[實用新型]一種生產電石的聯合反應器

有效

• 申請號: 201520718598.8
• 申請日: 2015-09-16
• 公開（公告）號: CN205023865U
• 公開（公告）日: 2016-02-10
• 發明（設計）人: 鄭化安;陳剛
• 申請（專利權）人: 陜西煤業化工技術研究院有限責任公司
• 主分類號: C01B31/32
• 分類號: C01B31/32;C07C11/24;C07C1/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

【技術領域】

本實用新型涉及一種制備電石的工藝及其專用反應器，具體涉及一種由氣流床反應器與電弧反應器構成的聯合反應器。

【背景技術】

碳化鈣(CaC₂)俗稱電石，是有機合成工業重要的基礎原料，在化學工業中占有重要的地位。工業上電石主要用來生產乙炔、氰胺化鈣和鋼鐵脫硫劑等，其中由乙炔生產的PVC是其最主要的終端產品。我國電石產能長期位居世界第一，2014年底我國的電石產量達到2580萬噸，同比增長12.9％。目前電石的工業生產全部采用電熱法，其基本原理是塊狀含碳原料和塊狀氧化鈣(粒度嚴格控制在3～20mm)在高溫密閉電弧爐中(爐溫超過2000℃)吸熱反應生成熔融態的電石產品。

電熱法發展至今已經有了一百多年的歷史，其間技術經過了多次重大改進，比如密閉型電石爐的實用新型、空心電極技術的引入以及自動控制技術的廣泛應用等，使整個電熱法工藝過程日趨成熟。但目前該工藝的產品噸電耗仍在3500kWh左右，電力成本接近總成本的50％，同時電弧爐法只能使用塊狀的氧化鈣和焦炭原料，造成占比近20％的粉狀原料的浪費。另外電弧爐還存在結構復雜、難以放大等問題，導致了該技術的建設投入和運行成本都非常高。在石油價格下降后，電石法PVC路線相對石油乙烯PVC路線的經濟性將大大降低。但我國“富煤少油”的資源秉賦以及煤炭與水資源逆向分布的現實情況，又使得石油和煤制烯烴PVC路線難以完全替代電石法PVC，因此我國對提升電石工藝經濟性具有很強烈的需求。

要解決現有電石行業“高成本、高能耗、高污染”的問題，就需要對現有的電熱法電石工藝進行技術創新。氧熱法電石工藝一直是國內外的研究熱點，希望通過煤炭燃燒產生的熱量取代電弧放出的熱量供給電石合成反應。早在六七十年代德國和朝鮮就已經開展了全焦豎爐氧熱法生產電石的中試試驗，但因為反應速率低及焦炭耗量太大等原因，其成本還高于電弧法，在原油價格下降后便停止了生產。國內對氧熱法電石工藝和裝備的研究也多有報道。CN201210569784.0和CN201220723905.8公布了一種粉狀原料在氣流床中氧熱法生產電石和合成氣的方法與裝置，其所述電石反應器由上部的預熱室、中部的氣化室和下部的反應室構成。其具體流程是將經磨煤和干燥的含碳原料與含鈣原料由進料口送入，在預熱室中含碳原料和含鈣原料充分預熱，進入氣化室后被煤粉和富氧空氣混合燃燒的熱量進一步加熱升溫，最后在反應室中煤粉進一步與氧氣混合燃燒產生2000℃左右的高溫，使剩余部分的含碳原料與氧化鈣在高溫下反應完全。從已知的文獻分析可知，氧熱法電石工藝開發中有很多難點，包括如何提供溫度達到2000℃的穩定可靠熱源及相應的耐火材料，如何讓粉狀含碳、含鈣原料充分接觸反應等。

為了解決傳統電熱法粉狀原料無法利用與生產電耗大的缺點，以及回避氧熱法需要尋求高溫熱源與耐火材料的困難，實有必要提供一種可以解決以上技術問題的技術方案。

【實用新型內容】

為解決以上技術問題，本實用新型提供了一種生產電石的聯合反應器及生產方法，通過上爐實現利用粉狀原料生產電石，同時提供絕大部分的反應熱量，大大降低了電弧爐中電熱的供給量。利用下爐將反應物料進一步加熱使物料反應完全，保證了產品質量。

一種生產電石的聯合反應器，包括上爐和下爐，所述上爐的底部設置有落料筒，物料自上爐頂部落入到落料筒內進而進入到下爐爐膛內，并在下爐爐膛內形成落料區；所述下爐安裝有三相電極，電極產生的電弧所形成的高溫區延伸到物料落下時形成的落料區中心。

所述上爐爐頂設置有多通道噴口，粉狀物料和氧氣通過該多通道噴口進入到上爐爐膛內。

所述多通道噴口為多層套管結構，中心管是煤粉與粉狀含鈣原料的進料通道，最外層是冷卻水通道形成的水冷套筒，進料通道和水冷套筒之間的環形腔是助燃氧氣通道。

所述多通道噴口的底部安裝有氣體旋轉葉片，用于強化氧氣與中心套管中粉體的混合，使燃燒更充分。

所述上爐與下爐的中心軸線重合，通過上爐的落料筒相連；所述上爐的爐膛采用熱壁形式以減少煤粉燃燒的熱量損耗，其內壁結構依次為耐火層和保溫層，該耐火層和保溫層固定在鋼制的上爐外殼內。

所述上爐的上部和下部外徑均小于爐膛中部位置的外徑，呈兩頭小中間大的結構，所述落料筒設置在上爐的底部，且落料筒的底部設置有喇叭形擴口，以擴大液態落料的分布面積。