原料进行焙烧、破碎和筛分处理的具体条件进行选择。
[0072] 为了进一步提高该方法制备电石对原料的利用率并降低生产成本，根据本发明的 实施例，参考图8，该方法还可以进一步包括：
[0073] S500:尾气处理
[0074]在该步骤中，将电石尾气供给至尾气处理装置700中。具体地，尾气处理装置700与 电石尾气出口 420相连，以便将冶炼装置产生的电石尾气排出冶炼装置400并进行处理。由 此，有利于保持冶炼装置中的气压稳定，从而可以实现安全生产。
[0075]综上所述，利用根据本发明实施例的方法制备电石，能够使热解处理与氧热法或 者电热法相结合产生电石产物，因此获得的电石产物中灰分含量少，质量较高。与单纯利用 氧热法生产的电石的发气量(260L/kg左右）相比，利用该方法生产的电石的发气量可以达 至lj295L/kg左右。由于本方法能够充分利用生产过程中热解、燃烧过程放出的热量，因此与 传统电热法工艺相比较，每生产一吨电石能够降低能耗400~700Kwh。此外，利用该方法能 够使用中低阶煤代替兰炭或者焦炭等成本较高的原料进行电石生产，降低原料成本的同时 还能够提供焦油、热解气等副产物，在提高原料利用率并节约能源的同时，还能够产出副产 物以便提高电石生产企业的效益。并且，该方法能够简单地通过对现有的氧热法电石炉或 者电热法电石炉进行改造来实现，进一步降低了利用该方法生产电石所需要的设备成本， 便于推广。
[0076]下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的 实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。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。所用试剂或仪 器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
[0077] 实施例1:
[0078]碳基原料：以中低阶原煤为例，其主要性质见表1。
[0079] 表1碳基原料主要性质
Luuoij 朽整保科：κιy扣久现电^|但心一现瓶百物，见头腦刈屮朽樹％ 料为CaO含量53 %的石灰石。
[0082] 原料预处理：
[0083] (1)干燥:碳基原料采用间接管式滚筒干燥装置，干燥热源为0 . SMPa的饱和蒸汽， 干燥后含碳原料水分为〇. 6 %。
[0084] (2)焙烧:含钙原料采用气基套筒窑装置，焙烧后获得CaO含量92.3.3%的石灰。
[0085] (3)破碎:干燥后含碳原料和石灰分别采用破碎机破碎，破碎后粒度为5~30_。
[0086] (4)热解:破碎后的中低阶原煤采用无热载体旋转床热解，热解温度为650°C，热解 压力为100pa，停留时间为60min，热解产生的荒煤气经由旋转床顶部排出，经冷凝、净化后 获得热解气和焦油，热解产生的提质煤经由螺旋出料机出料，提质煤出料温度约为6 0 0~ 630°C，经由特殊密闭保温设计的热送系统，送至后续混合密闭料仓中。产生的热解产物中 个组分的含量以及提质煤的组成见表2以及表3。
[0087] 表2热解产物产率
[0089]表3提质煤主要性质
Luuy I j 〖b) M甘：热胛广m的従M操热达芏S RH M甘科1? T，与败忤师OT厄的勾狄TO M 合，混合重量比为提质煤:石灰=0.79:1。
[0092] (6)氧热单元:混合均匀后的原料送至预热单元，本单元中通入氧气，部分含碳原 料不完全燃烧放热，将原料升温至1300 °C，同时产出大量一氧化碳尾气。
[0093] (7)电石冶炼：
[0094] 氧热单元产出的高温固体物料送入密闭电炉中，电极电弧放热，将原料升温至 2000°C，发生电石生成反应，反应时间40min，生产吨电石耗电量为2607kwh，电石尾气进入 气体净化、除尘单元，电石产物由下部出料口出料，冷却后破碎。产品电石中含碳化钙 80.2%，发气量298171^。
[0095] 实施例2:
[0096]碳基原料：以某中低阶原煤为例，其主要性质见表4。
[0097] 表4碳基原料主要性质
L0099」钙基原料：可为石灰、石灰石、熟石灰或电石渣之一或混合物，此实施例中钙基物 料为CaO含量53 %的石灰石。
[0100] 原料预处理：
[0101 ] (1)干燥:碳基原料采用间接管式滚筒干燥装置，干燥热源为0 . SMPa的饱和蒸汽， 干燥后含碳原料水分为〇. 6 %。
[0102] (2)焙烧:含钙原料采用气基套筒窑装置，焙烧后获得CaO含量92.3%的石灰。
[0103] (3)破碎:干燥后含碳原料和石灰分别采用破碎机破碎，破碎后粒度为5~30_。
[0104] (4)热解:破碎后的中低阶原煤采用无热载体旋转床热解，热解温度为650 °C，热解 压力为100pa，停留时间为60min，热解产生的荒煤气经由旋转床顶部排出，经冷凝、净化后 获得热解气和焦油，热解产生的提质煤经由螺旋出料机出料，提质煤出料温度约为6 0 0~ 630°C，经由特殊密闭保温设计的热送系统，送至后续混合密闭料仓中。产生的热解产物中 个组分的含量以及提质煤的组成见表5以及表6。
[0105] 表5热解产物产率
Lm09」（5)泯合：热觯严出的提质煤热迗全嵆闭泯合科仓中，与贩伴筛分后的七灰相泯 合，混合重量比为提质煤:石灰=1.07:1。
