制備電石的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了制備電石的系統(tǒng)。具體地，該系統(tǒng)包括：熱解裝置，所述熱解裝置具有中低階煤入口、提質(zhì)煤出口、熱解油氣出口；混合裝置，所述混合裝置具有提質(zhì)煤入口、鈣基原料入口和混合物料出口，所述提質(zhì)煤入口與所述提質(zhì)煤出口相連；氧熱裝置，所述氧熱裝置具有含氧氣體入口、混合物料入口、高溫物料出口和尾氣出口，所述混合物料入口與所述混合物料出口相連；以及冶煉裝置，所述冶煉裝置具有高溫物料入口、電石出口和電石尾氣出口，所述高溫物料入口與所述高溫物料出口相連。通過氧熱裝置與冶煉裝置結(jié)合，可以降低冶煉裝置能耗并保證制備出的電石具有較高的質(zhì)量。
【專利說明】
制備電石的系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型涉及化工領(lǐng)域。具體地，本實用新型涉及制備電石的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 電石學名碳化鈣，無色晶體，主要用于生產(chǎn)乙炔氣，曾被稱為"有機合成工業(yè)之 母"。乙炔是重要的化工原料，主要用于生產(chǎn)聚氯乙烯基和醋酸乙烯基產(chǎn)品，我國PVC產(chǎn)品 70%的生產(chǎn)原料乙炔來自于電石，電石對我國的經(jīng)濟發(fā)展具有十分重要的作用，近十余年 來的產(chǎn)量不斷增長，2013年產(chǎn)量達2200萬噸以上。
[0003] 然而，目前制備電石的系統(tǒng)仍有待改進。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 本申請是基于發(fā)明人對以下事實和問題的發(fā)現(xiàn)和認識作出的：
[0005] 目前制備電石的技術(shù)中，普遍存在能耗高、生產(chǎn)成本高的缺點，成為電石生產(chǎn)中的 巨大阻礙。發(fā)明人經(jīng)過深入研究發(fā)現(xiàn)，這是由于目前電石生產(chǎn)工藝主要采用電熱法和氧熱 法，電熱法采用電弧加熱的方法，由于塊狀原料接觸面積小，嚴重限制了原料熱傳遞過程， 使得工業(yè)反應(yīng)需在高溫下進行（2000~2300攝氏度），每噸電石（純度80.6%)的電耗高達 3250kw/h，是名副其實的"高耗能"產(chǎn)業(yè)。并且，目前的電熱法對原料要求較高，通常需要使 用優(yōu)質(zhì)的塊狀蘭炭或者焦炭以及塊狀石灰，進而增加了利用電熱法制備電石的原料成本。 而氧熱法是在有氧氣條件下，部分含碳燃料燃燒，產(chǎn)生熱量加熱剩余的碳和石灰，使其反應(yīng) 生成電石，氧熱法能夠全部替代電能，但是由于單位含碳燃料不完全燃燒的放熱量較小，故 需要燃燒大量含碳燃料供給熱量，產(chǎn)生較多灰分富集到電石產(chǎn)物中，極大影響電石產(chǎn)物品 質(zhì)。
[0006] 本實用新型旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本實 用新型提出一種制備電石的系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過對中低階煤進行熱解處理獲得提質(zhì)煤，然后 將該提質(zhì)煤用于生產(chǎn)電石，進而降低了生產(chǎn)電石的原料成本；同時該方法將氧熱法與電石 生產(chǎn)相結(jié)合，能夠有效利用氧熱法獲得的產(chǎn)物中的顯熱，降低電石生產(chǎn)能耗，從而進一步降 低了利用該系統(tǒng)制備電石的成本。
[0007] 本實用新型提出了一種制備電石的系統(tǒng)。具體地，該系統(tǒng)包括:熱解裝置，所述熱 解裝置具有中低階煤入口、提質(zhì)煤出口、熱解油氣出口，且適于將中低階煤進行熱解處理， 以便得到提質(zhì)煤以及熱解油氣;混合裝置，所述混合裝置具有提質(zhì)煤入口、鈣基原料入口和 混合物料出口，所述提質(zhì)煤入口與所述提質(zhì)煤出口相連，且適于將所述提質(zhì)煤和鈣基原料 進行混合，以便得到混合物料;氧熱裝置，所述氧熱裝置具有含氧氣體入口、混合物料入口、 高溫物料出口和尾氣出口，所述混合物料入口與所述混合物料出口相連，且適于在含氧氣 體存在下，使得所述混合物料中的部分提質(zhì)煤不完全燃燒放熱，得到高溫物料和含有一氧 化碳的尾氣；以及冶煉裝置，所述冶煉裝置具有高溫物料入口、電石出口和電石尾氣出口， 所述高溫物料入口與所述高溫物料出口相連，且適于將所述高溫物料進行冶煉處理，以便 得到電石和電石尾氣。由此，利用該系統(tǒng)制備電石可以采用中低階煤作為原料，并通過氧熱 裝置與冶煉裝置結(jié)合，可以利用氧熱裝置中產(chǎn)生的高溫物料的顯熱，進而可以降低冶煉裝 置能耗并保證制備出的電石具有較高的質(zhì)量，進而可以進一步提高利用該系統(tǒng)制備電石的 能源利用率。
[0008] 具體地，該系統(tǒng)進一步包括:第一預(yù)處理裝置，所述第一預(yù)處理裝置與所述中低階 煤入口相連，且適于在將所述中低階煤進行熱解處理之前，對所述中低階煤進行預(yù)處理。由 此，可以提高后續(xù)熱解裝置的熱解效率以及效果，進而可以進一步提高利用該系統(tǒng)制備電 石的效率以及效果。
