集成氧热法电石煤气联合生产方法技术

本发明专利技术涉及一种集成氧热法电石煤气联合生产方法，以电石气化炉作为主体设备，来自备料单元的兰炭、石灰混合料输入至电石气化炉，炉体密封加压，加入炉体的物料通过布料筒均匀连续给炉体加料并保持炉体满料操作；炉腰部位的氧气喷嘴喷入的预热氧气与物料中的高温兰炭发生反应生成的高热气体发生逆流反应和换热；物料反应温度逐步升高至1800‑2200℃熔融后落入液态电石炉缸内，熔融的液态电石通过重质电石出口周期性排出重质电石，电石出口排出电石产品；生成的电石炉煤气，温度降低到300℃以下进入集气室，并从集气室出口输出电石气化炉。本发明专利技术具有密闭安全操作、降低原材料和动力消耗、降低碳排放改善环境的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
集成氧热法电石煤气联合生产方法
本专利技术涉及电石生产
，具体而言，是一种集成氧热法电石煤气联合生产方法。
技术介绍
电石的主要成分是碳化钙（CaC2），其后续工艺很多，被称为“有机合成之母”。电石乙炔化工是煤化工最重要的一个分支，主要下游产品有聚氯乙烯、聚乙烯、BDO、醋酸乙烯等。根据中国氯碱工业协会的统计资料，2019年我国电石产品产量为2795万吨。聚氯乙烯产量为2011万吨，其中电石乙炔法占比为81.3%，消费电石约2450万吨。工业上采用电弧法生产电石已经有至少120年的历史。近年来，虽然有多所大学、科研机构和工业企业探索采用氧热法生产电石的工艺技术，但迄今为止都没有取得真正突破，电弧法仍然是目前唯一的工业化电石生产路线。电弧法生产电石的缺点是明显的。首先，工艺能耗水平高，能源利用效率非常低。一般来讲，目前比较先进的密闭电石炉工艺电耗约为3150kwh，热能利用率约为20%。其次，本质安全性能较低。目前广泛使用的密闭电石炉实际上并不完全密闭，常压操作经常发生炉气外漏或是空气吸入、电极冷却水泄漏、物料表面结盖、电极软硬断等异常工况，处理过程中稍有不慎就可引起爆炸、喷炉、中毒、烧伤事故，且一般是大面积事故。第三，产品质量不宜控制。电弧法电石生产由于采用三点加热炉温不均，电石产品中一般未反应氧化钙在12%以上，导致电石产品CaC2含量只能达到80%左右，不仅阻碍了电石产品质量提升，也导致氧化钙原料的浪费。第四，生产作业环境差。由于电石炉不密封，大量的粉尘外泄，和电石炉煤气泄漏导致作业环境污染严重。因此，研究开发一种全新的电石冶炼炉成为广大科研工作者和工程技术人员的迫切愿望。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种集成氧热法电石煤气联合生产方法，至少达到电石生产的全密闭安全操作、降低原材料和动力消耗、降低碳排放改善环境的目的。为解决以上技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种集成氧热法电石煤气联合生产方法，以电石气化炉作为主体设备，所述电石气化炉包括炉体，炉体进料端连接料仓，炉体为具有内腔体的立式压力容器，炉体腰部以上为第一炉体，腰部以下为第二炉体；所述第一炉体顶部为锥台体结构，锥台体结构中部纵向设置截面为双曲线型的布料筒，布料筒顶部开口为进料端，布料筒底部与第一炉体的炉腔相通；布料筒与所述锥台体结构内壁之间的空腔形成环形集气室，集气室底部与第一炉体的炉腔相连通，集气室顶部设置有用于向炉体外部输出电石炉煤气的集气室出口；若干个氧气喷嘴环绕布置于炉体腰部，第二炉体内部为用于容置液态电石的炉缸，第二炉体中部设置电石出口，第二炉体底部设置重质电石出口；来自备料单元的兰炭、石灰混合料输入至电石气化炉，炉体密封加压，加入炉体的物料通过布料筒均匀连续给炉体加料并保持炉体满料操作；炉腰部位的氧气喷嘴喷入的预热氧气与物料中的高温兰炭发生反应生成的高热气体发生逆流反应和换热；物料经干燥、热解和还原，反应温度逐步升高至1800-2200℃熔融后落入液态电石炉缸内，熔融的液态电石通过重质电石出口周期性排出重质电石，电石出口排出电石产品；氧气与兰炭反应生成的含CO2的高热气体在上升过程中，与下落的兰炭固态物料逐步发生还原反应生成CO，物料中的剩余挥发份和水分发生热解和蒸发，汇集成电石炉煤气，电石炉煤气温度降低到300℃以下进入集气室，并从集气室出口输出电石气化炉。