一种石灰碳球团原位反应生产乙炔工艺的制作方法

本发明提供一种石灰碳球团原位反应生产乙炔工艺，涉及煤化工领域。

2.

背景技术：

目前乙炔主要是通过电石法大规模生产，是有机合成工业的重要原料。电石是以生石灰和碳素为原料，在电石炉中经过复杂的物理化学变化而生成的。作为一种新型碳素材料，半焦是以高挥发分的弱粘结或不粘结性煤为原料，经中、低温干馏炭化除去煤中焦油物质和大部分挥发分后的固体产品以其固定炭高、电阻率高含灰份低、硫含量低、磷含量低的特性和低廉的价格，正逐步被推广应用于电石、铁合金等产品的生产，以替代价格昂贵的冶金焦，半焦作为冶金行业重要原材料。

尽管国内外电石生产工艺有电热法、旋转电弧炉法、氧热法、电热-氧热耦合法、等离子体法、催化法等，但传统的电炉加热法仍然是当前最为成熟的电石生产方法。其主要生产过程如下：块状的生石灰和焦炭首先通过配料后由电炉上端的入口或管道加入电炉内逐层升温，生石灰块在反应层内熔化成流体；在电极端部周围的大约1600℃-1700℃的高温区，具有较大活性的熔融态生石灰和焦炭块开始相互作用，发生化学反应，生成电石和富含CO的尾气；电石从电石炉底部排出，电石炉顶部排除富含CO的尾气发电或作为化工原料；电石水解生产乙炔，副产石灰浆沉降作为工业废渣亟待循环利用。电石生产过程中电石炉的尾气主要成分是CO，其处理方式有待解决。由于块状焦炭和CaO(5-30mm)之间的接触面积小，固-固反应受传递过程的严重限制，反应过程需要经过生石灰熔融态和在焦炭块中渗入发生化学反应，使得工业反应需在高温下进行(2000-2200℃)，反应时间长(1-2h)，单炉产能低(70kt/a)，每吨电石(纯度80％)的能耗高达3250kW·h，热效率仅为50％，工艺亟待改进。

目前的电炉加热法工艺过程中生石灰和焦炭添加过程繁琐、复杂，且在石灰石和半焦炭在整个生产和使用过程中，始终伴随着固体破碎、固体筛分和固体运输等工序，这些工序均会产生大量小于6mm的粉状生石灰半焦或焦炭，亟待利用。

另外由于优质石灰石资源较为紧张，开采对山体环境破坏严重，各地对石灰石开采量控制越来越严，成为国内生石灰生产的瓶颈，亟待提高石灰石的循环利用率。

因此急需开发能够利用生石灰粉和焦粉生产电石和乙炔的新工艺，提高石灰石的循环利用率，降低反应温度，加快反应速度，降低生产能耗和成本，提高电石炉的处理能力，消除二次污染。

3.

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有电炉加热法生产乙炔的不足而发明的一种石灰碳球团原位反应生产乙炔工艺，既解决了生石灰粉和焦粉的再利用难题，又降低反应温度、加快反应速度、降低生产能耗和成本、提高了电石炉的处理能力，还实现了优质石灰石资源的循环利用、消除了固废污染和合理利用电石尾气。

本发明的技术方案：

本发明的目的是通过将生石灰粉和焦粉通过粘合剂挤压成球团，生石灰和碳粉原位熔融反应，石灰乳渣生产生石灰粉循环利用，降低生产能耗和成本，提高电石炉处理能力，简化工艺过程。其特征是将粉碎到1mm以下的生石灰粉和焦粉与粘合剂在密闭干燥条件下混合均匀，体积比为1:17～30：0.2～1.5；通过压力成型机挤压生产石灰碳球团；石灰碳球团提升从电石炉顶部加入，逐层升温，最后在反应层和电极端部周围大约1500℃～1650℃的高温区，具有较大活性的熔融态生石灰和焦炭开始相互作用，原位发生化学反应，生成熔融状的电石和富含CO的尾气；熔融状的电石从电石炉底部排出、冷却破碎，富含CO的尾气向上逆流换热后从电石炉顶部排出作为煅烧燃料，剩余部分作为化工原料或发电；电石水解生产乙炔，副产石灰浆除杂后脱水、干燥和煅烧生成生石灰粉循环使用，干燥和煅烧产生的水汽冷却作为水解水回用。

