製備電石的方法
2023-08-02 21:13:46 2
製備電石的方法
【專利摘要】本發明提出了一種製備電石的方法，該方法包括：將碳基原料進行乾燥處理，以便獲得經過乾燥的碳基原料；將經過乾燥的碳基原料和鈣基原料分別進行粉碎處理，以便獲得碳基粉末和鈣基粉末；將碳基粉末和鈣基粉末進行混合處理，以便獲得混合物料；將混合物料進行成型處理，以便獲得塊狀物料；將塊狀物料進行熱解處理，以便獲得高熱值合成氣體、焦油和熱解固體產物，其中，所述熱解固體產物含有焦炭、半焦、炭黑和生石灰；以及將熱解固體產物在溫度不低於450攝氏度時輸入至電弧爐中，以便在電弧爐中進行冶煉處理，並且獲得電石。利用上述方法可以顯著降低冶煉能耗和生產成本，同時可以進一步提高製備電石的效率和質量。
【專利說明】製備電石的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及化工領域，具體而言，本發明涉及製備電石的方法。
【背景技術】[0002]電石即碳化鈣(CaC2),上世紀中葉之前被譽為有機合成之母。目前主要用於生產氯乙烯基、醋酸乙烯基和丙烯酸基等系列產品，我國70%以上的PVC (聚氯乙烯)生產源於電石乙炔。電石對我國的經濟發展具有十分重要的作用，近十餘年來的產量不斷增長，2012年產量達1869萬噸。
[0003]儘管電石工業的發展已有100多年的歷史，但其生產技術依舊比較落後。目前仍然採用固定床(移動床)一塊狀原料一電弧加熱的方法，該工藝反應溫度高(2000~2200攝氏度)，反應時間長(I~2小時)，每噸電石(純度80%)的能耗高達3250kw ? h，熱效率僅為50%。
[0004]顯然，我國的可持續發展戰略迫切要求儘快解決電石生產的高能耗問題。
【發明內容】
[0005]本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術問題之一。為此，本發明的一個目的在於提出一種製備電石的方法，利用該方法可以提高熱量利用率和生產效率，降低生產成本、降低能耗和汙染。
[0006]在本發明的一個方面，本發明提出了一種製備電石的方法，該方法包括:將碳基原料進行乾燥處理，以便獲得經過乾燥的碳基原料；將所述經過乾燥的碳基原料和鈣基原料分別進行粉碎處理，以便獲得碳基粉末和鈣基粉末；將所述碳基粉末和鈣基粉末進行混合處理，以便獲得混合物料；將所述混合物料進行成型處理，以便獲得塊狀物料；將所述塊狀物料進行熱解處理，以便獲得高熱值合成氣體、焦油和熱解固體產物，其中，所述熱解固體產物含有選自焦炭、半焦、炭黑中的至少一種和生石灰；以及將所述熱解固體產物在溫度不低於450攝氏度時輸入至電弧爐中，以便在所述電弧爐中進行冶煉處理，並且獲得所述電
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[0007]由此，本發明實施例的製備電石的方法將原煤和生石灰粉碎成超細粉的形式，並進行共熱解得到製備電石的直接原料焦炭、半焦或者炭黑和生石灰的混合物，並進一步地利用該直接原料熱送至電弧爐中製備電石。因此該方法將電石原料的製備和電石的生產結合在一起，利用原煤和生石灰即可直接製備得到電石。避免了現有製備電石的方法採用焦炭、半焦或者炭黑和生石灰為原料製備電石的局限性。且本發明上述實施例的製備電石的方法將原煤和生石灰進行粉碎後熱解、冶煉，可以顯著提高碳基粉末和鈣基粉末的接觸面積，提高二者的反應活性，由此可以顯著降低冶煉能耗，以便進一步降低生產成本。同時可以進一步提聞製備電石的效率和質量。