[0009] 具體地，該系統(tǒng)進一步包括:第二預(yù)處理裝置，所述第二預(yù)處理裝置與所述鈣基原 料入口相連，且適于將所述提質(zhì)煤與所述鈣基原料混合之前，對所述鈣基原料進行預(yù)處理。 由此，可以提高后續(xù)通過冶煉裝置進行冶煉處理時鈣基原料的反應(yīng)效率，進而可以提高該 系統(tǒng)制備電石的效率以及效果。
[0010] 具體地，所述冶煉裝置為電爐或燃氣熔融爐。由此，可以利用電熱法或氧熱法完成 冶煉處理。當冶煉裝置為電爐時，冶煉過程不涉及含碳物料的燃燒，生成電石產(chǎn)品含灰量 少，發(fā)氣量高。當冶煉裝置為燃氣熔融爐時，可以利用氧熱裝置產(chǎn)生的含有一氧化碳的尾氣 與含氧氣體燃燒供熱，發(fā)生電石反應(yīng)，從而減少了灰分的產(chǎn)生，進而可以在保證電石產(chǎn)品的 質(zhì)量的同時，節(jié)約生產(chǎn)成本。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況，選擇電爐或燃氣熔融爐作 為冶煉裝置，有利于利用現(xiàn)有的生產(chǎn)裝置，通過簡單結(jié)構(gòu)改進得到根據(jù)本實用新型實施例 的系統(tǒng)，進而有利于進一步降低該系統(tǒng)的設(shè)備成本。
【附圖說明】
[0011] 圖1顯示了根據(jù)本實用新型一個實施例的制備電石的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0012] 圖2顯示了根據(jù)本實用新型另一個實施例的制備電石的系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)圖；
[0013] 圖3顯示了根據(jù)本實用新型又一個實施例的制備電石的系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)圖；
[0014] 圖4顯示了根據(jù)本實用新型又一個實施例的制備電石的系統(tǒng)的部分結(jié)構(gòu)圖；
[0015] 圖5顯示了利用本實用新型一個實施例的制備電石的系統(tǒng)制備電石的方法的流程 示意圖；
[0016] 圖6顯示了利用本實用新型另一個實施例的制備電石的系統(tǒng)制備電石的方法的流 程不意圖；
[0017] 圖7顯示了利用本實用新型又一個實施例的制備電石的系統(tǒng)制備電石的方法的流 程示意圖；以及
[0018] 圖8顯示了利用本實用新型又一個實施例的制備電石的系統(tǒng)制備電石的方法的流 程不意圖。
[0019] 附圖標記：
[0020] 熱解裝置100:
[0021] 低階煤入口 110,提質(zhì)煤出口 120,熱解油氣出口 130;
[0022] 混合裝置200:
[0023] 提質(zhì)煤入口 210，鈣基原料入口 220，混合物料出口 230;
[0024] 氧熱裝置300:
[0025] 含氧氣體入口 320，混合物料入口 310，高溫物料出口 340，尾氣出口 330;
[0026] 冶煉裝置400:
[0027] 高溫物料入口 410，電石出口 430，電石尾氣出口 420;
[0028] 第一預(yù)處理裝置500;
[0029] 第二預(yù)處理裝置600;
[0030] 尾氣處理裝置700。
【具體實施方式】
[0031] 下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出。下面通過 參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新 型的限制。
[0032] 本實用新型提出了一種制備電石的系統(tǒng)。根據(jù)本實用新型的實施例，參考圖1，該 系統(tǒng)包括:熱解裝置100、混合裝置200、氧熱裝置300以及冶煉裝置400。由此，利用熱解裝置 100對原料煤進行熱解處理，以便降低利用該系統(tǒng)制備電石對于原料煤質(zhì)量的要求，從而可 以節(jié)約成本;此外，該系統(tǒng)可以利用氧熱裝置300與冶煉裝置400將氧熱處理以及電熱處理 結(jié)合，并在冶煉裝置400中產(chǎn)出電石，進而在節(jié)約了能源并對物料中的顯熱加以利用的同 時，保證了產(chǎn)出的電石中灰分含量少、發(fā)氣量高，進而進一步提高了利用該系統(tǒng)制備電石的 效率以及效果。
[0033] 為了方便理解，下面對該系統(tǒng)中的各個裝置進行詳細描述。
