一种煤基电石制乙炔的方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种煤基电石制乙炔的制备方法和系统。所述方法包括步骤：将所述物料按比例充分混合后进行超细化研磨得到超细粉料，超细粉料进行成型处理，然后进行微波加热冶炼得到固态电石，将生成的固态电石与水进行反应，电石与水接触水解后获得乙炔气体。

【技术实现步骤摘要】
一种煤基电石制乙炔的方法和系统
本专利技术属于煤化工
更具体地涉及一种煤基电石制乙炔同时联产一氧化碳的方法和系统。
技术介绍
我国的能源结构具有富煤贫油少气特点，大力发展煤化工是我国可持续发展政策的重要技术措施。煤基电石制乙炔是我国煤化工的重要组成部分，为有机化工工业提供了乙炔原料。传统煤基电石制乙炔是由煤通过合成电石再生产乙炔。目前我国的工业电石生产技术采用的是电弧加热法，生产的电石为液态熔融相，对于液态电石需要经过电石锅冷却、脱模、破碎等程序，工艺复杂，粉尘污染严重。此外，生成的电石中含有多杂质，生成的电石经过高温熔融的转相过程，物料结构比较紧密，需要对电石进行破碎处理，才能进入乙炔合成工序，这样不但造成粉尘污染严重，而且此过程中电石暴露在空气中，易有乙炔生成，这样不仅造成环境污染，而且容易引起爆炸危险。总之，工业上煤基电石制乙炔煤电石乙炔法存在着工艺流程长，能耗高、污染严重等问题。由煤粉经电石生产乙炔对传统的煤一炼焦一电石一乙炔的复杂工艺路线提出了挑战。因此，本领域迫切需要提供一种降温节能、工艺简单、绿色环保的煤基电石制乙炔制备方法。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术路线的不足之处，旨在提供一种由煤基电石制取乙炔并联产一氧化碳的工艺，该工艺以煤为原料，通过微波电石炉加热冶炼生成固态电石，将生成的固态电石送入乙炔发生器中与水进行反应，生成的乙炔气经过净化装置得到纯净的乙炔气。该过程中同时联产高纯度的一氧化碳。在本专利技术的第一方面，提供了一种煤基电石制乙炔的方法，所述方法包括步骤：(1)将含有煤和钙源的混合成型物料进行微波加热，反应得到固态电石；所述成型物料是将粒度30-1000纳米的含有煤和钙源的混合物经成型处理而得；和(2)使生成的固态电石在乙炔发生器中与水接触，经水解反应得到乙炔气体。在另一优选例中，所述煤为粒径小于5厘米的煤粉；所述钙源选自生石灰或石灰石(方解石)，为粒径小于5厘米的粉末。在另一优选例中，所述含有煤和钙源的混合物中煤粉和钙源粉末的摩尔比(以碳、钙元素计)为2-4:1。在另一优选例中，所述成型处理是将含有煤和钙源的混合物或与粘结剂混合均匀后压制成型；粘结剂的加入量为2-25％；所述粘结剂选自下述的一种或两种以上：焦油、煤油、柴油、糖、面粉、淀粉、水。在另一优选例中，所述微波加热温度为1400-2000℃，反应压力为0.03-1.1atm，反应时间30-180min。在另一优选例中，所述步骤(1)在得到固态电石的同时得到一氧化碳含量大于95％的气体。在另一优选例中，步骤(2)中所述固态电石不经破碎工序，而直接在乙炔发生器中与水反应得到乙炔气体。在本专利技术的第二方面，提供了一种可实现如上所述的本专利技术提供的方法的系统，所述系统包括粉碎制粉单元、物料塑型成型单元、电石生成单元、乙炔生成单元和一氧化碳联产单元。据此，本专利技术提供了一种降温节能、工艺简单、绿色环保的煤基电石制乙炔制备方法。附图说明图1是制备固态电石的方法示意图。图2是煤基电石制乙炔联产一氧化碳系统工艺流程图。具体实施方式专利技术人经过广泛而深入的研究，发现将含有煤和钙源的混合物细化为纳米级的粉末后，经成型处理，获得的成型物料使用微波加热冶炼可以获得固态电石，同时联产高纯度一氧化碳；所获得的固态电石不经粉碎工艺便能直接发气生产乙炔。在此基础上，完成了本专利技术。具体地，本专利技术提供的利用煤基电石制取乙炔的方法包括步骤：第一步，物料成型首先将原料煤和钙源进行破碎处理，然后按比例充分混合后进行超细化研磨得到超细粉料，超细粉料进行成型处理，得到一定粒度和形状的成型物料。第二步，电石合成将成型后的物料置于微波电石炉中进行加热冶炼，得到高纯度的固态电石，并联产高纯度的一氧化碳气体。第三步，乙炔合成将第二步中生成的固态电石送入乙炔发生器中与水进行反应，电石与水接触水解后获得乙炔气体。上述第一步中所述的原料煤选自下述的一种或两种以上：无烟煤、褐煤、长焰煤、焦煤、冶金焦、石油焦和兰炭，经破碎和筛分至粒径小于5厘米，获得原料煤粉末；所述的钙源选自生石灰或石灰石(方解石)，经破碎和筛分，获得粒径小于5厘米的钙源粉末。将煤粉末和钙源粉末按照摩尔比(以碳、钙元素计)为2-4:1进行混合后，由喂料机输送至磨粉机主机，在磨粉机主机中磨成粒度为30-1000nm的粉状物料，经引风机送入滤袋中收集，获得超细粉料。