[實(shí)用新型]一種鈣焦球團(tuán)分級(jí)氧熱法生產(chǎn)電石的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720700979.2
• 申請(qǐng)日: 2017-06-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN207391014U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田原宇;喬英云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)（華東）
• 主分類號(hào): C01B32/942
• 分類號(hào): C01B32/942
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

一種鈣焦球團(tuán)分級(jí)氧熱法生產(chǎn)電石的裝置，主要由移動(dòng)床預(yù)熱器、旋轉(zhuǎn)窯反應(yīng)器、保溫移動(dòng)床和篦式冷卻機(jī)四部分組成，移動(dòng)床預(yù)熱器的底部通過(guò)高溫塞閥接入到旋轉(zhuǎn)窯反應(yīng)器的窯尾，旋轉(zhuǎn)窯反應(yīng)器的窯頭通過(guò)窯頭出口接到保溫移動(dòng)床的頂部，保溫移動(dòng)床的底部通過(guò)窄條縫與篦式冷卻機(jī)的入口聯(lián)通；篦式冷卻機(jī)的底部設(shè)置有各自獨(dú)立進(jìn)氣的分布式風(fēng)箱，篦式冷卻機(jī)的出口設(shè)置有電石產(chǎn)品排料閥連續(xù)排出低溫電石產(chǎn)品，篦式冷卻機(jī)入口端設(shè)置有換熱惰性氣體抽出口，依次連接換熱器、加壓循環(huán)風(fēng)機(jī)和分布式風(fēng)箱；移動(dòng)床預(yù)熱器頂部的換后空氣燃燒氣通過(guò)補(bǔ)燃式廢鍋回收熱量后，被引風(fēng)機(jī)外排。

1.技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供一種鈣焦球團(tuán)分級(jí)氧熱法生產(chǎn)電石的裝置，涉及煤化工領(lǐng)域。

2.背景技術(shù)

目前乙炔主要是通過(guò)電石法大規(guī)模生產(chǎn)，是有機(jī)合成工業(yè)的重要原料。電石是以生石灰和碳素為原料，在電石爐中經(jīng)過(guò)復(fù)雜的物理化學(xué)變化而生成的。作為一種新型碳素材料，半焦是以高揮發(fā)分的弱粘結(jié)或不粘結(jié)性煤為原料，經(jīng)中、低溫干餾炭化除去煤中焦油物質(zhì)和大部分揮發(fā)分后的固體產(chǎn)品以其固定炭高、電阻率高含灰份低、硫含量低、磷含量低的特性和低廉的價(jià)格，正逐步被推廣應(yīng)用于電石、鐵合金等產(chǎn)品的生產(chǎn)，以替代價(jià)格昂貴的冶金焦，半焦作為冶金行業(yè)重要原材料。

當(dāng)前最為成熟的電石生產(chǎn)方法是傳統(tǒng)的電熱法，反應(yīng)裝置為電弧爐。電弧爐對(duì)塊狀原料的粒度和品質(zhì)有一定的要求，生石灰中氧化鈣的含量要大于92％，焦炭中的固定碳需大于84％、灰分要小于15％、水分小于3％，揮發(fā)份小于1.5％；原料的粒度對(duì)生產(chǎn)過(guò)程十分重要，尤其是生石灰的粒度，粒度過(guò)小會(huì)導(dǎo)致?tīng)t氣不能順利排出，造成“崩床”等問(wèn)題，粒度過(guò)大會(huì)降低焦炭與氧化鈣之間的接觸面積，影響傳遞性能，降低反應(yīng)速率；工業(yè)一般要求原料的粒徑范圍為5-30mm。由于塊狀焦炭和CaO(5-30mm)之間的接觸面積小，固-固反應(yīng)受傳遞過(guò)程的嚴(yán)重限制，反應(yīng)過(guò)程需要經(jīng)過(guò)生石灰熔融態(tài)和在焦炭塊中滲入發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使得電弧爐反應(yīng)需在高溫下進(jìn)行(2000-2200℃)，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)(1-2h)，單爐產(chǎn)能低(70kt/a)，每噸電石(純度80％)的能耗高達(dá)3250kW·h，熱效率僅為50％；加之間歇排出高達(dá)2000℃以上的電石液體熔液，熱量回收困難，工人操作勞動(dòng)環(huán)境惡劣，存在二次污染和爆炸隱患，裝置技術(shù)亟待改進(jìn)。