[0034]根據(jù)本實用新型的實施例，熱解裝置100具有低階煤入口 110、提質(zhì)煤出口 120和熱 解油氣出口 130。具體地，低階煤入口 110用于向熱解裝置100中供給中低階煤原料，在熱解 裝置100內(nèi)部進行熱解反應(yīng)，以便獲得提質(zhì)煤。該提質(zhì)煤可以具有500~800攝氏度的溫度， 并從提質(zhì)煤出口 120排出熱解裝置100,同時產(chǎn)生含有熱解氣以及焦油的熱解油氣副產(chǎn)物。 其中，熱解油氣中含有焦油以及氫氣、一氧化碳、甲烷等可燃性氣體，熱解油氣從熱解油氣 出口 130排出熱解裝置100,經(jīng)過后續(xù)冷凝等處理，分離為焦油和燃氣，可以作為燃氣或經(jīng)過 處理后作為化工原料使用。為了進一步對熱解油氣中的顯熱加以利用，熱解油氣出口 130可 以設(shè)置在熱解裝置100的上部，以便產(chǎn)生的熱解油氣在熱解裝置中自下而上流動后從上部 排出，進而可以對熱解裝置100中的中低階煤以及生產(chǎn)的提質(zhì)煤進行加熱，提高熱解裝置熱 利用效率。需要說明的是，熱解裝置100的具體類型不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根 據(jù)中低階煤的具體類型以及后續(xù)裝置對于提質(zhì)煤的具體要求進行選擇，只要能夠滿足使中 低階煤發(fā)生熱解反應(yīng)并生成提質(zhì)煤即可。例如，根據(jù)本實用新型的一個實施例，可以選用無 熱載體旋轉(zhuǎn)床完成熱解反應(yīng)生成提質(zhì)煤以及熱解油氣。由此，可以通過熱解裝置100對中低 階煤進行處理并獲得提質(zhì)煤，進而可以降低利用該系統(tǒng)生產(chǎn)電石的原料成本，此外熱解裝 置100中生成的熱解氣以及焦油副產(chǎn)物還可以進一步提高利用該系統(tǒng)制備電石的經(jīng)濟效 益。
[0035]根據(jù)本實用新型的實施例，混合裝置200具有提質(zhì)煤入口 210、鈣基原料入口 220和 混合物料出口 230。具體地，根據(jù)本實用新型的實施例，提質(zhì)煤入口 210與提質(zhì)煤出口 120相 連，以便將熱解裝置100中生成的提質(zhì)煤供給至混合裝置200中。鈣基原料入口 220向混合裝 置200中供給鈣基原料，以便將鈣基原料與提質(zhì)煤進行混合。其中，鈣基原料可以為石灰、石 灰石、熟石灰或者電石渣的一種或上述鈣基原料的混合物。根據(jù)本實用新型的實施例，鈣基 原料的具體成份以及鈣基原料與提質(zhì)煤的具體混合比例不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可 以根據(jù)生成提質(zhì)煤的具體中低階煤種類以及成份，選擇適當?shù)拟}基原料以及鈣基原料與提 質(zhì)煤的混合比例。例如，根據(jù)本實用新型的一個實施例，可以按照提質(zhì)煤和鈣基原料的質(zhì)量 比為(0.7~1.1):1進行混合。發(fā)明人經(jīng)過深入研究以及大量實驗發(fā)現(xiàn)，若提質(zhì)煤和鈣基原 料的混合物中提質(zhì)煤比例過高，則在電石生產(chǎn)中碳基物料過量，抑制電石反應(yīng)進行，并產(chǎn)生 積碳;若比例過低，則在電石生產(chǎn)中鈣基物料過量，電石反應(yīng)產(chǎn)出的碳化鈣較少，導致電石 產(chǎn)物品質(zhì)差。例如，根據(jù)本實用新型的實施例，在鈣基原料中，氧化鈣的含量可以為不低于 92wt%，，提質(zhì)煤中固定碳的含量可以為不低于84wt%。完成混合后的混合物料由混合物料 出口 230排出混合裝置200。由此，可以由混合裝置200將鈣基原料以及提質(zhì)煤混合均勻，進 而可以提高后續(xù)裝置的處理效率，從而進一步調(diào)高利用該系統(tǒng)制備電石的效率以及效果。 [0036]根據(jù)本實用新型的實施例，氧熱裝置300具有含氧氣體入口 320、混合物料入口 310、高溫物料出口 340和尾氣出口 330。具體地，根據(jù)本實用新型的實施例，混合物料入口 310與混合物料出口 230相連，以便將排出混合裝置200的混合物料供給至氧熱裝置300中。 含氧氣體入口 320用于向氧熱裝置中供給含氧氣體，以便混合物料在含氧氣體的存在下發(fā) 生不完全燃燒。具體地，根據(jù)本實用新型的實施例，含氧氣體可以是空氣、富氧空氣以及氧 氣，具有一定溫度的混合物料與上述含氧氣體接觸，混合物料中的一部分提質(zhì)煤發(fā)生不完 全燃燒并放熱，將混合物料的溫度加熱至1000~1300攝氏度生成高溫物料，同時生成含有 一氧化碳的尾氣。高溫物料從高溫物料出口 340排出氧熱裝置并進入后續(xù)裝置中進行處理。 含有一氧化碳的尾氣從尾氣出口330中排出，經(jīng)過處理后可作為化工原料氣或燃料。由此， 可以利用氧熱裝置300獲得高溫物料，進而可以節(jié)省后續(xù)裝置能耗，并且氧熱裝置300中產(chǎn) 生的尾氣還可以作為化工原料氣或燃料加以利用，進而進一步提高了利用該系統(tǒng)制備電石 的經(jīng)濟效益。
[0037] 根據(jù)本實用新型的實施例，冶煉裝置400具有高溫物料入口 410、電石出口 430和電 石尾氣出口 420。具體地，高溫物料入口 410與高溫物料出口 340相連，以便將高溫物料供給 至冶煉裝置中。冶煉裝置400采用電弧電極放電或燃氣燃燒放熱的方式，將高溫物料加熱至 1700~2200攝氏度，以便高溫物料發(fā)生電石生產(chǎn)反應(yīng)，產(chǎn)生電石以及電石尾氣。電石可以通 過電石出口430排出冶煉裝置400,電石尾氣通過電石尾氣出口420排出冶煉裝置400,以便 對電石尾氣進行后處理并加以利用。由此，可以利用冶煉裝置400完成電石生產(chǎn)反應(yīng)，并且 由于冶煉裝置400中的物料為高溫物料，具有一定的溫度，因此節(jié)省了冶煉裝置400加熱物 料以便發(fā)生電石生產(chǎn)反應(yīng)所需的能源。