電石爐以及制備電石的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域。具體地，本發(fā)明涉及電石爐以及制備電石的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電石學(xué)名碳化鈣，無色晶體，主要用于生產(chǎn)乙炔氣，曾被稱為"有機合成工業(yè)之 母"。乙炔是重要的化工原料，主要用于生產(chǎn)聚氯乙烯基和醋酸乙烯基產(chǎn)品，我國PVC產(chǎn)品 70%的生產(chǎn)原料乙炔來自于電石，電石對我國的經(jīng)濟發(fā)展具有十分重要的作用，近十余年 來的產(chǎn)量不斷增長，2013年產(chǎn)量達2200萬噸以上。
[0003] 然而，目前制備電石的技術(shù)仍有待改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本申請是基于發(fā)明人對以下事實和問題的發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識作出的：
[0005] 目前制備電石的技術(shù)中，普遍存在能耗高、生產(chǎn)成本高的缺點，成為電石生產(chǎn)中的 巨大阻礙。發(fā)明人經(jīng)過深入研究發(fā)現(xiàn)，這是由于目前電石生產(chǎn)工藝主要采用電熱法和氧熱 法，電熱法采用電弧加熱的方法，由于塊狀原料接觸面積小，嚴(yán)重限制了原料熱傳遞過程， 使得工業(yè)反應(yīng)需在高溫下進行（2000~2300攝氏度），每噸電石（純度80.6%)的電耗高達 3250kw/h，是名副其實的"高耗能"產(chǎn)業(yè)。并且，目前的電熱法對原料要求較高，通常需要使 用優(yōu)質(zhì)的塊狀蘭炭或者焦炭以及塊狀石灰，進而增加了利用電熱法制備電石的原料成本。 而氧熱法是在有氧氣條件下，部分含碳燃料燃燒，產(chǎn)生熱量加熱剩余的碳基原料和鈣基原 料，使其反應(yīng)生成電石，氧熱法能夠全部替代電能，但是由于單位含碳燃料不完全燃燒的放 熱量較小，故需要燃燒大量含碳燃料供給熱量，產(chǎn)生較多灰分富集到電石中，極大影響電石 品質(zhì)。
[0006] 本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提 出一種電石爐，該電石爐將氧熱法與電熱法結(jié)合，利用氧熱過程對含有碳基原料以及鈣基 原料的混合物料進行預(yù)先加熱，從而可以節(jié)省后續(xù)電熱法生產(chǎn)電石所需要的能耗，從而可 以降低電石生產(chǎn)能耗，節(jié)約生產(chǎn)成本。
[0007] 在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種電石爐。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該電石爐 包括：自上而下的氧熱反應(yīng)區(qū)和電石反應(yīng)區(qū)；含氧氣體噴傘，所述含氧氣體噴傘設(shè)置在所述 氧熱反應(yīng)區(qū)；物料入口，所述物料入口設(shè)在所述氧熱反應(yīng)區(qū)且位于所述含氧氣體噴傘的上 方;含氧氣體入口，所述含氧氣體入口設(shè)在所述氧熱反應(yīng)區(qū)且與所述含氧氣體噴傘相連;尾 氣出口，所述尾氣出口設(shè)在所述氧熱反應(yīng)區(qū)；電極，所述電極從所述電石爐爐頂嵌入到所述 電石反應(yīng)區(qū)；以及電石出口，所述電石出口設(shè)在所述電石反應(yīng)區(qū)。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過在電石 爐中設(shè)置含氧氣體噴傘，含氧氣體噴傘通過噴出含氧氣體，使得含氧氣體與進入電石爐的 含有碳基原料和鈣基原料的混合物料充分接觸，從而有效避免了電石爐內(nèi)局部富氧燃燒而 導(dǎo)致的物料加熱不均勻現(xiàn)象，并且通過調(diào)節(jié)噴入含氧氣體量實現(xiàn)部分碳基物料的不完全燃 燒產(chǎn)生熱量用以加熱其余混合物料，從而可以顯著降低電熱法生產(chǎn)電石過程的能耗，并且 由于電熱法生產(chǎn)電石過程不會產(chǎn)生灰分，從而可以保證所得電石具有較高品質(zhì)，由此可以 在降低電石生產(chǎn)企業(yè)電力成本的同時提高電石品質(zhì)，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，在該電石爐中，所述含氧氣體噴傘包括:進氣管道，所述進 氣管道沿水平方向布置在所述氧熱反應(yīng)區(qū)，并且所述進氣管道與所述含氧氣體入口相連 通；以及多個噴嘴，所述噴嘴豎直且間隔設(shè)置在所述進氣管道的下方，所述噴嘴自上而下包 括導(dǎo)氣部和出氣部，并且所述導(dǎo)氣部與所述進氣管道相連，所述出氣部的側(cè)壁上設(shè)置有多 個出氣口。