電石爐和制備電石的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電石爐和制備電石的方法。電石爐包括：自上而下的熱解反應(yīng)區(qū)和電石反應(yīng)區(qū)；多個(gè)加熱板，所述多個(gè)加熱板中的一部分設(shè)置在所述電石爐的第一側(cè)壁上，所述多個(gè)加熱板中的另一部分設(shè)置在與所述第一側(cè)壁相對的第二側(cè)壁上，位于所述第一側(cè)壁上的所述加熱板與位于所述第二側(cè)壁上的所述加熱板交錯(cuò)分布且共同限定出適于對物料加熱的加熱通道；物料入口；含氧氣體入口；以及電石出口。熱解反應(yīng)區(qū)能夠?qū)⒅械碗A原煤通過熱解反應(yīng)進(jìn)行提質(zhì)，設(shè)置在熱解反應(yīng)區(qū)內(nèi)的多個(gè)加熱板可以提高熱解反應(yīng)區(qū)的熱解效率以及效果。
【專利說明】
電石爐和制備電石的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域。具體地，本發(fā)明涉及電石爐和制備電石的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電石學(xué)名碳化鈣，無色晶體，主要用于生產(chǎn)乙炔氣，曾被稱為"有機(jī)合成工業(yè)之 母"。乙炔是重要的化工原料，主要用于生產(chǎn)聚氯乙烯基和醋酸乙烯基產(chǎn)品，我國PVC產(chǎn)品 70%的生產(chǎn)原料乙炔來自于電石，電石對我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有十分重要的作用，近十余年 來的產(chǎn)量不斷增長，2013年產(chǎn)量達(dá)2200萬噸以上。
[0003] 然而，目前制備電石的技術(shù)仍有待改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā) 明提出一種電石爐和制備電石的方法。該電石爐以及方法能夠以中低階原煤作為制備電石 的原料，并且可以充分利用熱量，從而能夠顯著降低生產(chǎn)成本，另外所得電石具有較高的品 質(zhì)。
[0005] 需要說明的是，本發(fā)明是基于發(fā)明人的下列發(fā)現(xiàn)而得到的：
[0006] 目前利用電熱法制備電石的技術(shù)，對含碳物料的質(zhì)量要求極高，并且利用電熱法 制備電石需要消耗大量的電能。而利用氧熱法制備電石的技術(shù)中，普遍存在物料消耗量大、 電石產(chǎn)品品質(zhì)較差的缺點(diǎn)，成為電石生產(chǎn)中的巨大阻礙。發(fā)明人經(jīng)過深入研究發(fā)現(xiàn)，這是由 于氧熱法是在有氧氣體存在的條件下，使含碳物料燃燒放熱，利用產(chǎn)生的熱量加熱剩余的 含碳物料和含鈣物料，使其反應(yīng)生成電石。而上述過程由于含碳燃料不完全燃燒的放熱量 較小，故需要燃燒大量含碳燃料供給熱量，以便將剩余的含碳物料和含鈣物料加熱到足以 發(fā)生電石生成反應(yīng)的溫度，因此造成物料消耗量大。此外，含碳物料燃燒時(shí)產(chǎn)生的灰分大部 分富集到電石產(chǎn)物中，進(jìn)而極大影響電石產(chǎn)物品質(zhì)。
[0007] 本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將熱解過程與氧熱過程耦合在一起，可以降 低物料消耗量，提高電石品質(zhì)，并且可以以中低階原煤與鈣基原料為生產(chǎn)原料，降低生產(chǎn)成 本。具體地，將中低階原煤與鈣基原料混合投入電石爐后，首先在熱解反應(yīng)區(qū)進(jìn)行熱解反 應(yīng)，之后熱解產(chǎn)物下落至電石反應(yīng)區(qū)，部分熱解產(chǎn)物與含氧氣體發(fā)生不完全燃燒放熱，加熱 其余物料，使原料繼續(xù)升溫進(jìn)而發(fā)生電石反應(yīng)生成電石。由此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電石爐 和制備電石的方法能夠以中低階原煤作為原料，并且可以充分利用熱量，進(jìn)而能夠避免為 了獲得足夠熱量而導(dǎo)致的含碳物料大量燃燒，從而能夠顯著降低生產(chǎn)成本，另外能夠有效 減少所得電石中灰分，因此所得電石具有較高的品質(zhì)。
[0008] 在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提出了電石爐。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該電石爐包 括：自上而下的熱解反應(yīng)區(qū)和電石反應(yīng)區(qū)；多個(gè)加熱板，所述多個(gè)加熱板設(shè)置在所述熱解反 應(yīng)區(qū)內(nèi)，所述多個(gè)加熱板中的一部分設(shè)置在所述電石爐的第一側(cè)壁上，所述多個(gè)加熱板中 的另一部分設(shè)置在與所述第一側(cè)壁相對的第二側(cè)壁上，所述加熱板由所述電石爐的側(cè)壁朝 向所述電石爐內(nèi)部水平延伸且朝向所述電石爐底部傾斜布置，并且位于所述第一側(cè)壁上的 所述加熱板與位于所述第二側(cè)壁上的所述加熱板交錯(cuò)分布且共同限定出適于對物料加熱 的加熱通道，所述加熱通道的下端與所述電石反應(yīng)區(qū)連通;物料入口，所述物料入口設(shè)在所 述熱解反應(yīng)區(qū)且位于所述加熱板的上方，所述加熱通道的上端與所述物料入口連通;含氧 氣體入口，所述含氧氣體入口設(shè)在所述電石反應(yīng)區(qū)；尾氣出口，所述尾氣出口設(shè)在所述熱解 反應(yīng)區(qū)；以及電石出口，所述電石出口設(shè)在所述電石反應(yīng)區(qū)。