熔池稳定后，继续向下炉炉膛中按0.65:1的重量比加入10毫米以上的块状半焦和氧化钙原料。其加入的重量比与上炉中粉状原料的重量比维持在0.8:1左右。
[0048]维持上炉进料中煤粉和氧化钙1.5:1的重量比不变，将其加料量调整为额定加入量的60%。使用氮气将粉状原料密相输送到上炉的多通道喷口，喷口中同时按照1.2:1的重量比配入纯度为80%的氧气。上炉内煤粉燃烧维持其炉膛温度在1800 — 2000°C。上炉中燃烧反应后的液态渣流入下炉中进一步升温反应，并延长下炉的出料时间到2h。上下炉同时进料反应时，每一吨原料煤可产0.45吨左右的电石，其纯度为75%左右，电石产气量约为280L/kgo
[0049]本工艺相对现有的工艺和装置具有如下创新点:
[0050]1.现有电石工业生产装置都是电弧供热，而目前提出的氧化热电石装置都是煤粉燃烧供热，本发明首次提出了煤粉气流床燃烧和电弧联合供热的方式，实现了两种技术的嫁接整合。该装置中煤粉和氧化钙经气流床反应器和电弧反应器两段反应生成电石，气流床反应器内的粉煤燃烧热提供反应所需的大部分热量，如此较现行的电弧炉大大减少了电能消耗，降低了生产成本。电弧反应器提供高达2200°C的高温稳定热源，使气流床反应器中未反应的原料反应完全，并对所得电石产品升温调质，如此可使产品品质高于常规氧热法产品，又回避了氧热法装置中高温段耐火材料易被氧化侵蚀的难题，使装置的投资降低寿命延长。
[0051]2.氧热法电石炉使用粉状原料时的加料问题一直都解决不好，比如专利CN201210569784.0中因粉状原料与电石气逆向流动而出现了粉状原料在反应器上部打旋及被电石气带出反应器的问题。借鉴目前成熟的气流床煤气化炉，本发明采用了上炉中生成的热烟气与熔融产物通过落料筒同向流入下炉的方案。这样既避免了粉状原料加料不畅的问题，又促进了熔融物的流动。
[0052]本工艺及装置相对于现有工艺和装置的优势如下:
[0053]1.上炉和下炉都有成熟的工业装置可供借鉴，因此该电石联合反应器相较氧热法电石炉的开发与建造难度都大大降低。
[0054]2.目前密闭电弧炉生产电石工艺只能使用5mm以上的块状原料，造成了大量粉状原料的浪费，本装置使用粉状原料进料可实现含碳原料和含钙原料的全部有效利用。另外降低固体原料的粒度有利于物料间的接触传质，有利于增大反应器中的反应强度，并降低碳化钙的起始反应温度，可有效降低电石生产的能耗。
[0055]3.要得到碳化钙纯度在70%以上的电石就需要使反应器内达到近1900 — 2200°C的高温，此高温条件下使用的耐火材料主要是碳素砖，但碳素砖难以承受氧热工艺下炉内氧气的高温侵蚀，这是氧热法电石炉开发的最大难题，而且目前难以有效解决。本发明将氧热法电石炉的高温反应段(2000 — 2300°C)使用成熟的电弧反应器代替，有效回避了耐火材料的问题，从而大大降低开发难度和投资费用。
【主权项】
1.一种生产电石的联合反应器，其特征在于:包括上炉和下炉，所述上炉的底部设置有落料筒(11)，物料自上炉顶部落入到落料筒(11)内进而进入到下炉炉膛(14)内，并在下炉炉膛(14)内形成落料区;所述下炉安装有三相电极，当发生电弧时，所述下炉安装有三相电极，电极产生的电弧所形成的高温区延伸到物料落下时形成的落料区中心。2.根据权利要求1所述的一种生产电石的联合反应器，其特征在于:所述上炉炉顶设置有多通道喷口(6)，粉状物料和氧气通过该多通道喷口(6)进入到上炉炉膛(7)内；所述多通道喷口为多层套管结构，中心管是煤粉与粉状含钙原料的进料通道(I)，最外层是冷却水通道形成的水冷套筒(3)，进料通道和水冷套筒之间的环形腔是助燃氧气通道(2);所述多通道喷口的底部安装有气体旋转叶片，用于强化氧气与中心套管中粉体的混合，使燃烧更充分。3.