一種碳化鈣的生產(chǎn)方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種碳化鈣的生產(chǎn)方法及系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括混料成型單元、反應(yīng)爐、含碳固體熱送單元、油氣分離單元、燃氣加熱爐和電石冶煉爐，混料成型單元包括入料口與出料口；反應(yīng)爐包括型球入口、氣體熱載體入口、油氣出口和含碳固體出口；油氣分離單元與燃氣加熱爐相連；燃氣加熱爐的燃氣出口與反應(yīng)爐的氣體熱載體入口相連；電石冶煉爐包括電石原料入口和電石出口。本發(fā)明所述方法及系統(tǒng)合理利用了裂解產(chǎn)生的部分燃氣，提高了氣體產(chǎn)品的品質(zhì)；將反應(yīng)產(chǎn)生的含碳固體進行熱裝，大大節(jié)省了電石冶煉爐的電能消耗。
【專利說明】
-種碳化巧的生產(chǎn)方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明主要設(shè)及電石的生產(chǎn)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種碳化巧的生產(chǎn)方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 電石作為一種重要的化工原料，主要用于生產(chǎn)乙烘和乙烘基化工產(chǎn)品，曾被譽為 "有機合成工業(yè)之母"。從我國能源分布上考慮，"富煤、貧油、少氣"是我國能源結(jié)構(gòu)的典型 特征，煤炭是我國的主要能源，約占一次能源的70%，因此，電石生產(chǎn)對于工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展意 義重大。
[0003] 傳統(tǒng)電石生產(chǎn)主要采用電熱法，即W塊狀生石灰和塊狀焦炭為原料，在電石爐內(nèi) 由電弧加熱到2000攝氏度W上，按方程Ca0+3C = CaC2+C0的反應(yīng)原理進行高溫冶煉生產(chǎn)電 石。從對碳素原料的要求考慮，傳統(tǒng)電石生產(chǎn)工藝主要存在W下缺陷：（1)要求碳素材料的 粒度在5-30mm、固定碳含量>84%、灰分<15%，能夠滿足運些要求的只有焦炭、半焦、石油焦 W及一些優(yōu)質(zhì)無煙煤，而運些原料儲量十分有限，價格不菲；（2)在原料破碎過程中會伴有 15-20%的原料由于粒度小于5mm而被廢棄，造成資源的嚴重浪費；（3)電石生產(chǎn)中主要采用 塊狀碳素原料和石灰，傳質(zhì)和傳熱效率低，反應(yīng)速率較低，電石冶煉爐熱效率僅為50%左 右，電耗高達3250kWh/t電石左右。可見，碳素原料的質(zhì)量直接影響電石的產(chǎn)量、質(zhì)量、電力 單耗和成本等經(jīng)濟指標。
[0004] 從原煤的性質(zhì)考慮，原煤中含有灰、硫及其他少量礦物質(zhì)。大部分原煤的灰分都高 于電石原料的灰分要求上限，需對原煤進行分選脫灰處理。按分選介質(zhì)的不同可分為濕法 分選和干法分選兩大類，濕法分選過程中煤與水充分接觸，增大選煤產(chǎn)品水分和后續(xù)碳素 原料的脫水能耗;而常用的干法分選采用常溫空氣作為分選介質(zhì)，原煤的表面水分增加了 顆粒之間的接觸粘附幾率，導(dǎo)致實際分選效果變差。另外，近年來，隨著煤炭機械化開采程 度的提高，原煤在開采過程中的粉煤含量占到40-60%，硬度較差的低階煤甚至占到70%左 右，運顯然與傳統(tǒng)的電石生產(chǎn)工藝要求碳素原料的粒度大于5mm是相惇的。
[0005] 為解決傳統(tǒng)電石生產(chǎn)工藝對原料要求苛刻、高耗能、高污染、低效益等缺點，拓寬 電石碳基原料的范圍，電石生產(chǎn)技術(shù)有待進一步改進。