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，熱解反應(yīng)區(qū)能夠 將中低階原煤通過熱解反應(yīng)進(jìn)行提質(zhì)，在滿足電石生產(chǎn)對于原料煤的要求的前提下，可以 降低生產(chǎn)成本，而設(shè)置在熱解反應(yīng)區(qū)內(nèi)的多個(gè)加熱板可以提高熱解反應(yīng)區(qū)的熱解效率以及 效果;此外，位于熱解反應(yīng)區(qū)下部的電石反應(yīng)區(qū)能夠產(chǎn)生高溫電石爐尾氣，而高溫電石爐尾 氣由下部向電石爐的上部運(yùn)動(dòng)，能夠?qū)旌衔锪掀鸬皆偌訜岬淖饔?，降低熱解反?yīng)區(qū)能耗。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，上述電石爐還可以具有下列附加技術(shù)特征：
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述加熱板的寬度為所述第一側(cè)壁或所述第二側(cè)壁的寬度 的50~90%。由此，可以使加熱板具有適當(dāng)?shù)拿娣e，使中低階煤自上而下掉落的過程中，能 夠與加熱板進(jìn)行充分的接觸，從而可以提高利用加熱板加熱中低階煤的效率以及效果。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第一側(cè)壁上的加熱板平行布置。由此，可以方便設(shè)置油 氣導(dǎo)出管道。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第二側(cè)壁上的加熱板平行布置。由此，可以方便設(shè)置油 氣導(dǎo)出管道。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第一側(cè)壁上的加熱板在水平面上的投影重合。由此，可 以使設(shè)置在第一側(cè)壁上的多個(gè)加熱板具有相同的面積以及設(shè)置方式，有利于通過設(shè)置統(tǒng)一 的技術(shù)參數(shù)完成加熱板的批量化設(shè)置，且可以保證物料在下落過程中能夠充分與加熱板接 觸，提高利用加熱板加熱中低階煤的效率以及效果。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述第二側(cè)壁上的加熱板在水平面上的投影重合。由此，可 以使設(shè)置在第二側(cè)壁上的多個(gè)加熱板具有相同的面積以及設(shè)置方式，有利于通過設(shè)置統(tǒng)一 的技術(shù)參數(shù)完成加熱板的批量化設(shè)置，且可以保證物料在下落過程中能夠充分與加熱板接 觸，提高利用加熱板加熱中低階煤的效率以及效果。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述加熱板與水平面的夾角為5~60度。由此，便于混合物 料從加熱板上滾落而向下運(yùn)動(dòng)。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述加熱板為電加熱板、燃?xì)饧訜岚寤蛉加图訜岚?。由此?可以進(jìn)一步擴(kuò)展加熱板的種類，便于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際情況，在上述范圍內(nèi) 選擇適當(dāng)?shù)募訜岚濉?br>[0017] 在本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提出利用前面描述的電石爐制備電石的方法。根據(jù) 本發(fā)明的實(shí)施例，該方法包括：（1)將含有中低階原煤和鈣基原料的混合物料通過所述物料 入口供給至所述熱解反應(yīng)區(qū)中，以便使得所述中低階原煤接觸所述加熱板并經(jīng)過所述加熱 通道發(fā)生熱解反應(yīng)，得到含有半焦固體的熱解產(chǎn)物以及含有熱解油的尾氣；（2)將含氧氣體 通過所述含氧氣體入口供給至所述電石反應(yīng)區(qū)，使得所述熱解產(chǎn)物中的部分所述半焦固體 在所述電石反應(yīng)區(qū)發(fā)生不完全燃燒，以便使得所述半焦固體與所述鈣基原料發(fā)生反應(yīng)，獲 得電石。由此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制備電石的方法能夠以中低階原煤作為制備電石的原 料，并且可以充分利用熱量，從而能夠顯著降低生產(chǎn)成本，另外所得電石具有較高的品質(zhì)。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在步驟（1)中，所述熱解產(chǎn)物的溫度為800~1000攝氏度。由 此，可以節(jié)省后步驟中為了使熱解產(chǎn)物達(dá)到電石反應(yīng)溫需要提供的能量，進(jìn)而可以節(jié)省在 后續(xù)步驟中含碳物料燃燒的量。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在步驟(1)中，所述中低階原煤為粉狀中低階原煤。由此，可 以節(jié)省利用該方法制備電石的生產(chǎn)成本。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述混合物料中所述中低階原煤和所述鈣基原料的質(zhì)量比 為(2~6): 1，其中，所述中低階原煤中固定碳含量為40~60wt%，所述鈣基原料中氧化鈣含 量為50~95wt%。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在步驟(2)中，所述電石反應(yīng)的溫度為2000~2200攝氏度。 由此，可以更加有效地發(fā)生電石反應(yīng)，提高利用該方法制備電石的生產(chǎn)效率。