具體地，根據(jù)本實用新型的實施例，冶煉裝置400可 以為電爐或燃氣熔融爐。當冶煉裝置400為電爐時，冶煉過程不涉及含碳物料的燃燒，生成 電石產(chǎn)品含灰量少，從而使得所得電石具有較高的品質(zhì)，并且發(fā)氣量高。當冶煉裝置400為 燃氣熔融爐時，可以利用氧熱裝置300產(chǎn)生的含有一氧化碳的尾氣與含氧氣體燃燒供熱，發(fā) 生電石反應(yīng)，從而減少了灰分的產(chǎn)生，進而可以在保證電石產(chǎn)品的質(zhì)量的同時，節(jié)約生產(chǎn)成 本。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況，選擇電爐或燃氣熔融爐作為冶煉裝置，有利于利用 現(xiàn)有生產(chǎn)裝置通過結(jié)構(gòu)改進，構(gòu)成根據(jù)本實用新型實施例的系統(tǒng)，進而有利于進一步降低 該系統(tǒng)的設(shè)備成本。
[0038]此外，為了進一步提高該系統(tǒng)制備電石的效率以及效果，該系統(tǒng)還可以進一步具 有以下裝置以及單元：
[0039] 根據(jù)本實用新型的實施例，參考圖2,該系統(tǒng)進一步包括第一預(yù)處理裝置500。具體 地，根據(jù)本實用新型的實施例，第一預(yù)處理裝置500與中低階煤入口 110相連，用在將中低階 煤供給至熱解裝置100之前，預(yù)先對中低階煤進行預(yù)處理。具體地，根據(jù)本實用新型的實施 例，預(yù)處理可以包括干燥、破碎和篩分處理。由此，可以除去中低階煤中含有的部分水分，并 降低中低階煤的粒徑，進而可以提高熱解裝置100對于中低階煤的處理效率。本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以根據(jù)實際需求，選擇適當?shù)姆绞揭约安考瓿蓪χ械碗A煤的干燥、破碎和篩分處理。 例如，根據(jù)本實用新型的一個實施例，可以采用間接管式滾筒干燥器對中低階煤進行干燥， 干燥后的中低階煤采用破碎機進行破碎，經(jīng)過篩分器進行篩分并通過與第一預(yù)處理裝置 500相連的中低階煤入口 110供給至熱解裝置100中。由此，可以進一步提高利用該系統(tǒng)制備 電石的效率以及效果。
[0040] 此外，根據(jù)本實用新型的實施例，參考圖3,該系統(tǒng)還可以進一步具有第二預(yù)處理 裝置600。根據(jù)本實用新型的實施例，第二預(yù)處理裝置600與鈣基原料入口 220相連，用于在 提質(zhì)煤與鈣基原料混合之前，預(yù)先對鈣基原料進行預(yù)處理，具體地，根據(jù)本實用新型的實施 例，預(yù)處理可以包括焙燒、破碎和篩分處理。需要說明的是，在第二預(yù)處理裝置600中，對鈣 基原料進行焙燒、破碎和篩分處理的具體方法以及結(jié)構(gòu)單元不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以根據(jù)實際鈣基原料的種類和成份進行選擇。由此，可以將碳酸鈣、氫氧化鈣等物質(zhì)在 高溫下分解為氧化鈣，并獲得適宜粒徑的鈣基原料，提高后續(xù)處理中的反應(yīng)效率。
[0041] 此外，根據(jù)本實用新型的實施例，參考圖4,該系統(tǒng)還可以具有尾氣處理裝置700。 具體地，尾氣處理裝置700與電石尾氣出口 420相連，以便將電石尾氣排出冶煉裝置400并進 行處理。由此，有利于保持冶煉裝置中的氣壓穩(wěn)定，從而可以實現(xiàn)安全生產(chǎn)。
[0042] 發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過采用中低階煤作為制備電石的碳基原料，使得該碳基原料發(fā)生 熱解反應(yīng)，得到提質(zhì)煤以及高附加值的熱解氣和焦油，然后將所得提質(zhì)煤與鈣基原料混合， 可以對鈣基原料進行初步預(yù)熱，接著將該混合物料與氧氣接觸使得其中的部分提質(zhì)煤發(fā)生 不完全燃燒，可以實現(xiàn)對其余固體物料的進一步預(yù)熱，從而較傳統(tǒng)的采用單純的氧熱法或 者電熱法生產(chǎn)電石技術(shù)相比，本申請采用熱解反應(yīng)提高原料煤的質(zhì)量，然后采用氧熱反應(yīng) 進一步提高原料顯熱，不僅可以有效降低原料成本而且由于分別在熱解反應(yīng)過程中和燃燒 反應(yīng)過程對原料進行預(yù)熱，使得在冶煉處理過程中只需要消耗少量的能量即可將物料升溫 至1700~2200攝氏度發(fā)生電石生成反應(yīng)，因此可以降低能耗，并且在電石冶煉過程中不會 產(chǎn)生大量灰分而富集在電石產(chǎn)物中，即所得到的電石具有較高的品質(zhì)，另外，本實用新型將 能夠最大限度的利用熱解物料和燃燒物料的顯熱，且該裝置設(shè)備操作簡便。
[0043] 綜上，根據(jù)本實用新型的實施例，上述制備電石的系統(tǒng)具有下列優(yōu)點的至少之一：
[0044] 1、根據(jù)本實用新型的實施例，以中低階原煤作為原料，大幅降低了原料成本。