[0008]另外，根據本發明上述實施例的製備電石的方法還可以具有如下附加的技術特徵:[0009]在本發明的一些實施例中，所述碳基原料為原煤、輪胎、城市生活垃圾和生物質中至少一種，所述鈣基原料為生石灰、石灰石和熟石灰中的至少一種。由此可以進一步降低製備電石的生產能耗。
[0010]在本發明的一些實施例中，用於所述乾燥處理的飽和蒸汽的壓力為0.SMPa0由此可以進一步提聞乾燥效率。
[0011]在本發明的一些實施例中，所述碳基粉末和鈣基粉末的平均粒度均為小於50微米，優選地，所述碳基粉末和鈣基粉末的平均粒度均為小於10微米。由此可以提高碳基粉末和鈣基粉末接觸面積，以便進一步降低熱解和冶煉能耗。
[0012]在本發明的一些實施例中，所述塊狀物料的當量直徑為10~40毫米。由此可以進一步提聞冶煉效率。
[0013]在本發明的一些實施例中，所述碳基粉末和鈣基粉末按照質量比為1:0.8~2.1進打混合處理。由此可以進一步提聞電石廣率。
[0014]在本發明的一些實施例中，所述熱解處理是在450~1000攝氏度下進行I小時。由此可以進一步提聞熱解效率，節約熱解能耗。
[0015]在本發明的一些實施例中，所述熱解處理是在800攝氏度下進行I小時。由此可以進一步提聞熱解效率，節約熱解能耗。
[0016]在本發明的一些實施例中，所述冶煉處理是在1400~2000攝氏度下進行5~90分鐘。由此可以進一步提聞熱解效率，節約熱解能耗。
[0017]在本發明的一些實施例中，所述冶煉處`理是在1600~1800攝氏度下進行10~12分鐘。由此可以進一步提聞熱解效率，節約熱解能耗。
[0018]本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0020]圖1是根據本發明的一個實施例的製備電石的方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0022]在本發明的一個方面，本發明提出了一種製備電石的方法，該方法包括:將碳基原料進行乾燥處理，以便獲得經過乾燥的碳基原料；將所述經過乾燥的碳基原料和鈣基原料分別進行粉碎處理，以便獲得碳基粉末和鈣基粉末；將所述碳基粉末和鈣基粉末進行混合處理，以便獲得混合物料；將所述混合物料進行成型處理，以便獲得塊狀物料；將所述塊狀物料進行熱解處理，以便獲得高熱值合成氣體、焦油和熱解固體產物，其中，所述熱解固體產物含有選自焦炭、半焦、炭黑中的至少一種和生石灰；以及將所述熱解固體產物在溫度不低於450攝氏度時輸入至電弧爐中，以便在所述電弧爐中進行冶煉處理，並且獲得所述電y^l O
[0023]由此本發明實施例的製備電石的方法將原煤和生石灰粉碎成超細粉的形式，並進行共熱解得到製備電石的直接原料焦炭、半焦或者炭黑和生石灰的混合物，並進一步地利用該直接原料熱送至電弧爐中製備電石。因此該方法將電石原料的製備和電石的生產結合在一起，利用原煤和生石灰即可直接製備得到電石。避免了現有製備電石的方法採用焦炭、半焦或者炭黑和生石灰為原料製備電石的局限性。且本發明上述實施例的製備電石的方法將原煤和生石灰進行粉碎後熱解、冶煉，可以顯著提高碳基粉末和鈣基粉末的接觸面積，提高二者的反應活性，由此可以顯著降低冶煉能耗，以便進一步降低生產成本。同時可以進一步提聞製備電石的效率和質量。
[0024]SlOO:乾燥處理
