一种湿法电石制乙炔联产高比表氢氧化钙及其制备方法

1.本发明属于电石制备乙炔的技术领域，具体涉及一种湿法电石制乙炔联产高比表氢氧化钙及其制备方法。


背景技术：

2.电石与水反应生成乙炔气，电石水解制备乙炔气体时会产生大量电石渣固废，由于运输费较高和电石渣本身杂质种类较多，其综合利用率不高，常常被当作固废进行处理，但是由于电石渣钙质资源含量丰富，可作为优良的二次钙基资源，因此对电石渣进行资源化处理具有广泛的应用前景。
3.电石渣的主要成分为氢氧化钙，在干法烟气脱硫中，常用作吸收剂，研究表明：so2脱除依赖于吸附剂氢氧化钙的物理吸附过程，吸附剂的结构性质如表面积和孔隙率被认为在so2脱除中起重要作用，脱硫反应性能与比表面积相关，比表面积越大，脱硫效果越好，因此制备高比表面积的氢氧化钙对烟气净化及相关方面的应用至关重要，提供具有高表面积、高孔隙率和小粒径的氢氧化钙，对烟气净化及吸附处理相关方面的应用至关重要。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种湿法电石制乙炔联产高比表氢氧化钙及其制备方法，步骤简单，成本低廉，能够得到高比表面积的氢氧化钙。
5.本发明是通过以下技术方案来实现：
6.一种湿法电石制乙炔联产高比表氢氧化钙的制备方法，包括以下步骤：
7.s1：将温度为不大于80℃的电石进行破碎，破碎后进行筛分，得到电石颗粒；
8.s2：将电石颗粒输送至反应器，在反应器内填装混合有表面活性剂的水，搅拌形成浆液状混合物，反应生成乙炔气体和浆液状电石渣；
9.s3：对反应生成的浆液状电石渣从反应器下方排出，并经脱水装置进行脱水处理，对乙炔气体进行净化收集；
10.s4：将脱水后的电石渣输送至喷雾干燥设备进行喷雾干燥，形成细粉状比表面积≥33.5m2/g的高比表氢氧化钙的电石渣。
11.进一步的，所述步骤s1中电石的破碎在多功能高速粉碎机、磨粉机或球磨机中进行粉碎，得到电石的粒径小于150μm。
12.进一步的，所述步骤s2中的表面活性剂包括丙二醇、三乙醇胺、丙三醇、二甘醇、异丙醇中的一种或几种的混合物。
13.进一步的，所述步骤s2中的表面活性剂的质量分数为电石质量的5wt％-20wt％。
14.进一步的，所述步骤s3中乙炔气体从反应器上端管道排出，经净化处理后至气柜存储。
15.进一步的，所述步骤s2中的表面活性剂先加入水中，与水均匀混合后，倒入反应器内进行反应。
16.进一步的，所述步骤s2含有表面活性剂的水与电石的质量比为8-11∶1。
17.进一步的，所述步骤s2中反应器内反应温度为85-90℃。
18.进一步的，所述步骤s4中的喷雾干燥设备采用气流喷雾干燥机。
19.一种湿法电石制乙炔联产的高比表氢氧化钙，基于一种湿法电石制乙炔联产高比表氢氧化钙的制备方法制备得到的比表面积≥33.5m2/g的高比表氢氧化钙的电石渣。
20.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
21.本发明提供一种湿法电石制乙炔联产高比表氢氧化钙及其制备方法，将温度为不大于80℃的电石进行破碎，破碎后进行筛分，得到电石颗粒；将电石颗粒输送至反应器，在反应器内填装混合有表面活性剂的水，搅拌形成将液状混合物，反应生成乙炔气体和浆液状电石渣；对反应生成的浆液状电石渣从反应器下方排出，并经脱水装置进行脱水处理，对乙炔气体进行净化收集；将脱水后的电石渣输送至喷雾干燥设备进行喷雾干燥，形成细粉状比表面积≥33.5m2/g的高比表氢氧化钙的电石渣；本方法操作简单，能够在产生乙炔的同时提高氢氧化钙产物的比表面积，不仅可解决电石渣处置问题，同时还有助于降低高比表氢氧化钙原材料成本，实现二次资源的综合利用；同时本技术生产所得的废物极少，是一个十分经济有效的固废电石渣的利用方法。
附图说明
22.图1为本发明一种湿法电石制乙炔联产高比表氢氧化钙的制备方法流程图；
23.图2为本发明具体实施例中高比表氢氧化钙电镜图；
24.图3为对比例一中采用现有技术制得的低比表氢氧化钙电镜图。
具体实施方式
25.下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
26.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
