[發(fā)明專利]氧熱法反應(yīng)制備電石和合成氣的方法及電石反應(yīng)器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010581701.0
• 申請(qǐng)日: 2010-12-03
• 公開（公告）號(hào): CN102153085A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐才福;陳雪楓;徐建民;李伍成;楊建國(guó);張秀全;張宗飛;劉宏建;張志華;楊小林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)五環(huán)工程有限公司;河南煤業(yè)化工集團(tuán)研究院有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C01B31/32
• 分類號(hào): C01B31/32;C10J3/46;C10J3/48
• 代理公司: 武漢開元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 涂潔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制備電石和合成氣的方法及其專用設(shè)備，具體的說是采用氧熱法反應(yīng)制備電石和合成氣的方法及電石反應(yīng)器。

背景技術(shù)

電石是基本的有機(jī)化工原料，由它制得的乙炔氣可代替石油制品生產(chǎn)醋酸、聚氯乙烯、醋酸乙烯、聚乙烯醇、乙炔基醚、乙炔炭黑等等上千種有機(jī)產(chǎn)品。因此其有廣闊的用途，可以預(yù)見，市場(chǎng)對(duì)電石的需求量將不斷上漲。

電石的生產(chǎn)方法有氧熱法和電熱法兩種，目前工業(yè)上一般采用電熱法生產(chǎn)電石，即焦炭(C)和氧化鈣(CaO)在電石爐內(nèi)，采用固定床依靠電弧高溫(＞2000℃)熔化反應(yīng)而生成電石，電熱法制備電石的特點(diǎn)是采用塊狀原料進(jìn)料和利用電能生產(chǎn)電石，它存在反應(yīng)速率慢、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、反應(yīng)溫度高，耗電量大，電石產(chǎn)量低、粉塵和尾氣治理困難的問題。正是由于傳統(tǒng)電石生產(chǎn)技術(shù)存在“高投入、高污染、高能耗”的缺點(diǎn)，不符合節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展的要求，因此國(guó)家發(fā)改委多次發(fā)文限制其發(fā)展。

氧熱法是在氧的存在下使部分碳發(fā)生燃燒，產(chǎn)生的高溫?zé)崃渴故Ｓ嗵己外}發(fā)生反應(yīng)生成電石，該法由于具有反應(yīng)時(shí)間短、反應(yīng)溫度低、污染小的優(yōu)點(diǎn)逐漸被重視，如專利申請(qǐng)?zhí)?00810117540.2公開了一種電石生產(chǎn)方法，將粉狀的含碳原料和含鈣原料混合后部分燃燒直接加熱混合物生產(chǎn)電石，并利用電石產(chǎn)生的CO對(duì)原料進(jìn)行預(yù)熱。其主要特點(diǎn)是1)利用氧和碳燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)崃看鎮(zhèn)鹘y(tǒng)電弧高溫使C和CaO反應(yīng)生成電石，其反應(yīng)溫度要求較低(1700℃以上即可)，供熱成本也較電力供熱要低；2)采用粉狀原料替代塊狀原料，達(dá)到提高能源利用率、加快反應(yīng)速率、降低反應(yīng)溫度，提高生產(chǎn)能力目的，?3)對(duì)原料進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱采用電石副產(chǎn)的CO和輔助燃料燃燒供熱，以減少后續(xù)反應(yīng)中炭含量的消耗，提高電石純度。該發(fā)明方法是在熱氧法理論基礎(chǔ)上對(duì)該技術(shù)方案的進(jìn)一步具體化。又如200810239805.6公開了一種電石生產(chǎn)系統(tǒng)，包括預(yù)熱單元和反應(yīng)單元，預(yù)熱單元包括混合進(jìn)料裝置、預(yù)熱裝置、氣體壓縮裝置和換熱器；反應(yīng)單元包括進(jìn)料裝置、反應(yīng)器和換熱器。在反應(yīng)器內(nèi)為達(dá)到要求的1700℃以上高溫，消耗的氧氣、碳量仍然較多；由該生產(chǎn)系統(tǒng)各裝置的設(shè)置看來，利用氧熱法生產(chǎn)電石其涉及的設(shè)備多、投資大、工藝較為復(fù)雜、副產(chǎn)的CO量較少。由于副產(chǎn)的CO量少，因此不適用于作為化工裝置原料氣使用；且CO回輸和氧氣燃燒預(yù)熱原料的工藝思路表面看來似乎達(dá)到的產(chǎn)物循環(huán)利用的目的，實(shí)際卻存在增加了工藝步驟、提高了運(yùn)行成本的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的為了提供一種氧熱法反應(yīng)制備電石和合成氣的方法，該方法在本發(fā)明專用的電石反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，工藝簡(jiǎn)單、占地面積小、操作簡(jiǎn)便、反應(yīng)效率高、電石純度高，生成的合成氣的量是現(xiàn)有熱氧法的七倍以上，同時(shí)原料和燃料(氧氣)的消耗率低。