[0006] 因此，針對上述問題，有必要提供一種碳化巧的生產(chǎn)方法及系統(tǒng)，能解決傳統(tǒng)電石 生產(chǎn)工藝對原料要求苛刻、高耗能、高污染、低效益等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對上述問題，本發(fā)明旨在提供一種碳化巧的生產(chǎn)方法及系統(tǒng)，該方法及系統(tǒng)的 目的是解決電石生產(chǎn)工藝中的余熱浪費、高耗能問題。進一步地，本發(fā)明將要解決電石生產(chǎn) 工藝對原料的高要求問題。
[000引本發(fā)明提供的碳化巧的生產(chǎn)系統(tǒng)包括：混料成型單元、反應(yīng)爐、含碳固體熱送單 元、油氣分離單元、燃氣加熱爐和電石冶煉爐，其中，所述混料成型單元包括入料口與出料 口，用于型球的成型;所述反應(yīng)爐包括型球入口、氣體熱載體入口、油氣出口和含碳固體出 口，用于型球的熱解;所述型球入口與所述混料成型單元的出料口相連;所述含碳固體出口 與所述含碳固體熱送單元相連;所述油氣出口與所述油氣分離單元相連;所述油氣分離單 元與所述燃氣加熱爐相連;所述燃氣加熱爐的燃氣出口與所述反應(yīng)爐的氣體熱載體入口相 連;所述電石冶煉爐包括電石原料入口和電石出口，用于電石的冶煉;所述電石原料入口與 所述含碳固體熱送單元的出口相連。
[0009] 上述的系統(tǒng)還可包括焦油儲罐，所述焦油儲罐的入口與所述油氣分離單元的液體 出口相連，所述焦油儲罐的出口與所述混料成型單元的入口相連。
[0010] 進一步地，上述的系統(tǒng)還可包括燃氣加壓單元，所述燃氣加壓單元設(shè)于所述油氣 分離單元和所述燃氣加熱爐之間。
[0011] 進一步地，上述的系統(tǒng)還可包括破碎單元，所述破碎單元設(shè)于所述混料成型單元 之前。
[0012] 進一步地，所述系統(tǒng)還可包括燃氣儲柜，所述燃氣儲柜與所述油氣分離單元的氣 體出口或與所述燃氣加壓單元的燃氣出口相連。
[0013] 本發(fā)明還提供一種利用上述系統(tǒng)進行碳化巧的生產(chǎn)方法，包括W下步驟:將粒徑< 2mm的煤與石灰在所述混料成型單元內(nèi)先混料后成型，得到型球;將所述型球送入所述反應(yīng) 爐進行熱解反應(yīng)，得到含碳固體、油氣;將所述含碳固體送入所述含碳固體熱送單元;將所 述含碳固體熱送單元內(nèi)的含碳固體送入所述電石冶煉爐進行冶煉，得到電石;將所述油氣 送入所述油氣分離單元進行分離得到焦油和燃氣；將所述燃氣送入所述燃氣加熱爐內(nèi)加 熱;將所述加熱后的燃氣作為氣體熱載體送入所述反應(yīng)爐。
[0014] 上述的方法中，所述型球的粒度為5-40毫米，冷壓強度大于200牛/個。
[0015] 進一步地，上述的方法還包括步驟:將所述焦油作為粘結(jié)劑送入所述混料成型單 元內(nèi)。
[0016] 進一步地，上述的方法還可包括步驟:將所述燃氣的一部分送入燃氣儲柜存儲。
[0017] 進一步地，上述方法還可包括步驟:將煤與石灰破碎至2mm粒徑W下。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的上述技術(shù)方案，既能將熱解產(chǎn)生的一部分燃氣在燃氣加熱爐內(nèi)加熱 后為反應(yīng)爐提供熱量，又將熱解過程產(chǎn)生的部分熱態(tài)含碳固體進行熱裝，降低了裂解過程 的能耗。
[0019] 進一步地，本發(fā)明還可將熱解產(chǎn)生的焦油作為粘結(jié)劑送入混料成型單元內(nèi)進行電 石原料的混合成型，提高了粉料的成型率和型球強度，解決了電石生產(chǎn)工藝對原料的特殊 要求，同時做到了資源的循環(huán)利用，節(jié)能環(huán)保，具有較高的環(huán)境經(jīng)濟效益。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明實施例的碳化巧的生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖2是本發(fā)明實施例的碳化巧的生產(chǎn)系統(tǒng)流程圖。
