制备电石的装置的制作方法

本实用新型涉及化工领域。具体地，本实用新型涉及制备电石的装置。
背景技术：
：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。然而，目前制备电石的技术仍有待改进。技术实现要素：本实用新型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，本实用新型提出一种制备电石的装置。该制备电石的装置能够充分利用热量，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。需要说明的是，本实用新型是基于发明人的下列发现而得到的：电石生产工艺主要有电热法和氧热法。电热法采用固定床—块状原料—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℃)，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。本实用新型的发明人经过大量实验发现，将氧热法以及燃气熔融法耦合在一起，以碳基原料与钙基原料为生产原料，混合投入制备电石的装置后，在预处理单元中部分碳基原料与含氧气体发生不完全燃烧放热，加热物料，使物料升温，同时产生大量富含一氧化碳气体的高温尾气，随后高温物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物料加热，以便得到电石。由此，该制备电石的装置能够充分利用热量，从而可以显著降低生产成本，另外所得电石具有较高的品质。本实用新型提出了制备电石的装置。根据本实用新型的实施例，该制备电石的装置包括：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：物料入口，所述物料入口设在所述预处理单元上；第一含氧气体入口，所述第一含氧气体入口设在所述预处理单元上；第一尾气出口，所述第一尾气出口设在所述预处理单元上；预处理物料出口，所述预处理物料出口设在所述预处理单元上；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，根据本实用新型实施例的制备电石的装置能够充分利用热量，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。具体地，上述制备电石的装置还可以具有下列附加技术特征：具体地，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。具体地，所述电石反应单元为燃气熔融炉。具体地，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，由燃气入口通入电石反应单元，节约燃料成本。本实用新型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，或通过本实用新型的实践了解到。附图说明本实用新型的上述和/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：图1显示了根据本实用新型一个实施例的制备电石的装置结构示意图；图2显示了根据本实用新型另一个实施例的制备电石的装置结构示意图；图3显示了根据本实用新型又一个实施例的制备电石的装置结构示意图；以及图4显示了根据本实用新型一个实施例的利用制备电石的装置制备电石的方法流程示意图。具体实施方式下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。在本实用新型中，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实用新型中的具体含义。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“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。本实用新型提出了一种制备电石的装置。根据本实用新型的实施例，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。