[0025]根據本發明的具體實施例，首先碳基原料進行乾燥，以便獲得經過乾燥的碳基原料。根據本發明的具體實施例，碳基原料的類型並不受特別限制，例如可以為原煤、輪胎、城市生活垃圾和生物質中至少一種。由此可以擴大現有製備電石碳基原料的選擇範圍，避免僅以焦炭、半焦或者炭黑為原料製備電石的限制。根據本發明的具體實施例，可以選擇的鈣基原料的類型也並不是受特別限制，例如可以為生石灰、石灰石和熟石灰中的至少一種。由此可以擴大現有製備電石鈣基原料的選擇範圍，避免僅以氧化鈣為原料製備電石的限制。由此通過選擇原煤、輪胎和生物質中至少一種為碳基原料，選擇生石灰、石灰石和熟石灰中的至少一種為鈣基原料，可以進一步擴大本發明實施例的製備電石方法的使用範圍，降低原料成本，使其更加適用於工業化大生產。
[0026]由於原料中水的析出溫度較低，可低於200°C，因此乾燥溫度較低，能耗較低；而熱解溫度較高，高於450°C，若在熱解過程中將原料中的水除去，則水蒸氣溫度達到400°C以上，能耗很高；並且電石冶煉過程中若有水的存在，則水會迅速與剛生成的電石反應，降低電石產品品質。因此根 據本發明的具體實施例，對碳基原料進行乾燥，使得經過乾燥的碳基原料的含水量低於5%，由此可以進一步節省能耗，提高產品電石的質量。根據本發明的具體實施例，當選擇的鈣基原料生石灰、石灰石或者熟石灰的含水量較高時，也可以對其進行乾燥，使其含水量低於5%。
[0027]根據本發明的具體實施例，上述對碳基原料或者鈣基原料進行乾燥處理的方式並不受特別限制，可採用煙氣、氮氣、水蒸氣等惰性氣體直接乾燥方式或水蒸氣、煙氣間接乾燥方式。例如也可以採用飽和蒸汽進行乾燥。根據本發明的具體示例，飽和蒸汽的溫度並不受特別限制，根據本發明的具體示例，用於乾燥處理的飽和蒸汽的壓力為0.8MPa，由此可以進一步提高碳基原料和鈣基原料的乾燥效率。根據本發明的具體實施例，經過乾燥處理後的碳基原料和鈣基原料的含水量低於5%。
[0028]S200:粉碎處理
[0029]根據本發明的具體實施例，將經過乾燥的碳基原料和鈣基原料分別進行粉碎處理，以便獲得碳基粉末和鈣基粉末。根據本發明的具體實施例，所得碳基粉末和鈣基粉末的粒徑大小並不受特別限制。發明人發現，將碳基原料和鈣基原料進行粉碎成粒度較小的粉末可以有效降低電石冶煉溫度。根據本發明的具體實施例，可以將碳基原料和鈣基原料破碎至平均粒徑為小於50微米的碳基粉末和鈣基粉末，優選破碎至平均粒度為小於10微米。由此，將碳基原料和鈣基原料以超細粉的形式進行混合，使得碳基原料和鈣基原料可以充分進行接觸，提高了二者反應活性，由此進一步降低冶煉處理的反應溫度，縮短反應時間，降低反應能耗和生產成本。
[0030]S300:混合處理
[0031]進一步地，將粉碎後的碳基粉末和鈣基粉末進行混合處理，從而可以獲得混合物料。根據本發明的具體示例，碳基粉末和鈣基粉末的混合配比並不受特別限制。本發明的發明人發現，在後續的熱解處理過程中生成的生石灰可以與碳基粉末中的硫以及矽和鋁反應，因此僅通過理論量選擇配比並不能使得原料充分反應。進而發明人通過適當提高鈣基粉末的用量，發現可以顯著提高電石冶煉原料的質量。由此，通過大量實驗摸索，發明人發現將碳基粉末和鈣基粉末按照質量比為1:0.8~2.1進行混合處理，可以使得熱解處理後得到的熱解固體產物中含有生石灰和選自焦炭、半焦和炭黑中的一種的比例適中，由此可以顯著提高冶煉處理後製備得到的電石的產率和質量，進而有效避免了過程中生石灰的消耗導致製備得到的電石原料中的生石灰和選自焦炭、半焦和炭黑中的一種的配比不合適，顯著影響後續製備電石的產率和產量，同時還可避免配比不合適導致反應不完全，部分原料的浪費。
