專利名稱：一種電石生產(chǎn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電石生產(chǎn)系統(tǒng)，具體地講涉及一種由固體含碳原料和含鉤原料通過兩 段法生產(chǎn)電石的系統(tǒng)。
背景4支術(shù)
碳化鈣俗稱電石(CaC2),上世紀(jì)中葉之前被譽(yù)為有機(jī)合成之母。目前主要用于生產(chǎn) 氯乙烯基、醋酸乙烯基和丙烯酸基等系列產(chǎn)品，如我國(guó)70Q/()左右的PVC (聚氯乙稀)生產(chǎn) 源于電石乙炔。近年來，石油價(jià);f各的高漲刺激了電石工業(yè)的發(fā)展，我國(guó)電石產(chǎn)量由2002 年的425萬(wàn)噸增加到2006年的1177萬(wàn)噸。
傳統(tǒng)的電石生產(chǎn)采用固定床-電弧法，利用電弧產(chǎn)生的高溫將固定床(也稱移動(dòng)床或電 爐)中的塊狀氧化鈣和塊狀焦炭加熱至2000。C以上，停留一定時(shí)間而生成熔融態(tài)電石。生 產(chǎn)過程中氧化鈣和焦炭的混合物由電爐上端加入，二者反應(yīng)生成的CO通過塊狀物料縫隙 從爐體上部排出，熔融的產(chǎn)物電石由爐底排出，經(jīng)冷卻、石皮石卒得到成品。
電弧法采用高品位的電能加熱，能耗很高。據(jù)報(bào)道我國(guó)生產(chǎn)l噸電石的平均電耗達(dá)3250 kW.h[唐維成，節(jié)能技術(shù)，1999, 17(1):38],其中，60%左右用于原料加熱和反應(yīng)，40% 左右由高溫電石爐氣(包括CO)放空帶走[鄭國(guó)漢，電石生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展，現(xiàn)代化工，1985: 22-25]。除此以外，電爐構(gòu)造復(fù)雜、難以放大、電極消耗量大，導(dǎo)致投入和運(yùn)行成本很高。
據(jù)報(bào)道，電石也可由氧熱法制備，即通過煤、重油或天然氣等燃燒提供熱量，替代電 極供熱[鄭國(guó)漢，電石生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)展，現(xiàn)代化工，1985:22-25]。日本(昭61-178412 )和德 國(guó)公開了豎爐全焦氧熱法，但由于焦炭消耗量倍增，生產(chǎn)成本還高于電弧法。2005年，我 國(guó)(CN1843907A)公開了一種以煤、天然氣、重油等相對(duì)廉價(jià)的燃料輔助供熱的氧燃噴 吹技術(shù)，通過加入安石和碎鐵，同時(shí)生產(chǎn)電石和硅鐵，并將副產(chǎn)氣體CO用于生產(chǎn)煤氣。 但截至目前，氧熱法尚未推廣應(yīng)用[化工技術(shù)經(jīng)濟(jì)，1990, 1:20]。
顯然，傳統(tǒng)的電弧法和氧熱法生產(chǎn)電石均采用固定床反應(yīng)器，只能使用塊狀原料(3-20 cm),以保障產(chǎn)物CO氣體的排出，避免氣流不暢導(dǎo)致"崩床"。然而，塊狀原料的反應(yīng)面 小、反應(yīng)速率慢，在爐內(nèi)的停留時(shí)間長(zhǎng)、生產(chǎn)能力小，單位產(chǎn)品能^4艮高。另外，塊狀原 料在備料中的損失很大， 一般約20%以上的原料由于粉碎粒度過小而不能使用[魏澤民， 電石工業(yè)節(jié)能技術(shù)的研究，中國(guó)氯堿，1998, 7:31]。因此，電石生產(chǎn)"高投入、高能耗、 高污染"的關(guān)鍵原因是采用塊狀原料和電弧供熱的方式、副產(chǎn)氣體CO沒有合理利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決電石生產(chǎn)"高投入、高能耗、高污染"的問題，發(fā)明人通過大量的研 究和創(chuàng)造性的勞動(dòng)，研制出一種粉狀進(jìn)料的氧熱法電石生產(chǎn)系統(tǒng)，生產(chǎn)能力大、節(jié)能降耗。