本發(fā)明還提供一種用于上述方法的電石反應(yīng)器，該反應(yīng)器可同時(shí)進(jìn)行燃料預(yù)熱、電石反應(yīng)和氣固分離，涉及設(shè)備少、投資和運(yùn)行成低。

本發(fā)明技術(shù)方案包括氣固分離器，氣固分離器下方設(shè)有封閉式反應(yīng)爐，所述封閉式反應(yīng)爐由上部的預(yù)熱室、中部的氣化室、下部的反應(yīng)室構(gòu)成，所述預(yù)熱室頂部設(shè)有第一進(jìn)料口及對(duì)稱均勻排列的經(jīng)管道與氣固分離器進(jìn)氣口連接的至少兩個(gè)出氣口，預(yù)熱室側(cè)壁均勻設(shè)多個(gè)第二進(jìn)料口，及對(duì)稱均勻設(shè)置至少兩個(gè)灰返回進(jìn)口，所述灰返回進(jìn)口經(jīng)管道與氣固分離器的出灰口連接；所述氣化室內(nèi)還設(shè)有煤燒嘴、開工點(diǎn)火燒嘴；所述反應(yīng)室設(shè)有氧燒咀，底部還設(shè)有出料口。

所述預(yù)熱室由頂部球拱形段，中部直邊段和下部變徑段構(gòu)成。

所述下部變徑段的變徑角度為5-30°。

所述預(yù)熱室頂部的第一進(jìn)料口向下的擴(kuò)張角度為5-8°。

所述預(yù)熱室側(cè)壁的第二進(jìn)料口向下的傾角為5-20°，切向角度為3-10°。

所述反應(yīng)室的氧燒咀切向角度為3-8°，向下傾角為10-30°。

本發(fā)明氧熱法氣化制備電石和合成氣的方法，將經(jīng)磨煤和干燥的含碳原料和含鈣原料由進(jìn)料口送入預(yù)熱室預(yù)熱，同時(shí)部分含碳原料中的碳與預(yù)熱室內(nèi)的CO₂發(fā)生吸熱反應(yīng)生成CO，CO進(jìn)入氣固分離器分離出含碳和氧化鈣的灰粉后排出，分離出的灰粉送回預(yù)熱室，和剩余的含碳原料、含鈣原料一起下降經(jīng)氣化室進(jìn)一步預(yù)熱后進(jìn)入反應(yīng)室底部，在反應(yīng)室內(nèi)碳和純氧燃燒的高溫?zé)崃渴故Ｓ嗪荚现械奶己秃}原料中的氧化鈣反應(yīng)生成電石和CO，電石經(jīng)出料口出料，CO上升至預(yù)熱室對(duì)原料接觸換熱，然后經(jīng)氣固分離器分離出含碳和氧化鈣的灰粉后排出。