[0045] 2、根據(jù)本實用新型的實施例，制備電石的系統(tǒng)采用氧熱裝置300與冶煉裝置400相 結(jié)合，先在氧熱裝置300中將混合物料升溫至800~1300攝氏度，而無需燃燒大量燃料，隨后 在冶煉裝置400中利用電弧放電或燃氣燃燒放熱，加熱升溫物料，使其發(fā)生電石生產(chǎn)反應(yīng)， 相對于電熱法生產(chǎn)電石，能夠充分利用氧熱裝置300產(chǎn)生的高溫物料中含有的顯熱，節(jié)省了 冶煉裝置400需要消耗的電能；相對于氧熱法生產(chǎn)電石，無需燃燒固體物料放熱，升溫過程 中無灰分產(chǎn)生，對電石產(chǎn)物的品質(zhì)影響較小。
[0046] 3、根據(jù)本實用新型的實施例，利用該系統(tǒng)制備電石，可以同時產(chǎn)出熱解氣、焦油、 含有一氧化碳的尾氣等副產(chǎn)物，進而進一步提高了該系統(tǒng)帶來的經(jīng)濟效益。
[0047] 為了方便理解，下面對利用本實用新型提出的制備電石的系統(tǒng)制備電石的方法進 行簡要說明。根據(jù)本實用新型的實施例，參考圖5，該方法包括：
[0048] S100:熱解處理
[0049] 根據(jù)本實用新型的實施例，在該步驟中，利用熱解裝置對中低階煤進行熱解處理， 以便獲得提質(zhì)煤和熱解油氣。由此，通過采用中低階煤作為制備電石的碳基原料，使得該碳 基原料發(fā)生熱解反應(yīng)，得到提質(zhì)煤以及高附加值的熱解油氣，然后將所得到的提質(zhì)煤供給 至后續(xù)過程中生產(chǎn)電石，較傳統(tǒng)制備電石工藝相比，本申請可以顯著降低原料成本。
[0050] 具體地，在該步驟中，對中低階煤進行加熱處理，使中低階煤發(fā)生熱解，產(chǎn)出500~ 800攝氏度的提質(zhì)煤，同時產(chǎn)生熱解油氣。由此，可以在產(chǎn)生提質(zhì)煤的同時，產(chǎn)生具有附加熱 值的熱解油氣，通過后續(xù)的冷凝等處理，可以對熱解油氣中的附加熱值進行利用，同時通過 油氣分離，產(chǎn)生含有氫氣、一氧化碳、甲烷等可燃氣體的熱解氣以及焦油，進而可以提高對 于中低階煤的利用率，產(chǎn)生的熱解氣可以并入后續(xù)步驟作為燃氣使用，也可以引出后作為 化工原料氣。而焦油經(jīng)過處理后可作為重要的化工原料使用。此外，在該步驟中，產(chǎn)出的提 質(zhì)煤的溫度可達到500~800攝氏度，進而可以使提質(zhì)煤具有一定的顯熱，從而可以降低后 續(xù)步驟中的能耗，進而可以提高該方法制備電石的效率以及效果。
[0051 ] S200:原料混合
[0052]根據(jù)本實用新型的實施例，在該步驟中，將提質(zhì)煤以及鈣基原料供給至混合裝置 200中進行混合，以便獲得混合物料。具體地，可以在密閉的混合倉中，即在混合裝置200中， 將提質(zhì)煤與鈣基原料進行混合。根據(jù)本實用新型的實施例，鈣基原料可以為石灰、石灰石、 熟石灰或者電石渣的一種或上述鈣基原料的混合物。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況以 及用了制備提質(zhì)煤的中低階煤的具體種類和成分，選擇適當?shù)拟}基原料與提質(zhì)煤進行混 合。例如，根據(jù)本實用新型的實施例，鈣基原料中氧化鈣的含量可以為不低于92wt%，提質(zhì) 煤中固定碳的含量可以不低于84%wt%。并且可以將提質(zhì)煤和鈣基原料按照質(zhì)量比為(0.7 ~1.1): 1進行混合。發(fā)明人經(jīng)過深入研究以及大量實驗發(fā)現(xiàn)，若提質(zhì)煤和鈣基原料的混合 物中提質(zhì)煤比例過高，則在電石生產(chǎn)中碳基物料過量，抑制電石反應(yīng)進行，并產(chǎn)生積碳;若 比例過低，則在電石生產(chǎn)中鈣基物料過量，電石反應(yīng)產(chǎn)出的碳化鈣較少，導致電石產(chǎn)物品質(zhì) 差。由此，可以在該步驟中完成含碳原料與鈣基原料的混合，并使鈣基原料以及提質(zhì)煤具有 適當?shù)谋壤?，以便提尚后續(xù)步驟中的反應(yīng)效率，進而可以進一步提尚該方法制備電石的效 率以及效果。
[0053] S300:燃燒放熱
[0054]根據(jù)本實用新型的實施例，在該步驟中，利用氧熱裝置300使混合物料與含氧氣體 進行接觸，以便混合物料中的部分提質(zhì)煤發(fā)生不完全燃燒。同時，燃燒過程放出的熱量將混 合物料轉(zhuǎn)變?yōu)闇囟葹?000~1300攝氏度的高溫物料，同時上述不完全燃燒過程產(chǎn)生大量含 有一氧化碳的燃燒尾氣。需要說明的是，在本實用新型中，術(shù)語"高溫物料"特指混合物料中 的提質(zhì)煤經(jīng)過不完全燃燒產(chǎn)生的具有一定溫度的混合物料，而高溫物料的具體溫度不受特 別限制。在本實用新型中，術(shù)語"高溫"是指在不完全燃燒放熱的同時，這一部分熱量被部分 燃燒后的提質(zhì)煤以及鈣基原料吸收，生成的混合物料的溫度明顯上升。此外，該步驟中含氧 氣體的具體種類以及含氧氣體中各個組分的含量不受限制，例如，含氧氣體可以是空氣、富 氧空氣以及氧氣，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)混合物料中提質(zhì)煤與鈣基原料的具體種類以及 質(zhì)量比選擇適當?shù)臍怏w作為含氧氣體，只要能夠?qū)崿F(xiàn)混合原料中提質(zhì)煤發(fā)生不完全燃燒即 可。由此，使該高溫物料具有一定的顯熱，從而可以節(jié)省后續(xù)步驟的能耗。