[0032]由此將碳基粉末和鈣基粉末按照質量比為1:0.8~2.1進行混合處理。可以進一步提聞鈣基粉末和碳基粉末的充分反應，避免原料的浪費，以便進一步提聞電石廣率。
[0033]S400:成型處理
[0034]將以上所得混合物料進行混合成型處理，從而可以獲得塊狀物料。根據本發明的實施例，混合成型處理的方法並不受特別限制，根據本發明的具體實施例，可以採用加壓成型進行混合成型處理。根據本發明的實施例，所得塊狀物料的粒度並不受特別限制。發明人發現，塊狀物料當量 直徑若過大，則不利於傳熱進行，會使煅燒時間顯著增加，成本增大；若當量直徑過小，則煅燒過程中易使料塊空隙率顯著減小，同樣不利於傳熱。因此，根據本發明的具體實施例，塊狀物料的當量直徑可以為10~40毫米，根據本發明的具體實施例，塊狀物料的粒度可以為32*25*18mm。由此可以進一步提聞傳熱效果，以便進一步提聞後續煅燒效率。同時，通過碳基粉末和鈣基粉末進行混合成型處理，可以顯著增加後續經過煅燒處理所得生石灰和半焦的接觸點。由此，可以利用上述方法製備得到的電石冶煉原料製備電石可以顯著提高反應效率，降低電石的冶煉溫度和冶煉時間，從而降低電石生產能耗和成本。
[0035]S500:熱解處理
[0036]根據本發明的具體實施例，將上述得到的塊狀物料進行熱解處理，以便獲得高熱值合成氣體、焦油和熱解固體產物，其中，熱解固體產物含有生石灰和選自焦炭、半焦和炭黑中的一種。由此熱解過程使得碳基原料和鈣基原料接觸的更加緊密，更加有利於降低後續冶煉的溫度和冶煉時間，進而顯著降低生產能耗。
[0037]根據本發明的具體實施例，熱解處理的具體條件並不受特別限制，根據本發明的具體示例，可以在450~1000攝氏度下進行I小時。由此可以進一步提高熱解效率，以便將碳基粉末和鈣基粉末充分地熱解得到可用於製備電石的焦炭、半焦、炭黑之一和生石灰的熱解固體產物，進而提高電石的產率和質量。
[0038]根據本發明的具體示例，熱解處理還可以優選在800攝氏度下進行I小時。由此可以在充分熱解混合物料的前提下儘可能地節約能耗，以便進一步提高熱解效率和降低生產成本和能耗。
[0039]S600:冶煉處理
[0040]將上述熱解處理後得到的熱解固體產物在溫度不低於450攝氏度時輸入至電弧爐中，以便在電弧爐中進行冶煉處理，並且獲得電石。由此利用了熱解固體產物的顯熱可以有效降低電弧爐的能耗，同時對碳基粉末和鈣基粉末進行成型處理，可以有效提高電弧爐冶煉效率。
[0041]根據本發明的實施例，冶煉處理的條件並不受特別限制，由於預先將碳基原料和鈣基原料粉碎成粒度較小的超細粉狀，增大了碳基粉末和鈣基粉末間的接觸面積，由此可以提高二者的反應活性，進而可以顯著降低冶煉能耗。同時將熱解得到的固體產物直接熱送至電弧爐可以進一步降低冶煉能耗。例如，冶煉處理可以在1400~2000攝氏度下進行5~90分鐘。該方法相對於傳統冶煉製備電石的必須溫度2000~2300攝氏度顯著降低了能耗。並且上述方法首先將碳基原料和鈣基原料混合後進行熱解，熱解過程使得碳基原料和鈣基原料接觸的更加緊密，由此更加有利於降低冶煉的溫度和冶煉時間。進而在保證電石產品質量和產率的同時顯著降低了能耗，節約了成本。本發明製備電石的方法可以以最小能耗進行電石冶煉，通過採用粒度在50微米以下，可以顯著降低冶煉處理的溫度，並其本發明巧妙地應用了熱解處理後得到的含有生石灰和選自焦炭、半焦和炭黑中的一種的電石原料顯熱，將電石原料直接進行冶煉，從而進一步降低了冶煉的溫度和冶煉時間，由此可以顯著降低製備電石的能耗。