根据本实用新型的具体实施例，在竖直方向上，预处理单元100可以位于电石反应单元200的上方。由此，预处理单元中产生的预处理物料可以在自身重力的作用下落至电石反应单元中进行反应，从而不需要额外的传输装置，进而可以降低设备成本。根据本实用新型的实施例，预处理单元100上可以设有物料入口110、第一含氧气体入口120、第一尾气出口130和预处理物料出口140。根据本实用新型的具体实施例，物料入口110可以设在预处理单元100上，且适于向预处理单元100中供给含有碳基原料和钙基原料的混合物料。具体地，物料入口110可以设于预处理单元100的顶端。根据本实用新型的具体实施例，第一含氧气体入口120可以设在预处理单元100上，且适于向预处理单元100中供给含氧气体，以便使得混合物料中的部分碳基原料在预处理单元100中与含氧气体接触发生不完全燃烧，产生的热量对其余原料进行预热，同时产生富含一氧化碳的高温气体。具体地，第一含氧气体入口120可以有多个，并且多个第一含氧气体入口120可以设在预处理单元100的侧壁上，例如，多个第一含氧气体入口120可以对称设置在预处理单元100的侧壁上。根据本实用新型的具体实施例，第一尾气出口130可以设在预处理单元100上，且适于将生成的富含一氧化碳的尾气排出预处理单元100。具体地，第一尾气出口130可以为多个，并且多个第一尾气出口130可以设在预处理单元100的侧壁上，例如，多个第一尾气出口130可以对称设在预处理单元100的侧壁上。根据本实用新型的具体实施例，预处理物料出口140可以设在预处理单元100上，且适于将预处理物料排出预处理单元100。具体地，预处理物料出口140可以设在预处理单元100上的底端。根据本实用新型的实施例，电石反应单元200内具有反应空间201。根据本实用新型的实施例，电石反应单元200上可以设有第二含氧气体入口210、预处理物料入口220、第二尾气出口230、电石出口240以及燃气入口250。根据本实用新型的具体实施例，第二含氧气体入口210设在电石反应单元200上，且适于向反应空间201中供给含氧气体。具体的，第二含氧气体入口210可以有多个，并且多个第二含氧气体入口210设在电石反应单元200的侧壁上，例如，多个第二含氧气体入口210可以对称设在电石反应单元200的侧壁上。根据本实用新型的具体实施例，预处理物料入口220与预处理物料出口140相连，并且预处理物料入口220可以设在电石反应单元200上，适于将预处理物料供给至反应空间201中。具体地，预处理物料入口220可以设在电石反应单元200的顶端。根据本实用新型的具体实施例，第二尾气出口230可以设在电石反应单元200上，且适于将生成的电石尾气排出反应空间201。具体地，第二尾气出口230可以有多个，并且多个第二尾气出口230可以设在电石反应单元200的顶端，例如，多个第二尾气出口230可以对称设置在电石反应单元200的顶端。根据本实用新型的具体实施例，电石出口240可以设在电石反应单元200上，且适于将生成的电石排出反应空间201。具体地，电石出口240可以有多个，并且多个电石出口240可以设在电石反应单元200的侧壁上，例如，多个电石出口240可以对称设在电石反应单元200的侧壁上。根据本实用新型的具体实施例，燃气入口250可以设在电石反应单元200上，且适于向反应空间201中供给燃气。由此，通过该燃气入口向反应空间中供给燃气，使得该燃气燃烧为反应空间供热。具体的，燃气入口250可以有多个，并且多个燃气入口250设在电石反应单元200的侧壁上，例如，多个燃气入口250可以对称设在电石反应单元200的侧壁上。发明人发现，采用碳基原料和钙基原料作为制备电石的原料，由物料入口投入预处理单元中，部分碳基原料与从含氧气体入口通入的含氧气体接触发生不完全燃烧放热，同时产生富含一氧化碳的高温尾气。放出的热量可加热物料，无需燃烧大量碳基原料即可将原料升温至600～1000摄氏度，得到预处理物料，因此仅会产生少量灰分，对电石产物品质影响较小，即所得到的电石具有较高的品质。