一種電石的生產系統及方法與流程

本發明主要涉及電石的生產領域，具體涉及一種電石的生產系統及方法。

背景技術：

電石作為一種重要的化工原料，主要用于生產乙炔和乙炔基化工產品，曾被譽為“有機合成工業之母”。從我國能源分布上考慮，“富煤、貧油、少氣”是我國能源結構的典型特征，煤炭是我國的主要能源，約占一次能源的70％，因此，使用煤炭生產電石，電石和水反應獲得乙炔，發展煤基乙炔化工對于工業經濟發展意義重大。

傳統電石生產主要采用電熱法，即以塊狀生石灰和塊狀焦炭為原料，在電石爐內由電弧加熱到2000攝氏度以上，按方程CaO+3C＝CaC₂+CO的反應原理進行高溫冶煉生產電石。從對碳素原料的要求考慮，傳統電石生產工藝主要存在以下缺陷：(1)要求碳素材料的粒度在5-30mm、固定碳含量>84％、灰分<15％，能夠滿足這些要求的只有焦炭、半焦、石油焦以及一些優質無煙煤，而這些原料儲量十分有限，價格不菲；(2)在原料破碎過程中會伴有15-20％的原料由于粒度小于5mm而被廢棄，造成資源的嚴重浪費；(3)電石生產中主要采用塊狀碳素原料和石灰，傳質和傳熱效率低，反應速率較低，電石冶煉爐熱效率僅為50％左右，電耗高達3250kWh/t電石左右。可見，碳素原料的質量直接影響電石的產量、質量、電力單耗和成本等經濟指標。

從原煤的性質考慮，原煤中含有灰、硫及其他少量礦物質。大部分原煤的灰分都高于電石原料的灰分要求上限，需對原煤進行分選脫灰處理。按分選介質的不同可分為濕法分選和干法分選兩大類，濕法分選過程中煤與水充分接觸，增大選煤產品水分和后續碳素原料的脫水能耗；而常用的干法分選采用常溫空氣作為分選介質，原煤的表面水分增加了顆粒之間的接觸粘附幾率，導致實際分選效果變差。另外，近年來，隨著煤炭機械化開采程度的提高，原煤在開采過程中的粉煤含量占到40-60％，硬度較差的低階煤甚至占到70％左右，這顯然與傳統的電石生產工藝要求碳素原料的粒度大于5mm是相悖的。

為解決傳統電石生產工藝對原料要求苛刻、高耗能、高污染、低效益等缺點，拓寬電石碳基原料的范圍，電石生產技術有待進一步改進。

因此，針對上述問題，有必要提供一種電石的生產系統及方法，能解決傳統電石生產工藝對原料要求苛刻、高耗能、高污染、低效益等問題。

技術實現要素：

針對上述問題，本發明旨在提供一種電石的生產系統及方法，該系統及方法的目的是解決電石生產工藝中的高耗能問題。同時，本發明將要解決電石生產工藝對原料的高要求問題。

本發明提供的電石的生產系統包括：原料煤破碎單元、下行床熱解爐、石灰破碎單元、氧熱電石爐，其中，所述原料煤破碎單元包括原料煤入口和粉煤出口，用于原料煤的破碎；所述下行床熱解爐包括粉煤入口、高溫荒煤氣出口和高溫半焦出口，用于煤的熱解；所述粉煤入口與所述原料煤破碎單元的粉煤出口相連；所述石灰破碎單元包括石灰入口、石灰粉出口，用于石灰的破碎；所述氧熱電石爐包括氧氣和石灰粉噴嘴、熱焦炭噴嘴和電石出料口，用于氧熱法生成電石；所述氧氣和石灰粉噴嘴及熱焦炭噴嘴自所述氧熱電石爐的頂部向下伸入所述氧熱電石爐內；所述氧氣和石灰粉噴嘴與所述石灰破碎單元的石灰粉出口相連，所述熱焦炭噴嘴與所述下行床熱解爐的高溫半焦出口相連。