由此，利用具有多個噴嘴的含氧氣體噴傘向電石爐中供應(yīng)含氧氣體，可以使含氧 氣體與混合物料充分接觸，從而可以有效避免電石爐內(nèi)局部富氧燃燒而導(dǎo)致的物料加熱不 均勻現(xiàn)象，進而降低后續(xù)電熱法生產(chǎn)電石過程的能耗。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述出氣部的縱截面積自上而下逐漸減小。由此，以出氣部 的下部斜面為出氣口，使得含氧氣體能夠呈傘狀噴射，含氧氣體噴射均勻。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，該電石爐包括多個所述含氧氣體噴傘，所述多個含氧氣體 噴傘上的所述進氣管道平行布置在同一水平面內(nèi)。由此，可以保證含氧氣體與混合物料的 充分接觸，從而進一步提高混合物料的預(yù)熱效率，進而進一步降低后續(xù)電熱法生產(chǎn)電石過 程的能耗。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述含氧氣體噴傘上的所述噴嘴與所述電石反應(yīng)區(qū)的料層 之間的最短距離為200~800mm。由此，有利于含氧氣體噴射更均勻，避免由于局部過氧，導(dǎo) 致物料完全燃燒，進而可以避免碳基原料的不必要損耗以及燃燒生成灰分過多而影響電石 產(chǎn)品的質(zhì)量。
[0012] 在本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提出了采用前面所述的電石爐制備電石的方法。根 據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法包括：（1)將含有碳基原料和鈣基原料的混合物料通過所述物料 入口供給至所述氧熱反應(yīng)區(qū)中，同時通過所述含氧氣體入口向所述含氧氣體噴傘供給含氧 氣體，使得部分所述碳基原料接觸所述含氧氣體發(fā)生不完全燃燒，以便加熱所述混合物料， 并且得到含有一氧化碳的尾氣；（2)通過電極電弧放電加熱步驟(1)得到的加熱后的混合物 料，以便使得所述含碳物料的另一部分與所述鈣基原料發(fā)生電石反應(yīng)，獲得電石。由此，將 氧熱反應(yīng)與電熱反應(yīng)相結(jié)合，通過在電石爐中設(shè)置含氧氣體噴傘，含氧氣體噴傘通過噴出 含氧氣體，使得含氧氣體與進入電石爐的含有碳基原料和鈣基原料的混合物料充分接觸， 從而有效避免了電石爐內(nèi)局部富氧燃燒而導(dǎo)致的物料加熱不均勻現(xiàn)象，并且通過調(diào)節(jié)噴入 含氧氣體量實現(xiàn)部分碳基物料的不完全燃燒產(chǎn)生熱量用以加熱其余混合物料，從而可以顯 著降低電熱法生產(chǎn)電石過程的能耗，并且由于電熱法生產(chǎn)電石過程不會產(chǎn)生灰分，從而可 以保證所得電石具有較高品質(zhì)，由此可以在降低電石生產(chǎn)企業(yè)電力成本的同時提高電石品 質(zhì)，提尚企業(yè)經(jīng)濟效益。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述加熱后的混合物料的溫度為1200~1500攝氏度。由此， 可以節(jié)省電熱反應(yīng)過程能耗，從而可以降低企業(yè)生產(chǎn)成本。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述電石反應(yīng)的溫度為2000~2200攝氏度。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述混合物料中所述碳基原料和所述鈣基原料的質(zhì)量比為 (0.7~0.9): 1，其中，所述碳基原料中固定碳含量為80~90wt%，所述鈣基原料中氧化鈣含 量為90~95wt%。由此，可以避免碳基原料和鈣基原料比例不適當(dāng)而造成的物料浪費或者 電石產(chǎn)品中灰分多。
【附圖說明】
[0016] 圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電石爐的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的含氧氣體噴傘的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的電石爐的結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0019] 圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的制備電石的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出。下面通過參考 附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0021] 在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種