氧熱法電石生產(chǎn)裝置基本模仿高爐煉鐵，就是在固定床反應(yīng)器中利用燃料在電石爐中燃燒代替電加熱來(lái)生產(chǎn)電石，避免燃煤發(fā)電過(guò)程中的能量損耗；并且可以和煤炭熱解提質(zhì)過(guò)程藕合，減少工業(yè)廢渣排放，有望形成一條煤炭綜合利用的新工藝路線。從20世紀(jì)50年代開(kāi)始，人們對(duì)于氧熱法生產(chǎn)電石的研究從未停息，1960年左右，美國(guó)、德國(guó)和荷蘭三國(guó)就己經(jīng)搭建了中試規(guī)模的氧熱法生產(chǎn)電石裝置，國(guó)外目前也已有稍有規(guī)模的氧熱法生產(chǎn)電石裝置，根據(jù)有關(guān)報(bào)道，每生產(chǎn)一噸電石需要消耗氧氣1560Nm3、消耗焦炭2.8t、生石灰1.2t，另外還需耗電600度。盡管劉振宇等根據(jù)氧熱法的理念通過(guò)研究粉狀焦炭和氧化鈣的反應(yīng)過(guò)程，提出了一種電石的新生產(chǎn)方法，采用粒度小于0.3mm的粉狀含碳原料(煤或焦炭)和粉狀含鈣原料(碳酸鈣、氧化鈣、氫氧化鈣或電石渣)生產(chǎn)電石的工藝，并提出了二種反應(yīng)器結(jié)構(gòu)。但由于反應(yīng)器結(jié)構(gòu)以及沒(méi)有考慮隨碳化鈣含量變化造成的電石熔點(diǎn)W型變化規(guī)律，氧熱法所生產(chǎn)電石的技術(shù)路線和電熱法一樣是液態(tài)產(chǎn)品，鈣焦比選擇不合理，致使電石熱量回收困難，原料預(yù)熱還是利用副產(chǎn)高溫CO，與國(guó)外氧熱法工藝相比，氧耗和碳耗均未見(jiàn)大幅度降低，目前未見(jiàn)工業(yè)中試和工業(yè)化結(jié)果。

目前的電弧爐加熱法工藝過(guò)程中生石灰和焦炭添加過(guò)程繁瑣、復(fù)雜，且在石灰石和半焦炭在整個(gè)生產(chǎn)和使用過(guò)程中，始終伴隨著固體破碎、固體篩分和固體運(yùn)輸?shù)裙ば?，這些工序均會(huì)產(chǎn)生大量低價(jià)值的小于6mm的粉狀生石灰半焦或焦炭，亟待利用。

另外由于優(yōu)質(zhì)石灰石資源較為緊張，開(kāi)采對(duì)山體環(huán)境破壞嚴(yán)重，各地對(duì)石灰石開(kāi)采量控制越來(lái)越嚴(yán)，成為國(guó)內(nèi)生石灰生產(chǎn)的瓶頸，亟待充分利用電石渣中有效成分，提高石灰石的循環(huán)利用率。

因此急需開(kāi)發(fā)能夠利用生石灰粉和焦粉生產(chǎn)電石和乙炔的新工藝和配套裝備技術(shù)，提高電石渣的循環(huán)利用率，降低反應(yīng)溫度，加快反應(yīng)速度，降低生產(chǎn)能耗和成本，提高電石爐的處理能力和熱量回收率，消除二次污染。