27.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
28.本发明提供一种湿法电石制乙炔联产高比表氢氧化钙的制备方法，其如图1所示，包括以下步骤：
29.s1：将温度为不大于80℃的电石进行破碎，破碎后进行筛分，得到电石颗粒；
30.s2：将电石颗粒输送至反应器，在反应器内填装混合有表面活性剂的水，搅拌形成浆液状混合物，反应生成乙炔气体和浆液状电石渣；
31.s3：对反应生成的浆液状电石渣从反应器下方排出，并经脱水装置进行脱水处理，对乙炔气体进行净化收集；
32.s4：将脱水后的电石渣输送至喷雾干燥设备进行喷雾干燥，形成细粉状比表面积≥33.5m2/g的高比表氢氧化钙的电石渣。
33.优选的，所述步骤s1中电石的破碎在多功能高速粉碎机、磨粉机或球磨机中进行粉碎，得到电石的粒径小于150μm，粒径过大会使电石与水的反应不完全，粒径过小容易与空气中的水蒸气进行反应且浪费机械破碎成本。
34.优选的，所述步骤s2中的表面活性剂包括丙二醇、三乙醇胺、丙三醇、二甘醇、异丙醇中的一种或几种的混合物，表面活性剂的作用主要为在反应过程中促进颗粒孔隙的形成与发展，并抑制小颗粒的团聚生长。
35.优选的，所述步骤s2中的表面活性剂的质量分数为电石质量的5wt％-20wt％，过多的表面活性剂用量将会覆盖氢氧化钙颗粒已经发展的孔隙，进而影响其比表面积，同时造成制备成本的上升，过少的添加剂用量不利于氢氧化钙颗粒的空隙发展。
36.优选的，所述步骤s3中乙炔气体从反应器上端管道排出，经净化处理后至气柜存储，本技术能够产生乙炔的同时，产生高比表的氢氧化钙，实现联产的目的，进而提高电石渣固废的利用率。
37.优选的，所述步骤s2中的表面活性剂先加入水中，与水均匀混合后，倒入反应器内进行反应。
38.优选的，所述步骤s2含有表面活性剂的水与电石的质量比为8-11∶1。
39.优选的，所述步骤s2中的反应温度为85-90℃。
40.优选的，所述步骤s4中的喷雾干燥设备采用气流喷雾干燥机，具体的，气流喷雾干燥机干燥速度快，操作控制简便，适应连续控制生产，一次干燥成粉，减少粉碎筛分等工序。
41.本发明提供一种湿法电石制乙炔联产的高比表氢氧化钙，由一种湿法电石制乙炔联产高比表氢氧化钙的制备方法制备得到的比表面积≥33.5m2/g的高比表氢氧化钙的电石渣。
42.对比例一
43.原料电石需自然冷却至80℃后送入破碎机进行破碎，然后进行筛分使得电石颗粒小于100目(150μm)。
44.将20g电石颗粒(其碳化钙含量为90％)输送至反应器中，取100ml水进行反应，水石比为10：1，约60℃水从反应器上方缓慢加入，与电石颗粒进行反应，并在反应过程中进行搅拌，反应过程中不断放热使反应温度约为90℃，在反应器下方得到浆液状电石渣，反应生成的乙炔气体从反应器上方管道排出。
45.在反应器内生成浆液状电石渣，产生的浆液状电石渣从反应器下方排出进入收集器，接着将浆液状电石渣供给至脱水装置中进行脱水处理；将脱水后的电石渣输送至喷雾干燥设备进行喷雾干燥，将内部的水分排出，形成细粉，随后得到主要成分为氢氧化钙的电石渣样品。得到氢氧化钙的比表面积为22.290m2/g，比孔容积为0.5594cm3/g，平均孔径为81.950nm，中位粒径(d50)为159.7μm，如图3所示。
46.实施例一
47.原料电石自然冷却至80℃后送入破碎机进行破碎，然后进行筛分使得电石颗粒小于100目(150μm)。
48.将20g电石颗粒(其中碳化钙含量为90％)输送至反应器中，在100ml水中加入以电石的质量计10wt％的三乙醇胺作为表面活性剂，进行反应，水石比为10：1，水从反应器上方缓慢加入，与电石颗粒进行反应，并在反应过程中进行搅拌，反应过程中不断放热使反应温度约为90℃，在反应器下方得到浆液状电石渣，反应生成的乙炔气体从反应器上方管道排出。
49.在反应器内生成浆液状电石渣，产生的浆液状电石渣从反应器下方排出进入收集器，接着将浆液状电石渣供给至脱水装置中进行脱水处理；将脱水后的电石渣输送至喷雾干燥设备进行喷雾干燥，将内部的水分排出，形成细粉，随后得到主要成分为氢氧化钙的电石渣样品；得到氢氧化钙的比表面积为51.684m2/g，比孔容积为0.5178cm3/g，平均孔径为40.07nm，中位粒径(d50)为56.85μm，如图2所示。
50.实施例二
