一種石灰碳球團原位反應生產乙炔工藝的制作方法

本發明提供一種石灰碳球團原位反應生產乙炔工藝，涉及煤化工領域。

2.

背景技術：

目前乙炔主要是通過電石法大規模生產，是有機合成工業的重要原料。電石是以生石灰和碳素為原料，在電石爐中經過復雜的物理化學變化而生成的。作為一種新型碳素材料，半焦是以高揮發分的弱粘結或不粘結性煤為原料，經中、低溫干餾炭化除去煤中焦油物質和大部分揮發分后的固體產品以其固定炭高、電阻率高含灰份低、硫含量低、磷含量低的特性和低廉的價格，正逐步被推廣應用于電石、鐵合金等產品的生產，以替代價格昂貴的冶金焦，半焦作為冶金行業重要原材料。

盡管國內外電石生產工藝有電熱法、旋轉電弧爐法、氧熱法、電熱-氧熱耦合法、等離子體法、催化法等，但傳統的電爐加熱法仍然是當前最為成熟的電石生產方法。其主要生產過程如下：塊狀的生石灰和焦炭首先通過配料后由電爐上端的入口或管道加入電爐內逐層升溫，生石灰塊在反應層內熔化成流體；在電極端部周圍的大約1600℃-1700℃的高溫區，具有較大活性的熔融態生石灰和焦炭塊開始相互作用，發生化學反應，生成電石和富含CO的尾氣；電石從電石爐底部排出，電石爐頂部排除富含CO的尾氣發電或作為化工原料；電石水解生產乙炔，副產石灰漿沉降作為工業廢渣亟待循環利用。電石生產過程中電石爐的尾氣主要成分是CO，其處理方式有待解決。由于塊狀焦炭和CaO(5-30mm)之間的接觸面積小，固-固反應受傳遞過程的嚴重限制，反應過程需要經過生石灰熔融態和在焦炭塊中滲入發生化學反應，使得工業反應需在高溫下進行(2000-2200℃)，反應時間長(1-2h)，單爐產能低(70kt/a)，每噸電石(純度80％)的能耗高達3250kW·h，熱效率僅為50％，工藝亟待改進。

目前的電爐加熱法工藝過程中生石灰和焦炭添加過程繁瑣、復雜，且在石灰石和半焦炭在整個生產和使用過程中，始終伴隨著固體破碎、固體篩分和固體運輸等工序，這些工序均會產生大量小于6mm的粉狀生石灰半焦或焦炭，亟待利用。

另外由于優質石灰石資源較為緊張，開采對山體環境破壞嚴重，各地對石灰石開采量控制越來越嚴，成為國內生石灰生產的瓶頸，亟待提高石灰石的循環利用率。

因此急需開發能夠利用生石灰粉和焦粉生產電石和乙炔的新工藝，提高石灰石的循環利用率，降低反應溫度，加快反應速度，降低生產能耗和成本，提高電石爐的處理能力，消除二次污染。

3.

技術實現要素：

本發明的目的是為了克服現有電爐加熱法生產乙炔的不足而發明的一種石灰碳球團原位反應生產乙炔工藝，既解決了生石灰粉和焦粉的再利用難題，又降低反應溫度、加快反應速度、降低生產能耗和成本、提高了電石爐的處理能力，還實現了優質石灰石資源的循環利用、消除了固廢污染和合理利用電石尾氣。

本發明的技術方案：

本發明的目的是通過將生石灰粉和焦粉通過粘合劑擠壓成球團，生石灰和碳粉原位熔融反應，石灰乳渣生產生石灰粉循環利用，降低生產能耗和成本，提高電石爐處理能力，簡化工藝過程。其特征是將粉碎到1mm以下的生石灰粉和焦粉與粘合劑在密閉干燥條件下混合均勻，體積比為1:17～30：0.2～1.5；通過壓力成型機擠壓生產石灰碳球團；石灰碳球團提升從電石爐頂部加入，逐層升溫，最后在反應層和電極端部周圍大約1500℃～1650℃的高溫區，具有較大活性的熔融態生石灰和焦炭開始相互作用，原位發生化學反應，生成熔融狀的電石和富含CO的尾氣；熔融狀的電石從電石爐底部排出、冷卻破碎，富含CO的尾氣向上逆流換熱后從電石爐頂部排出作為煅燒燃料，剩余部分作為化工原料或發電；電石水解生產乙炔，副產石灰漿除雜后脫水、干燥和煅燒生成生石灰粉循環使用，干燥和煅燒產生的水汽冷卻作為水解水回用。