[0110] (6)氧热单元:混合均匀后的原料送至预热单元，本单元中通入氧气，部分含碳原 料不完全燃烧放热，将原料升温至1300 °C，同时产出大量一氧化碳尾气。
[0111] (7)电石冶炼：
[0112] 氧热单元产出的高温固体物料送入燃气熔融炉中，通入氧热单元产出的一氧化碳 尾气和氧气，燃烧放热，将原料升温至2000 °C，发生电石生成反应，反应时间35min，电石尾 气进入气体净化、除尘单元，电石产物由下部出料口出料，冷却后破碎。产品电石中含碳化 钙79.8%，发气量295L/kg。
[0113] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语"上"、"下"、"顶"、"底"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。
[0114] 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，也可以是电连接或彼此可通讯；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。
[0115] 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。
[0116] 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。
【主权项】
1. 一种制备电石的系统，其特征在于，包括： 热解装置，所述热解装置具有中低阶煤入口、提质煤出口、热解油气出口，且适于将中 低阶煤进行热解处理，以便得到提质煤以及热解油气； 混合装置，所述混合装置具有提质煤入口、钙基原料入口和混合物料出口，所述提质煤 入口与所述提质煤出口相连，且适于将所述提质煤和钙基原料进行混合，以便得到混合物 料； 氧热装置，所述氧热装置具有含氧气体入口、混合物料入口、高温物料出口和尾气出 口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连，且适于在含氧气体存在下，使得所述混合 物料中的部分提质煤不完全燃烧放热，得到高温物料和含有一氧化碳的尾气；以及 冶炼装置，所述冶炼装置具有高温物料入口、电石出口和电石尾气出口，所述高温物料 入口与所述高温物料出口相连，且适于将所述高温物料进行冶炼处理，以便得到电石和电 石尾气。2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括： 第一预处理装置，所述第一预处理装置与所述中低阶煤入口相连，且适于在将所述中 低阶煤进行热解处理之前，对所述中低阶煤进行预处理。3. 根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，进一步包括： 第二预处理装置，所述第二预处理装置与所述钙基原料入口相连，且适于将所述提质 煤与所述钙基原料混合之前，对所述钙基原料进行预处理。4. 根据权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，所述冶炼装置为电炉或燃气熔融 炉。5. -种利用权利要求1~4任一项所述的制备电石的系统制备电石的方法，其特征在 于，包括： (1) 将中低阶煤供给至所述热解装置中进行热解处理，以便得到提质煤和热解油气； (2) 将所述提质煤和钙基原料供给至所述混合装置中进行混合，以便得到混合物料； (3) 将所述混合物料与含氧气体供给至所述氧热装置中进行接触，以便使所述混合物 料中的部分提质煤不完全燃烧放热，得到高温物料和含有一氧化碳的尾气；以及 (4) 将所述高温物料供给至所述冶炼装置中进行冶炼处理，以便得到电石和电石尾气。6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步包括： (5) 在将所述中低阶煤供给至所述热解装置进行热解处理之前，预先将所述中低阶煤 供给至所述第一预处理装置中进行预处理。7. 根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，进一步包括： (6) 在将所述提质煤与所述钙基原料供给至所述混合装置中混合之前，预先将所述钙 基原料供给至所述第二预处理装置中进行预处理。8. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤（1)中，所述提质煤的温度为500~ 800摄氏度。9. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述提质煤和所述钙基原料 按照质量比为(〇.7~1.1): 1进行混合。10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述钙基原料中氧化钙的含量不低于 92wt% ? 任选的，所述提质煤中固定碳的含量不低于84wt%。
【文档编号】C01B31/32GK105858660SQ201610190869
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】张顺利, 路丙川, 刘维娜, 赵小楠, 郑倩倩, 张佼阳, 吴道洪
【申请人】神雾环保技术股份有限公司