一種制備電石的系統和方法與流程

本發明涉及一種制備電石的系統和方法。

背景技術：

電石作為一種重要的基礎化工原料，主要用于生產乙炔和乙炔基化工產品。我國的能源分布少油缺氣、煤炭相對豐富，使得電石在今后的國民經濟發展中具有不可替代的重要作用。

目前，電石生產技術存在能耗高、污染嚴重、生產能力低、成本高的缺點。電石冶煉的原料以優質塊狀蘭炭和塊狀生石灰粉為主。不僅原料成本高，且塊狀蘭炭與生石灰粉的接觸面積小，傳熱速率慢，導致反應溫度高，耗電量高。而且，煤炭中的揮發分大部分以廢氣、粉塵的形式排放到大氣中，帶來嚴重的環境問題。

技術實現要素：

鑒于上述問題，本發明旨在提供一種利用廢舊輪胎熱解產生的半焦作為原料，并配以中低階煤粉和生石灰粉，通過半焦粉與中低階煤粉的混合成型并熱解，進而生產電石。

本發明提供了一種制備電石的系統，所述系統包括第一熱解裝置、混合裝置、成型裝置、第二熱解裝置、電石冶煉裝置。

所述第一熱解裝置具有進料口、半焦出口。所述混合裝置具有半焦入口、生石灰粉入口、煤粉入口、混合物料出口。所述成型裝置具有混合物料入口、型球出口。所述第二熱解裝置具有型球入口、電石冶煉球團出口。所述電石冶煉裝置具有電石冶煉球團入口、電石出口。

所述第一熱解裝置的半焦出口與所述混合裝置的半焦入口連接。所述混合裝置的混合物料出口與所述成型裝置的混合物料入口連接。所述成型裝置的型球出口與所述第二熱解裝置的型球入口連接。所述第二熱解裝置的電石冶煉球團出口與所述電石冶煉裝置的電石冶煉球團入口連接。

進一步的，還包括第一輸送皮帶、第二輸送皮帶。所述第一輸送皮帶、第二輸送皮帶均為耐高溫密閉輸送皮帶。

所述第一輸送皮帶的始端與所述混合裝置的混合物料出口連接。所述第一輸送皮帶的末端與所述成型裝置的混合物料入口連接。

所述第二輸送皮帶的始端與所述成型裝置的型球出口連接。所述第二輸送皮帶的末端與所述第二熱解裝置的型球入口連接。

進一步的，還包括熱裝裝置，所述熱裝裝置與所述第二熱解裝置和所述電石冶煉裝置連接。

作為本發明優選的方案，所述第一熱解裝置為快速熱解裝置。所述第一熱解裝置的半焦出口處設置有給料稱。

作為本發明優選的方案，所述第二熱解裝置為蓄熱式旋轉床熱解裝置。所述蓄熱式旋轉床熱解裝置依次包括進料區、預熱區、反應一區、反應二區、反應三區、出料區，其中，所述型球入口位于所述進料區，所述電石冶煉球團出口位于所述出料區。

本發明還提供了一種利用上述系統制備電石的方法，包括步驟：

a、廢舊輪胎破碎后送入第一熱解裝置中，經熱解處理得到半焦；

b、將所述半焦、生石灰粉、煤粉混合，得到混合物料；

c、所述混合物料經成型處理，得到型球；

d、將所述型球送入第二熱解裝置進行熱解處理，得到電石冶煉球團；

e、所述電石冶煉球團送入電石冶煉裝置中進行冶煉，得到電石。

進一步的，所述混合物料中，所述半焦、生石灰粉、煤粉的重量比例為：(0.2～0.5)：1：(0.4～0.7)。

進一步的，還包括步驟，將所述廢舊輪胎破碎至粒徑≤3mm。

作為本發明優選的方案，還包括步驟：將所述電石冶煉球團送入熱裝裝置中，控制所述電石冶煉球團的溫度降低值≤50℃，然后送入所述電石冶煉裝置中。

優選的，所述型球為橢球形，所述橢球形型球的規格為36mm×25mm×14mm。

本發明有效解決了廢舊輪胎熱解后產生半焦的利用問題，由于半焦粉無法直接作為電石生產的炭材使用，且本身沒有粘結性，與生石灰粉混合難以成型。故通過半焦與鈣素材料(生石灰粉)、中低階煤粉混合后制備電石，克服了半焦單獨成型困難的難題。本發明的方法中，以廢舊輪胎為原料，熱解產生具有高化學活性、高固定碳、低灰、低硫等優良特性的半焦。半焦的市場價格較低，能夠作為炭材應用于電石制備行業，具有巨大優勢。

