制备电石的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了制备电石的系统和方法，系统包括：融浴床电石炉，内限定出自上而下的反应空间和电石液熔池，反应空间布置有块状电石入口、天然气喷嘴、氧气喷嘴和炉顶气出口，电石液熔池布置有电石液出口，融浴床电石炉上布置采用天然气供给含有碳质原料和钙质原料的混合粉料喷嘴；煤气激冷塔，具有冷煤气入口、炉顶气入口、石灰石入口、混合煤气出口和氧化钙出口，炉顶气入口与炉顶气出口相连，氧化钙出口与混合粉料喷嘴相连；煤粉热解塔，具有煤气入口、煤粉入口、半焦出口和混合气出口，煤气入口与混合煤气出口相连，半焦出口与混合粉料喷嘴相连。采用该系统制备电石具有较高的生产效率，并且能耗较低。

System and method for preparing calcium carbide

The invention discloses a preparation method and system, the system includes: calcium carbide carbide furnace melting bath bed, in defining a reaction space from top to bottom of the molten pool and carbide liquid, reaction space layout of a massive natural gas, calcium carbide entrance nozzle, the nozzle and the top oxygen gas outlet, calcium carbide liquid bath arranged carbide liquid outlet. Melting bath bed of calcium carbide furnace arranged on the mixing nozzle supply of carbonaceous materials and calcareous materials using natural gas; gas cooling tower with cold gas entrance, entrance, entrance, the limestone top gas mixed gas exports and export of calcium oxide, blast furnace gas and blast furnace gas entrance outlet, the outlet is connected with the mixed powder of calcium oxide nozzle; pyrolysis of pulverized coal, pulverized coal with gas tower, entrance entrance, semi coke outlet and a mixed gas outlet, the gas entrance and the mixed gas outlet, semi coke exports and mixed powder Nozzle connected. The preparation of calcium carbide with this system has higher production efficiency and lower energy consumption.

【技术实现步骤摘要】
制备电石的系统和方法
本专利技术属于化工
，具体而言，本专利技术涉及一种制备电石的系统和方法。
技术介绍
电石生产是以含碳原料(煤、焦炭、半焦等)和含钙原料(氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙等)在温度1800℃～2200℃条件下反应生成电石(CaC2)。按加热方式不同电石生产方法一般分为电热法和氧热法两种。电热法具有上百年的历史，传统的电热法电石生产工艺是利用电弧产生的热能使碳质原料与石灰在约1800～2200℃温度条件下反应生产成电石。电弧法生产电石技术存在“高能耗、高投入、高污染、低产能”的弊端，关键原因是块状原料间的反应主要受热能传递过程控制，电能有效利用率仅为40％～60％，能量损耗严重，而且电弧法生产电石受电极布置、电极间热量分布、以及把持器导电元件布置等方面的制约，其单台炉生产规模不会很大，对大型电石装置的占地和投资都存在局限性。因此，现有的制备电石的技术有待进一步改进。
技术实现思路