[0022]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說明】
[0023]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)施例的描述中將變得 明顯和容易理解，其中：
[0024]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的電石爐結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的加熱板與水平方向夾角示意圖；
[0026]圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的電石爐結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的電石爐結(jié)構(gòu)示意圖；以及 [0028]圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的制備電石方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0030] 在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語"上"、"下"、"中"等指示的方位或位置關(guān) 系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示 或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解 為對本發(fā)明的限制。
[0031] 在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語"相連"應(yīng)做廣義理解，例如，可以 是機(jī)械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩 個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對于本領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0032] 在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征"上"或"下"可以 是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在 第二特征"上方"可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高 度高于第二特征。
[0033]在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提出了一種電石爐。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，參見圖1， 該電石爐包括:熱解反應(yīng)區(qū)100;電石反應(yīng)區(qū)200;多個(gè)加熱板110;加熱通道120;物料入口 300;含氧氣體入口400;尾氣出口500;以及電石出口600。具體地，熱解反應(yīng)區(qū)100以及電石 反應(yīng)區(qū)200自上而下地位于該電石爐中。多個(gè)加熱板110設(shè)置在熱解反應(yīng)區(qū)200內(nèi)，多個(gè)加熱 板110中的一部分設(shè)置在電石爐的第一側(cè)壁700上，另一部分設(shè)置在與第一側(cè)壁700相對的 第二側(cè)壁800上。位于第一側(cè)壁700上的加熱板110與位于第二側(cè)壁800上的加熱板110交錯(cuò) 分布且共同限定出適于對物料加熱的加熱通道120,加熱通道120上端與物料入口 300連通， 下端與電石反應(yīng)區(qū)200連通。物料入口 300位于熱解反應(yīng)區(qū)100中加熱板110上方的位置，尾 氣出口 500位于熱解反應(yīng)區(qū)，含氧氣體入口 400以及電石出口 600位于電石反應(yīng)區(qū)200。該電 石爐能夠以中低階原煤作為原料，并且可以利用加熱板110提高熱解反應(yīng)區(qū)100中熱解反應(yīng) 的效率以及效果，充分利用熱量，進(jìn)而能夠避免為了獲得足夠熱量而導(dǎo)致的含碳物料過度 燃燒，從而能夠顯著降低生產(chǎn)成本，另外能夠有效減少所得電石中灰分，因此所得電石具有 車父尚的品質(zhì)。
[0034]下面對該電石爐中的各個(gè)部分進(jìn)行詳細(xì)描述：
[0035]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，在豎直方向上，熱解反應(yīng)區(qū)100位于電石反應(yīng)區(qū)200的 上方。物料入口 300可以設(shè)在熱解反應(yīng)區(qū)100上，且適于向熱解反應(yīng)區(qū)100中供給含有中低階 原煤和鈣基原料的混合物料。具體地，物料入口 300可以設(shè)于熱解反應(yīng)區(qū)100的頂端。含有含 碳原料和鈣基原料的物料由物料入口 300供給至電石爐中之后，首先經(jīng)過熱解反應(yīng)區(qū)。混合 物料經(jīng)過熱解反應(yīng)，生成含有半焦固體的熱解產(chǎn)物以及含有熱解油的尾氣。由此，能夠通過 發(fā)生熱解反應(yīng)對含碳原料進(jìn)行提質(zhì)，同時(shí)熱解反應(yīng)放出的熱量能夠?qū)旌衔锪线M(jìn)行加熱， 進(jìn)而可以在上述物料下落至電石反應(yīng)區(qū)之前，提高含碳原料的質(zhì)量，并且經(jīng)過熱解反應(yīng)區(qū) 100處理的物料的顯熱能夠減少電石反應(yīng)區(qū)200需要提供的能量。