[发明专利]无焰氧化加热法制备电石和合成气的方法及电石反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备电石和合成气的方法及其专用设备，具体的说是采用无焰氧化加热法制备电石和合成气的方法及电石反应器。

背景技术

电石的生产方法有氧热法和电热法两种，关于氧热法的电石生产中，中国五环工程有限公司和河南煤业化工集团研究院有限责任公司共同申请的申请号为201010581701.0，公开号为102153085A，发明名称为“氧热法反应制备电石和合成气的方法及电石反应器”的发明专利申请中介绍了一种电石反应器以及氧热法反应制备电石和合成气的方法，其中电石反应器包括气固分离器，气固分离器的下方设有封闭式反应炉，所述封闭式反应炉由上部的预热室、中部的气化室、下部的反应室构成。氧热法反应制备电石和合成气的方法是在上述反应器中进行的，将经磨煤和干燥的含碳原料和含钙原料由进料口送入，依次经过预热室（又称急冷室）、气化室至反应室（其底部相当于电石池），含碳原料和含钙原料在预热室中预热，在气化室中被气化室4的煤烧咀16喷入的煤粉和富氧混合物有焰燃烧热量进一步预热，在气化室中含碳原料的一部分与由氧烧咀喷入的纯氧有焰燃烧产生1700^oC以上的高温使剩余部分煤粉在高温下与氧化钙发生反应生成电石和CO。

发明人在进一步研发过程中发现上述技术方案有以下几个技术问题：

1．由于反应室为有焰氧化燃烧反应，见图8这种有焰氧化燃烧存在热量分布不均匀的问题，使反应室内靠近炉体轴心的部分温度较高，而靠近壁面的温度则较低，导致部分行经壁面附近的原料无法充分预热，不能达到电石反应的温度条件，从而严重影响电石反应效果。

2．生成电石反应时间和温度与物料粒度有关，物料粒度越小生成电石反应时间越短，生成电石反应峰值温度越低。但是物料粒度过小则易被上升的气流阻挡在预热室内，难以进入反应室。虽然封闭式反应炉内设计了两个进料口希望解决物料顺利下行至反应室的问题，但由于第一进料口和第二进料口进入的物料粒度相同，这样或者会导致第一进料口通入的物料由于粒度过小无法穿越上升气流进入反应室；或者第一进料口和第二进料口通入的物料由于粒度较大，第一进料口通入的物料克服气流到达反应室时被部分消耗,粒度变小，而第二进料口通入的物料沿壁面行走消耗较小，粒度仍较大，最终使得反应室内进行电石反应的物料存在颗粒大小不均的问题，也同样影响电石反应的时间和效果。

3．第二进料口的角度不佳，上述技术方案中，所述预热室侧壁的第二进料口向下的倾角为10-30°，切向角度为3-10°，实际研发中发现，这种角度下，物料的顺利下行效果仍然不够理想，若物料的粒度减小，则下行效果更差，所以希望得到进一步改进，以保证更多的物料能够顺利下降预热并参与电石反应，而不会被上升气流带出反应器。

4．为了满足电石反应的温度要求，气化室、反应室内均通过有焰燃烧使其处于高温状态，炉壁耐温要求最高应达到2000℃以上，由于炉内通入大量氧气燃烧以维持高温，作为常用的高温耐火材料（一般耐火砖仅能耐1850℃左右的高温）不能满足使用要求，而能满足耐高温的耐火材料如碳砖等在上述高温状态下，碳砖中的碳会与氧发生反应导致炉壁损耗，无法实现耐高温长寿命的要求。

由于上述技术问题的存在，申请号为201010581701.0的技术方案在实际运行时，实际生产的电石纯度、产气量、反应速度较设计的理论值有20-30%的差距。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种无焰氧化加热法制备电石和合成气的方法，该方法在本发明专用的电石反应器内进行，工艺简单、安全可靠、热分布更为均匀、电石反应效率高、电石纯度高，对壁炉的损耗小、生成的合成气的量是现有电热法的七倍以上，同时原料和燃料的消耗率低。

本发明还提供一种用于上述方法的电石反应器，该反应器结构简单、可同时进行燃料预热和电石反应，涉及设备少、投资和运行成本低、耐高温效果好、使用寿命长。

本发明电石反应器，包括封闭式反应炉，由上部的急冷室、中部的气化室、下部的反应室和底部的电石池构成，所述急冷室顶部设有出气口、第一进料口，侧壁设多个第二进料口，所述气化室内设开工点火组合烧嘴和氧烧嘴，所述反应室设有氧烧嘴，所述电石池底部设有出料口，所述气化室内有多个氧烧嘴，所述多个氧烧嘴沿圆周方向均匀分布且径向正对，向下倾角为10-30°。

所述反应室内沿圆周方向均匀设有多个氧烧嘴，所述多个氧烧嘴径向对称布置，水平切向角为10-20°，向下倾角为10-30°。

所述第二进料口的向下倾角为45-60°，多个第二个进料口在同一截面正对均匀布置。