[0055] S400 :冶煉處理
[0056]根據(jù)本實用新型的實施例，在該步驟中，利用冶煉裝置400,將高溫物料送入密閉 的腔室完成冶煉處理，以便獲得電石和電石尾氣。根據(jù)本實用新型的實施例，在該步驟，高 溫物料可以被加熱至1700~2300攝氏度，進而高溫物料中的鈣基原料與含碳原料發(fā)生電石 生產(chǎn)反應(yīng)。具體地，根據(jù)本實用新型的實施例，冶煉裝置可以為電爐或燃氣熔融爐。當冶煉 裝置為電爐時，冶煉過程不涉及含碳物料的燃燒，生成電石產(chǎn)品含灰量少，從而使得所得電 石具有較高的品質(zhì)，并且發(fā)氣量高。當冶煉裝置為燃氣熔融爐時，可以利用氧熱裝置產(chǎn)生的 含有一氧化碳的尾氣與含氧氣體燃燒供熱，發(fā)生電石反應(yīng)，從而減少了灰分的產(chǎn)生，進而可 以在保證電石產(chǎn)品的質(zhì)量的同時，節(jié)約生產(chǎn)成本。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況，選擇 電爐或燃氣熔融爐作為冶煉裝置，有利于利用現(xiàn)有生產(chǎn)裝置通過結(jié)構(gòu)改進，構(gòu)成根據(jù)本實 用新型實施例的系統(tǒng)，進而有利于進一步降低該系統(tǒng)的設(shè)備成本。
[0057]發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過采用中低階煤作為制備電石的碳基原料，使得該碳基原料發(fā)生 熱解反應(yīng)，得到提質(zhì)煤以及高附加值的熱解氣和焦油，然后將所得提質(zhì)煤與鈣基原料混合， 可以對鈣基原料進行初步預(yù)熱，接著將該混合物料與氧氣接觸使得其中的部分提質(zhì)煤發(fā)生 不完全燃燒，可以實現(xiàn)對其余固體物料的進一步預(yù)熱，從而較傳統(tǒng)的采用單純的氧熱法或 者電熱法生產(chǎn)電石技術(shù)相比，本申請采用熱解反應(yīng)提高原料煤的質(zhì)量，然后采用氧熱反應(yīng) 進一步提高原料顯熱，不僅可以有效降低原料成本而且由于分別在熱解反應(yīng)過程中和燃燒 反應(yīng)過程對原料進行預(yù)熱，使得在冶煉處理過程中只需要消耗少量的電能即可將物料升溫 至1700~2200Γ發(fā)生電石生成反應(yīng)，因此可以降低能耗，并且在電石冶煉過程中不會產(chǎn)生 大量灰分而富集在電石產(chǎn)物中，即所得到的電石具有較高的品質(zhì)，另外，本實用新型將能夠 最大限度的利用熱解物料和燃燒物料的顯熱，且該裝置設(shè)備操作簡便。
[0058]根據(jù)本實用新型的實施例，參考圖6,在將中低階煤進行熱解處理之前，還可以進 一步包括：
[0059] S10:煤預(yù)處理
[0060] 根據(jù)本實用新型的實施例，在該步驟中，在將中低階煤供給至熱解裝置100之前， 預(yù)先將中低階煤供給至第一預(yù)處理裝置500中，利用第一預(yù)處理裝置500對中低階煤進行干 燥、破碎和篩分處理。由此，可以預(yù)先除去中低階煤中含有的水分，并通過破碎和篩分處理 降低中低階煤的粒徑，以便提高后續(xù)反應(yīng)的效率。進而可以進一步提高利用該方法制備電 石的效率和效果。需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要對中低階煤進行干燥、 破碎和篩分處理的具體條件進行選擇。
[0061] 此外，根據(jù)本實用新型的一些實施例，參考圖7,在將提質(zhì)煤與鈣基原料進行混合 之前，也可以進一步包括：
[0062] S20:鈣基原料預(yù)處理
[0063]根據(jù)本實用新型的實施例，在該步驟中，在將鈣基原料與提質(zhì)煤進行混合之前，將 鈣基原料供給至第二預(yù)處理裝置600中，利用第二預(yù)處理裝置600,預(yù)先對鈣基原料進行焙 燒、破碎和篩分處理。由此，可以將碳酸鈣、氫氧化鈣等物質(zhì)在高溫下分解為氧化鈣，并獲得 適宜粒徑的鈣基原料，提高后續(xù)處理中的反應(yīng)效率。需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根 據(jù)實際需要對鈣基原料進行焙燒、破碎和篩分處理的具體條件進行選擇。
[0064] 為了進一步提高該方法制備電石對原料的利用率并降低生產(chǎn)成本，根據(jù)本實用新 型的實施例，參考圖8，該方法還可以進一步包括：
[0065] S500:尾氣處理
[0066]在該步驟中，將電石尾氣供給至尾氣處理裝置700中。具體地，尾氣處理裝置700與 電石尾氣出口 420相連，以便將冶煉裝置產(chǎn)生的電石尾氣排出冶煉裝置400并進行處理。由 此，有利于保持冶煉裝置中的氣壓穩(wěn)定，從而可以實現(xiàn)安全生產(chǎn)。
