专利名称：干法制备乙炔的两步反应装置的制作方法
技术领域：
本实用新型与干法制备乙炔的装置有关，特别与干法制备乙炔的两步反应装置 有关。
技术背景
乙炔(C2H2)是重要的有机化工原料，我国目前主要采用电石法生产乙炔，聚氯
乙烯(PVC)行业的乙炔用电石量占全国电石总用量的90%以上，年电石消耗量在 IOOO万吨以上。
电石乙炔的生产工艺，多年來由于电石乙炔反应的特殊性， 一直采用湿法工艺 技术，即将电石放置于10倍以上的水环境中进行水合反应，电石以块状物的形态 静置于水中，在大容量的水环境中进行长时间的反应，利用强放热和产气鼓泡的功 能，使水局部湍流起来，以去掉电石表面反应产物消石灰(Ca(OH)2)，并不断更新电 石的反应面，从而达到完全反应的目的。在水环境中反应，解决了乙炔易燃易爆的 生产安全问题和反应水的冷却问题。但湿法生产技术， 一方面需要大量的水参与反 应，另一方面又需要大量的能耗将水从泥浆状的电石渣中分离出来，生产过程中同 时伴随着水资源问题、环境污染问题以及电石渣再利用问题等。
干法乙炔技术主要是反应后得到的副产物电石渣为干粉，在节能、节水、环境 保护以及电石渣再利用等方面凸显了优势，是PVC行业得以持续发展的重要课题， 被列入了 "国家鼓励发展的环境保护技术目录"。
近几年，也有一些科研单位和企业从事干法乙炔的研发工作，据报导称，主要 有两种形式， 一种主反应器为罐体多层塔盘喷淋式，要求电石制备为细颗粒(< 4mm),主要问题是1、电石粉碎过细易潮解，损失太大；2、细粉反应时过于激 烈，容易发生意外；3、罐体容积大，危险性增高。第二种主反应器为等速卧式双 螺旋喷淋式，主要问题是1、等速双螺旋搅拌不能自清理，不能强制更新电石颗 粒的反应面，反应效率不高；2、由于搅拌器不能自清理，易结块、堵塞。以上两 种主反应器，都停留在不具备自清理功能的非强制性动态反应的研发阶段。 实用新型内容-
本实用新型目的是为了克服以上不足，提供一种能连续生产，效率高，节水，安全性好的干法制备乙炔的两步反应装置。 本实用新型目的是这样来实现的
本实用新型干法制备乙炔的两步反应装置包括料斗，与料斗出料口相通的至少 两个串连的料钟，第一反应器，第二反应器，料钟上有带蝶阀的料钟进料口、料钟 出料口、氮气进口、空气出口，第一反应器中有含与料钟出料口相通的第一进料口、 第一出料口及第一乙炔出气口的壳体，受电机带动的第一差速动力头，位于壳体内 的有受第一差速动力头带动的高速搅拌轴和低速搅拌轴的第一搅拌器，高、低速搅 拌轴上设置按不同螺旋角排列的叶片以实现差速转动捏合，第二反应器中有含与第 一反应器第一出料口相通的第二进料口及第二出料口的锥形壳体，受电机带动的第 二差速动力头，位于锥形壳体内的第二搅拌器，第二搅拌器中有通过低速空心轴受 第二差速动力头带动的低速公转的拐臂、通过高速中心轴及与高速中心轴连接的行 星螺旋圆锥齿轮副受第二差速动力头带动的高速自转的锥形搅拌轴，第一反应器的 第一乙炔出气口和第二反应器的第二乙炔出气口分别与第一水封罐和第二水封罐 连通，第一反应器壳体上有带进水口和出水口的第一冷却水夹套，第二反应器壳体 上有带进水口和出水口的第二冷却水夹套，通过水量调节，控制反应器内的反应温 度。
上述的第--反应器壳体上有氮气入口、第一爆破泄放口，第二反应器壳体上有 氮气入口 、第二爆破泄放口 ，第一爆破泄放口和第二爆破泄放口与安全水封罐连通， 达到安全泄放的目的，第一、二反应器上的氮气入口是用于新投料时，用氮气置换 空气用。
上述的第二反应器第二出料口处有进料口与之连通的往复筛，往复筛中有受电 机带动的偏心往复连杆机构，受偏心往复连杆机构带动的筛体，筛体内相对进料口 位置斜置的筛网，筛体上有筛上物出料口、筛下物出料口，筛上物出料口、筛下物 出料口分别与筛上物螺旋输送机、筛下物螺旋输送机相通，循环器上分别有与筛上 物螺旋输送机出料口和料斗相通的筛上物进料口、筛上物放料口，循环器可采用斗 提机或螺旋提升机等。