此外，上述含有熱解氣和 焦油的尾氣還可以通過后續(xù)冷卻分離處理，獲得含有一氧化碳、甲烷等可燃性氣體的尾氣 以及焦油，進(jìn)而可以提高該電石爐的工業(yè)效益。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，參考圖1，多個(gè)加熱板110中的一部分設(shè)置在電石爐的 第一側(cè)壁700上，另一部分設(shè)置在與第一側(cè)壁700相對的第二側(cè)壁800上。加熱板110由電石 爐的側(cè)壁朝向電石爐內(nèi)部水平延伸且朝向電石爐底部傾斜布置。位于第一側(cè)壁700上的加 熱板110與設(shè)置于第二側(cè)壁800上的加熱板110交錯(cuò)分布且共同限定出適于對物料加熱的加 熱通道120,加熱通道120的下端與電石反應(yīng)區(qū)200連通。
[0037]需要說明的是，參考圖3以及圖4,位于第一側(cè)壁700上的加熱板110與設(shè)置于第二 側(cè)壁800上的加熱板110交錯(cuò)分布可以理解為，在垂直方向上，相鄰的兩塊加熱板110分別設(shè) 置在第一側(cè)壁700以及第二側(cè)壁800上，即相鄰的兩塊加熱板110設(shè)置在不同的側(cè)壁上。并 且，參考圖4,從電石爐的縱截面來看，沿設(shè)置在電石爐一側(cè)側(cè)壁(即第二側(cè)壁800,圖中未示 出）上的加熱板110B1下部最低點(diǎn)B1處做垂直延長線，該垂直延長線和與加熱板110B1相鄰 的加熱板110A1相交(加熱板110A1設(shè)置在電石爐另一側(cè)的側(cè)壁上，即第一側(cè)壁700,圖中未 示出）；同樣地，沿加熱板110A1下部最低點(diǎn)A1做垂直延長線，該垂直延長線和與加熱板 110A1相鄰的加熱板110B2相交（加熱板110B2設(shè)置在電石爐另一側(cè)的側(cè)壁上，即第二側(cè)壁 800,圖中未示出）。也即是說，設(shè)置于第一側(cè)壁700上的加熱板110與設(shè)置于第二側(cè)壁800上 的加熱板110在水平方向上的投影部分重合，且相鄰的兩個(gè)加熱板110分別設(shè)在熱解反應(yīng)區(qū) 相對的側(cè)壁上。由此，能夠保證上述多個(gè)加熱板110所限定出的加熱通道120具有足夠的長 度，且混合物料在沿著加熱通道120下落的過程中，能夠盡可能多的與加熱板110接觸，從而 可以提高利用上述加熱板110對混合物料的加熱效果。
[0038]具體的，參考圖1，由物料入口 300供給至該電石爐中的混合物料，沿加熱通道120 在自上而下掉落的過程中，首先接觸到向下傾斜設(shè)置在第一側(cè)壁700上的加熱板110，被加 熱板110加熱并沿著該加熱板110向下滾落，隨后沿加熱通道120落到與第二側(cè)壁上的加熱 板110上，沿圖1中箭頭的方向繼續(xù)向下掉落，依次經(jīng)過多個(gè)加熱板110加熱后，由加熱通道 120的下端進(jìn)入電石反應(yīng)區(qū)200。由此，通過設(shè)置加熱板，可以對與其接觸的物料充分加熱， 從而不僅可以提高中低階煤的熱解效率，而且可以對物料起到充分預(yù)熱，從而在降低電石 反應(yīng)生產(chǎn)成本的同時(shí)降低電石反應(yīng)區(qū)中能耗。
[0039] 需要說明的是，上述多個(gè)加熱板110在熱解反應(yīng)區(qū)100的側(cè)壁上的排列方式不受特 別限制，只要能夠通過多個(gè)加熱板110限定出合理的加熱通道120,對自上而下滾落的混合 物料進(jìn)行依次有效地加熱即可。
[0040] 具體地，參考圖2根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，加熱板110與水平面的夾角可以為5~60 度。由此，不僅可以保證物料在加熱板上具有足夠的停留時(shí)間，而且便于混合物料從加熱板 上自由滾落而向下運(yùn)動(dòng)至下一級加熱板上。
[0041] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，為了進(jìn)一步提高利用加熱板110對混合物料進(jìn)行加熱的效 率以及效果，加熱板110的寬度可以為第一側(cè)壁700或第二側(cè)壁800的寬度的50~90%。也即 是說，設(shè)置在第一側(cè)壁700上的加熱板110的寬度可以為第一側(cè)壁700寬度的50~90%，設(shè)置 在第二側(cè)壁800上的加熱板的寬度可以為第二側(cè)壁800寬度的50~90%。由此，可以保證設(shè) 置在第一側(cè)壁700或第二側(cè)壁800上的多個(gè)加熱板110具有足夠的加熱面積，并且可以保證 由物料入口 300進(jìn)入電石爐內(nèi)部的混合物料在下落過程中可以接觸到上述多個(gè)加熱板，從 而可以提高中低階煤的熱解效率。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，參考圖3,第一側(cè)壁700上的多個(gè)加熱板110平行布置。任選 地，第二側(cè)壁800上的多個(gè)加熱板110也可以平行布置。由此，可以方便設(shè)置油氣導(dǎo)出管道。 [0043]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，第一側(cè)壁700上的多個(gè)加熱板110在水平面上的投影重合。 任選地，第二側(cè)壁800上的多個(gè)加熱板110在水平面上的投影也可以重合。由此，可以進(jìn)一步 方便設(shè)置油氣導(dǎo)出管道。