其次，将预处理物料送入电石反应单元中，供给的燃气和含氧气体通过燃烧放热为电石生成过程供热，不存在燃烧大量固体物料产生大量灰分而富集在电石产物中，影响电石品质的问题，并且较以往采用电炉相比，采用本实用新型的制备电石的装置的能耗较低。此外，将预处理单元设置于反应单元的上方，有效地使上部预处理单元和下部的电石反应单元有机结合一体，利用重力作用使物料依次通过预处理单元和电石反应单元，而不需要额外添加装置使物料通过不同单元，从而降低了设备成本，还可以最大限度的利用高温预处理物料显热，且操作简便。根据本实用新型的实施例，在将含有钙基原料和碳基原料的混合物料供给至预处理单元之前，可以预先对钙基原料和碳基原料分别进行干燥、焙烧、破碎等预处理过程。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对干燥、焙烧和破碎等预处理的条件进行选择，例如破碎后的原料粒度可以为5～15mm。根据本实用新型的实施例，对原料中钙基原料和碳基原料的添加比例不作严格限定，只要能够发生反应，以便得到电石即可。根据本实用新型的具体实施例，原料中碳基原料和钙基原料的质量比为1.1:1，根据本实用新型的另一具体示例，碳基原料中固定碳含量为84.1％，钙基原料中氧化钙的含量为92.4％。发明人经过大量实验优化得到上述重量比。其中，添加适当过量的碳基原料，以便能够使部分碳基原料发生不完全燃烧放热，以便提供热量。根据本实用新型的实施例，第一和第二含氧气体的提供方式并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本实用新型的具体实施例，第一和第二含氧气体可以分别独立地以氧气、富氧空气以及空气的至少一种方式提供。由此，第一含氧气体能够与部分碳基原料发生不完全燃烧，产生的大量热量以加热其余的固体，从而在预处理单元中无需燃烧大量固体物料即可满足需求，故仅产生少量灰分，对电石产物的品质影响较小，而电石反应单元中的燃气在第二含氧气体存在下燃烧，从而为制备电石过程供热。根据本实用新型的另一个具体实施例，第一和第二含氧气体的入口可以为喷嘴结构。根据本实用新型的实施例，碳基原料的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本实用新型的具体实施例，碳基原料可以选自原煤、兰炭、焦炭或混合物的至少一种。根据本实用新型的实施例，钙基原料的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本实用新型的具体实施例，钙基原料可以为石灰、石灰石、熟石灰以及电石渣的至少一种。根据本实用新型的实施例，该电石反应单元可以为燃气熔融炉。现有技术多数采用电石炉生产电石，即指利用电石炉的电极电弧放热，以达到加热的目的。发明人经过大量实验发现，燃气熔融炉以燃烧气体燃料作为热量来源，由于气体燃料的成本远低于电能的成本，所以采用燃气熔融炉作为电石反应单元能够显著降低成本。此外，现有生产中也有利用氧热法生产电石，即指利用含碳原料不完全燃烧放出的热量供给电石生成反应的发生。然而不完全燃烧放出的热量较少，需要燃烧大量含碳原料才能够达到热量的需求，即直接通过燃烧大量含碳原料以使原料达到较高温度，例如1900～2200摄氏度。然而，该方法不仅需要燃烧大量原料，提高了生产成本，还会在燃烧过程中产生大量灰分，并且产生的灰分附着在电石表面或者内部，影响电石的品质。根据本实用新型的实施例，预处理单元仅需将原料加热至相对较低的温度，即600～1000摄氏度，从而减少了灰分的产生，然后在反应空间中利用气体燃料燃烧放出的热量对预处理物料进一步加热，气体燃料的燃烧产物主要是气体物质，不会产生灰分，保证了电石的品质，同时还充分利用了高温预处理物料中蕴含的大量显热，降低了生产成本。根据本实用新型的实施例，本实用新型对通入燃气入口的燃气不作严格限定，只要能够起到加热作用即可，根据本实用新型的具体实施例，通入燃气入口的燃气可以为天然气等可燃气体。由此，在电石反应单元中通过供给燃气为电石生成过程供热，不存在燃烧产生大量灰分而富集在电石产物中的问题，并且较以往采用电炉相比，采用本实用新型的制备电石的装置的能耗较低。根据本实用新型的实施例，从第一尾气出口及第二尾气出口排出的气体还需要进行后续处理，包括冷凝、分离以及净化处理。