一种电石渣制备富氢气体和电石的系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种电石渣制备富氢气体和电石的系统及方法。所述系统包括电石渣净化单元、高温热解单元、催化重整单元、变换单元以及电石冶炼单元，电石渣净化单元包括CO2碳化单元和干燥单元；高温热解单元包括煤粉入口、干燥后碳化固体入口、荒煤气出口及高温混合粉料出口；催化重整单元包括荒煤气入口和合成气与二氧化碳出口；变换单元包括合成气与二氧化碳入口和富CO2和氢气出口；电石冶炼单元包括高温混合粉料入口和电石出口，用于将高温混合粉料冶炼为电石。本发明专利技术的电石渣制备富氢气体和电石的系统及方法，既利用了电石渣，又将成分复杂的热解气转化为富氢气体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及电石的生产领域，尤其涉及一种电石渣制备富氢气体和电石的系统及方法。
技术介绍
以粉状中低阶煤和粉状生石灰为原料先经过热解得高温活性半焦后，再通过氧热法制备电石的工艺已得到广泛的研究。该工艺在原料成本及热效率方面均取得了重大突破。但是，在该工艺中，热解后活性半焦的热量得到了充分利用，而荒煤气所携带的大量热量在后续分离过程中被冷却浪费。另外，在继续开发的电石乙炔化工工艺中，电石与水反应，产生大量的电石渣(主要成分是氢氧化钙)，若得不到有效利用不仅会造成资源浪费，还会对周围环境造成恶劣环境。若将电石渣经CO2碳化净化后，经干燥制得碳酸钙，重新作为电石生产的原料，可降低原料成本，且在使用过程中无需经过干燥煅烧，节省能耗。同时，煤热解产生的热解气中含有大量的甲烷、一氧化碳和氢气，并携带高温热量。目前热解气出炉后基本均采用多级冷却后进行气体分离，造成了能量浪费。又因为电石渣碳化后的碳酸钙分解产生过量CO2，而通过甲烷、二氧化碳重整可以将热解气中的CH4和CO2转化为CO和H2，且该反应温度与产生的热解气的温度相近，若热解后直接进行催化重整反应，可充分利用热解气的显热，将热解气中的甲烷转化为CO和H2，多余的CO2可回用作为电石渣净化的原料气，形成一个闭路循环，进一步降低原料成本。因此，针对上述问题，有必要专利技术一种电石渣制备富氢气体和电石的系统及方法，能够充分利用电石渣与热解气。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术旨在提供一种电石渣制备富氢气体和电石的系统及方法，该系统及方法的目的是解决生产电石时热解气浪费及原料需求的问题，以降低电石原料的成本。本专利技术提供的电石渣制备富氢气体和电石的系统包括：电石渣净化单元、高温热解单元、催化重整单元、变换单元以及电石冶炼单元，其中，所述电石渣净化单元包括CO2碳化单元和干燥单元；所述CO2碳化单元包括电石渣浆入口、富CO2和H2气体入口、富H2气体出口和碳化固体浆出口；所述干燥单元包括碳化固体浆入口和干燥后碳化固体出口；所述碳化固体浆入口与所述碳化固体浆出口相连；所述高温热解单元包括煤粉入口、干燥后碳化固体入口、荒煤气出口及高温混合粉料出口，用于型球的热解；所述干燥后碳化固体入口与所述电石渣净化单元的干燥后碳化固体出口相连；所述催化重整单元包括荒煤气入口和合成气与二氧化碳出口，用于甲烷与水蒸气的催化重整；所述荒煤气入口与所述高温热解单元的荒煤气出口相连；所述变换单元包括合成气与二氧化碳入口和富CO2和氢气出口，用于一氧化碳的催化变换反应；所述合成气与二氧化碳入口与所述催化重整单元的合成气与二氧化碳出口相连，所述富CO2和氢气出口与所述电石渣净化单元的富CO2和H2气体入口相连；所述电石冶炼单元包括高温混合粉料入口和电石出口，用于将高温混合粉料冶炼为电石；所述高温混合粉料入口与所述高温热解单元的高温混合粉料出口相连。