其中，石灰浆脱水采用常规工艺，干燥后的石灰浆煅烧采用流化床煅烧或旋转窑煅烧。

本发明将实施例来详细叙述本发明的特点。

4.附图说明

附图1为本发明的工艺示意图。

附图1的图面说明如下：

1、搅拌混合器 2、提升机 3、电石炉 4、水解器 5、除杂器 6、干燥器 7、煅烧器 8、分离器 9、燃气入口、10、冷却器 11、尾气外排口 12、粘合剂加入口 13、焦炭粉加入口 14、生石灰粉补充口 15生石灰粉加入口 16、脱水器 17、压力成型机 18、电极 19、电石冷却破碎机 20、乙炔出口 21、出渣口

下面结合附图和实施例来详述本发明的工艺特点。

5.具体实施方式

实施例1，将粘合剂、焦炭粉和循环回的生石灰粉以及补充的生石灰粉按照体积比为1:17～30：0.2～1.5，分别从粘合剂加入口(12)、焦炭粉加入口(13)、生石灰粉补充口(14)、生石灰粉加入口(15)加入到密闭干燥的搅拌混合器(1)中混合均匀；混合料通过压力成型机(17)挤压生产石灰碳球团；石灰碳球团通过提升机(2)提升到电石炉(3)的顶部加入，逐层升温，最后在反应层和电极(18)端部周围大约1500℃～1650℃的高温区，具有较大活性的熔融态生石灰和焦炭开始相互作用；由于生石灰和焦炭能够紧密接触，减少渗入时间、原位发生化学反应，反应速度就会大大加快，反应温度降低，从而降低电石生产能耗、提高电石炉处理能力，生成熔融状的电石和富含CO的尾气；熔融状的电石从电石炉(3)底部排出、通过电石冷却破碎机(19)冷却破碎，富含CO的尾气向上逆流换热后从电石炉(3)顶部的尾气外排口(11)排出部分作为煅烧燃料从煅烧器(7)的燃气入口(9)加入燃烧为煅烧提供热量，剩余部分作为化工原料或发电；破碎后电石通过水解器(4)水解生产乙炔，乙炔从乙炔出口(20)排出，副产石灰浆经除杂器(5)的出渣口(21)除渣后，利用脱水器(16)脱水、煅烧烟气通过干燥器(6)余热干燥，然后利用煅烧器(7)煅烧生成生石灰粉循环使用，煅烧烟气通过分离器回收生石灰粉后去干燥器(6)；干燥和煅烧产生的烟气中水汽通过冷却器(10)冷却作为水解水回用。

石灰浆煅烧器(7)采用流化床煅烧器或旋转窑煅烧器。

本发明所提供的石灰碳球团原位反应生产乙炔工艺，既合理利用尾气热能逆流热解和预热石灰碳球团，生石灰和焦炭提前开始发生反应，扩大了反应层；又通过原位接触反应降低反应温度、加快反应速度、降低生产能耗、提高了电石炉的处理能力；同时以生石灰粉和焦粉为原料，扩大了电石原料的来源，降低了生产成本，实现了优质石灰石资源的循环利用，避免了电石渣的固废污染；还利用电石尾气煅烧石灰浆生产生石灰粉，实现了资源系统内循环利用；最后通过干燥和煅烧产生的水汽通过冷却作为水解水回用，降低了电石的耗水量，真正实现了节电、节水、节约资源和清洁绿色生产。