51.原料电石需自然冷却至80℃后送入破碎机进行破碎，然后进行筛分使得电石颗粒小于100目(150μm)。
52.将20g电石颗粒(其中碳化钙含量为90％)输送至反应器中。在100ml水中加入以电石的质量计15wt％的三乙醇胺作为表面活性剂，进行反应，水石比为10，水从反应器上方缓慢加入，与电石颗粒进行反应，并在反应过程中进行搅拌，反应过程中不断放热使反应温度约为90℃，在反应器下方得到浆液状电石渣，反应生成的乙炔气体从反应器上方管道排出。
53.在反应器内生成浆液状电石渣，产生的浆液状电石渣从反应器下方排出进入收集器，接着将浆液状电石渣供给至脱水装置中进行脱水处理；将脱水后的电石渣输送至喷雾干燥设备进行喷雾干燥，将内部的水分排出，形成细粉，随后得到主要成分为氢氧化钙的电石渣样品。得到氢氧化钙的比表面积为38.312m2/g，比孔容积为0.5291cm3/g，平均孔径为95.57nm，中位粒径(d50)为70.56μm。
54.实施例三
55.原料电石需自然冷却至80℃后送入破碎机进行破碎，然后进行筛分使得电石颗粒小于100目(150μm)。
56.将20g电石颗粒(其中碳化钙含量为90％)输送至反应器中。在100ml水中加入以电石的质量计20wt％的三乙醇胺作为表面活性剂，进行反应，水石比为10，水从反应器上方缓慢加入，与电石颗粒进行反应，并在反应过程中进行搅拌，反应过程中不断放热使反应温度约为90℃，在反应器下方得到浆液状电石渣，反应生成的乙炔气体从反应器上方管道排出。
57.在反应器内生成浆液状电石渣，产生的浆液状电石渣从反应器下方排出进入收集器，接着将浆液状电石渣供给至脱水装置中进行脱水处理；将脱水后的电石渣输送至喷雾干燥设备进行喷雾干燥，将内部的水分排出，形成细粉，随后得到主要成分为氢氧化钙的电石渣样品。得到氢氧化钙的比表面积为33.493m2/g，比孔容积为0.5748cm3/g，平均孔径为68.65nm，中位粒径(d50)为69.11μm。
58.实施例四
59.原料电石需自然冷却至80℃后送入破碎机进行破碎，然后进行筛分使得电石颗粒
小于100目(150μm)。
60.将20g电石颗粒(其中碳化钙含量为90％)输送至反应器中。在100ml水中加入以电石的质量计5wt％的三乙醇胺作为表面活性剂，进行反应，水石比为10，水从反应器上方缓慢加入，与电石颗粒进行反应，并在反应过程中进行搅拌，反应过程中不断放热使反应温度约为90℃，在反应器下方得到浆液状电石渣，反应生成的乙炔气体从反应器上方管道排出。
61.在反应器内生成浆液状电石渣，产生的浆液状电石渣从反应器下方排出进入收集器，接着将浆液状电石渣供给至脱水装置中进行脱水处理；将脱水后的电石渣输送至喷雾干燥设备进行喷雾干燥，将内部的水分排出，形成细粉，随后得到主要成分为氢氧化钙的电石渣样品。得到氢氧化钙的比表面积为39.926m2/g，比孔容积为0.3156cm3/g，平均孔径为39.52nm，中位粒径(d50)为58.41μm。
62.实施例五
63.原料电石需自然冷却至80℃后送入破碎机进行破碎，然后进行筛分使得电石颗粒小于100目(150μm)。
64.将20g电石颗粒(其中碳化钙含量为90％)输送至反应器中。在100ml水中加入以电石的质量计10wt％的三乙醇胺和5wt％的丙二醇作为表面活性剂，进行反应，水石比为10，水从反应器上方缓慢加入，与电石颗粒进行反应，并在反应过程中进行搅拌，反应过程中不断放热使反应温度约为90℃，在反应器下方得到浆液状电石渣，反应生成的乙炔气体从反应器上方管道排出。
65.在反应器内生成浆液状电石渣，产生的浆液状电石渣从反应器下方排出进入收集器，接着将浆液状电石渣供给至脱水装置中进行脱水处理；将脱水后的电石渣输送至喷雾干燥设备进行喷雾干燥，将内部的水分排出，形成细粉，随后得到主要成分为氢氧化钙的电石渣样品。得到氢氧化钙的比表面积为45.371m2/g，比孔容积为0.5182cm3/g，平均孔径为52.53nm，中位粒径(d50)为55.41μm。
66.通过对比例一和实施例一可以看出，添加添加剂后主要成分为氢氧化钙的电石渣的比表面积从22.290m2/g增长到了51.684m2/g，粒径从159.7μm降低到了56.85μm，因而本发明所使用的方法可有效提高电石渣的比表面积以及减小电石渣的粒径。
67.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。