[0042]根據本發明的具體實施例，優選的，冶煉處理可以在1600~1800攝氏度下進行10~12分鐘。該步驟中，焦炭、半焦或炭黑與氧化鈣反應生成熔融態的電石和一氧化碳，其中，熔融態的電石通過電弧爐 爐底以液態形式排出，冷卻後粉碎得到電石產品；而產生的一氧化碳可以作為冶煉工業中的還原氣體使用。
[0043]本發明首先將碳基原料和鈣基原料進行熱解，獲得可以直接製備電石的原料即包含焦炭、半焦或炭黑和生石灰的熱解後固體混合物，並進一步將該混合物直接熱送至電弧爐冶煉製備電石。由此充分利用的焦炭、半焦或炭黑和生石灰熱解後的顯熱，為後續的冶煉處理節省了大量的熱源，進而利用該方法製備電石不僅將原料上升為了原煤、廢舊輪胎、生物質和石灰石等，擴大了製備電石原料的選擇範圍，同時還顯著降低了冶煉成本和能耗。
[0044]根據本發明的具體實施例，如無特殊標識，本文中含量％均表示質量含量。
[0045]下面參考具體實施例，對本發明進行描述，需要說明的是，這些實施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發明。
[0046]實施例
[0047]原料:
[0048]以生石灰為鈣基原料，其中CaO含量為92%。
[0049]以褐煤為碳基原料，該褐煤的主要性質見表1。
[0050]表1
[0051]
【權利要求】
1.一種製備電石的方法，其特徵在於，包括: 將碳基原料進行乾燥處理，以便獲得經過乾燥的碳基原料； 將所述經過乾燥的碳基原料和鈣基原料分別進行粉碎處理，以便獲得碳基粉末和鈣基粉末； 將所述碳基粉末和鈣基粉末進行混合處理，以便獲得混合物料； 將所述混合物料進行成型處理，以便獲得塊狀物料； 將所述塊狀物料進行熱解處理，以便獲得高熱值合成氣體、焦油和熱解固體產物，其中，所述熱解固體產物含有選自焦炭、半焦、炭黑中的至少一種和生石灰；以及 將所述熱解固體產物在溫度不低於450攝氏度時輸入至電弧爐中，以便在所述電弧爐中進行冶煉處理，並且獲得所述電石。
2.根據權利要求1所述的製備電石的方法，其特徵在於，所述碳基原料為原煤、輪胎、城市生活垃圾和生物質中至少一種，所述鈣基原料為生石灰、石灰石和熟石灰中的至少一種。
3.根據權利要求1所述的製備電石的方法，其特徵在於，用於所述乾燥處理的飽和蒸汽的壓力為0.8MPa。
4.根據權利要求1所述的製備電石的方法，其特徵在於，所述碳基粉末和鈣基粉末的平均粒度均為小於50微米，優選地，所述碳基粉末和鈣基粉末的平均粒度均為小於10微米。
5.根據權利要求1所述的製備電石的方法，其特徵在於，所述塊狀物料的當量直徑為10~40毫米。
6.根據權利要求1所述的製備電石的方法，其特徵在於，所述碳基粉末和鈣基粉末按照質量比為1:0.8~2.1進行混合處理。
7.根據權利要求1所述的製備電石的方法，其特徵在於，所述熱解處理是在450~1000攝氏度下進行I小時。
8.根據權利要求7所述的製備電石的方法，其特徵在於，所述熱解處理是在800攝氏度下進行I小時。
9.根據權利要求1所述的製備電石的方法，其特徵在於，所述冶煉處理是在1400~2000攝氏度下進行5~90分鐘。
10.根據權利要求9所述的製備電石的方法，其特徵在於，所述冶煉處理是在1600~1800攝氏度下進行10~12分鐘。
【文檔編號】C01B31/32GK103708456SQ201310728118
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月25日 優先權日:2013年12月25日
【發明者】吳道洪, 張佼陽, 丁力 申請人:北京神霧環境能源科技集團股份有限公司