[0044] 需要說明的是，前面描述的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的加熱板，是為了在電石爐內(nèi)限定 出合理的加熱通道120,并利用多個(gè)加熱板，對供給至熱解反應(yīng)區(qū)100中的混合物料進(jìn)行有 效的加熱。在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況，對根據(jù)本發(fā) 明實(shí)施例的加熱板設(shè)置的具體方式進(jìn)行改進(jìn)。例如，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，設(shè)置在第一 側(cè)壁700上的多個(gè)加熱板110可以具有相同的體積，并且在設(shè)置過程中，設(shè)置在第一側(cè)壁700 上的多個(gè)加熱板110可以互相平行，即多個(gè)加熱板110朝向電石爐底部傾斜的角度一致。由 此，有利于在電石爐內(nèi)預(yù)留出規(guī)則的空間，便于電石爐內(nèi)其他部件的設(shè)置。能夠理解的是， 設(shè)置在第二側(cè)壁800上的多個(gè)加熱板110也可以具有相同的體積以及相同的朝向電石爐底 部傾斜的角度。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施例，設(shè)置在電石爐內(nèi)部的全部加熱板110可以 具有相同的體積，且上述多個(gè)加熱板110向電石爐底部傾斜的角度(加熱板與電石爐底形成 的夾角中的銳角)相同。
[0045] 具體地，加熱板110可以為電加熱板、燃?xì)饧訜岚寤蛉加图訜岚濉１绢I(lǐng)域技術(shù)人員 可以根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際情況，在上述范圍內(nèi)選擇適當(dāng)?shù)募訜岚鍖ξ锪线M(jìn)行依次加熱，以便在 物料下落的過程中通過與加熱板110進(jìn)行接觸，將物料加熱以便物料中的含碳原料發(fā)生熱 解反應(yīng)。由此，通過熱解反應(yīng)可以在提高碳的品質(zhì)的同時(shí)對物料進(jìn)行加熱，進(jìn)而可以節(jié)省后 續(xù)電石反應(yīng)區(qū)200消耗的能量。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，電石反應(yīng)區(qū)200設(shè)置在熱解反應(yīng) 區(qū)100的下方，用于對經(jīng)過熱解反應(yīng)區(qū)100的熱解產(chǎn)物進(jìn)行處理，以便發(fā)生電石生成反應(yīng)。具 體地，在電石反應(yīng)區(qū)200中，設(shè)置有含氧氣體入口 400,用于向電石反應(yīng)區(qū)200中供應(yīng)含氧氣 體。由于熱解產(chǎn)物具有一定的溫度，因此當(dāng)向電石反應(yīng)區(qū)200中通入含氧氣體時(shí)，熱解產(chǎn)物 中的含碳原料會發(fā)生不完全燃燒，燃燒放熱能夠?qū)﹄娛磻?yīng)區(qū)200中的剩余熱解產(chǎn)物進(jìn)行 加熱，以便將熱解產(chǎn)物的溫度進(jìn)一步提升至能夠發(fā)生電石反應(yīng)的溫度，此時(shí)熱解產(chǎn)物中剩 余的含碳原料與鈣基原料發(fā)生電石生成反應(yīng)，生成液態(tài)電石以及電石尾氣。電石由設(shè)置在 電石反應(yīng)區(qū)200的電石出口 600排出電石爐，電石尾氣在電石爐中自下而上運(yùn)動(dòng)，由設(shè)置在 熱解反應(yīng)區(qū)100側(cè)壁上的尾氣出口 500排出電石爐。同時(shí)，電石尾氣在電石爐中自下而上運(yùn) 動(dòng)的過程中，還能夠?qū)峤夥磻?yīng)區(qū)100中的混合物料進(jìn)行再次加熱，進(jìn)而可以對電石尾氣中 含有的顯熱進(jìn)行回收利用。
[0046] 綜上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電石爐將熱解與氧熱法結(jié)合，首先通過熱解反應(yīng) 區(qū)100對混合物料中的含碳原料進(jìn)行提質(zhì)，混合物料沿加熱通道120自上而下滾落的過程 中，在熱解反應(yīng)區(qū)100中落到傾斜設(shè)置在一側(cè)側(cè)壁的第一個(gè)加熱板110上進(jìn)行加熱，然后向 下滾落，落到與之相鄰的、設(shè)置在另一側(cè)側(cè)壁上的第二個(gè)加熱板110上，進(jìn)而可以逐步地對 混合物料進(jìn)行加熱，進(jìn)而可以提高加熱板110對于混合物料的加熱效果。并且生成的熱解氣 以及熱解反應(yīng)區(qū)下部電石反應(yīng)區(qū)生成的電石尾氣自下而上地運(yùn)動(dòng)，從而可以對熱解產(chǎn)物進(jìn) 行進(jìn)一步加熱，從而能夠獲得具有一定溫度的含有半焦固體的熱解產(chǎn)物，同時(shí)可以獲得含 有熱解氣和焦油的尾氣。該熱解產(chǎn)物在電石反應(yīng)區(qū)中發(fā)生電石反應(yīng)，以便獲得電石產(chǎn)物。由 此，可以節(jié)省為了將熱解產(chǎn)物的溫度上升至能夠發(fā)生電石生成反應(yīng)所需要燃燒的含碳物料 的量，進(jìn)而可以避免含碳物料的浪費(fèi)，同時(shí)能夠降低電石產(chǎn)物中的灰分，提高電石產(chǎn)物品 質(zhì)。此外，該電石爐能夠首先利用熱解反應(yīng)區(qū)100對含碳原料進(jìn)行提質(zhì)，從而降低了利用該 電石爐進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)對于含碳原料的要求，進(jìn)而可以降低生產(chǎn)成本。例如，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施 例，利用上述電石爐進(jìn)行電石制備時(shí)，可以采用粉狀中低階原煤和鈣基原料的混合物料作 為原料，中低階原煤和鈣基原料的質(zhì)量比可以為(2~6): 1，其中，其中，中低階原煤中固定 碳含量為40~60%，鈣基原料中氧化鈣含量為50~95wt %。經(jīng)過熱解反應(yīng)區(qū)100處理的熱解 產(chǎn)物的溫度可以達(dá)到800~1000攝氏度，熱解產(chǎn)物在電石反應(yīng)區(qū)200中發(fā)生電石生產(chǎn)反應(yīng)生 成電石以及電石尾氣，電石反應(yīng)的溫度可以為2000~2200攝氏度。總的來說，該電石爐具有 以下優(yōu)點(diǎn)：
