[实用新型]一种钙焦球团分级氧热法生产电石的装置

说明书

一种钙焦球团分级氧热法生产电石的装置，主要由移动床预热器、旋转窑反应器、保温移动床和篦式冷却机四部分组成，移动床预热器的底部通过高温塞阀接入到旋转窑反应器的窑尾，旋转窑反应器的窑头通过窑头出口接到保温移动床的顶部，保温移动床的底部通过窄条缝与篦式冷却机的入口联通；篦式冷却机的底部设置有各自独立进气的分布式风箱，篦式冷却机的出口设置有电石产品排料阀连续排出低温电石产品，篦式冷却机入口端设置有换热惰性气体抽出口，依次连接换热器、加压循环风机和分布式风箱；移动床预热器顶部的换后空气燃烧气通过补燃式废锅回收热量后，被引风机外排。

1.技术领域

本发明提供一种钙焦球团分级氧热法生产电石的装置，涉及煤化工领域。

2.背景技术

目前乙炔主要是通过电石法大规模生产，是有机合成工业的重要原料。电石是以生石灰和碳素为原料，在电石炉中经过复杂的物理化学变化而生成的。作为一种新型碳素材料，半焦是以高挥发分的弱粘结或不粘结性煤为原料，经中、低温干馏炭化除去煤中焦油物质和大部分挥发分后的固体产品以其固定炭高、电阻率高含灰份低、硫含量低、磷含量低的特性和低廉的价格，正逐步被推广应用于电石、铁合金等产品的生产，以替代价格昂贵的冶金焦，半焦作为冶金行业重要原材料。

当前最为成熟的电石生产方法是传统的电热法，反应装置为电弧炉。电弧炉对块状原料的粒度和品质有一定的要求，生石灰中氧化钙的含量要大于92％，焦炭中的固定碳需大于84％、灰分要小于15％、水分小于3％，挥发份小于1.5％；原料的粒度对生产过程十分重要，尤其是生石灰的粒度，粒度过小会导致炉气不能顺利排出，造成“崩床”等问题，粒度过大会降低焦炭与氧化钙之间的接触面积，影响传递性能，降低反应速率；工业一般要求原料的粒径范围为5-30mm。由于块状焦炭和CaO(5-30mm)之间的接触面积小，固-固反应受传递过程的严重限制，反应过程需要经过生石灰熔融态和在焦炭块中渗入发生化学反应，使得电弧炉反应需在高温下进行(2000-2200℃)，反应时间长(1-2h)，单炉产能低(70kt/a)，每吨电石(纯度80％)的能耗高达3250kW·h，热效率仅为50％；加之间歇排出高达2000℃以上的电石液体熔液，热量回收困难，工人操作劳动环境恶劣，存在二次污染和爆炸隐患，装置技术亟待改进。

氧热法电石生产装置基本模仿高炉炼铁，就是在固定床反应器中利用燃料在电石炉中燃烧代替电加热来生产电石，避免燃煤发电过程中的能量损耗；并且可以和煤炭热解提质过程藕合，减少工业废渣排放，有望形成一条煤炭综合利用的新工艺路线。从20世纪50年代开始，人们对于氧热法生产电石的研究从未停息，1960年左右，美国、德国和荷兰三国就己经搭建了中试规模的氧热法生产电石装置，国外目前也已有稍有规模的氧热法生产电石装置，根据有关报道，每生产一吨电石需要消耗氧气1560Nm3、消耗焦炭2.8t、生石灰1.2t，另外还需耗电600度。尽管刘振宇等根据氧热法的理念通过研究粉状焦炭和氧化钙的反应过程，提出了一种电石的新生产方法，采用粒度小于0.3mm的粉状含碳原料(煤或焦炭)和粉状含钙原料(碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙或电石渣)生产电石的工艺，并提出了二种反应器结构。但由于反应器结构以及没有考虑随碳化钙含量变化造成的电石熔点W型变化规律，氧热法所生产电石的技术路线和电热法一样是液态产品，钙焦比选择不合理，致使电石热量回收困难，原料预热还是利用副产高温CO，与国外氧热法工艺相比，氧耗和碳耗均未见大幅度降低，目前未见工业中试和工业化结果。

目前的电弧炉加热法工艺过程中生石灰和焦炭添加过程繁琐、复杂，且在石灰石和半焦炭在整个生产和使用过程中，始终伴随着固体破碎、固体筛分和固体运输等工序，这些工序均会产生大量低价值的小于6mm的粉状生石灰半焦或焦炭，亟待利用。

另外由于优质石灰石资源较为紧张，开采对山体环境破坏严重，各地对石灰石开采量控制越来越严，成为国内生石灰生产的瓶颈，亟待充分利用电石渣中有效成分，提高石灰石的循环利用率。

因此急需开发能够利用生石灰粉和焦粉生产电石和乙炔的新工艺和配套装备技术，提高电石渣的循环利用率，降低反应温度，加快反应速度，降低生产能耗和成本，提高电石炉的处理能力和热量回收率，消除二次污染。