[发明专利]一种真空低压制备电石的方法

说明书

本发明公开了一种真空低压制备电石的方法。该方法为：碳基原料和钙基原料在低压条件下合成电石，反应过程中采用两段加热法，分别为中低温加热阶段和高温反应阶段。所述中低温加热阶段的温度为500～900℃，时间为0.5～3h，绝对压力为0.5～105Kpa。所述高温反应阶段的温度为1550～1900℃，时间为0.2～4h，绝对压力为50‑2000pa。本发明采用低压或真空条件生产电石，可以降低反应温度，缩短反应时间，促进反应向电石生成的方向进行，降低能耗。采用分段加热的方法，可以降低能耗，当以煤为碳源，碳酸钙或氢氧化钙为钙源时，可使得碳源能最大程度转化为电石的同时，还得到高附加值的气体(CO、H₂、CH₄)、和焦油，极大降低CO₂排放，提高了物料的整体有效利用率。

技术领域

本发明涉及电石制备技术领域，具体涉及一种真空低压制备电石的方法。

背景技术

碳化钙，俗称电石，是一种重要的煤化工中间产物，与水反应生产乙炔。目前电石工业生产均采用电弧法，即采用一定粒径的块状氧化钙和块状焦炭在电弧产生的高温下(2000～2200℃)反应生成碳化钙(CaC₂)，同时排出一氧化碳、二氧化碳等气体。这种电石生产过程温度高、能耗大、原料要求高，而且粉尘污染严重。“高投入、高能耗、高污染”的缺点，不符合煤化工节能减排和可持续发展的要求，严重限制了电石行业的发展。

近年来，工业电石生产技术进行改进，电石炉的炉型从原来的开放炉、半密闭炉逐渐发展成为密闭炉，粉尘污染和能耗问题都有所改进，但电石生产的温度依然在2000℃以上，每吨电石产品的能耗在3250KW/h以上。

申请号为CN201611141009.X的中国专利“制备电石的系统和方法”公开了一种超细的碳基钙基原料生产电石的系统和方法，提出采用粉状原料生产电石，降低电石生产成本，提高电石生产效率；申请号为201610020462.9的中国专利“一种利用微波能低温制备电石的方法”公开了一种采用微波合成电石的方法，利用微波加热强化原料间的热质传递过程，降低电石的生成温度。也有学者提出采用过量的C源与O₂原位燃烧放热来加热反应物料的氧热法来生产电石。这些新方法都为降低电石生产能耗和成本、改进电石生产技术提供了新的思路。

申请号为201620591766.6的中国实用新型专利“制备固态电石的系统”公开了由磨细装置、混料装置、成型装置和真空加热炉组成的电石制备系统，可以防止碳烧结和改善另外动力学条件。但是由于此专利技术仅仅在1200℃以下的非反应阶段进行真空操作，而在反应阶段(1700～1800℃)进行全密闭的操作，不能将反应过程中生成的大量的一氧化碳及时排除反应系统，因而会造成一氧化碳在反应器内积累和压力上升，按照专利实施例中的电石发气量达到290L/kg进行推算，其反应过程生成的CO至少会将使得反应体系的压力上升到1.2atm左右，完全为正压条件，在反应工艺与反应原理上与现有工业的密闭炉没有本质的区别，很难达到专利中所提出的改善反应动力学条件的效果。

发明内容

本发明的目的是针对电石生产的“高温高能耗高污染”问题，提出一种在真空低压条件下制备电石的新技术方案。

目前电石的工业生产技术以及氧热法等都是在常压或者微正压的条件下合成电石。电石生成反应的反应方程式为：CaO+3C＝CaC₂+CO。从反应方程式可以看出，这个化学反应的特点是3分子碳还原1分子氧化钙生成1分子碳化钙同时副产1分子一氧化碳气体。从反应热力学分析获知，及时移走一氧化碳、降低一氧化碳分压，可以促使反应向生成碳化钙的方向进行。因此，本发明提供了一种真空制备电石新方法，降低能耗和生产成本，增加经济效益，此法不仅可以用于电弧加热的电石炉，也可以用于微波加热的电石炉。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案如下：

本发明真空低压制备电石的方法如下：