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，本专利技术的一个目的在于提出一种制备电石的系统和方法，采用该系统制备电石具有较高的生产效率，并且能耗较低。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种制备电石的系统。根据本专利技术的实施例，所述系统包括：融浴床电石炉，所述融浴床电石炉内限定出自上而下的反应空间和电石液熔池，所述反应空间布置有块状电石入口、天然气喷嘴、氧气喷嘴和炉顶气出口，所述电石液熔池布置有电石液出口，所述融浴床电石炉上布置采用天然气供给含有碳质原料和钙质原料的混合粉料喷嘴；煤气激冷塔，所述煤气激冷塔具有冷煤气入口、炉顶气入口、石灰石入口、混合煤气出口和氧化钙出口，所述炉顶气入口与所述炉顶气出口相连，所述氧化钙出口与所述混合粉料喷嘴相连；煤粉热解塔，所述煤粉热解塔具有煤气入口、煤粉入口、半焦出口和混合气出口，所述煤气入口与所述混合煤气出口相连，所述半焦出口与所述混合粉料喷嘴相连。根据本专利技术实施例的制备电石的系统通过将块状电石供给至融浴床电石炉中，块状电石在天然气喷嘴和氧气喷嘴的共同加热作用下熔化为电石液，然后采用天然气作为输送介质将含有碳质原料和钙质原料的混合粉料喷入到电石液中，利用电石液作为碳质原料和钙质原料反应的加热介质，同时在混合粉料喷入过程中可以对电石液进行搅动，使得混合粉料与电石液充分接触，使反应和加热过程均匀、快速，有效进行传热传质，加速电石反应速率，反应生成电石和一氧化碳气体，并且喷入电石液中天然气中的甲烷热解气和电石反应生成的一氧化碳气体溢出电石液，使电石液沸腾喷溅，同时与液面上方喷入的热氧气反应，反应放出的部分热通过辐射、传导和对流方式被喷溅的液滴和液面吸收返回液体，使电石液温度维持1800～2300℃左右，其次天然气除作为混合粉体输送介质外，天然气中的甲烷热解吸热和物理传热可以对喷嘴起到冷却的效果，降低喷嘴温度，从而延长喷嘴使用寿命，另外，将甲烷在电石液面上与CO2重整反应和CH4部分氧化生成的含有一氧化碳和氢气的炉顶气供给至煤气激冷塔中与冷煤气和石灰石进行换热，在高温炉顶气的作用下，石灰石被热分解为氧化钙和CO2气体，所得氧化钙可以返回融浴床电石炉中作为制备电石的钙质原料使用，而将得到的换热后煤气供给至煤粉热解塔中对煤粉进行热解和煤与CO2还原反应，可以得到半焦和煤气，所得半焦可以返回融浴床电石炉中作为制备电石的碳质原料使用，煤气则进入后续处理工艺，从而在实现系统余热高效利用的同时进一步提高电石产率。另外，根据本专利技术上述实施例的制备电石的系统还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述制备电石的系统进一步包括：除尘器，所述除尘器具有混合气入口、粉尘出口和除尘后气出口，所述混合气入口与所述混合气出口相连；洗涤塔，所述洗涤塔具有除尘后气入口、油水混合液出口和热解气出口，所述除尘后气入口与所述除尘后气出口相连；净化装置，所述净化装置具有热解气入口、净化煤气出口以及含有二氧化碳和硫化氢的吸收液出口，所述热解气入口与所述热解气出口相连。由此，可以显著提高所得煤气品质。在本专利技术的一些实施例中，所述净化煤气出口与所述石灰石入口、所述冷煤气入口和所述煤粉入口中的至少之一相连。由此，可以在节约资源的同时实现煤气的最大化利用。在本专利技术的一些实施例中，所述含有碳质原料和钙质原料的混合粉料喷嘴位于所述反应空间的侧壁或所述电石液熔池的底端。由此，可以显著提高电石反应效率。在本专利技术的再一个方面，本专利技术提出了一种采用上述系统制备电石的方法。根据本专利技术的实施例，所述方法包括：(1)在天然气和氧气的燃烧供热下，将块状电石供给至所述融浴床电石炉，形成电石熔液，然后采用天然气将含有碳数原料和钙质原料的混合粉料喷入所述电石液熔池与所述电石熔液进行换热反应，得到电石液和炉顶气；(2)将所述炉顶气供给至所述煤气激冷塔中与冷煤气和石灰石换热，以便得到氧化钙和混合煤气，并将所述氧化钙供给至步骤(1)中；(3)将所述混合煤气供给至所述煤粉热解塔中与煤粉进行换热，以便得到半焦和混合气，并将所述半焦供给至步骤(1)中。