上述的系统，所述催化重整单元为重整反应器，其内部从下往上依次设有过滤层、焦油催化裂解的催化剂层、甲烷、二氧化碳重整的催化剂层。上述的系统，所述变换单元为变换炉，所述变换炉内部设有变换催化剂层。上述的系统，所述系统还包括保温输送装置，所述保温输送装置与所述电石冶炼单元的高温混合粉料入口及所述高温热解单元的高温混合粉料出口相连。进一步地，上述的系统中，所述催化重整单元内的过滤层为陶瓷过滤板。进一步地，所述干燥单元还包括高温烟气入口，所述高温热解单元还包括烟气出口，所述烟气出口与所述干燥单元的高温烟气入口相连。本专利技术还提供一种利用上述系统制备富氢气体和电石的方法，包括以下步骤：将电石渣浆送入所述电石渣净化单元进行净化与干燥得到干燥后的碳化固体；将煤粉、所述干燥后的碳化固体送入所述高温热解单元进行热解，得到荒煤气及高温固体粉料；将所述荒煤气送入所述催化重整单元，经过滤、焦油催化裂解以及甲烷与二氧化碳催化重整得到合成气与剩余二氧化碳；将所述合成气与剩余二氧化碳送入所述变换单元进行变换反应，使得所述合成气中的一氧化碳转化为氢气和二氧化碳，得到富CO2和H2；将所述富CO2和H2通入所述电石渣净化单元，得到富氢气体；将所述高温固体粉料送入所述电石冶炼单元，氧热法制得电石。上述的方法，所述碳化固体与所述煤粉的加入质量比为1.2-1.8:1.0。上述方法中，所述催化重整的温度为700-850℃；所述变换反应的温度为200-350℃，所述变换反应的催化剂为Co-Mo系耐硫宽温催化剂。上述的方法，所述方法还可包括步骤：将所述高温热解单元热解产生的烟气作为干燥介质通入所述电石渣净化单元的干燥单元内。本专利技术采用净化后的电石渣替代氧化钙，使得电石渣变废为宝，且电石渣的净化介质来源于热解单元产生的CO2，节省了原料煅烧的步骤，降低了原料成本。另外，本专利技术充分利用CaCO3分解产生的CO2与热解气中的甲烷反应，将热解气转化为富CO2和合成气气体。一方面可以充分利用热解气的热量，另一方面可以将成分复杂的热解气转化为富CO2和合成气气体。进一步地，本专利技术将变换单元产生的富CO2和H2气体直接输送到电石渣净化池，充分利用其中的CO2，省掉了传统工艺的脱碳单元，既合理利用了资源，又简化了系统。进一步地，本专利技术通过氧热法生产电石，从热解到电石冶炼单元始终为粉料，省掉成型单元，且提高了原料间的反应接触面积，提高了传热效率。更进一步地，本专利技术中热解产生的高温混合料可保温输送到冶炼单元，提高了系统的热利用效率。附图说明图1是本专利技术实施例的制备富氢气体和电石的系统结构示意图；图2是本专利技术实施例的制备富氢气体和电石的系统流程图。具体实施方式如图1所示，本专利技术所描述的电石生产系统由电石渣净化单元1、高温热解单元2、催化重整单元3、变换单元4以及电石冶炼单元5组成。为了降低原料成本及充分发挥本系统的作用，本专利技术中的煤为中低阶粉煤。电石渣净化单元1包括CO2碳化单元和干燥单元。其中，CO2碳化单元包括电石渣浆入口11、富CO2和H2气体入口12、富H2气体出口13、溢流液出口14以及碳化固体浆出口15。所述富CO2和H2气体入口12与变换单元富CO2和H2出口44相连。所述碳化固体浆的主要成分是CaCO3。干燥单元包括碳化固体浆入口16、高温烟气入口17以及干燥后碳化固体出口18；所述碳化固体浆入口16与碳化固体浆出口15相连。高温热解单元2的装置为预热炉，用于对原料进行热解，包括干燥后碳化固体入口21、煤粉入口22、烟气出口23、荒煤气出口24以及高温活性球团出口25；所述干燥后碳化固体入口21与净化单元1的干燥后碳化固体出口18相连；所述烟气出口23可与净化单元1的高温烟气入口17相连，用于干燥碳化固体。催化重整单元3的装置为重整反应器，设有荒煤气入口31和合成气与二氧化碳出口36。所述荒煤气入口31与高温热解单元2的荒煤气出口24相连。