本發(fā)明提供的一種電石生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于包括原料預(yù)熱單元和反應(yīng)單元； 原料預(yù)熱單元包括原料混合進(jìn)料裝置1、預(yù)熱裝置2、氣體壓縮裝置3和換熱器111; 原料混合進(jìn)料裝置1包括固體原料混合器12和進(jìn)料器13,固體原料混合器12的出口與進(jìn) 料器13的進(jìn)口連通；預(yù)熱裝置2設(shè)有原料入口 16、氣體進(jìn)口 17、氣體出口 I 18和固體物 料出口 19;原料混合進(jìn)料裝置1的出口與預(yù)熱裝置2的原料入口 16連通，氣體壓縮裝置 3通過氣體進(jìn)口 17與預(yù)熱裝置2連通；換熱器I 11通過氣體出口 I 18與預(yù)熱裝置2連通； 反應(yīng)單元包括進(jìn)料裝置4、反應(yīng)器5和換熱器II9;反應(yīng)器5上設(shè)有原料噴口 6、氣體 出口 117和產(chǎn)物排出口 8;進(jìn)料裝置4的固體物料入口與預(yù)熱裝置2的固體物料出口 19連 通；進(jìn)料裝置4的固體物料出口與反應(yīng)器5上的原料噴口 6連通，原料噴口 6上設(shè)有含氧 氣體入口；反應(yīng)器5上的氣體出口 117與換熱器I19的氣體入口連通，換熱后部分氣體進(jìn) 入預(yù)熱單元的氣體壓縮裝置3。
進(jìn)一步，進(jìn)料器13上設(shè)有氣體吹掃口 ，以防止固體物料堵塞進(jìn)料器。
進(jìn)一步，所述預(yù)熱裝置2包括預(yù)熱器14，預(yù)熱裝置2的固體物料入口 16和氣體入口 17設(shè)于預(yù)熱器上；預(yù)熱器為流化床反應(yīng)器或氣流床反應(yīng)器。
進(jìn)一步，當(dāng)所述預(yù)熱器14為氣流床反應(yīng)器，預(yù)熱裝置2還包括氣固分離器15,預(yù)熱 裝置2的氣體出口 I 18和固體物料出口 19設(shè)于氣固分離器15上。氣體出口 I 18出來的 氣體通過換熱器I 11排空。
氣固分離器15優(yōu)選為旋風(fēng)分離器。
進(jìn)一步，反應(yīng)單元的進(jìn)料裝置4上設(shè)有氣體吹掃口 ，以防止物料堵塞進(jìn)料裝置。 所述進(jìn)料器13和進(jìn)料裝置4為螺旋給料器或U型氣動(dòng)閥給料器。因?yàn)檫M(jìn)料器13的物
料溫度低，優(yōu)選螺旋給料器。因?yàn)檫M(jìn)料裝置4的物料溫度高，優(yōu)選U型氣動(dòng)閥給料器。 進(jìn)一步，所述反應(yīng)器的原料噴口 6上還設(shè)有含氧氣體入口；原料噴口6為單噴口、對(duì)
噴口或多噴口。優(yōu)選對(duì)噴口，以增加固體物并+的混合。
進(jìn)一步，所述氣體壓縮裝置3和換熱器II 9的連通管道上設(shè)有輔助燃料入口 。 進(jìn)一步，所述預(yù)熱裝置2和反應(yīng)單元的進(jìn)料裝置4之間設(shè)有儲(chǔ)存裝置。所述儲(chǔ)存裝置
為儲(chǔ)槽、儲(chǔ)罐、儲(chǔ)管或鎖斗。


圖1所述預(yù)熱器14為流化床反應(yīng)器時(shí)本發(fā)明的示意圖。 圖2所述預(yù)熱器14為氣流床反應(yīng)器時(shí)本發(fā)明的示意圖。
具體實(shí)施例方式
方式一如圖1所示，粉狀含碳原料和粉狀含鈣原料在固體原料混合器中混合后，通 過螺旋給料器送入流化床預(yù)熱器；含氧氣體和廢熱鍋爐換熱后的氣體由氣體壓縮裝置送至 預(yù)熱器底部的氣體入口；部分含碳原料及廢熱鍋爐換熱后的氣體在含氧氣體的作用下在預(yù) 熱器中燃燒，將原料加熱至700-1000°C,使含碳原料熱解為焦粉，含鈣原料熱解為氧化鈣 粉。產(chǎn)生的高溫氣體通過管束換熱器換熱后排出，形成的高溫固體混合物通過U型氣動(dòng)閥 給料器送至反應(yīng)器的原料噴口，由噴口中心管噴入反應(yīng)器，含氧氣體由噴口外環(huán)噴入反應(yīng) 器，部分焦粉與含氧氣體在反應(yīng)器混合燃燒，將物料加熱至1750-2000。C形成電石。電石 由反應(yīng)器底部的產(chǎn)物排出口排出；氣體產(chǎn)物由反應(yīng)器的氣體出口排出進(jìn)入廢熱鍋爐，換熱 后部分氣體通過氣體壓縮裝置噴入預(yù)熱器，作為預(yù)熱器燃料。