本發明取長補短，耦合廢舊輪胎熱解和煤熱解技術來制備電石，大大降低了電石的生產成本。同時，有效利用了廢舊輪胎熱解產生的半焦，一舉兩得。既解決了半焦的利用問題，拓展了電石制備原料中碳材的來源，又實現了廢舊輪胎和中低階煤的分級分質利用，不但能夠將兩種物料的油氣產品提取出來，還能將兩者的固體半焦產品通過與電石冶煉技術耦合加以利用，實現了對兩種物料的吃干榨盡，提高了資源利用效率。

本發明系統中設置的耐高溫密閉輸送皮帶，能夠保證物料于高溫密閉的條件下在不同裝置之間進行輸送，有效利用了高溫物料的顯熱，大大降低了熱解及電石冶煉過程的能耗，提高了熱利用率。

附圖說明

圖1為本發明制備電石的系統示意圖。

圖2為本發明利用圖1所示的系統制備電石的方法流程示意圖。

附圖中的附圖標記如下：

1、第一熱解裝置；

2、混合裝置；

3、第一輸送皮帶；

4、成型裝置；

5、第二輸送皮帶；

6、第二熱解裝置；

7、熱裝裝置；

8、電石冶煉裝置。

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其各個方面的優點。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。

如圖1所示，本發明提供的制備電石的系統包括：第一熱解裝置1、混合裝置2、成型裝置4、第二熱解裝置6、電石冶煉裝置8。優選的，本發明的系統還包括第一輸送皮帶3、第二輸送皮帶5。在本發明的不同實施例中，本發明的系統還包括熱裝裝置7。

第一熱解裝置1用于熱解破碎的廢舊輪胎，得到半焦。其具有進料口、半焦出口。并且，在半焦出口處設置有給料稱，用于稱量半焦的質量。本發明的實施例中選用快速熱解裝置，例如快速熱解爐，來實現廢舊輪胎的快速熱解。

混合裝置2用于接收由第一熱解裝置1送入的半焦，并同時接收生石灰粉、煤粉，三種物料充分混合均勻后，得到混合物料。該混合裝置2具有半焦入口、生石灰粉入口、煤粉入口、混合物料出口。其中，半焦入口與第一熱解裝置1的半焦出口連接。并且，在半焦入口、生石灰粉入口、煤粉入口處均設置有進料閥門，用于控制進入混合裝置2中的各物料的比例。本發明的實施例中，選用強力混合機。

成型裝置4用于接收由混合裝置2送入的粉狀的混合物料，經高壓成型處理，得到型球。該成型裝置4具有混合物料入口、型球出口。成型裝置4中設置有橢球形的模具，用于控制所需型球的形狀和規格。其中，混合物料入口與混合裝置2的混合物料出口連接。本發明的實施例中，可選用對輥成型機。

第二熱解裝置6用于接收由成型裝置4送入的型球，對型球進行熱解處理，得到合格的電石冶煉球團，同時得到熱解油氣產品。該第二熱解裝置6具有型球入口、電石冶煉球團出口。其中，型球入口與成型裝置4的型球出口連接。本發明的實施例中，可選用蓄熱式旋轉床熱解裝置。

其中，蓄熱式旋轉床熱解裝置為環形結構，其按照反應溫度和作用的不同，依次分為進料區61、預熱區62、反應一區63、反應二區64、反應三區64、出料區66。其中，型球入口位于進料區61，電石冶煉球團出口位于出料區66。型球經由型球入口送入進料區61后，依次經過預熱區62、反應一區63、反應二區64、反應三區65進行熱解反應，經熱解反應得到的電石冶煉球團經出料區66的電石冶煉球團出口排出。

電石冶煉裝置8用于接收由第二熱解裝置6送入的電石冶煉球團進行冶煉，得到電石。該電石冶煉裝置8具有電石冶煉球團入口、電石出口。其中，電石冶煉球團入口與第二熱解裝置6的電石冶煉球團出口連接。制備得到的電石經由電石出口排出。本發明的實施例中，選用密閉電石爐。

作為本發明優選的方案，該系統中還包括第一輸送皮帶3和第二輸送皮帶5。并且，第一輸送皮帶3和第二輸送皮帶5均為耐高溫密閉輸送皮帶。

其中，第一輸送皮帶3和第二輸送皮帶5均具有始端和末端。第一輸送皮帶3的始端與混合裝置2的混合物料出口連接。第一輸送皮帶3的末端與成型裝置4的混合物料入口連接。第二輸送皮帶5的始端與成型裝置4的型球出口連接。第二輸送皮帶5的末端與第二熱解裝置6的型球入口連接。

本發明選用的第一輸送皮帶3和第二輸送皮帶5均為耐高溫密閉輸送皮帶，在傳送混合物料和型球時，可最大限度的避免混合物料和型球的熱量損失。本發明選用耐高溫密閉輸送皮帶，能夠防止熱量散失，可在后續工序中有效利用混合物料和型球的顯熱，使得型球進入第二熱解裝置6中進行熱解處理時，能夠大大降低能耗成本，從而提高整個電石制備系統的熱利用率。