由第一尾气出口排出的富含高温一氧化碳的尾气，可用作燃料或化工原料气。参考图2，根据本实用新型的实施例，制备电石的装置进一步包括：高温阀门300，根据本实用新型的具体实施例，高温阀门300设在预处理物料出口140处，且分别与预处理物料出口140和预处理物料入口220相连。具体的，通过控制高温阀门300的开闭，可以控制预处理物料进入反应空间中。参见图3，根据本实用新型的实施例，该制备电石的装置进一步包括：风机400，该风机400分别与第一尾气出口130和燃气入口250相连，且适于将由第一尾气出口排出的高温富含一氧化碳气体的尾气供给至反应空间201作为燃气使用。具体的，风机可以通过气体管线分别与第一尾气出口和燃气入口相连，通过该风机，能够使预处理单元的高温尾气进入反应空间，与含氧气体接触燃烧放热，为电石反应提供大量的热量，达到能量循环利用的目的，节约燃料以降低生产成本。为了方便理解，下面对采用本实用新型实施例的制备电石的装置制备电石的过程进行详细描述。具体地，将含有钙基原料和碳基原料的混合物料由物料入口投入到预处理单元中，部分碳基原料发生不完全燃烧，该反应为放热反应，放出的大量热量能够用于对固体加热，无需燃烧大量碳基原料即可使原料升温至600～1000摄氏度，故仅产生少量的灰分，对电石产物的品质影响较小，同时该过程还可以副产大量富含一氧化碳的高温尾气。接着，开启高温阀门，使预处理单元得到的高温预处理物料依次通过预处理物料出口及预处理物料入口进入反应空间，同时从第二含氧气体入口供给含氧气体以及从燃气入口供给燃气，燃气在反应空间中遇含氧气体燃烧放热，对高温预处理物料进行加热，使高温预处理物料升温至1900～2200摄氏度，发生电石生成反应，获得电石。此外，风机可以通过气体管线分别与第一尾气出口和燃气入口相连，通过该风机，能够使预处理单元的高温尾气进入反应空间，与含氧气体接触燃烧放热，为电石反应提供大量的热量，达到能量循环利用的目的，节约燃料以降低生产成本。进一步地，为方便理解，下面将对利用本实用新型的制备电石的装置制备电石的方法进行详细描述。根据本实用新型的实施例，参见图4，该方法包括：S100：将含有碳基原料和钙基原料的混合物料通过物料入口供给至预处理单元中，部分碳基原料与由第一含氧气体入口通入的第一含氧气体发生不完全燃烧根据本实用新型的实施例，将含有碳基原料和钙基原料的混合物料通过物料入口、第一含氧气体通过第一含氧气体入口分别供给至预处理单元中，以便使得部分碳基原料发生不完全燃烧，产生富含一氧化碳气体的高温尾气和预处理物料。发明人发现，在预处理单元中，部分碳基原料遇含氧气体发生不完全燃烧，放出热量以加热其余原料，同时产生大量富含一氧化碳的高温尾气。由此，在预处理单元中无需燃烧大量碳基原料即可将原料升温至600～1000摄氏度，得到预处理物料，因此仅会产生少量灰分，对电石产物品质影响较小，即所得到的电石具有较高的品质。S200：将预处理物料、第二含氧气体、燃气分别供给至反应空间中，燃气与第二含氧气体燃烧放出热量，以便使得另一部分碳基原料与钙基原料发生电石反应根据本实用新型的实施例，将预处理物料经预处理物料入口、第二含氧气体经第二含氧气体入口、燃气经燃气入口分别供给至反应空间中，燃气与第二含氧气体燃烧放出热量，以便使得另一部分碳基原料与钙基原料发生电石反应，获得电石。根据本实用新型的具体示例，电石反应时间可以为25～50分钟。发明人发现，将高温预处理物料送入电石反应单元，利用燃气与第二含氧气体燃烧放出的热量对预处理物料进一步加热，使其发生电石反应，产生电石。根据本实用新型的具体示例，在步骤S100中，预处理物料的温度为600～1000摄氏度，在步骤S200中，电石的温度为1900～2200摄氏度。由此，可以在显著提高电石品质的同时降低能耗。根据本实用新型的实施例，该制备电石的方法进一步包括：采用风机将富含高温一氧化碳的尾气经燃气入口供给至反应空间，以便作为燃气使用。根据本实用新型的具体示例，风机通过气体管线分别与第一尾气出口和燃气入口相连。通过该风机，能够使预处理单元产生的高温的富含一氧化碳的尾气进入反应空间，与含氧气体接触燃烧放热，为电石反应提供大量的热量，达到能量循环利用的目的，节约燃料以降低生产成本。