进一步地，集气室出口端连接旋风除尘装置，旋风除尘装置连接洗涤热回收装置；出炉后的电石炉煤气先进入旋风除尘器除尘至含尘10g/m3以下，再进入洗涤热回收装置进一步水洗降温除尘至5mg/m3送出界区。进一步地，洗涤热回收装置包括洗涤塔、过滤器和洗涤水氧气换热器；洗涤热回收装置出口的洗涤水吸热后温度升高，通过设置在流程中的过滤器除去泥灰后进入洗涤水氧气换热器加热供氧单元来的氧气以回收热量，使氧气的入炉温度提高到110℃以上。进一步地，所述锥台体结构的腰部向外侧凸出、两端向内收缩，集气室内设置有倾斜折流隔板。进一步地，集气室气流速度控制在0.25m/s以下，使得出炉尾气含尘量不超过70g/m3、含尘粒度不超过200μm。进一步地，所述电石气化炉运行压力是0.25-0.35Mp，运行热点温度是2100-2300℃。进一步地，所述氧气烧嘴采用四角切圆进气，氧气流速是30-60m/s。进一步地，CaC2≧82%（质量分数)的液态电石产品从电石出口排出，CaC2≦63%（质量分数）的含杂重质电石由重质电石出口排出。进一步地，所述第一炉体的炉壁外侧设置有水冷夹套，由水冷夹套产生低压蒸汽以实现热量回收。进一步地，料仓与电石气化炉之间设置有通过液压程控装置控制的双进口定量料锁，以实现定期定量给加压的炉体加料。本专利技术以采用特殊炉型设计的电石气化炉作为主体设备，使得传质更顺畅、传热更合理，床层温度合理分布，不需要使用特殊干燥的原料，节省了原料干燥的能量。布料筒和集气室设计保证了布料均匀、出炉煤气含尘量大幅度下降。加压设计使得出料更为顺畅、操作更为安全、作业场所环境大幅改善。炉底排杂结构设计大幅降低电石产品杂质含量，保证了电石品质。冷壁设计和能量梯级回收系统使得系统能效更高。氧气烧嘴冷却和进气方式设计使得烧嘴使用寿命更长、炉内温度场更均匀、炉内等温线分布更合理。组合式出料口设计延长了使用寿命。本专利技术的结构和工作原理完全不同于现有的密闭电石炉，采用本专利技术提供的设备可降低电石生产成本，改善装置的本质安全性和作业环境，提高系统热能利用效率，降低系统碳排放，有效保证电石产品品质。与传统“电弧法电石+煤气化”工艺相比，该设备与化工合成系统耦合总体能量利用率达到55%以上和物料消耗下降20%，系统碳排放降低30%，固废排放降低70%，废水排放降低60%以上。附图说明此处的附图用来提供对本专利技术的进一步说明，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用来解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1为本专利技术提供的电石气化炉的结构示意图。图2为氧气喷嘴的结构示意图。图3为氧气喷嘴在炉体上的布置示意图。图4为电石出口的的结构示意图。图5为重质电石出口的结构示意图。图6为本专利技术集成氧热法电石煤气联合生产方法主要设备的立面布置示意图。图7是采用本专利技术集成氧热法电石煤气联合生产工艺的年产3万吨中试装置的系统构成示意图。图8是本专利技术集成氧热法电石煤气联合生产工艺推荐规模建设年产100万吨PVC联产70万吨MTO大型联合生产装置的方块流程示意图。