所述反应器内部设有气体分布器32、以及从下往上依次排列的过滤层33、焦油催化裂解催化剂层34、甲烷、二氧化碳重整催化剂层35。气体分布器32的设置是为了使气体能够较均匀的通过催化剂层。所述过滤层可为陶瓷过滤板，目的是除去荒煤气中的灰尘并起到蓄热的作用。所述焦油催化裂解催化剂层的目的是将荒煤气中的焦油充分催化获取热解气。所述重整催化层的目的是催化热解气中的甲烷与二氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电石渣制备富氢气体和电石的系统，所述系统包括电石渣净化单元、高温热解单元、催化重整单元、变换单元以及电石冶炼单元，其中，所述电石渣净化单元包括CO2碳化单元和干燥单元；所述CO2碳化单元包括电石渣浆入口、富CO2和H2气体入口、富H2气体出口和碳化固体浆出口；所述干燥单元包括碳化固体浆入口和干燥后碳化固体出口；所述碳化固体浆入口与所述碳化固体浆出口相连；所述高温热解单元包括煤粉入口、干燥后碳化固体入口、荒煤气出口及高温混合粉料出口，用于型球的热解；所述干燥后碳化固体入口与所述电石渣净化单元的干燥后碳化固体出口相连；所述催化重整单元包括荒煤气入口和合成气与二氧化碳出口，用于甲烷与水蒸气的催化重整；所述荒煤气入口与所述高温热解单元的荒煤气出口相连；所述变换单元包括合成气与二氧化碳入口和富CO2和氢气出口，用于一氧化碳的催化变换反应；所述合成气与二氧化碳入口与所述催化重整单元的合成气与二氧化碳出口相连，所述富CO2和氢气出口与所述电石渣净化单元的富CO2和H2气体入口相连；所述电石冶炼单元包括高温混合粉料入口和电石出口，用于将高温混合粉料冶炼为电石；所述高温混合粉料入口与所述高温热解单元的高温混合粉料出口相连。...

【技术特征摘要】
1.一种电石渣制备富氢气体和电石的系统，所述系统包括电石渣净化单元、高温热解单元、催化重整单元、变换单元以及电石冶炼单元，其中，所述电石渣净化单元包括CO2碳化单元和干燥单元；所述CO2碳化单元包括电石渣浆入口、富CO2和H2气体入口、富H2气体出口和碳化固体浆出口；所述干燥单元包括碳化固体浆入口和干燥后碳化固体出口；所述碳化固体浆入口与所述碳化固体浆出口相连；所述高温热解单元包括煤粉入口、干燥后碳化固体入口、荒煤气出口及高温混合粉料出口，用于型球的热解；所述干燥后碳化固体入口与所述电石渣净化单元的干燥后碳化固体出口相连；所述催化重整单元包括荒煤气入口和合成气与二氧化碳出口，用于甲烷与水蒸气的催化重整；所述荒煤气入口与所述高温热解单元的荒煤气出口相连；所述变换单元包括合成气与二氧化碳入口和富CO2和氢气出口，用于一氧化碳的催化变换反应；所述合成气与二氧化碳入口与所述催化重整单元的合成气与二氧化碳出口相连，所述富CO2和氢气出口与所述电石渣净化单元的富CO2和H2气体入口相连；所述电石冶炼单元包括高温混合粉料入口和电石出口，用于将高温混合粉料冶炼为电石；所述高温混合粉料入口与所述高温热解单元的高温混合粉料出口相连。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述催化重整单元为重整反应器，其内部从下往上依次设有过滤层、焦油催化裂解的催化剂层、甲烷、二氧化碳重整的催化剂层。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述变换单元为变换炉，所述变换炉内部设有变换催化剂层。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括保...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘维娜，丁力，郭启海，董宾，张顺利，吴道洪，
申请(专利权)人：神雾环保技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11