【具體實施方式】
[0022] W下結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】進行更加詳細的說明，W便能 夠更好地理解本發(fā)明的方案W及各個方面的優(yōu)點。然而，W下描述的【具體實施方式】和實施 例僅是說明的目的，而不是對本發(fā)明的限制。
[0023] 圖1為本發(fā)明提供的碳化巧的生產(chǎn)系統(tǒng)簡圖。
[0024] 該系統(tǒng)包括原料倉1、破碎單元2、混料成型單元3、反應(yīng)爐4、含碳固體熱送單元5、 油氣分離單元6、燃氣加壓單元7、燃氣加熱爐8、燃氣儲柜9、焦油儲罐10、電石冶煉爐11，其 中，原料倉1、破碎單元2、燃氣加壓單元7、燃氣儲柜9、焦油儲罐10不是必須設(shè)置。
[0025] 具體的，原料倉1用于盛放電石原料;破碎單元2包括破碎裝置，用于原料的破碎， 其入口與原料倉1的出口相連?；炝铣尚蛦卧?包括混料機與成型機，設(shè)有入料口與出料口， 用于型球的成型。將煤與石灰有效成型后，形成的型球具有較好的強度、熱穩(wěn)定性，對之后 型球的熱解氣化等深加工或使用有較好的促進作用。此外，還可減少熱解過程中揮發(fā)物在 逸出時的粉塵夾帶，進而提高熱解油、氣產(chǎn)品的品質(zhì)。
[0026] 反應(yīng)爐4為豎式反應(yīng)爐，包括型球入口、氣體熱載體入口、油氣出口和含碳固體出 口，用于型球的熱解。豎式反應(yīng)爐的爐身直立，爐氣在爐內(nèi)向上運動，與爐料之間呈逆流換 熱，運就有利于物料之間的傳質(zhì)傳熱。多數(shù)豎爐的爐料與燃料直接接觸。一般爐頂?shù)臉?gòu)造， 有敞開的和密閉的兩種。
[0027] 其中，反應(yīng)爐4的型球入口與混料成型單元3的出料口相連;所述含碳固體出口與 所述含碳固體熱送單元相連，用于解決反應(yīng)系統(tǒng)能耗高、能量浪費的問題;所述油氣出口與 所述油氣分離單元相連，用于進一步的油氣分離。
[0028] 油氣分離單元6包括油氣分離器，用于將油氣進行分離得到液體燃料和燃氣。燃氣 加壓單元7包括加壓裝置，用于將燃氣進行加壓處理。當不設(shè)置燃氣加壓單元7時，所述油氣 分離單元6與所述燃氣加熱爐8相連。當設(shè)置燃氣加壓單元7時，所述油氣分離單元6與燃氣 加壓單元7、燃氣加熱爐8依次相連。所述燃氣加熱爐8的燃氣出口與所述反應(yīng)爐4的氣體熱 載體入口相連，可將熱解過程產(chǎn)生的一部分燃氣在燃氣加熱爐內(nèi)加熱后作為氣體熱載體為 反應(yīng)爐提供熱量，用于燃氣的循環(huán)利用。
[0029] 燃氣加壓單元7可將加壓后的壓縮燃氣分別利用，一部分送入燃氣儲柜9存儲，一 部分送往燃氣加熱爐8進行加熱。
[0030] 上述的系統(tǒng)還可包括焦油儲罐10,所述焦油儲罐10的入口與所述油氣分離單元6 的液體出口相連，用于存儲液體焦油。所述焦油儲罐10的出口與所述混料成型單元3的入口 相連，用于將焦油作為粘結(jié)劑輸入混料成型單元，使得煤與石灰有效地成型，W使形成的型 球具有較好的強度、熱穩(wěn)定性，達到電石原料的生產(chǎn)要求。當然，油氣分離單元6的液體出口 可直接與混料成型單元3的入口相連，省掉焦油儲罐10的設(shè)置。
[0031] 燃氣加壓單元7的燃氣出口可分別與燃氣儲柜9和燃氣加熱爐8相連，燃氣加熱爐8 的燃氣出口與所述反應(yīng)爐4的氣體熱載體入口相連。當不設(shè)燃氣加壓單元7時，燃氣儲柜9可 直接與油氣分離單元6的燃氣出口連接。
[0032] 反應(yīng)爐4的含碳固體出口與所述含碳固體熱送單元5的入口相連，含碳固體熱送單 元5的出口與電石冶煉爐11的入口相連，用于電石的冶煉生產(chǎn)。
[0033] 其中，含碳固體熱送單元5,將含碳固體從反應(yīng)爐的固體出料口出來后裝入含碳固 體保溫輸送裝置內(nèi)，能夠減少含碳固體的熱損失，大大節(jié)省了電石冶煉爐的電能消耗，進而 降低了電石的加工成本。