将含有钙基原料和碳基原料的混合物料由物料入口投入到预处理单元中，部分碳基原料发生不完全燃烧，该反应为放热反应，放出的大量热量能够用于对其余固体加热，无需燃烧大量碳基原料即可使原料升温至600～1000摄氏度，故仅产生少量的灰分，对电石产物的品质影响较小，同时该过程还可以副产大量富含一氧化碳的高温尾气。接着，开启高温阀门，使预处理单元得到的高温预处理物料依次通过预处理物料出口及预处理物料入口进入反应空间，同时从第二含氧气体入口供给含氧气体以及从燃气入口供给燃气，燃气在反应空间中遇含氧气体燃烧放热，对高温预处理物料进行加热，使高温预处理物料升温至1900～2200摄氏度，发生电石生成反应，获得电石。此外，风机可以通过气体管线分别与第一尾气出口和燃气入口相连，通过该风机，能够使预处理单元的高温尾气进入反应空间，与含氧气体接触燃烧放热，为电石反应提供大量的热量，达到能量循环利用的目的，节约燃料以降低生产成本。综上，根据本实用新型的实施例，上述制备电石的装置具有下列优点的至少之一：1、根据本实用新型的实施例，制备电石的装置设有风机，能够将从第一尾气出口排出的富含一氧化碳的高温尾气通入反应空间燃烧，以便为反应空间提供较多的热量，降低燃料成本。2、根据本实用新型的实施例，预处理单元仅需要将原料升温至600～1000摄氏度，无需燃烧大量固体物料供电石生成反应需求，故仅产生少量灰分，对电石产物的品质影响较小。3、根据本实用新型的实施例，利用燃气熔融炉作为电石反应单元，燃气燃烧放热，供电石反应需求，不存在燃烧固体物料产生灰分从而富集到电石产物中，进而不会影响电石品质。4、根据本实用新型的实施例，将上部的预处理单元和下部的电石反应单元有机结合为一体，有利于上部产出的预处理物料直接进入电石反应单元中，能够最大限度的利用预处理物料显热，且该装置操作简便。下面将结合实施例对本实用新型的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本实用新型，而不应视为限定本实用新型的范围。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。实施例在该实施例中，利用下列制备电石的装置和方法制备电石：1、制备电石的装置该制备电石的装置包括：2个设置于预处理单元顶部的物料入口；2个设置于预处理单元底部的预处理物料出口；4对分别对称设置于预处理单元侧壁上的第一含氧气体入口；1对对称设置于预处理单元侧壁上的第一尾气出口；5对分别对称设置于电石反应单元侧壁上的第二含氧气体入口；5对分别对称设置于电石反应单元侧壁上的燃气入口；1对分别对称设置于电石反应单元侧壁上的电石出口；以及1对分别对称设置于电石反应单元上部的第二尾气出口。2、制备电石的原料该制备电石的原料包括含92.4％CaO的石灰以及兰炭，兰炭与石灰的质量比为1.1:1，其中兰炭的主要成分如表1所示。表1兰炭的主要成分成分含量状态全水14.2％收到基固定碳84.1％干基挥发分7.4％干基灰分8.5％干基3、制备电石的方法通过如下步骤制备电石：将石灰和兰炭混合均匀后通过物料入口送至预处理单元，从含氧气体喷嘴通入氧气，部分兰炭不完全燃烧放热，以加热其余原料至800℃左右，得到高温预处理物料。同时产生大量高温富含一氧化碳的尾气，可作为燃料或化工原料气。高温预处理物料经由预处理单元底部开启的高温阀门下落至底部燃气熔融炉中，利用风机将由第一尾气出口排出的尾气通入燃气入口，将氧气由第二含氧气体入口通入燃气熔融炉中，尾气燃烧放热，将物料升温至2000℃，发生电石生成反应，反应时间30min，尾气由第二尾气出口排出，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79.13％，发气量294.5L/kg。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实用新型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。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。当前第1页1 2 3