進一步地，上述的系統中所述熱焦炭噴嘴位于所述氧熱電石爐的豎直中心線上；所述氧氣和石灰粉噴嘴以所述熱焦炭噴嘴為中心圓周對稱布置。

進一步地，所述氧氣和石灰粉噴嘴與所述熱焦炭噴嘴之間的夾角為銳角。

進一步地，所述氧氣和石灰粉噴嘴可為一對或多對。

上述的系統，所述氧氣和石灰粉噴嘴與所述石灰破碎單元的石灰粉出口之間設有混合管道，所述混合管道還連接有氧氣輸入管道。

上述的系統，所述系統還包括油水分離單元，其包括高溫荒煤氣入口、熱解氣出口和焦油出口；所述高溫荒煤氣入口與所述下行床熱解爐的高溫荒煤氣出口相連。

本發明還提供一種利用上述系統進行電石的生產方法，包括以下步驟：將原料煤通過所述原料煤破碎單元破碎后送入所述下行床熱解爐進行熱解，得到高溫半焦；將石灰經所述石灰破碎單元破碎后，得到石灰粉；將所述高溫半焦與所述石灰粉對沖噴入所述氧熱電石爐進行反應，氧熱法生成電石；所述石灰粉的噴射以氧氣作為載體。

進一步地，上述方法中，將所述高溫半焦沿所述氧熱電石爐的豎直中心線向下噴射；將所述氧氣和石灰粉以所述熱焦炭的噴射方向為圓周對稱噴入所述氧熱電石爐內。

進一步地，上述方法中，所述氧氣和石灰粉的噴射方向與所述熱焦炭的噴射方向之間的夾角為銳角。進一步地，上述的方法中，所述氧氣和石灰粉的噴射流為對稱的兩束或多束。

本發明利用氧氣作為石灰粉的載體，對沖噴射熱焦炭粉流體并與之混合均勻，有利于石灰粉、焦炭粉和氧氣的接觸反應。

進一步地，本發明利用氧氣與高溫焦炭直接接觸，降低了焦炭的起燃點，節約了電石冶煉焦炭的消耗量。

根據本發明的上述技術方案，既能解決傳統電石生產工藝對原料要求苛刻、高耗能、高污染、低效益等問題，又降低了電石生產過程的能耗。

附圖說明

圖1是本發明實施例的電石的生產系統流程圖；

圖2是本發明實施例的氧氣、石灰粉與熱焦炭的噴射示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本發明的方案以及各個方面的優點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本發明的限制。

圖1為本發明提供的電石的生產系統流程圖。

該系統主要包括原料煤破碎單元、下行床熱解爐、石灰破碎單元、氧熱電石爐，利用原料煤破碎單元把原料煤破碎后再送入下行床熱解爐熱解，利用石灰破碎單元把石灰原料破碎后，再把煤粉熱解后得到的熱焦炭與石灰粉混合送入氧熱電石爐生成電石。其中，混合時，本發明利用氧氣作為石灰粉的載體，對沖噴射熱焦炭粉流體并與之混合均勻，使石灰粉、焦炭粉和氧氣充分接觸反應。

進一步地，本發明利用氧氣與高溫焦炭直接接觸，降低了焦炭的起燃點，節約了電石冶煉焦炭的消耗量。

具體地，所述原料煤破碎單元包括原料煤入口和粉煤出口，用于原料煤的破碎。

所述下行床熱解爐包括粉煤入口和高溫半焦出口，用于煤的熱解；所述粉煤入口與所述原料煤破碎單元的粉煤出口相連。

所述石灰破碎單元包括石灰入口、石灰粉出口，用于石灰的破碎。

所述氧熱電石爐包括氧氣和石灰粉噴嘴、熱焦炭噴嘴和電石出料口，用于氧熱法生成電石；所述氧氣和石灰粉噴嘴及熱焦炭噴嘴自所述氧熱電石爐的頂部向下伸入所述氧熱電石爐內；所述氧氣和石灰粉噴嘴與所述石灰破碎單元的石灰粉出口相連，所述熱焦炭噴嘴與所述下行床熱解爐的高溫半焦出口相連。