[0047] 1、將熱解與氧熱法工藝相結(jié)合，在一套設(shè)備內(nèi)實(shí)現(xiàn)電石生產(chǎn)，生產(chǎn)設(shè)備簡單，有利 于降低生產(chǎn)成本。
[0048] 2、采用粉狀原料替代塊狀原料，能夠大幅增加原料之間有效接觸面積，加快物料 之間傳熱、傳質(zhì)速度，有利于電石反應(yīng)進(jìn)行。
[0049] 3、采用中低階粉煤替代焦炭或蘭炭，大幅降低原料成本，同時(shí)在熱解反應(yīng)區(qū)獲得 高附加值的含有熱解氣以及焦油的尾氣，提高工藝經(jīng)濟(jì)性。
[0050] 4、利用多個(gè)加熱板對混合物料進(jìn)行逐步加熱，提高加熱效率。
[0051] 5、充分利用熱解固體產(chǎn)物和熱解氣、電石尾氣顯熱，提高工藝能量利用效率，同時(shí) 減少電石反應(yīng)區(qū)含碳原料不完全燃燒量，有效提升氧熱法電石品質(zhì)。
[0052] 在本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提出了利用前面描述的電石爐制備電石的方法。根 據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，參考圖5，該方法包括：
[0053] S100:熱解反應(yīng)
[0054] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在該步驟中，將含有中低階原煤和鈣基原料的混合物料通 過物料入口供給至熱解反應(yīng)區(qū)中，以便使得中低階原煤接觸加熱板并經(jīng)過加熱通道發(fā)生熱 解反應(yīng)，得到含有半焦固體的熱解產(chǎn)物以及含有熱解油的尾氣。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在該 步驟中，熱解反應(yīng)區(qū)中設(shè)置有多個(gè)加熱板，多個(gè)加熱板限定出加熱通道，混合物料沿加熱通 道自上而下滾落并與上述多個(gè)加熱板接觸，利用上述加熱板，能夠有效地對混合物料進(jìn)行 加熱，使混合物料中的中低階原煤發(fā)生熱解反應(yīng)。關(guān)于多個(gè)加熱板的種類以及設(shè)置方式已 經(jīng)在前面進(jìn)行了詳細(xì)的描述，在此不再贅述。上述含有熱解油的尾氣可以由尾氣出口排出 電石爐，以便通過后續(xù)冷卻分離處理，獲得含有一氧化碳、甲烷等可燃性氣體的尾氣以及焦 油，進(jìn)而可以提高該電石爐的工業(yè)效益。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過采用中低階原煤作為制備電石的 碳基原料，該碳基原料在預(yù)處理單元中的熱解反應(yīng)區(qū)發(fā)生熱解反應(yīng)，得到半焦固體以及高 附加值的尾氣，然后該半焦固體再參與至后續(xù)的反應(yīng)中，從而可以顯著降低原料成本。
[0055] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，中低階原煤為粉狀中低階原煤。由此，可以顯著增加中低階 原煤與鈣基原料之間的接觸面積，增強(qiáng)了原料之間傳熱、傳質(zhì)等效應(yīng)，不僅能夠提高熱解反 應(yīng)的反應(yīng)速率，還能夠促進(jìn)后續(xù)電石反應(yīng)的進(jìn)行。經(jīng)過熱解反應(yīng)生成的熱解產(chǎn)物的溫度為 800~1000攝氏度。中低階原煤和鈣基原料混合物在電石爐上部的熱解反應(yīng)區(qū)發(fā)生熱解反 應(yīng)，能夠?qū)⒃蠝囟壬咧?00攝氏度左右，同時(shí)下部電石生產(chǎn)所產(chǎn)生的高溫電石尾氣自下 而上運(yùn)動(dòng)，能夠進(jìn)一步加熱熱解產(chǎn)物，將其升溫至1000攝氏度左右。需要說明的是，在該步 驟中，混合物料中中低階原煤和鈣基原料的具體組成以及含量不受特別限制，例如，鈣基原 料可以是石灰、石灰石、熟石灰或者電石渣，也可以是上述物質(zhì)的混合物。例如，根據(jù)本發(fā)明 的實(shí)施例，混合物料中中低階原煤和鈣基原料的質(zhì)量比可以為(2~6): 1，其中，中低階原煤 中固定碳含量為40~60wt%，鈣基原料中氧化鈣含量為50~95wt%。由此，可以避免含碳物 料或者含鈣物料由于比例不恰當(dāng)而造成的物料浪費(fèi)以及反應(yīng)不完全。
[0056] S200:電石反應(yīng)
[0057]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在該步驟中，將含氧氣體通過含氧氣體入口供給至電石反 應(yīng)區(qū)，使得熱解產(chǎn)物中的部分半焦固體在電石反應(yīng)區(qū)發(fā)生不完全燃燒，以便使得半焦固體 的另一部分與1丐基原料發(fā)生電石反應(yīng)，獲得電石。
