[發明專利]一種制備電石的方法

在審

• 申請號: 201810088588.9
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN107963630A
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 劉振宇;劉清雅;李正科
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C01B32/942
• 分類號: C01B32/942
• 代理公司: 北京高沃律師事務所11569
• 代理人: 劉奇

技術領域

本發明涉及一種制備電石的方法，屬于化工生產技術領域。

背景技術

碳化鈣俗稱電石(CaC₂)，曾經被譽為有機合成之母。目前主要用于生產氯乙烯、乙酸乙烯酯和丙烯腈等。2016年我國的電石產量為2730萬噸。

目前工業用的電石生產方法為高溫電弧法。該方法將5～30mm粒度范圍的焦和過量約10～15％的氧化鈣在電弧爐中加熱至2000～2200℃，反應1～2h后，產物以熔融態排出。純CaC₂的熔點約為2300℃，CaO的熔點約為2572℃，工業產物為CaC₂和CaO形成的低溫共熔物(CaC₂-CaO)，其中CaC₂含量約70-80％。文獻報道的CaC₂-CaO低溫共熔點數據有多種，可信的是CaC₂質量分數為48％時最低共熔點為1830℃；也有些研究者通過在1700℃時C和CaO反應活化能的突變，認為最低共熔點為1700℃，這可能是由于產物微觀局部熔融造成的，并不是宏觀上的流動態熔融。為了順利排出副產物CO，該方法不能使用小于5mm粒度的原料，但大于5mm的顆粒之間的接觸面小，反應速率慢，因此要求高溫反應。高溫反應的另一目的是降低CaC₂-CaO共熔物的粘度，便于排料。這些對高溫的要求不僅大大增加了生產能耗，而且增加了反應器及其材料的成本。另外，熔融產物的相變熱難以回收利用，高溫CO氣體(2000℃以上)的顯熱也不易利用。因此，電弧法的電耗很高(3.2kW·h/Kg，約為11.5MJ/Kg)，算入發電能耗后的總能耗更高(28.8～32.7MJ/Kg)。

目前已有將粉狀或粒狀的含碳原料和含鈣原料經由氧熱法生產電石的報道，該方法以部分焦原料為燃料或另外輸入燃料，經純氧燃燒供熱。與電弧法相比，氧熱法省去了發電能耗，僅此一項就可降低能耗37％以上。但由于現已報道的氧熱法技術仍然是高溫生產熔融態產物，能耗仍高，且相變熱仍難以回收。

目前已報道了一些低溫生產電石的方法，如公開號為CN 103272536 A的中國專利公開了一種在原料中添加1～10％的碳酸鋰和氧化鐵的間歇生產電石的電弧法，反應溫度在1700～1800℃。該方法中，添加劑在含碳原料和含鈣原料之間形成液相，促進原料的傳質，能夠降低反應溫度，但同時不可避免地降低了產物純度、難以回收熔融態電石的相變熱，且添加物碳酸鋰成本較高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低能耗制備高純度電石的固相方法。

為了實現以上目的，本發明提供的制備電石的方法包括以下步驟：

將原料在第一級回轉窯中加熱至600～900℃進行熱解，得到熱解物料；所述原料包括含碳原料和含鈣原料，所述含碳原料和含鈣原料的粒度均≤1mm；

將所述熱解物料在第二級回轉窯中加熱至1000～1350℃進行預熱，得到預熱物料；

將所述預熱物料在第三級回轉窯中加熱至1500～1800℃進行反應，得到固態電石。

優選地，所述第一級回轉窯和第二級回轉窯的熱源為第三級回轉窯中反應產生的燃氣的顯熱或者所述燃氣的燃燒熱。

優選地，所述原料中含碳原料和含鈣原料的質量比為(0.5～30)：1。

優選地，所述原料為含碳原料和含鈣原料混合后所得的混合物料，或者為所述混合物料造粒后所得的造粒物料；所述造粒物料的粒度為10～60mm。

優選地，所述造粒物料的形狀包括但不限于為球狀、片狀或柱狀。

優選地，所述含碳原料包括煤、煤焦、生物質和生物焦中的一種或幾種；所述含鈣原料包括生石灰、熟石灰、石灰石和電石渣中的一種或幾種。

優選地，所述第一級回轉窯、第二級回轉窯和第三級回轉窯均為內熱式回轉窯或者外熱式回轉窯。

優選地，所述反應的時間為45～150min。

優選地，所述第三級回轉窯使用的加熱方式包括純氧與第三級回轉窯中的含碳物料燃燒加熱、純氧與外加燃料燃燒加熱、電加熱。