上述的第一反应器的第一乙炔出气口处和第二反应器的第二乙炔出气口处分 别有调节电石制备乙炔的转化率的备用进水口，使其转化率最大化。
电石水合反应的特点
根据电石水合反应方程式
CaC2+2H20 — C2H2+Ca(OH)2+127.19J/mol
电石一旦与水接触，即发生强烈水合反应，产生乙炔并放出大量的热量(一般 工业电石分解时放出的热量为397Kcal/Kg)，生成物乙炔和Ca(OH)2微溶于水。反应的激烈程度(反应速度)与以下几个方面有关
① 、与电石纯度有关电石是氧化钙和焦碳在电炉中溶炼得到的块状产物，其 有效成份并非均匀分布。纯度高的电石水合反应速度快，纯度低的电石水合反应速
度'te。
② 、与电石块状大小有关相同纯度的电石，块状(颗粒)大的反应速度慢， 块状(颗粒)小的反应速度快；
③ 、与电石颗粒表面水合反应产物Ca(OH)2能否被即时去除有关若反应产物 不能从电石表面去除，而复盖积累在电石表面，对反应不利；
、与反应温度条件有关反应温度条件必须得到控制，反应温度过高(》100 °C)，反应水汽化，对反应不利；
、与反应水的纯度有关含钙量高和含乙炔量高的水，参与电石反应的速度 慢，含钙量低和含乙炔量低的水，参与电石反应的速度快。
电石和乙炔的危险性
① 、电石在空气中容易吸潮分解，并产生乙炔气体；
② 、电石遇水能产生强放热反应，使反应环境急骤升温；
③ 、电石中含有杂质硅铁，硅铁间或硅铁与其它金属(主要指黑色金属)的碰 撞容易产生火花，引起意外爆炸；
、乙炔为易燃易爆气体纯乙炔与空气混合能形成爆炸气体，纯乙炔在空气 中含量的爆炸范围为2.3 81%;
⑤、乙炔与氧气混合容易产生爆炸，与水蒸汽混合不易产生爆炸；
◎、纯乙炔的比重U.171Kg/m3)比空气U.293Kg/m3)略低，在空气中容易 向上漂浮，扩散；
⑦、纯乙炔应避免长期与金属铜接触、生成乙炔——铜的化合物,该化合物也是 乙炔气意外爆炸的不安全因素。
本实用新型工作时，新物料(电石颗粒)经料斗、料钟，通过氮气置换后送入 给料螺旋机，由给料螺旋机连续输送到第一反应器，完成第一反应。反应后的物料 连续输送到第二反应器，完成第二反应并经储存后连续输送到往复筛进行筛分，筛 上物经筛上物输送机及循环器回送到料斗，筛下物(电石渣干粉)经筛下物螺旋输 送机输送到包装设备。
本实用新型装置中关键的是第一反应器，第二反应器。第一反应器为双轴螺旋
差速捏合机是根'据本申请人已获取的专利《双轴差速逆向旋转螺旋副》(专利号
ZL00244986. 2)为原理按照电石水合反应的特点和安全生产的要求设计的专用反应
5器。该反应器同时具有捏合、粉碎、搅拌、输送、自清理、夹套换熱等功能，能满 足第一反应段的工艺条件要求。在水气环境中，对颗粒表面进行强制性更新，而自 身搅拌器又能得到清理，从而创造了良好的反应环境，.最大限度满足纯度高的电石 在短时间内完成水合反应，反应过程中急骤产生的热量可通过夹套换热传导到反应 器外部。
第二反应器为行星螺旋锥形反应器，该反应器以行星公、自转锥形螺旋提升为 原理，使不同含水量、不同颗粒度的物料得到充分搅拌，满足其缓慢反应的要求。 该反应器还具有储料、送料、夹套冷却以及渣气分离以及气压受物料密封等功能， 设备整体气密性好，能满足第二反应段的工艺条件和停留时间较长的要求，并安置 有能满足安全泄放的爆破泄放口。
本实用新型能连续生产，效率高，节水，安全性好。
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图1为本实用新型装置结构示意图。
图2为料钟结构示意图。
图3为第一反应器结构示意图。
图4为图3的A—A剖视图。
图5为第二反应器结构示意图。
图6为往复筛结构示意图。
具体实施方式
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参见图1，本实用新型干法制备乙炔的两步反应装置包括料斗1，两个串连的第 一料钟2、第二料钟3，给料螺旋输送机4，第一反应器5，第二反应器6，往复筛 7,筛上物螺旋输送机8，筛下物螺旋输送机9，循环器IO (可采用斗提机或螺旋提 升机等)，第一水封罐ll，第二水封罐12，安全水封罐47。
