电石炉以及制备电石的方法技术

本发明专利技术公开了电石炉以及制备电石的方法。该电石炉包括：自上而下的氧热反应区和电石反应区；含氧气体喷伞，所述含氧气体喷伞设置在氧热反应区；物料入口，所述物料入口设在氧热反应区且位于含氧气体喷伞的上方；含氧气体入口，所述含氧气体入口设在氧热反应区且与含氧气体喷伞相连；尾气出口，所述尾气出口设在氧热反应区；电极，所述电极从电石炉炉顶嵌入到电石反应区；以及电石出口，所述电石出口设在电石反应区。由此，可以使含氧气体与混合物料充分接触，利用部分含碳物料燃烧对混合物料进行加热，可以节省电石生产能耗，节约生产成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化工领域。具体地，本专利技术涉及电石炉以及制备电石的方法。
技术介绍
电石学名碳化钙，无色晶体，主要用于生产乙炔气，曾被称为“有机合成工业之母”。乙炔是重要的化工原料，主要用于生产聚氯乙烯基和醋酸乙烯基产品，我国PVC产品70％的生产原料乙炔来自于电石，电石对我国的经济发展具有十分重要的作用，近十余年来的产量不断增长，2013年产量达2200万吨以上。然而，目前制备电石的技术仍有待改进。
技术实现思路
本申请是基于专利技术人对以下事实和问题的发现和认识作出的：目前制备电石的技术中，普遍存在能耗高、生产成本高的缺点，成为电石生产中的巨大阻碍。专利技术人经过深入研究发现，这是由于目前电石生产工艺主要采用电热法和氧热法，电热法采用电弧加热的方法，由于块状原料接触面积小，严重限制了原料热传递过程，使得工业反应需在高温下进行(2000～2300摄氏度)，每吨电石(纯度80.6％)的电耗高达3250kw/h，是名副其实的“高耗能”产业。并且，目前的电热法对原料要求较高，通常需要使用优质的块状兰炭或者焦炭以及块状石灰，进而增加了利用电热法制备电石的原料成本。而氧热法是在有氧气条件下，部分含碳燃料燃烧，产生热量加热剩余的碳基原料和钙基原料，使其反应生成电石，氧热法能够全部替代电能，但是由于单位含碳燃料不完全燃烧的放热量较小，故需要燃烧大量含碳燃料供给热量，产生较多灰分富集到电石中，极大影响电石品质。本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种电石炉，该电石炉将氧热法与电热法结合，利用氧热过程对含有碳基原料以及钙基原料的混合物料进行预先加热，从而可以节省后续电热法生产电石所需要的能耗，从而可以降低电石生产能耗，节约生产成本。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种电石炉。根据本专利技术的实施例，该电石炉包括：自上而下的氧热反应区和电石反应区；含氧气体喷伞，所述含氧气体喷伞设置在所述氧热反应区；物料入口，所述物料入口设在所述氧热反应区且位于所述含氧气体喷伞的上方；含氧气体入口，所述含氧气体入口设在所述氧热反应区且与所述含氧气体喷伞相连；尾气出口，所述尾气出口设在所述氧热反应区；电极，所述电极从所述电石炉炉顶嵌入到所述电石反应区；以及电石出口，所述电石出口设在所述电石反应区。专利技术人发现，通过在电石炉中设置含氧气体喷伞，含氧气体喷伞通过喷出含氧气体，使得含氧气体与进入电石炉的含有碳基原料和钙基原料的混合物料充分接触，从而有效避免了电石炉内局部富氧燃烧而导致的物料加热不均匀现象，并且通过调节喷入含氧气体量实现部分碳基物料的不完全燃烧产生热量用以加热其余混合物料，从而可以显著降低电热法生产电石过程的能耗，并且由于电热法生产电石过程不会产生灰分，从而可以保证所得电石具有较高品质，由此可以在降低电石生产企业电力成本的同时提高电石品质，提高企业经济效益。根据本专利技术的实施例，在该电石炉中，所述含氧气体喷伞包括：进气管道，所述进气管道沿水平方向布置在所述氧热反应区，并且所述进气管道与所述含氧气体入口相连通；以及多个喷嘴，所述喷嘴竖直且间隔设置在所述进气管道的下方，所述喷嘴自上而下包括导气部和出气部，并且所述导气部与所述进气管道相连，所述出气部的侧壁上设置有多个出气口。由此，利用具有多个喷嘴的含氧气体喷伞向电石炉中供应含氧气体，可以使含氧气体与混合物料充分接触，从而可以有效避免电石炉内局部富氧燃烧而导致的物料加热不均匀现象，进而降低后续电热法生产电石过程的能耗。根据本专利技术的实施例，所述出气部的纵截面积自上而下逐渐减小。由此，以出气部的下部斜面为出气口，使得含氧气体能够呈伞状喷射，含氧气体喷射均匀。根据本专利技术的实施例，该电石炉包括多个所述含氧气体喷伞，所述多个含氧气体喷伞上的所述进气管道平行布置在同一水平面内。由此，可以保证含氧气体与混合物料的充分接触，从而进一步提高混合物料的预热效率，进而进一步降低后续电热法生产电石过程的能耗。根据本专利技术的实施例，所述含氧气体喷伞上的所述喷嘴与所述电石反应区的料层之间的最短距离为200～800mm。由此，有利于含氧气体喷射更均匀，避免由于局部过氧，导致物料完全燃烧，进而可以避免碳基原料的不必要损耗以及燃烧生成灰分过多而影响电石产品的质量。在本专利技术的第二方面，本专利技术提出了采用前面所述的电石炉制备电石的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括：(1)将含有碳基原料和钙基原料的混合物料通过所述物料入口供给至所述氧热反应区中，同时通过所述含氧气体入口向所述含氧气体喷伞供给含氧气体，使得部分所述碳基原料接触所述含氧气体发生不完全燃烧，以便加热所述混合物料，并且得到含有一氧化碳的尾气；(2)通过电极电弧放电加热步骤(1)得到的加热后的混合物料，以便使得所述含碳物料的另一部分与所述钙基原料发生电石反应，获得电石。由此，将氧热反应与电热反应相结合，通过在电石炉中设置含氧气体喷伞，含氧气体喷伞通过喷出含氧气体，使得含氧气体与进入电石炉的含有碳基原料和钙基原料的混合物料充分接触，从而有效避免了电石炉内局部富氧燃烧而导致的物料加热不均匀现象，并且通过调节喷入含氧气体量实现部分碳基物料的不完全燃烧产生热量用以加热其余混合物料，从而可以显著降低电热法生产电石过程的能耗，并且由于电热法生产电石过程不会产生灰分，从而可以保证所得电石具有较高品质，由此可以在降低电石生产企业电力成本的同时提高电石品质，提高企业经济效益。根据本专利技术的实施例，所述加热后的混合物料的温度为1200～1500摄氏度。由此，可以节省电热反应过程能耗，从而可以降低企业生产成本。根据本专利技术的实施例，所述电石反应的温度为2000～2200摄氏度。根据本专利技术的实施例，所述混合物料中所述碳基原料和所述钙基原料的质量比为(0.7～0.9)：1，其中，所述碳基原料中固定碳含量为80～90wt％，所述钙基原料中氧化钙含量为90～95wt％。由此，可以避免碳基原料和钙基原料比例不适当而造成的物料浪费或者电石产品中灰分多。附图说明图1显示了根据本专利技术一个实施例的电石炉的结构示意图；图2显示了根据本专利技术一个实施例的含氧气体喷伞的结构示意图；图3显示了根据本专利技术另一个实施例的电石炉的结构示意图；以及图4显示了根据本专利技术一个实施例的制备电石的方法的流程图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。...