為了使熱焦炭與氧氣及石灰粉充分接觸，可在送入氧熱電石爐時將它們混合均勻。可將上述系統中的所述熱焦炭噴嘴位于所述氧熱電石爐的豎直中心線上，把氧氣和石灰粉噴嘴以所述熱焦炭噴嘴為中心圓周對稱布置。

為了使熱焦炭、氧氣和石灰粉噴射混合均勻且不燒損氧氣和石灰粉噴嘴，可使所述氧氣和石灰粉噴嘴與所述熱焦炭噴嘴之間的夾角為銳角。

可根據石灰粉與焦炭的比例以及處理量，控制所述氧氣和石灰粉噴嘴為一對或多對。

為了便于氧氣與石灰粉的混合，所述氧氣和石灰粉噴嘴與所述石灰破碎單元的石灰粉出口之間設有混合管道，所述混合管道連接有氧氣輸入管道支管。

為了回收利用熱解產生的油氣，系統還可包括油水分離單元，其包括高溫荒煤氣入口、熱解氣出口和油水出口；所述高溫荒煤氣入口與所述下行床熱解爐的高溫荒煤氣出口相連。

本發明提供的電石生產方法的具體操作步驟如下：

將原料煤破碎至＜3mm后送入下行床熱解爐，使之在450-900℃發生熱解反應，生成的荒煤氣由熱解爐頂部采出，再經油水冷卻分離單元冷卻分離，獲得焦油和熱解氣產品；生成的高溫半焦自熱解爐底部采出后直接熱送至氧熱電石爐。

將石灰經石灰破碎單元破碎篩分至＜1mm的粉狀石灰，在氧氣作為載氣的情況下，經由噴嘴作用噴射到氧熱電石爐內。

可將熱焦炭自氧熱電石爐頂的中心位置垂直向下噴射，將氧氣和石灰粉以熱焦炭的噴射方向為中心圓周對稱向中心熱焦炭噴射，與熱焦炭的噴射方向成銳角布置。

在氧熱電石爐內氧熱法生成電石。

由上述方案可知，本發明提供的電石的生產系統及方法，利用氧氣作為石灰粉的載體，對沖噴射熱焦炭粉流體并與之混合均勻，有利于石灰粉、焦炭粉和氧氣的接觸反應。

進一步地，本發明利用氧氣與高溫焦炭直接接觸，降低了焦炭的起燃點，節約了電石冶煉焦炭的消耗量。

根據本發明的上述技術方案，既能解決傳統電石生產工藝對原料要求苛刻、高耗能、高污染、低效益等問題，降低了電石生產過程的能耗。

下面結合具體實施例來說明本發明的技術方案。

下述實施例中所取工藝條件數值均為示例性的，其可取數值范圍如前述說明書中所示。

實施例

本系統包含原料煤破碎單元、石灰破碎單元、下行床熱解爐、氧熱電石爐和油水冷卻分離單元。原料煤破碎單元、下行床熱解爐、CaC₂反應器依次連接；石灰破碎單元、氧熱電石爐連接，油水冷卻分離單元與下行床熱解爐連接。

原料煤破碎至＜3mm進入下行床熱解爐，在450-900℃發生熱解反應，生成的荒煤氣由熱解爐頂部采出，經油水冷卻分離單元冷卻分離后獲得焦油和熱解氣產品，生成的高溫半焦自熱解爐底部采出后直接熱送氧熱電石爐。

石灰經石灰破碎單元破碎篩分至＜1mm的粉狀石灰，在氧氣作為載氣的情況下，經由噴嘴作用噴射到氧熱電石爐內。

熱焦炭噴嘴布置在氧熱電石爐頂的中心位置，垂直向下，氧氣和石灰粉噴嘴沿熱焦炭噴嘴圓周對稱布置，與熱焦炭噴嘴成銳角布置。

由上述實施例可見，本發明的技術方案能解決傳統電石生產工藝對原料要求苛刻、高耗能、高污染、低效益等問題，降低了電石生產過程的能耗。

最后應說明的是：顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之中。