[0067] 綜上所述，利用根據(jù)本實用新型實施例的方法制備電石，能夠使熱解處理與氧熱 法或者電熱法相結(jié)合產(chǎn)生電石產(chǎn)物，因此獲得的電石產(chǎn)物中灰分含量少，質(zhì)量較高。與單純 利用氧熱法生產(chǎn)的電石的發(fā)氣量(260L/kg左右）相比，利用該方法生產(chǎn)的電石的發(fā)氣量可 以達到295L/kg左右。由于本方法能夠充分利用生產(chǎn)過程中熱解、燃燒過程放出的熱量，因 此與傳統(tǒng)電熱法工藝相比較，每生產(chǎn)一噸電石能夠降低能耗400~700Kwh。此外，利用該方 法能夠使用中低階煤代替蘭炭或者焦炭等成本較高的原料進行電石生產(chǎn)，降低原料成本的 同時還能夠提供焦油、熱解氣等副產(chǎn)物，在提高原料利用率并節(jié)約能源的同時，還能夠產(chǎn)出 副產(chǎn)物以便提高電石生產(chǎn)企業(yè)的效益。并且，該方法能夠簡單地通過對現(xiàn)有的氧熱法電石 爐或者電熱法電石爐進行改造來實現(xiàn)，進一步降低了利用該方法生產(chǎn)電石所需要的設(shè)備成 本，便于推廣。
[0068] 下面將結(jié)合實施例對本實用新型的方案進行解釋。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，下 面的實施例僅用于說明本實用新型，而不應(yīng)視為限定本實用新型的范圍。實施例中未注明 具體技術(shù)或條件的，按照本領(lǐng)域內(nèi)的文獻所描述的技術(shù)或條件或者按照產(chǎn)品說明書進行。 所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市購獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
[0069] 實施例1:
[0070] 碳基原料：以中低階原煤為例，其主要性質(zhì)見表1。
[0071] 表1碳基原料主要性質(zhì)
[0072]
LUU/3」 鈣基原科：P」為七灰、七灰七、熟七灰或電七漁之一或泯合物，此買施例中鈣基物 料為CaO含量53 %的石灰石。
[0074] 原料預(yù)處理：
[0075] (1)干燥:碳基原料采用間接管式滾筒干燥裝置，干燥熱源為0.8MPa的飽和蒸汽， 干燥后含碳原料水分為〇. 6 %。
[0076] (2)焙燒:含鈣原料采用氣基套筒窯裝置，焙燒后獲得CaO含量92.3.3%的石灰。
[0077] (3)破碎:干燥后含碳原料和石灰分別采用破碎機破碎，破碎后粒度為5~30_。
[0078] (4)熱解:破碎后的中低階原煤采用無熱載體旋轉(zhuǎn)床熱解，熱解溫度為650°C，熱解 壓力為100pa，停留時間為60min，熱解產(chǎn)生的荒煤氣經(jīng)由旋轉(zhuǎn)床頂部排出，經(jīng)冷凝、凈化后 獲得熱解氣和焦油，熱解產(chǎn)生的提質(zhì)煤經(jīng)由螺旋出料機出料，提質(zhì)煤出料溫度約為6 0 0~ 630°C，經(jīng)由特殊密閉保溫設(shè)計的熱送系統(tǒng)，送至后續(xù)混合密閉料倉中。產(chǎn)生的熱解產(chǎn)物中 個組分的含量以及提質(zhì)煤的組成見表2以及表3。
[0079] 表2熱解產(chǎn)物產(chǎn)率 「00801
[0081]表3提質(zhì)煤主要性質(zhì)
[0082]
[0083] (5)混合：熱解產(chǎn)出的提質(zhì)煤熱送至密閉混合料倉中，與破碎篩分后的石灰相混 合，混合重量比為提質(zhì)煤:石灰=0.79:1。
[0084] (6)氧熱單元:混合均勻后的原料送至預(yù)熱單元，本單元中通入氧氣，部分含碳原 料不完全燃燒放熱，將原料升溫至1300 °C，同時產(chǎn)出大量一氧化碳尾氣。
[0085] (7)電石冶煉：
[0086] 氧熱單元產(chǎn)出的高溫固體物料送入密閉電爐中，電極電弧放熱，將原料升溫至 2000°C，發(fā)生電石生成反應(yīng)，反應(yīng)時間40min，生產(chǎn)噸電石耗電量為2607kwh，電石尾氣進入 氣體凈化、除塵單元，電石產(chǎn)物由下部出料口出料，冷卻后破碎。產(chǎn)品電石中含碳化鈣 80.2%，發(fā)氣量298171^。
[0087] 實施例2:
[0088] 碳基原料：以某中低階原煤為例，其主要性質(zhì)見表4。
[0089] 表4碳基原料主要性質(zhì)
[0090]
[0091 ]鈣基原料:可為石灰、石灰石、熟石灰或電石渣之一或混合物，此實施例中鈣基物 料為CaO含量53 %的石灰石。
[0092] 原料預(yù)處理：
[0093] (1)干燥:碳基原料采用間接管式滾筒干燥裝置，干燥熱源為0.8MPa的飽和蒸汽， 干燥后含碳原料水分為〇. 6 %。
[0094] (2)焙燒:含鈣原料采用氣基套筒窯裝置，焙燒后獲得CaO含量92.3%的石灰。
[0095] (3)破碎:干燥后含碳原料和石灰分別采用破碎機破碎，破碎后粒度為5~30_。
[0096] (4)熱解:破碎后的中低階原煤采用無熱載體旋轉(zhuǎn)床熱解，熱解溫度為650°C，熱解 壓力為100pa，停留時間為60min，熱解產(chǎn)生的荒煤氣經(jīng)由旋轉(zhuǎn)床頂部排出，經(jīng)冷凝、凈化后 獲得熱解氣和焦油，熱解產(chǎn)生的提質(zhì)煤經(jīng)由螺旋出料機出料，提質(zhì)煤出料溫度約為6 0 0~ 630°C，經(jīng)由特殊密閉保溫設(shè)計的熱送系統(tǒng)，送至后續(xù)混合密閉料倉中。產(chǎn)生的熱解產(chǎn)物中 個組分的含量以及提質(zhì)煤的組成見表5以及表6。