[0058]具體地，在該步驟中，將含氧氣體通過含氧氣體入口供給至電石反應(yīng)區(qū)，以便使得 熱解產(chǎn)物中的部分半焦固體發(fā)生不完全燃燒，放出熱量，將剩余熱解產(chǎn)物繼續(xù)加熱至能夠 發(fā)生電石反應(yīng)的溫度，進(jìn)而發(fā)生電石生產(chǎn)反應(yīng)，獲得的電石產(chǎn)物由電石出口排出該電石爐。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，電石反應(yīng)的溫度可以為2000~2200攝氏度。需要說明的是，含氧氣體 的具體組成以及通入的量不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)熱解產(chǎn)物的具體情況， 對含氧氣體的上述參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。只要通入電石反應(yīng)區(qū)的含氧氣體能夠使一部分半焦固體 發(fā)生不完全燃燒，燃燒放出的熱量可以將剩余熱解產(chǎn)物加熱至2000~2200攝氏度即可。例 如，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，含氧氣體可以為純氧氣、富氧空氣、空氣或者前面獲得的含有可 燃性氣體的尾氣。此外，電石反應(yīng)在生成電石的同時(shí)，也產(chǎn)生高溫電石尾氣。該高溫電石尾 氣在電石爐內(nèi)自下而上運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而可以對剩余熱解產(chǎn)物進(jìn)行進(jìn)一步加熱，從而可以節(jié)省燃 燒的半焦固體的量，以便節(jié)省原料，同時(shí)減少灰分生成，提高電石質(zhì)量。此外，電石尾氣在向 上運(yùn)動(dòng)的過程中還可以對位于熱解反應(yīng)區(qū)的混合物料進(jìn)行進(jìn)一步加熱，最后由尾氣出口排 出該電石爐。由此，可以對電石尾氣中的顯熱進(jìn)行充分地回收利用，并且電石尾氣也可以經(jīng) 過后續(xù)處理，作為還原性氣體或者可燃性氣體用于其他化工過程。需要說明的是，上述針對 電石爐所描述的特征和優(yōu)點(diǎn)同樣適用于該制備電石的方法，此處不再贅述。
[0059] 綜上所述，該制備電石的方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0060] 1、將熱解與氧熱法工藝相結(jié)合，在一套設(shè)備內(nèi)實(shí)現(xiàn)電石生產(chǎn)，生產(chǎn)設(shè)備簡單，有利 于降低生產(chǎn)成本。
[0061] 2、采用粉狀原料替代塊狀原料，能夠大幅增加原料之間有效接觸面積，加快物料 之間傳熱、傳質(zhì)速度，有利于電石反應(yīng)進(jìn)行。
[0062] 3、采用中低階粉煤替代焦炭或蘭炭，大幅降低原料成本，同時(shí)在熱解反應(yīng)區(qū)獲得 高附加值的含有熱解氣以及焦油的尾氣，提高工藝經(jīng)濟(jì)性。
[0063] 4、利用多個(gè)加熱板對混合物料進(jìn)行逐步加熱，提高加熱效率。
[0064] 5、充分利用熱解固體產(chǎn)物和熱解氣、電石尾氣顯熱，提高工藝能量利用效率，同時(shí) 減少電石反應(yīng)區(qū)含碳原料不完全燃燒量，有效提升氧熱法電石品質(zhì)。
[0065] 下面將結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的方案進(jìn)行解釋。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，下面的 實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)視為限定本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中未注明具體技術(shù)或條 件的，按照本領(lǐng)域內(nèi)的文獻(xiàn)所描述的技術(shù)或條件或者按照產(chǎn)品說明書進(jìn)行。所用試劑或儀 器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市購獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
[0066] 實(shí)施例1
[0067] 在電石爐內(nèi)設(shè)有15組電加熱板，加熱板相對于地面傾斜15度，加熱板最高工作溫 度為1000攝氏度。
[0068] 碳基原料：以某中低階原煤為例，其主要性質(zhì)見表1。
[0069] 表1碳基原料主要性質(zhì)
[0071 ]鈣基原料:可為石灰、石灰石、熟石灰或電石渣之一或混合物，此實(shí)施例中入電石 爐鈣基物料為CaO含量92.4%的石灰。
[0072] 原料粒度:0.6mm。
[0073] 碳基原料與鈣基原料混合均勻后送入電石爐中，碳基原料:鈣基原料=4~6:1(質(zhì) 量比），物料經(jīng)由進(jìn)料口進(jìn)料后，落至爐內(nèi)傾斜布置的加熱板上，加熱板表面溫度約為800攝 氏度，物料順著加熱板傾斜方向落至下層加熱板，在物料運(yùn)行過程中，物料溫度快速升至 800攝氏度左右發(fā)生熱解反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)出的粗煤氣和下部產(chǎn)出的電石尾氣，由上部尾氣出口 排出，經(jīng)冷卻、凈化處理后，獲得高附加值的人造石油和人造天然氣，高溫氣體(高溫?zé)峤鈿?和電石尾氣)逆向穿過物料，能夠預(yù)熱和加熱物料，降低熱解能耗，高溫的固體物料下落至 電石生產(chǎn)段。經(jīng)由熱解段產(chǎn)出的固體物料溫度達(dá)850攝氏度，在電石段通入純氧，部分含碳 物料不完全燃燒，將物料溫度升高至2000攝氏度左右，反應(yīng)生成液態(tài)電石，熔融的電石從爐 底排出，冷卻后破碎。產(chǎn)品電石中含碳化鈣78.93%，發(fā)氣量293.8L/kg。