其中，石灰漿脫水采用常規工藝，干燥后的石灰漿煅燒采用流化床煅燒或旋轉窯煅燒。

本發明將實施例來詳細敘述本發明的特點。

4.附圖說明

附圖1為本發明的工藝示意圖。

附圖1的圖面說明如下：

1、攪拌混合器 2、提升機 3、電石爐 4、水解器 5、除雜器 6、干燥器 7、煅燒器 8、分離器 9、燃氣入口、10、冷卻器 11、尾氣外排口 12、粘合劑加入口 13、焦炭粉加入口 14、生石灰粉補充口 15生石灰粉加入口 16、脫水器 17、壓力成型機 18、電極 19、電石冷卻破碎機 20、乙炔出口 21、出渣口

下面結合附圖和實施例來詳述本發明的工藝特點。

5.具體實施方式

實施例1，將粘合劑、焦炭粉和循環回的生石灰粉以及補充的生石灰粉按照體積比為1:17～30：0.2～1.5，分別從粘合劑加入口(12)、焦炭粉加入口(13)、生石灰粉補充口(14)、生石灰粉加入口(15)加入到密閉干燥的攪拌混合器(1)中混合均勻；混合料通過壓力成型機(17)擠壓生產石灰碳球團；石灰碳球團通過提升機(2)提升到電石爐(3)的頂部加入，逐層升溫，最后在反應層和電極(18)端部周圍大約1500℃～1650℃的高溫區，具有較大活性的熔融態生石灰和焦炭開始相互作用；由于生石灰和焦炭能夠緊密接觸，減少滲入時間、原位發生化學反應，反應速度就會大大加快，反應溫度降低，從而降低電石生產能耗、提高電石爐處理能力，生成熔融狀的電石和富含CO的尾氣；熔融狀的電石從電石爐(3)底部排出、通過電石冷卻破碎機(19)冷卻破碎，富含CO的尾氣向上逆流換熱后從電石爐(3)頂部的尾氣外排口(11)排出部分作為煅燒燃料從煅燒器(7)的燃氣入口(9)加入燃燒為煅燒提供熱量，剩余部分作為化工原料或發電；破碎后電石通過水解器(4)水解生產乙炔，乙炔從乙炔出口(20)排出，副產石灰漿經除雜器(5)的出渣口(21)除渣后，利用脫水器(16)脫水、煅燒煙氣通過干燥器(6)余熱干燥，然后利用煅燒器(7)煅燒生成生石灰粉循環使用，煅燒煙氣通過分離器回收生石灰粉后去干燥器(6)；干燥和煅燒產生的煙氣中水汽通過冷卻器(10)冷卻作為水解水回用。

石灰漿煅燒器(7)采用流化床煅燒器或旋轉窯煅燒器。

本發明所提供的石灰碳球團原位反應生產乙炔工藝，既合理利用尾氣熱能逆流熱解和預熱石灰碳球團，生石灰和焦炭提前開始發生反應，擴大了反應層；又通過原位接觸反應降低反應溫度、加快反應速度、降低生產能耗、提高了電石爐的處理能力；同時以生石灰粉和焦粉為原料，擴大了電石原料的來源，降低了生產成本，實現了優質石灰石資源的循環利用，避免了電石渣的固廢污染；還利用電石尾氣煅燒石灰漿生產生石灰粉，實現了資源系統內循環利用；最后通過干燥和煅燒產生的水汽通過冷卻作為水解水回用，降低了電石的耗水量，真正實現了節電、節水、節約資源和清潔綠色生產。