作為本發明的另一優選方案，該系統還包括熱裝裝置7。其中，熱裝裝置7的進料口與第二熱解裝置6的電石冶煉球團出口連接，熱裝裝置7的出料口與電石冶煉裝置8的電石冶煉球團入口連接。本發明的實施例中，選用了鋼包，用于存儲電石冶煉球團。并且，熱裝裝置7可控制電石冶煉球團的溫度降低值低于50℃。

如圖2，本發明基于圖1所示的系統，還提出了一種制備電石的方法。本發明的方法包括如下步驟：

(1)熱解制備半焦

破碎的廢舊輪胎經由進料口送入第一熱解裝置1中，經快速熱解處理，得到半焦，同時還會得到熱解油氣產品。本發明中，控制熱解反應的溫度為600～650℃。

本步驟中，廢舊輪胎需破碎至粒徑為3mm以下，再送入第一熱解裝置1中。熱解原料還可選用其它含碳的、價格比較便宜甚至為廢棄物的粉狀物料。

(2)原料混合

將上述步驟得到的半焦經冷卻后，由半焦入口送入混合裝置2中。第一熱解裝置1的半焦出口處設置的給料稱，可用于稱量送入混合裝置2中的半焦的質量。同時，分別經由生石灰粉入口、煤粉入口向混合裝置2中送入生石灰粉和煤粉。該三種原料在混合裝置2中經充分均勻混合，得到混合物料。

其中，混合物料中各組分的質量比為：半焦：生石灰粉：煤粉＝(0.2～0.5)：1：(0.4～0.7)。優選的，混合物料中各組分的質量比為：半焦：生石灰粉：煤粉＝0.2：1：0.7。本發明有的實施例中，選用中低階煤粉。

(3)制備型球

將粉狀的混合物料送入成型裝置4的橢球形模具中，經高壓成型處理，得到型球。其中，本發明制備的型球為橢球形，規格為36mm×25mm×14mm。

本發明優選的實施例中，混合物料經由第一輸送皮帶3在高溫密閉的條件下輸送至成型裝置4中。避免混合物料中熱量的浪費，有利于制備型球過程的進行。

(4)熱解制備電石冶煉球團

將型球經由型球入口送入第二熱解裝置6中，本發明選用蓄熱式旋轉床熱解裝置。型球經由進料區61進入預熱區62進行預熱后，依次經過反應一區63、反應二區64、反應三區65進行熱解處理，制備得到合格的電石冶煉球團，同時，得到熱解油氣產品。電石冶煉球團通過出料區66經由電石冶煉球團出口排出。

本步驟中，控制預熱區62的預熱溫度為200～300℃。并且，控制反應一區63、反應二區64、反應三區65的熱解溫度逐漸升高。其中，反應一區63的溫度為400～500℃，反應二區64的溫度為600～700℃，反應三區65的溫度為800～900℃。

本發明制備的電石冶煉球團的粉化率小于5％，抗壓強度大于600n/個。

本發明優選的實施例中，型球可經由第二輸送皮帶5在高溫密閉的條件在送入第二熱解裝置6中，從而可有效利用型球的顯熱，節省熱解處理反應的能耗。

(5)冶煉制備電石

將電石冶煉球團送入電石冶煉裝置8中，冶煉得到電石產品。本發明中，控制電石冶煉的溫度為1800～2200℃。

本發明優選的實施例中，電石冶煉球團自第二熱解裝置6排出后，首先送入熱裝裝置7中進行儲存。熱裝裝置7可選用鋼包。電石冶煉球團在熱裝裝置7中的溫度降低值在50℃以內。然后，電石冶煉球團經由熱裝裝置7的出料口送入電石冶煉裝置8中，進行冶煉。

實施例

(1)將廢舊輪胎破碎至粒徑≤3mm，并送入快速熱解裝置中，在600℃的溫度條件下進行熱解，得到半焦。

(2)將半焦、生石灰粉、中低階煤粉按照質量占比為0.5:1:0.4送入強力混合機中充分均勻混合，得到混合物料。

(3)將混合物料經由耐高溫密閉輸送皮帶輸送至成型機中，進行高壓成型，得到規格為36mm×25mm×14mm的橢球形型球。

(4)將型球經由耐高溫密閉輸送皮帶輸送至蓄熱式旋轉床熱解裝置的進料區中，并依次經過預熱區、反應一區、反應二區、反應三區，得到合格的電石冶煉球團，反應區的熱解溫度為900℃。電石冶煉球團的粉化率為4.7％，抗壓強度為652n/個。

(5)將電石冶煉球團經出料區送入鋼包中，溫度降低為860℃，然后運送至密閉電石爐中，在2200℃的條件下進行冶煉，得到電石。其中，電石的發氣量在290～300l之間。

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。