[0034] 如圖2所示，本發(fā)明提供的碳化巧的生產(chǎn)方法的具體操作步驟如下：
[0035] 將原料破碎:將煤、石灰破碎到2mm粒徑W下；
[0036] 粉料混料成型:將破碎后的煤與石灰先混料后成型，得到型球，成型后型球的粒度 為5-40毫米，冷壓強度大于200牛/個；
[0037] 反應(yīng)爐處理，將型球在反應(yīng)爐內(nèi)進行熱解處理。反應(yīng)溫度在500-950攝氏度，熱解 后得到含碳固體、燃氣等產(chǎn)物；
[0038] 含碳固體熱裝處理，將含碳固體從反應(yīng)爐的固體出料口出來后裝入含碳固體保溫 輸送裝置內(nèi)，減少含碳固體的熱損失；
[0039] 電石冶煉爐冶煉:將保溫輸送裝置內(nèi)的含碳固體送入電石冶煉爐進行冶煉，冶煉 溫度大于1700攝氏度；
[0040] 燃氣加壓，將燃氣在加壓裝置內(nèi)進行加壓處理，并將加壓后的壓縮燃氣分別利用， 一部分進入燃氣儲柜存儲，一部分進入燃氣加熱爐進行加熱；
[0041] 燃氣加熱，將一部分壓縮燃氣在加熱爐內(nèi)加熱，加熱爐的爐溫控制在700攝氏度W 上，燃氣的主要成分為乙烘、甲燒、一氧化碳、二氧化碳等。
[0042] 焦油用于成型，將反應(yīng)爐熱解過程中產(chǎn)生的焦油作為粘結(jié)劑用于粉料的成型。
[0043] 上述步驟不是全部必須，比如原料的破碎、燃氣加壓，焦油的循環(huán)利用等可根據(jù)實 際情況設(shè)置。
[0044] 由上述方案可知，本發(fā)明提供的碳化巧的生產(chǎn)系統(tǒng)及方法，通過將熱解過程產(chǎn)生 的一部分燃氣在燃氣加熱爐內(nèi)加熱后作為氣體熱載體為反應(yīng)爐提供熱量，做到了資源的循 環(huán)利用;將裂解過程產(chǎn)生的焦油作為成型過程的粘結(jié)劑，提高了粉料的成型率和型球強度； 將從反應(yīng)爐產(chǎn)生的含碳固體進行熱裝，并將熱裝的含碳固體送入電石冶煉爐內(nèi)，大大節(jié)省 了電石冶煉爐的電能消耗，進而降低了電石加工成本。
[0045] 下面結(jié)合具體實施例來說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0046] 下述實施例中所取工藝條件數(shù)值均為示例性的，其可取數(shù)值范圍如前述說明書中 所示。
[0047] 實施例1
[0048] 將煤和石灰等原料進入原料破碎單元進行破碎，粉碎至ImmW下，進入粉料混料成 型單元進行混料成型，型煤進入反應(yīng)爐，設(shè)定反應(yīng)溫度進行反應(yīng)，產(chǎn)生含碳固體和燃氣，含 碳固體在電石冶煉爐內(nèi)進行反應(yīng)，產(chǎn)生碳化巧，即電石。
[0049] 本實施例的含碳固體為內(nèi)蒙某礦區(qū)褐煤，破碎煤的粒度為2mmW下，型球的尺寸為 18mm* 18mm*38mm、4mmx4mmx 10mm、30mmx30mmx50mm，反應(yīng)溫度分別500 °C、720 °C 為950 °C，燃 氣加熱溫度為80(TC。原料及反應(yīng)爐產(chǎn)生的含碳固體的分析結(jié)果平均值如表1-表2。電石冶 煉爐的平均反應(yīng)溫度為1900攝氏度，電石產(chǎn)品的平均發(fā)氣量為310升/千克。
[0050] 表1:原料分析結(jié)果
[0化1 ]
[0052]表2含碳固體分析結(jié)果
[0化3]
[0054] 其中，表中的Mad代表空氣干燥基水分;Aad代表干燥基灰分;V ad代表空氣干燥基揮 發(fā)分;FCad代表空氣干燥基固定碳。
[0055] 表中的St, ad代表空氣干燥基全硫含量;Cad代表空氣干燥基碳含量;Had代表空氣干 燥基氨含量;Nad代表空氣干燥基氮含量;Oad代表空氣干燥基氧含量。
[0056] 由上述實施例可見，本發(fā)明的技術(shù)方案能有效利用熱解產(chǎn)生的燃氣與含碳固體的 熱值，朝著資源與能量利用最大化的方向發(fā)展，對整個電石行業(yè)與社會環(huán)境都有著積極的 作用。
