[发明专利]一种制备电石的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备电石的方法，属于化工生产技术领域。

背景技术

碳化钙俗称电石(CaC₂)，曾经被誉为有机合成之母。目前主要用于生产氯乙烯、乙酸乙烯酯和丙烯腈等。2016年我国的电石产量为2730万吨。

目前工业用的电石生产方法为高温电弧法。该方法将5～30mm粒度范围的焦和过量约10～15％的氧化钙在电弧炉中加热至2000～2200℃，反应1～2h后，产物以熔融态排出。纯CaC₂的熔点约为2300℃，CaO的熔点约为2572℃，工业产物为CaC₂和CaO形成的低温共熔物(CaC₂-CaO)，其中CaC₂含量约70-80％。文献报道的CaC₂-CaO低温共熔点数据有多种，可信的是CaC₂质量分数为48％时最低共熔点为1830℃；也有些研究者通过在1700℃时C和CaO反应活化能的突变，认为最低共熔点为1700℃，这可能是由于产物微观局部熔融造成的，并不是宏观上的流动态熔融。为了顺利排出副产物CO，该方法不能使用小于5mm粒度的原料，但大于5mm的颗粒之间的接触面小，反应速率慢，因此要求高温反应。高温反应的另一目的是降低CaC₂-CaO共熔物的粘度，便于排料。这些对高温的要求不仅大大增加了生产能耗，而且增加了反应器及其材料的成本。另外，熔融产物的相变热难以回收利用，高温CO气体(2000℃以上)的显热也不易利用。因此，电弧法的电耗很高(3.2kW·h/Kg，约为11.5MJ/Kg)，算入发电能耗后的总能耗更高(28.8～32.7MJ/Kg)。

目前已有将粉状或粒状的含碳原料和含钙原料经由氧热法生产电石的报道，该方法以部分焦原料为燃料或另外输入燃料，经纯氧燃烧供热。与电弧法相比，氧热法省去了发电能耗，仅此一项就可降低能耗37％以上。但由于现已报道的氧热法技术仍然是高温生产熔融态产物，能耗仍高，且相变热仍难以回收。

目前已报道了一些低温生产电石的方法，如公开号为CN 103272536 A的中国专利公开了一种在原料中添加1～10％的碳酸锂和氧化铁的间歇生产电石的电弧法，反应温度在1700～1800℃。该方法中，添加剂在含碳原料和含钙原料之间形成液相，促进原料的传质，能够降低反应温度，但同时不可避免地降低了产物纯度、难以回收熔融态电石的相变热，且添加物碳酸锂成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低能耗制备高纯度电石的固相方法。

为了实现以上目的，本发明提供的制备电石的方法包括以下步骤：

将原料在第一级回转窑中加热至600～900℃进行热解，得到热解物料；所述原料包括含碳原料和含钙原料，所述含碳原料和含钙原料的粒度均≤1mm；

将所述热解物料在第二级回转窑中加热至1000～1350℃进行预热，得到预热物料；

将所述预热物料在第三级回转窑中加热至1500～1800℃进行反应，得到固态电石。

优选地，所述第一级回转窑和第二级回转窑的热源为第三级回转窑中反应产生的燃气的显热或者所述燃气的燃烧热。

优选地，所述原料中含碳原料和含钙原料的质量比为(0.5～30)：1。

优选地，所述原料为含碳原料和含钙原料混合后所得的混合物料，或者为所述混合物料造粒后所得的造粒物料；所述造粒物料的粒度为10～60mm。

优选地，所述造粒物料的形状包括但不限于为球状、片状或柱状。

优选地，所述含碳原料包括煤、煤焦、生物质和生物焦中的一种或几种；所述含钙原料包括生石灰、熟石灰、石灰石和电石渣中的一种或几种。

优选地，所述第一级回转窑、第二级回转窑和第三级回转窑均为内热式回转窑或者外热式回转窑。

优选地，所述反应的时间为45～150min。

优选地，所述第三级回转窑使用的加热方式包括纯氧与第三级回转窑中的含碳物料燃烧加热、纯氧与外加燃料燃烧加热、电加热。