[0097] 表5熱解產(chǎn)物產(chǎn)率 [0098] _9]^表6提質(zhì)煤主要性質(zhì)
[0100]
[0101] (5)混合：熱解產(chǎn)出的提質(zhì)煤熱送至密閉混合料倉中，與破碎篩分后的石灰相混 合，混合重量比為提質(zhì)煤:石灰=1.07:1。
[0102] (6)氧熱單元:混合均勻后的原料送至預(yù)熱單元，本單元中通入氧氣，部分含碳原 料不完全燃燒放熱，將原料升溫至1300 °C，同時產(chǎn)出大量一氧化碳尾氣。
[0103] (7)電石冶煉：
[0104] 氧熱單元產(chǎn)出的高溫固體物料送入燃氣熔融爐中，通入氧熱單元產(chǎn)出的一氧化碳 尾氣和氧氣，燃燒放熱，將原料升溫至2000 °C，發(fā)生電石生成反應(yīng)，反應(yīng)時間35min，電石尾 氣進入氣體凈化、除塵單元，電石產(chǎn)物由下部出料口出料，冷卻后破碎。產(chǎn)品電石中含碳化 鈣79.8%，發(fā)氣量295L/kg。
[0105] 在本實用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語"上"、"下"、"頂"、"底"等指示的方位 或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描 述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作， 因此不能理解為對本實用新型的限制。
[0106] 在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語"安裝"、"相連"、"連接"、"固 定"等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體;可以是 機械連接，也可以是電連接或彼此可通訊；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相 連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對于本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。
[0107] 在本說明書的描述中，參考術(shù)語"一個實施例"、"一些實施例"、"示例"、"具體示 例"、或"一些示例"等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特 點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表 述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以 在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域 的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進 行結(jié)合和組合。
[0108] 盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是 示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實用新型的范圍 內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【主權(quán)項】
1. 一種制備電石的系統(tǒng)，其特征在于，包括： 熱解裝置，所述熱解裝置具有中低階煤入口、提質(zhì)煤出口、熱解油氣出口； 混合裝置，所述混合裝置具有提質(zhì)煤入口、鈣基原料入口和混合物料出口，所述提質(zhì)煤 入口與所述提質(zhì)煤出口相連； 氧熱裝置，所述氧熱裝置具有含氧氣體入口、混合物料入口、高溫物料出口和尾氣出 口，所述混合物料入口與所述混合物料出口相連；以及 冶煉裝置，所述冶煉裝置具有高溫物料入口、電石出口和電石尾氣出口，所述高溫物料 入口與所述高溫物料出口相連。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備電石的系統(tǒng)，其特征在于，進一步包括： 第一預(yù)處理裝置，所述第一預(yù)處理裝置與所述中低階煤入口相連。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備電石的系統(tǒng)，其特征在于，進一步包括： 第二預(yù)處理裝置，所述第二預(yù)處理裝置與所述鈣基原料入口相連。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的制備電石的系統(tǒng)，其特征在于，所述冶煉裝置為電爐 或燃氣熔融爐。
【文檔編號】C01B31/32GK205527774SQ201620255013
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月30日
【發(fā)明人】張順利, 路丙川, 劉維娜, 趙小楠, 鄭倩倩, 張佼陽, 吳道洪
【申請人】神霧環(huán)保技術(shù)股份有限公司