【技术保护点】
一种电石炉，其特征在于，包括：自上而下的氧热反应区和电石反应区；含氧气体喷伞，所述含氧气体喷伞设置在所述氧热反应区；物料入口，所述物料入口设在所述氧热反应区且位于所述含氧气体喷伞的上方；含氧气体入口，所述含氧气体入口设在所述氧热反应区且与所述含氧气体喷伞相连；尾气出口，所述尾气出口设在所述氧热反应区；电极，所述电极从所述电石炉炉顶嵌入到所述电石反应区；以及电石出口，所述电石出口设在所述电石反应区。

【技术特征摘要】
1.一种电石炉，其特征在于，包括：
自上而下的氧热反应区和电石反应区；
含氧气体喷伞，所述含氧气体喷伞设置在所述氧热反应区；
物料入口，所述物料入口设在所述氧热反应区且位于所述含氧气体喷伞的上方；
含氧气体入口，所述含氧气体入口设在所述氧热反应区且与所述含氧气体喷伞相连；
尾气出口，所述尾气出口设在所述氧热反应区；
电极，所述电极从所述电石炉炉顶嵌入到所述电石反应区；以及
电石出口，所述电石出口设在所述电石反应区。
2.根据权利要求1所述的电石炉，其特征在于，所述含氧气体喷伞包括：
进气管道，所述进气管道沿水平方向布置在所述氧热反应区，并且所述进气管道与所
述含氧气体入口相连通；以及
多个喷嘴，所述喷嘴竖直且间隔设置在所述进气管道的下方，所述喷嘴自上而下包括
导气部和出气部，并且所述导气部与所述进气管道相连，所述出气部的侧壁上设置有多个
出气口。
3.根据权利要求2所述的电石炉，其特征在于，所述出气部的纵截面积自上而下逐渐
减小。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电石炉，其特征在于，包括多个所述含氧气体喷伞，
所述多个含氧气体喷伞上的所述进气管道平行布置在同一水平面内。
5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：张顺利，路丙川，张佼阳，刘维娜，赵小楠，郑倩倩，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