图中，1-第一炉体，2-第二炉体，3-布料筒，4-集气室，5-集气室出口，6-氧气喷嘴，7-炉缸，8-电石出口，9-重质电石出口，10-水冷夹套，11-倾斜折流隔板，12-料仓，13-旋风除尘装置，14-洗涤热回收装置，15-中心套管结构，16-中间结构，17-外层结构，18-定量料锁，19-双程水冷通道，20-视镜结构，21-中间结构水冷管，22-电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成氧热法电石煤气联合生产方法，其特征在于：/n以电石气化炉作为主体设备，所述电石气化炉包括炉体，炉体进料端连接料仓，炉体为具有内腔体的立式压力容器，炉体腰部以上为第一炉体，腰部以下为第二炉体；所述第一炉体顶部为锥台体结构，锥台体结构中部纵向设置截面为双曲线型的布料筒，布料筒顶部开口为进料端，布料筒底部与第一炉体的炉腔相通；布料筒与所述锥台体结构内壁之间的空腔形成环形集气室，集气室底部与第一炉体的炉腔相连通，集气室顶部设置有用于向炉体外部输出电石炉煤气的集气室出口；若干个氧气喷嘴环绕布置于炉体腰部，第二炉体内部为用于容置液态电石的炉缸，第二炉体中部设置电石出口，第二炉体底部设置重质电石出口；/n来自备料单元的兰炭、石灰混合料输入至电石气化炉，炉体密封加压，加入炉体的物料通过布料筒均匀连续给炉体加料并保持炉体满料操作；/n炉腰部位的氧气喷嘴喷入的预热氧气与物料中的高温兰炭发生反应生成的高热气体发生逆流反应和换热；物料经干燥、热解和还原，反应温度逐步升高至1800-2200℃熔融后落入液态电石炉缸内，熔融的液态电石通过重质电石出口周期性排出重质电石，电石出口排出电石产品；氧气与兰炭反应生成的含CO...

【技术特征摘要】
1.一种集成氧热法电石煤气联合生产方法，其特征在于：
以电石气化炉作为主体设备，所述电石气化炉包括炉体，炉体进料端连接料仓，炉体为具有内腔体的立式压力容器，炉体腰部以上为第一炉体，腰部以下为第二炉体；所述第一炉体顶部为锥台体结构，锥台体结构中部纵向设置截面为双曲线型的布料筒，布料筒顶部开口为进料端，布料筒底部与第一炉体的炉腔相通；布料筒与所述锥台体结构内壁之间的空腔形成环形集气室，集气室底部与第一炉体的炉腔相连通，集气室顶部设置有用于向炉体外部输出电石炉煤气的集气室出口；若干个氧气喷嘴环绕布置于炉体腰部，第二炉体内部为用于容置液态电石的炉缸，第二炉体中部设置电石出口，第二炉体底部设置重质电石出口；
来自备料单元的兰炭、石灰混合料输入至电石气化炉，炉体密封加压，加入炉体的物料通过布料筒均匀连续给炉体加料并保持炉体满料操作；
炉腰部位的氧气喷嘴喷入的预热氧气与物料中的高温兰炭发生反应生成的高热气体发生逆流反应和换热；物料经干燥、热解和还原，反应温度逐步升高至1800-2200℃熔融后落入液态电石炉缸内，熔融的液态电石通过重质电石出口周期性排出重质电石，电石出口排出电石产品；氧气与兰炭反应生成的含CO2的高热气体在上升过程中，与下落的兰炭固态物料逐步发生还原反应生成CO，物料中的剩余挥发份和水分发生热解和蒸发，汇集成电石炉煤气，电石炉煤气温度降低到300℃以下进入集气室，并从集气室出口输出电石气化炉。


2.根据权利要求1所述的集成氧热法电石煤气联合生产方法，其特征在于：集气室出口端连接旋风除尘装置，旋风除尘装置连接洗涤热回收装置；出炉后的电石炉煤气先进入旋风除尘器除尘至含尘10g/m3以下，再进入洗涤热回收装置进一步水洗降温除尘至5mg/m3送出界区。


3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔小迷，荆宏健，白明光，陆欢庆，周升，石伟，
申请(专利权)人：山西诺凯化工技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14