[發明專利]無焰氧化加熱法制備電石和合成氣的方法及電石反應器

有效

• 申請號: 201210569784.0
• 申請日: 2012-12-25
• 公開（公告）號: CN103011164A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 徐才福;楊小林;姜逢章;楊建國;胡步遷;張宗飛;楊巍巍;張志華
• 申請（專利權）人: 中國五環工程有限公司
• 主分類號: C01B31/32
• 分類號: C01B31/32;C10J3/02
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 涂潔

技術領域

本發明涉及一種制備電石和合成氣的方法及其專用設備，具體的說是采用無焰氧化加熱法制備電石和合成氣的方法及電石反應器。

背景技術

電石的生產方法有氧熱法和電熱法兩種，關于氧熱法的電石生產中，中國五環工程有限公司和河南煤業化工集團研究院有限責任公司共同申請的申請號為201010581701.0，公開號為102153085A，發明名稱為“氧熱法反應制備電石和合成氣的方法及電石反應器”的發明專利申請中介紹了一種電石反應器以及氧熱法反應制備電石和合成氣的方法，其中電石反應器包括氣固分離器，氣固分離器的下方設有封閉式反應爐，所述封閉式反應爐由上部的預熱室、中部的氣化室、下部的反應室構成。氧熱法反應制備電石和合成氣的方法是在上述反應器中進行的，將經磨煤和干燥的含碳原料和含鈣原料由進料口送入，依次經過預熱室（又稱急冷室）、氣化室至反應室（其底部相當于電石池），含碳原料和含鈣原料在預熱室中預熱，在氣化室中被氣化室4的煤燒咀16噴入的煤粉和富氧混合物有焰燃燒熱量進一步預熱，在氣化室中含碳原料的一部分與由氧燒咀噴入的純氧有焰燃燒產生1700^oC以上的高溫使剩余部分煤粉在高溫下與氧化鈣發生反應生成電石和CO。

發明人在進一步研發過程中發現上述技術方案有以下幾個技術問題：

1．由于反應室為有焰氧化燃燒反應，見圖8這種有焰氧化燃燒存在熱量分布不均勻的問題，使反應室內靠近爐體軸心的部分溫度較高，而靠近壁面的溫度則較低，導致部分行經壁面附近的原料無法充分預熱，不能達到電石反應的溫度條件，從而嚴重影響電石反應效果。

2．生成電石反應時間和溫度與物料粒度有關，物料粒度越小生成電石反應時間越短，生成電石反應峰值溫度越低。但是物料粒度過小則易被上升的氣流阻擋在預熱室內，難以進入反應室。雖然封閉式反應爐內設計了兩個進料口希望解決物料順利下行至反應室的問題，但由于第一進料口和第二進料口進入的物料粒度相同，這樣或者會導致第一進料口通入的物料由于粒度過小無法穿越上升氣流進入反應室；或者第一進料口和第二進料口通入的物料由于粒度較大，第一進料口通入的物料克服氣流到達反應室時被部分消耗,粒度變小，而第二進料口通入的物料沿壁面行走消耗較小，粒度仍較大，最終使得反應室內進行電石反應的物料存在顆粒大小不均的問題，也同樣影響電石反應的時間和效果。

3．第二進料口的角度不佳，上述技術方案中，所述預熱室側壁的第二進料口向下的傾角為10-30°，切向角度為3-10°，實際研發中發現，這種角度下，物料的順利下行效果仍然不夠理想，若物料的粒度減小，則下行效果更差，所以希望得到進一步改進，以保證更多的物料能夠順利下降預熱并參與電石反應，而不會被上升氣流帶出反應器。

4．為了滿足電石反應的溫度要求，氣化室、反應室內均通過有焰燃燒使其處于高溫狀態，爐壁耐溫要求最高應達到2000℃以上，由于爐內通入大量氧氣燃燒以維持高溫，作為常用的高溫耐火材料（一般耐火磚僅能耐1850℃左右的高溫）不能滿足使用要求，而能滿足耐高溫的耐火材料如碳磚等在上述高溫狀態下，碳磚中的碳會與氧發生反應導致爐壁損耗，無法實現耐高溫長壽命的要求。

由于上述技術問題的存在，申請號為201010581701.0的技術方案在實際運行時，實際生產的電石純度、產氣量、反應速度較設計的理論值有20-30%的差距。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述技術問題，提供一種無焰氧化加熱法制備電石和合成氣的方法，該方法在本發明專用的電石反應器內進行，工藝簡單、安全可靠、熱分布更為均勻、電石反應效率高、電石純度高，對壁爐的損耗小、生成的合成氣的量是現有電熱法的七倍以上，同時原料和燃料的消耗率低。

本發明還提供一種用于上述方法的電石反應器，該反應器結構簡單、可同時進行燃料預熱和電石反應，涉及設備少、投資和運行成本低、耐高溫效果好、使用壽命長。

本發明電石反應器，包括封閉式反應爐，由上部的急冷室、中部的氣化室、下部的反應室和底部的電石池構成，所述急冷室頂部設有出氣口、第一進料口，側壁設多個第二進料口，所述氣化室內設開工點火組合燒嘴和氧燒嘴，所述反應室設有氧燒嘴，所述電石池底部設有出料口，所述氣化室內有多個氧燒嘴，所述多個氧燒嘴沿圓周方向均勻分布且徑向正對，向下傾角為10-30°。

所述反應室內沿圓周方向均勻設有多個氧燒嘴，所述多個氧燒嘴徑向對稱布置，水平切向角為10-20°，向下傾角為10-30°。

所述第二進料口的向下傾角為45-60°，多個第二個進料口在同一截面正對均勻布置。