[0057] 最后應(yīng)說明的是:顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并 非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可W做 出其它不同形式的變化或變動。運里無需也無法對所有的實施方式予W窮舉。而由此所引 申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之中。
【主權(quán)項】
1. 一種碳化鈣的生產(chǎn)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括混料成型單元、反應(yīng)爐、含碳固體熱送單元、 油氣分離單元、燃氣加熱爐和電石冶煉爐，其中， 所述混料成型單元包括入料口與出料口，用于型球的成型； 所述反應(yīng)爐包括型球入口、氣體熱載體入口、油氣出口和含碳固體出口，用于型球的熱 解;所述型球入口與所述混料成型單元的出料口相連;所述含碳固體出口與所述含碳固體 熱送單元相連;所述油氣出口與所述油氣分離單元相連； 所述油氣分離單元與所述燃氣加熱爐相連;所述燃氣加熱爐的燃氣出口與所述反應(yīng)爐 的氣體熱載體入口相連； 所述電石冶煉爐包括電石原料入口和電石出口，用于電石的冶煉;所述電石原料入口 與所述含碳固體熱送單元的出口相連。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括焦油儲罐，所述焦油儲罐 的入口與所述油氣分離單元的液體出口相連，所述焦油儲罐的出口與所述混料成型單元的 入口相連。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括燃氣加壓單元，所述燃氣 加壓單元設(shè)于所述油氣分離單元和所述燃氣加熱爐之間。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括破碎單元，所述破碎單元 設(shè)于所述混料成型單元之前。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括燃氣儲柜，所述燃氣儲柜 與所述油氣分離單元的氣體出口或與所述燃氣加壓單元的燃氣出口相連。6. -種利用權(quán)利要求1至5任一項所述系統(tǒng)進行碳化鈣生產(chǎn)的方法，包括以下步驟： 將粒徑〈2_的煤與石灰在所述混料成型單元內(nèi)先混料后成型，得到型球； 將所述型球送入所述反應(yīng)爐進行熱解反應(yīng)，得到含碳固體、油氣； 將所述含碳固體送入所述含碳固體熱送單元； 將所述含碳固體熱送單元內(nèi)的含碳固體送入所述電石冶煉爐進行冶煉，得到電石； 將所述油氣送入所述油氣分離單元進行分離得到焦油和燃氣； 將所述燃氣送入所述燃氣加熱爐內(nèi)加熱； 將所述加熱后的燃氣作為氣體熱載體送入所述反應(yīng)爐。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述型球的粒度為5-40毫米，冷壓強度大 于200牛/個。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法還包括步驟： 將所述焦油作為粘結(jié)劑送入所述混料成型單元內(nèi)。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法還包括步驟： 將所述燃氣的一部分送入燃氣儲柜存儲。10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法還包括步驟： 將煤與石灰破碎至2_粒徑以下。
【文檔編號】C01B31/32GK105948050SQ201610530774
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年7月6日
【發(fā)明人】趙小楠, 丁力, 吳道洪
【申請人】神霧環(huán)保技術(shù)股份有限公司