根据权利要求1所述的一种生产电石的联合反应器，其特征在于:所述上炉与下炉的中心轴线重合，通过上炉的落料筒相连;所述上炉的炉膛采用热壁形式以减少煤粉燃烧的热量损耗，其内壁结构依次为耐火层(8)和保温层(9)，该耐火层和保温层固定在钢制的上炉外壳(10)内；所述上炉的上部和下部外径均小于炉膛中部位置的外径，呈两头小中间大的结构，所述落料筒设置在上炉的下部，且落料筒的底部设置有喇叭形扩口，以扩大液态落料的分布面积。4.根据权利要求1所述的一种生产电石的联合反应器，其特征在于:所述下炉为圆形结构，包括炉盖(13)和炉膛(14)，所述炉盖(13)的主体是纵横交叉的水冷却的空心钢梁(15),在冷却水钢梁间预留有电极插孔和加料孔;三个所述电极插孔的位置为以炉盖中心为圆心的圆周上，在每个电极的周围还开设有多个加料口(17)，用于在开工时颗粒煤和氧化钙等的添加和调节;所述电极插孔和加料口周边分别配有密封用的电极密封圈(19)和加料管密封圈(20)，所述下炉炉盖与上炉的落料筒的连接处通过石墨密封圈(18)密封。5.根据权利要求1所述的一种生产电石的联合反应器，其特征在于:所述下炉的主体是保温层(21)包裹的耐火砖层(22)，在下炉的炉底铺有一层碳素砖层(23)，以承受高温液态电石的侵蚀;所述下炉整体通过底座工字钢(25)支撑在耐火混凝土 (26)上，在下炉的炉体侧壁上部开有电石尾气排出口(27)，侧壁下部开有液态电石流出口(28)。6.—种生产电石的联合反应工艺，其特征在于:采用煤粉气流床燃烧和电弧反应联合生产电石，其中，气流床反应的粉煤燃烧提供反应所需的大部分热量，含碳原料和含钙原料吸热生成液态的碳化钙和电石气，未完全反应的原料随液态的碳化钙和电石气一起进入到电弧反应器，电弧反应提供的热量使气流床反应中未完全反应的原料反应完全。7.根据权利要求6所述的一种生产电石的联合反应工艺，其特征在于:当原料进入到气流床反应器之前，电弧反应器首先提供电石液熔池，电石液熔池的形成过程为:含碳原料和含钙原料在电弧反应器内，通过电极电弧热的作用形成电石液熔池。8.根据权利要求6所述的一种生产电石的联合反应工艺，其特征在于:在流化床反应器内，煤粉燃烧使炉膛的温度维持在1700?1900°C，在电弧反应器内，电极的电弧热使温度进一步升高至2100?2300°C。9.根据权利要求6所述的一种生产电石的联合反应工艺，其特征在于:所述流化床反应器内的具体过程为:含碳原料和含钙原料在氮气气氛下充分流化，然后与富氧空气混合燃烧，产生大量的热量，没有燃烧的含碳原料和含钙原料吸收钙热量后反应生成液态的碳化钙和电石气;其中，含碳原料和含钙原料干燥至含水量为0.6-1.2%；所述富氧空气是指氧气含量高于80 %的空气;所述含碳原料为半焦、焦炭、贫煤或无烟煤;含钙原料为氧化钙、氢氧化钙、电石渣或碳酸钙。10.根据权利要求6所述的一种生产电石的联合反应工艺，其特征在于:所述上炉燃烧和反应过程中生成的热烟气与熔融反应物同向流入下炉，然后由下炉导出反应器，以促进熔融物的流动，避免逆向流动时粉状原料被电石气带出。
【专利摘要】本发明提供了一种生产电石的联合反应器及生产方法，反应器包括上炉和下炉，所述上炉的底部设置有落料筒，该落料筒深入到下炉炉膛内，所述上炉的顶部设置有多通道喷口以供原料煤和氧气进入到上炉内进行反应；所述下炉安装有电极，该电极的安装位置保证三相电极的电弧区与上炉的落料区相切。该装置中煤粉和氧化钙经气流床反应器和电弧反应器两段反应生成电石，气流床反应器内的粉煤燃烧热提供反应所需的大部分热量，较现行的电弧炉大大减少了电能消耗，降低了生产成本。电弧反应器提供2200℃左右的高温稳定热源，使气流床反应器中未反应的原料反应完全，并对所得电石产品升温调质，如此可使产品品质高于常规氧热法产品，又回避了氧热法装置中高温段耐火材料易被氧化侵蚀的难题，使装置的投资降低寿命延长。
【IPC分类】C01B31/32, C07C11/24, C07C1/00
【公开号】CN105600784
【申请号】CN201510589761
【发明人】郑化安, 陈刚
【申请人】陕西煤业化工技术研究院有限责任公司
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年9月16日