根据本专利技术实施例的制备电石的方法通过将块状电石供给至融浴床电石炉中，块状电石在天然气喷嘴和氧气喷嘴的共同加热作用下熔化为电石液，然后采用天然气作为输送介质将含有碳质原料和钙质原料的混合粉料喷入到电石液中，利用电石液作为碳质原料和钙质原料反应的加热介质，同时在混合粉料喷入过程中可以对电石液进行搅动，使得混合粉料与电石液充分接触，使反应和加热过程均匀、快速，有效进行传热传质，加速电石反应速率，反应生成电石和一氧化碳气体，并且喷入电石液中天然气中的甲烷热解气和电石反应生成的一氧化碳气体溢出电石液，使电石液沸腾喷溅，同时与液面上方喷入的热氧气反应，反应放出的部分热通过辐射、传导和对流方式被喷溅的液滴和液面吸收返回液体，使电石液温度维持1800～2300℃左右，其次天然气除作为混合粉体输送介质外，天然气中的甲烷热解吸热和物理传热可以对喷嘴起到冷却的效果，降低喷嘴温度，从而延长喷嘴使用寿命，另外，将甲烷在电石液面上与CO2重整反应和CH4部分氧化生成的含有一氧化碳和氢气的炉顶气供给至煤气激冷塔中与冷煤气和石灰石进行换热，在高温炉顶气的作用下，石灰石被热分解为氧化钙和CO2气体，所得氧化钙可以返回融浴床电石炉中作为制备电石的钙质原料使用，而将得到的换热后煤气供给至煤粉热解塔中对煤粉进行热解和煤与CO2还原反应，可以得到半焦和煤气，所得半焦可以返回融浴床电石炉中作为制备电石的碳质原料使用，煤气则进入后续处理工艺，从而在实现系统余热高效利用的同时进一步提高电石产率。另外，根据本专利技术上述实施例的制备电石的方法还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，在步骤(1)中，所述电石熔液的温度为1800～2300摄氏度。由此，可以显著提高电石生产效率。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(2)中，所述混合煤气的温度为1000～1500摄氏度。由此，可以有效避免在后续煤粉热解过程中煤粉软化粘结。在本专利技术的一些实施例中，所述制备电石的方法进一步包括：(4)将步骤(3)得到的混合气供给至所述除尘器中进行除尘处理，以便得到除尘后气以及含有半焦和氧化钙的粉尘；(5)将所述除尘后气供给至所述洗涤塔中进行洗涤处理，以便得到油水混合液和热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备电石的系统，其特征在于，包括：融浴床电石炉，所述融浴床电石炉内限定出自上而下的反应空间和电石液熔池，所述反应空间布置有块状电石入口、天然气喷嘴、氧气喷嘴和炉顶气出口，所述电石液熔池布置有电石液出口，所述融浴床电石炉上布置采用天然气供给含有碳质原料和钙质原料的混合粉料喷嘴；煤气激冷塔，所述煤气激冷塔具有冷煤气入口、炉顶气入口、石灰石入口、混合煤气出口和氧化钙出口，所述炉顶气入口与所述炉顶气出口相连，所述氧化钙出口与所述混合粉料喷嘴相连；煤粉热解塔，所述煤粉热解塔具有煤气入口、煤粉入口、半焦出口和混合气出口，所述煤气入口与所述混合煤气出口相连，所述半焦出口与所述混合粉料喷嘴相连。

【技术特征摘要】
1.一种制备电石的系统，其特征在于，包括：融浴床电石炉，所述融浴床电石炉内限定出自上而下的反应空间和电石液熔池，所述反应空间布置有块状电石入口、天然气喷嘴、氧气喷嘴和炉顶气出口，所述电石液熔池布置有电石液出口，所述融浴床电石炉上布置采用天然气供给含有碳质原料和钙质原料的混合粉料喷嘴；煤气激冷塔，所述煤气激冷塔具有冷煤气入口、炉顶气入口、石灰石入口、混合煤气出口和氧化钙出口，所述炉顶气入口与所述炉顶气出口相连，所述氧化钙出口与所述混合粉料喷嘴相连；煤粉热解塔，所述煤粉热解塔具有煤气入口、煤粉入口、半焦出口和混合气出口，所述煤气入口与所述混合煤气出口相连，所述半焦出口与所述混合粉料喷嘴相连。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：除尘器，所述除尘器具有混合气入口、粉尘出口和除尘后气出口，所述混合气入口与所述混合气出口相连；洗涤塔，所述洗涤塔具有除尘后气入口、油水混合液出口和热解气出口，所述除尘后气入口与所述除尘后气出口相连；净化装置，所述净化装置具有热解气入口、净化煤气出口以及含有二氧化碳和硫化氢的吸收液出口，所述热解气入口与所述热解气出口相连。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述净化煤气出口与所述石灰石入口、所述冷煤气入口和所述煤粉入口中的至少之一相连。4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，所述含有碳质原料和钙质原料的混合粉料喷嘴位于所述反应空间的侧壁或所述电石液熔池的底端。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：巩志坚，温雨鑫，丁力，陈峨，远忠森，喻善均，郭文林，吴道洪，刘迎立，
申请(专利权)人：神雾科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11