如图2所示，第一料钟2进料口与料斗相连处装有第一蝶阀13，第一料钟上有 带开关的进气口 dl、出气口 a4。第二料钟进料口与第一料钟出料口连接处装有第二 蝶阀14，底部为出料口 15。第二料钟上装有带开关的进气口 d2。第一、第二料钟 2、 3为双锥形容器，装料及氮气置换过程如下
(1) 、关闭蝶阀14,开启蝶阀13，电石经料斗1、蝶阀13进入料钟2，在此过 程中，料钟2内的空气经进气口dl充入的氮气稀释；
(2) 、当经粉碎后粒度为15 25mm的电石颗粒至少占整个电石颗粒的85y。的电石 颗粒装满料钟2后，关闭蝶阀13，经进气口dl充入的氮气，对料钟内的空气进行 三次置换，置换出来的空气由出气口 a4排出，最终达到料钟2内的空气被氮气尽可能完全置换的目的含氧量<0.5%;
(3) 、料钟2内的空气被氮气完全置换后，开启蝶阀14，电石进入料钟3，经料 钟3及出料口 15连续排出。
(4) 、进气口 d2为全流程设备开机前氮气置换用口 。
参见图3、图4，第一反应器是以《双轴差速逆向旋转螺旋副》(专利号 ZL00244986.2)为原理，包含通过给料螺旋输送机4与第二料钟出料口相通的含第 一进料口 16、第一出料口 17、第一乙炔出气口al、 a2，第一爆破泄放口 bl、主进 水口 cl、备用进水口 c2，氮气入口 d2、 d3的壳体18，电机为动力的差速动力头19， 搅拌器20中的将高转速动力传递给搅拌轴21,将低转速传递给搅拌轴22，两根搅 拌轴上设置按不同螺旋角排列的叶片，高转速轴的螺旋叶片23与低转速轴的螺旋 叶片24实现差速捏合搅拌的性能，对搅拌的固-液相物质达到强制动态反应，且搅 拌螺旋叶片相互能自清理的目的。壳体18外装有含冷却水进、出口fl、 f2的第一 冷却水夹套25。
开机前，反应容器内的空气经氮气口 d2、 d3充入的氮气稀释后，由出气口al、 a2排出，最终达到置换的目的。
电石颗粒由进料口 16连续进入，反应水由主进水口 cl连续喷淋进入。经搅拌 反应，产生的乙炔气由出气口 al、 a2送入第一水封罐。反应物质经出料口 17连续 排出。反应温度由冷却水经夹套进、出水口fl、 f2带出。
参见图1、图5,第二反应器是以行星公、自转螺旋提升为原理的行星螺旋锥 形反应器，包含与第一反应器第一料口相通的第二进料口 26和带流量阀27的第二 出料口 28及第二爆破泄放口 b2、备用进水口 C3、氮气入口 d4、出气口 a3的锥形 壳体29。电机为动力的第二差速动力头30,将低转速动力通过搅拌器31中空心轴 32传递给存在公转的拐臂33，将高转速动力通过中心轴34并经行星螺旋圆锥齿轮 35、传动轴36和行星螺旋圆锥齿轮37传递给存在自转的锥形螺旋搅拌轴38，搅拌 器31在锥形壳体29内进行公、自转运行，使被搅拌的固-液相物质达到周向运动流 B、螺旋提升运动流C、向下轴流D的三元运动流场的反应状态。锥形壳体29外装 有含冷却水进出口 D、 f4的第二冷却水夹套46。
给料螺旋输送机、第一反应器，第二反应器中与物料接触的部分采用不锈钢制成。
开机前，反应容器内的空气经氮气口 d3、 d4充入的氮气稀释，后由出气口a3 排出，最终达到置换的目的。
经第一反应器出来的反应物料由进料口 26连续进入，必要时，反应水由备用进水口c3连续喷淋进入。经搅拌反应，产生的乙炔气由出气口 a3送入水封。反应 物质经流量阀27控制，再由出料口28连续排出。反应温度由冷却水经夹套进出水 口 D、 f4带出。
参见图6，往复筛以包含电机29为动力的偏心往复连杆机构40为动力，带动 筛体41作往复运动，物料经进料口 42进入斜置的筛网43，对物料进行筛分。筛上 物经筛上物出料口 44出料，筛下物经筛下物出料口 45出料。