方式二如圖2所示，粉狀含碳原料和粉狀含鉤原料在固體原料混合器中混合后，通 過螺旋給料器送入氣流床預(yù)熱器；含氧氣體和廢熱鍋爐換熱后的氣體由氣體壓縮裝置送至 預(yù)熱器底部的氣體入口 ；部分含碳原料及廢熱鍋爐換熱后的氣體在含氧氣體的作用下在預(yù) 熱器中燃燒，將原料加熱至700-IOO(TC,使含碳原料熱解為焦粉，含4丐原料熱解為氧化4丐 粉。形成的高溫產(chǎn)物進(jìn)入旋風(fēng)分離器，分離出來的氣體產(chǎn)物經(jīng)管束換熱器降溫后排出，分 離出來的固體產(chǎn)物通過U型氣動(dòng)閥給料器送至反應(yīng)器的原料噴口 ，由噴口中心管噴入反應(yīng) 器，含氧氣體由噴口外環(huán)噴入反應(yīng)器，部分焦粉與含氧氣體在反應(yīng)器中混合燃燒，將物料 加熱至1750-2000。C形成電石。電石由反應(yīng)器底部的產(chǎn)物排出口排出；氣體產(chǎn)物由反應(yīng)器 的氣體出口排出進(jìn)入廢熱鍋爐，換熱后部分氣體通過氣體壓縮裝置噴入預(yù)熱器，作為預(yù)熱 器燃料。
本發(fā)明解決了電石生產(chǎn)"高投入、高能耗、高污染"的問題，研制出一種粉狀進(jìn)料的 氧熱法電石生產(chǎn)系統(tǒng)，其生產(chǎn)能力是電弧法的5倍以上、生產(chǎn)成本降低2(W以上。
權(quán)利要求
1. 一種電石生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于包括原料預(yù)熱單元和反應(yīng)單元；原料預(yù)熱單元包括原料混合進(jìn)料裝置(1)、預(yù)熱裝置(2)、氣體壓縮裝置(3)和換熱器I(11)；所述原料預(yù)熱單元的原料混合進(jìn)料裝置(1)包括固體原料混合器(12)和進(jìn)料器(13)，固體原料混合器(12)的出口與進(jìn)料器(13)的進(jìn)口連通；預(yù)熱裝置(2)設(shè)有原料入口(16)、氣體進(jìn)口(17)、氣體出口I(18)和固體物料出口(19)；原料混合進(jìn)料裝置(1)的出口與預(yù)熱裝置(2)的原料入口(16)連通，氣體壓縮裝置(3)通過氣體進(jìn)口(17)與預(yù)熱裝置(2)連通；換熱器I(11)通過氣體出口I(18)與預(yù)熱裝置(2)連通；反應(yīng)單元包括進(jìn)料裝置(4)、反應(yīng)器(5)和換熱器II(9)；反應(yīng)器(5)上設(shè)有原料噴口(6)、氣體出口II(7)和產(chǎn)物排出口(8)；進(jìn)料裝置(4)的固體物料入口與預(yù)熱裝置(2)的固體物料出口(19)連通；進(jìn)料裝置(4)的固體物料出口與反應(yīng)器(5)上的原料噴口(6)連通；反應(yīng)器(5)上的氣體出口II(7)與換熱器II(9)的氣體入口連通，換熱器II(9)的氣體出口連接預(yù)熱單元的氣體壓縮裝置(3)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電石生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)料器(13)上或反應(yīng)單元 的進(jìn)料裝置(4 )上設(shè)有氣體吹掃口 。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電石生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于所述預(yù)熱裝置(2)包括預(yù)熱器 (14)，預(yù)熱裝置(2)的原料入口 (16)和氣體進(jìn)口 (17)設(shè)于預(yù)熱器上，預(yù)熱器為流化床反應(yīng)器或氣流床反應(yīng)器；當(dāng)所述預(yù)熱器(14)為氣流床反應(yīng)器，預(yù)熱裝置(2)還包括氣固分離器(15),預(yù)熱 裝置(2)的固體物料出口 (19)和氣體出口 I (18)設(shè)于氣固分離器(15)上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電石生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于所述氣固分離器(15)為旋風(fēng) 分離器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電石生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于所述進(jìn)料器(13)和進(jìn)料裝 置(4 )為螺旋給料器或U型氣動(dòng)閥給料器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電石生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于所述換熱器II (9)和換熱器 I (11)為管束換熱器、板式換熱器或者廢熱鍋爐。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電石生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于所述反應(yīng)器的原料噴口 (6) 為單噴口、對(duì)噴口或多噴口。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電石生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于原料噴口 (6)上還設(shè)有含氧氣 體入口。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電石生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于所述氣體壓縮裝置(3)和換 熱器II ( 9 )的連通管道上設(shè)有輔助燃料入口 。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電石生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于所述預(yù)熱裝置(2)和反應(yīng) 單元的進(jìn)料裝置(4)之間設(shè)有儲(chǔ)存裝置。
全文摘要
一種電石生產(chǎn)系統(tǒng)屬于電石生產(chǎn)領(lǐng)域。本發(fā)明包括原料預(yù)熱單元和反應(yīng)單元；原料預(yù)熱單元包括原料混合進(jìn)料裝置、預(yù)熱裝置、氣體壓縮裝置和換熱器；原料混合進(jìn)料裝置包括固體原料混合器和進(jìn)料器；預(yù)熱裝置設(shè)有原料入口、氣體進(jìn)口、氣體出口和固體物料出口；原料混合進(jìn)料裝置與預(yù)熱裝置連通；反應(yīng)單元包括進(jìn)料裝置、反應(yīng)器和換熱器；反應(yīng)器上設(shè)有原料噴口、氣體出口和產(chǎn)物排出口；進(jìn)料裝置的固體物料入口與預(yù)熱裝置連通；進(jìn)料裝置的固體物料出口與反應(yīng)器上的原料噴口連通；反應(yīng)器與換熱器連通，換熱器連接預(yù)熱單元的氣體壓縮裝置。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)煤煉焦和燒石灰過程與電石生產(chǎn)的耦合，能量利用率高，采用粉狀原料，原料選擇范圍寬、生產(chǎn)能力大、爐型簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)C01B31/00GK101428799SQ20081023980
公開日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2008年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月12日
發(fā)明者劉振宇, 劉清雅, 李國(guó)棟 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)