将超细粉料在压片机的作用下直接进行成型处理，可以使用一些常规方法进行成型处理，例如但不限于，上述粉料压制成型；或加入质量含量为2-25％的焦油、煤油、柴油、糖、面粉、淀粉、水中的一种或者两种以上作为粘结剂后混合均匀后压制成型。所述成型物料可以为任意形状，例如但不限于，颗粒型、圆柱形、球形、圆片形和三叶草型。通过对混合物料进行压缩塑型，可以使混合物料接触紧密，强化混合物料间的传质，从而提高电石生产效率。在本专利技术的一种实施方式中，上述第二步中，将获得的成型物料首先置于坩埚中，然后将坩埚置于保温桶内。所述坩埚可以为氮化硼、石墨、氧化铝、莫来石等材料制成。所述保温桶由具有透射微波并且耐热保温的材料组成，包括但不限于硅酸铝耐火材料、氧化铝纤维材料、石墨材料、氧化锆纳米纤维材料、碳气溶胶中的一种或者多种制成。上述第二步中所述的微波电石炉为密闭炉，其结构包括微波电石炉炉壁、炉底转盘、微波源、微波引入窗口、水冷系统、保温系统、红外测温仪、气体进出口等组成。将盛放物料的保温桶置于炉底转盘上，炉底转盘带动物料旋转使其均匀接受微波，所述的炉底转盘转速为5-20转/分钟，由电动机带动；所述的微波电石炉底部具有气体进口，顶部具有气体出口。在本专利技术的一种实施方式中，上述第二步中首先对电石微波反应炉进行抽气或者换气处理，除去微波电石炉中的空气，而后通过调节微波功率对反应炉进行加热升温，温度为1400-2000℃，反应压力为0.3-1.1atm，反应时间30-180min，冶炼反应结束待降温到400-450℃以下时，得到固态电石产物。在本专利技术的一种实施方式中，上述第二步中电石微波反应炉尾气由排气管路排出反应炉，经过吸附过滤器，除去尾气中的焦油等杂质，再通过脱硫槽去除尾气中的无机硫和有机硫，可得到CO含量为95-99％的气体，经纯化后送入一氧化碳贮罐或者下一工段。在本专利技术的一种实施方式中，上述第三步可通过给料机将第二步中生成的固态电石送入乙炔发生器，生成的乙炔气经过清净塔脱除掉磷化氢、硫化氢等气体后，再脱除掉乙炔气中的酸雾和水分得到纯净的乙炔气。本专利技术还提供了一种利用煤基电石制取乙炔联产一氧化碳的系统，其包括粉碎制粉单元，物料塑型成型单元、电石生成单元、乙炔生成单元和一氧化碳联产单元。所述的粉碎制粉单元包括破碎机和磨粉机。所述破碎机设有进料口和出料口，碳素原料和含钙材料分别或经混合后通过进料口进入破碎机，经破碎后得到粒度为5cm以下的原料。所述的磨粉机由喂料机、主机、滤袋、引风机组成。上述破碎后的粒度小于5cm的物料直接或混合后由喂料机送入主机，在主机中磨成粒度30-1000nm的粉末由引风机送入滤袋中收集。所述的物料塑型成型单元由压片机组成。将上述粉料在压片机的作用下直接压制成型，或者加入质量含量为2-25％的焦油、糖、面粉、淀粉、水中的一种或者多种作为粘结剂后混合均匀然后压制成型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤基电石制乙炔的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：(1)将含有煤和钙源的混合成型物料进行微波加热，反应得到固态电石；所述成型物料是将粒度30‑1000纳米的含有煤和钙源的混合物经成型处理而得；(2)使生成的固态电石在乙炔发生器中与水接触，经水解反应得到乙炔气体。

【技术特征摘要】
1.一种煤基电石制乙炔的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：(1)将含有煤和钙源的混合成型物料进行微波加热，反应得到固态电石；所述成型物料是将粒度30-1000纳米的含有煤和钙源的混合物经成型处理而得；(2)使生成的固态电石在乙炔发生器中与水接触，经水解反应得到乙炔气体。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述煤为粒径小于5厘米的煤粉；所述钙源选自生石灰或石灰石(方解石)，为粒径小于5厘米的粉末。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含有煤和钙源的混合物中煤粉和钙源粉末的摩尔比(以碳、钙元素计)为2-4:1。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述成型处理是将含有煤和钙源的混合物或与粘结剂混合均匀后压制成型。5.如权利要求4所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜标，赵虹，刘思源，黄伟光，齐会杰，
申请(专利权)人：中国科学院上海高等研究院，
类型：发明
国别省市：上海,31