[0074]在本說明書的描述中，參考術(shù)語"一個(gè)實(shí)施例"、"一些實(shí)施例"、"示例"、"具體示 例"、或"一些示例"等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特 點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不 必須針對的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任 一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技 術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié) 合和組合。
[0075] 盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例 性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述 實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電石爐，其特征在于，包括： 自上而下的熱解反應(yīng)區(qū)和電石反應(yīng)區(qū)； 多個(gè)加熱板，所述多個(gè)加熱板設(shè)置在所述熱解反應(yīng)區(qū)內(nèi)，所述多個(gè)加熱板中的一部分 設(shè)置在所述電石爐的第一側(cè)壁上，所述多個(gè)加熱板中的另一部分設(shè)置在與所述第一側(cè)壁相 對的第二側(cè)壁上，所述加熱板由所述電石爐的側(cè)壁朝向所述電石爐內(nèi)部水平延伸且朝向所 述電石爐底部傾斜布置，并且位于所述第一側(cè)壁上的所述加熱板與位于所述第二側(cè)壁上的 所述加熱板交錯(cuò)分布且共同限定出適于對物料加熱的加熱通道，所述加熱通道的下端與所 述電石反應(yīng)區(qū)連通； 物料入口，所述物料入口設(shè)在所述熱解反應(yīng)區(qū)且位于所述加熱板的上方，所述加熱通 道的上端與所述物料入口連通； 含氧氣體入口，所述含氧氣體入口設(shè)在所述電石反應(yīng)區(qū)； 尾氣出口，所述尾氣出口設(shè)在所述熱解反應(yīng)區(qū)；以及 電石出口，所述電石出口設(shè)在所述電石反應(yīng)區(qū)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電石爐，其特征在于，所述加熱板的寬度為所述第一側(cè)壁或所 述第二側(cè)壁的寬度的50~90%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電石爐，其特征在于，所述第一側(cè)壁上的加熱板平行布置，任 選的，所述第二側(cè)壁上的加熱板平行布置。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的電石爐，其特征在于，所述第一側(cè)壁上的加熱板在水 平面上的投影重合， 任選的，所述第二側(cè)壁上的加熱板在水平面上的投影重合。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電石爐，其特征在于，所述加熱板與水平面的夾角為5~60度。6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的電石爐，其特征在于，所述加熱板為電加熱板、燃?xì)?加熱板或燃油加熱板。7. -種采用權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的電石爐制備電石的方法，其特征在于，包括： (1) 將含有中低階原煤和鈣基原料的混合物料通過所述物料入口供給至所述熱解反應(yīng) 區(qū)中，以便使得所述中低階原煤接觸所述加熱板并經(jīng)過所述加熱通道發(fā)生熱解反應(yīng)，得到 含有半焦固體的熱解產(chǎn)物以及含有熱解油的尾氣； (2) 將含氧氣體通過所述含氧氣體入口供給至所述電石反應(yīng)區(qū)，使得所述熱解產(chǎn)物中 的部分所述半焦固體在所述電石反應(yīng)區(qū)發(fā)生不完全燃燒，以便使得所述半焦固體與所述鈣 基原料發(fā)生反應(yīng)，獲得電石。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在步驟（1)中，所述熱解產(chǎn)物的溫度為800 ~1000攝氏度。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在步驟（1)中，所述中低階原煤為粉狀中低 階原煤。10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述混合物料中所述中低階原煤和所 述鈣基原料的質(zhì)量比為(2~6): 1，其中，所述中低階原煤中固定碳含量為40~60wt%，所述 鈣基原料中氧化鈣含量為50~95wt%。 任選的，其特征在于，在步驟(2)中，所述反應(yīng)的溫度為2000~2200攝氏度。
【文檔編號】C01B31/32GK105883809SQ201610191212
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月30日
【發(fā)明人】張順利, 趙小楠, 鄭倩倩, 路丙川, 劉維娜, 張佼陽, 吳道洪
【申請人】神霧環(huán)保技術(shù)股份有限公司