参见图1，新物料(电石颗粒)经料斗1、料钟2、 3，通过氮气置换后送入给 料螺旋机4，由给料螺旋机4连续输送到第一反应器5，完成第一反应。反应后的 物料连续输送到第二反应器6,完成第二反应并经储存后连续输送到往复筛7进行 筛分，筛上物经筛上物输送机8及循环器10回送到料斗1，筛下物(电石渣干粉) 经筛下物螺旋输送机9输送到包装设备(流程外装置)。
第一反应器产生的乙炔经al、 a2 口送到水封罐11，第二反应器产生的乙炔经 a3 口送到第二水封罐12。第一反应器的爆破泄放口 bl和第二反应器的爆破泄放口 b2将非正常情况下泄爆的气体经安全水封罐47排放到大气中。水封罐ll、 12出口 的乙炔气合并后输送到气柜(流程外装置)。
反应用水(清水)经主进水口cl、送入第一反应器5。必要时，经备用进水口 C2、 C3分别送入到第一反应器5和第二反应器6。
上述实施例是对本实用新型的上述内容作进一歩的说明，但不应将此理解为本 实用新型上述主题的范围仅限于上述实施例。凡基于上述内容所实现的技术均属于 本实用新型的范围。
权利要求1、干法制备乙炔的两步反应装置，其特征在于包括料斗，与料斗出料口相通的至少两个串连的料钟，第一反应器，第二反应器，料钟上有带蝶阀的料钟进料口、料钟出料口、氮气进口、空气出口，第一反应器中有含与料钟出料口相通的第一进料口、第一出料口及第一乙炔出气口的壳体，受电机带动的第一差速动力头，位于壳体内的有受第一差速动力头带动的高速搅拌轴和低速搅拌轴的第一搅拌器，高、低速搅拌轴上设置按不同螺旋角排列的叶片以实现差速转动捏合，第二反应器中有含与第一反应器第一出料口相通的第二进料口及第二出料口的锥形壳体，受电机带动的第二差速动力头，位于锥形壳体内的第二搅拌器，第二搅拌器中有通过低速空心轴受第二差速动力头带动的低速公转的拐臂、通过高速中心轴及与高速中心轴连接的行星螺旋圆锥齿轮副受第二差速动力头带动的高速自转的锥形搅拌轴，第一反应器的第一乙炔出气口和第二反应器的第二乙炔出气口分别与第一水封罐和第二水封罐连通，第一反应器壳体上有带进水口和出水口的第一冷却水夹套，第二反应器壳体上有带进水口和出水口的第二冷却水夹套。
2、 如权利要求1所述的干法制备乙炔的两步反应装置，其特征在于第一反应 器壳体上有氮气入口、第一爆破泄放口，第二反应器壳体上有氮气入口、第二爆破 泄放口，第一爆破泄放口和第二爆破泄放口与安全水封罐连通。
3、 如权利要求1或2所述的干法制备乙炔的两步反应装置，其特征在于第二 反应器第二出料口处有进料口与之连通的往复筛，往复筛中有受电机带动的偏心往 复连杆机构，受偏心往复连杆机构带动的筛体，筛体内相对进料口位置斜置的筛网， 筛体上有筛上物出料口、筛下物出料口，筛上物出料口、筛下物出料口分别与筛上 物螺旋输送机、筛下物螺旋输送机相通，循环器上分别有与筛上物螺旋输送机出料 口和料斗相通的筛上物进料口、筛上物放料口。
4、 如权利要求1或2所述的干法制备乙炔的两步反应装置，其特征在于第一 反应器的第一乙炔出气口处和第二反应器的第二乙炔出气口处分别有调节电石制 备乙炔的转化率的备用进水口 。
专利摘要本实用新型提供了一种干法制备乙炔的两步反应装置，包括料斗，与料斗相通的料钟，第一反应器，第二反应器，第一反应器中有壳体，受电机带动的第一差速动力头，位于壳体内的有受第一差速动力头带动的高速搅拌轴和低速搅拌轴的第一搅拌器，高、低速搅拌轴上设置按不同螺旋角排列的叶片以实现差速转动捏合，第二反应器中有壳体，受电机带动的第二差速动力头，位于锥形壳体内的受第二差速动力头带动的低速公转的拐臂和存在高速自转的锥形搅拌轴的第二搅拌器，第一反应器壳体上有带进出水口的第一冷却水夹套，第二反应器壳体上有带进出水口的第二冷却水夹套。能连续生产，效率高，节水，安全性好。
文档编号C07C11/00GK201161986SQ200720081218
公开日2008年12月10日 申请日期2007年9月25日 优先权日2007年9月25日
发明者周凤举 申请人:周凤举