制備電石的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種制備電石的方法，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制備電石的方法包括：將碳基原料和鈣基原料分別進(jìn)行粉碎處理，以便獲得平均粒度均不大于50微米的碳基顆粒和鈣基顆粒；將碳基顆粒和鈣基顆粒進(jìn)行混合處理，以便獲得混合物料；將混合物料在燃?xì)馊鄯譅t中進(jìn)行冶煉處理，以便獲得電石。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制備電石的方法，通過(guò)將原料制成超細(xì)粉而進(jìn)行混合冶煉處理，可以有效降低電石的冶煉溫度和能耗。
【專利說(shuō)明】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，具體而言，本發(fā)明涉及制備電石的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，電石行業(yè)與有機(jī)合成工業(yè)唇齒相依，特別是聚氯乙烯行業(yè)，我國(guó)70%以上的PVC (聚氯乙烯)生產(chǎn)源于電石乙炔，乙炔的需求量較大，但同時(shí)對(duì)電石的質(zhì)量要求也不斷提高。因此提高電石質(zhì)量，降低生產(chǎn)能耗和成本才能提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
[0003]長(zhǎng)期以來(lái)，電石生產(chǎn)一直使用塊粒狀的生石灰和碳素材料在電弧爐中反應(yīng)制的，反應(yīng)溫度2000~2200攝氏度。因此，致使電石生產(chǎn)處于高能耗、高污染的境地。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問(wèn)題之一或至少提供一種有用的商業(yè)選擇。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種制備電石的方法，該方法可以顯著降低冶煉溫度和生產(chǎn)能耗，進(jìn)而降低電石生產(chǎn)成本。
[0005]在本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種制備電石的方法，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制備電石的方法包括:將碳基原料和鈣基原料分別進(jìn)行粉碎處理，以便獲得平均粒度均不大于50微米的碳基顆粒和鈣基顆粒；將所述碳基顆粒和鈣基顆粒進(jìn)行混合處理，以便獲得混合物料；將所述混合物料在燃?xì)馊鄯譅t中進(jìn)行冶煉處理，以便獲得所述電石。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制備電石的方法，通過(guò)將碳基原料和鈣基原料制成大于50微米的超細(xì)粉，可以顯著提高原料的比表面積，使得兩種原料的接觸點(diǎn)增多，從而有效降低電石冶煉溫度和生產(chǎn)能耗，并且采用超細(xì)粉混合后直接進(jìn)行冶煉處理，較塊狀進(jìn)行冶煉處理，可以節(jié)省成型處理過(guò)程的加工能耗，另外，以燃?xì)?熔分爐替代電弧爐進(jìn)行電石冶煉，可以顯著提高能量利用率。
[0006]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的制備電石的方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0007]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述碳基原料為原煤、焦炭、半焦和炭黑中的至少一種。由此，可以降低電石生產(chǎn)能耗。
[0008]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述鈣基原料為生石灰和石灰石中至少一種。由此，可以進(jìn)一步降低電石生產(chǎn)能耗。
[0009]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述碳基顆粒和鈣基顆粒的平均粒度均不大于20微米。由此，可以顯著提高兩種原料的比表面積和接觸點(diǎn)，從而降低電石生產(chǎn)成本。
[0010]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述碳基顆粒和鈣基顆粒的平均粒度均小于10微米。由此,可以進(jìn)一步降低電石生產(chǎn)成本。
[0011]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述碳基顆粒和所述鈣基顆粒按照質(zhì)量比為1:1.4~
2.1進(jìn)行混合處理。由此，可以顯著提高電石生產(chǎn)率。
[0012]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述冶煉處理是在1400~2000攝氏度下進(jìn)行5~90分鐘。由此,可以進(jìn)一步降低電石生產(chǎn)成本。
[0013]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述冶煉處理是在1600~1800攝氏度下進(jìn)行10~20分鐘。由此,可以進(jìn)一步降低電石生產(chǎn)成本。
[0014]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，本發(fā)明制備電石的方法具體包括下列步驟：（I)粉碎：將固定碳含量為82. 86%的半焦和氧化鈣含量為92%的生石灰用球磨機(jī)進(jìn)行破碎，分別獲得平均粒度均為10微米的半焦顆粒和生石灰顆粒；（2)混合：將步驟（I)中獲得的半焦顆粒和生石灰顆粒按照質(zhì)量比為I :1. 8進(jìn)行混合處理，以便獲得混合物料；（3)冶煉：將步驟
(2)中獲得的混合物料加入到燃?xì)馊鄯譅t中，在1680攝氏度下冶煉10-20分鐘，獲得熔融態(tài)的電石，并通過(guò)爐底以液態(tài)形式排出，將排出的熔融態(tài)的電石冷卻、破碎得到電石產(chǎn)品。由此，可以進(jìn)一步降低電石的冶煉溫度和能耗，進(jìn)而降低電石生產(chǎn)成本。
[0015]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)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(guò)本發(fā)明 的實(shí)踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：
[0017]圖I是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的制備電石的方法流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0019]現(xiàn)有技術(shù)中，電石主要用于生產(chǎn)乙炔氣。乙炔氣可以用于制備多種化學(xué)產(chǎn)品，包括氯乙烯系列、醋酸乙烯系列和丙烯酸系列等。我國(guó)電石生產(chǎn)主要采用電熱法，以焦炭或半焦作為碳基原料，生石灰作為鈣基原料進(jìn)行混合冶煉得到電石。然而目前電石的生產(chǎn)均需要在高達(dá)2000°C以上的反應(yīng)溫度下進(jìn)行，生產(chǎn)能耗較高。同時(shí)，使用只能以電作為熱源的電弧爐，使得能量利用率較低。若降低溫度則反映不完全，電石生產(chǎn)產(chǎn)率低，質(zhì)量差。同時(shí)，使用以電為熱源的電弧爐，使得能量利用率較低。因此如何在提高電石產(chǎn)率、質(zhì)量和能量利用率的同時(shí)降低能耗和生產(chǎn)成本始終是業(yè)內(nèi)人士亟待解決的難題。
[0020]本發(fā)明的發(fā)明人通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)意外地發(fā)現(xiàn)，增大碳基材料和鈣基材料的有效接觸面積，并將兩種粉料在燃?xì)馊鄯譅t中混合冶煉可以顯著提高二者的反應(yīng)效率和能量利用率。為此，發(fā)明人大膽嘗試在燃?xì)馊鄯譅t中將兩種原料粉料進(jìn)行冶煉處理的同時(shí)降低反應(yīng)溫度，發(fā)現(xiàn)碳基原料和鈣基原料能夠完全反應(yīng)，電石產(chǎn)量和產(chǎn)率未有下降，同時(shí)能量利用率得以提聞。
[0021]具體地，在本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種制備電石的方法，該方法包括：將碳基原料和鈣基原料分別進(jìn)行粉碎處理，以便獲得平均粒度均不大于50微米的碳基顆粒和鈣基顆粒；將碳基顆粒和鈣基顆粒進(jìn)行混合處理，以便獲得混合物料；將混合物料在燃?xì)馊鄯譅t中進(jìn)行冶煉處理，以便獲得電石。
[0022]由此，本發(fā)明實(shí)施例的制備電石的方法預(yù)先將碳基原料和鈣基原料進(jìn)行粉碎后以超細(xì)粉形式在燃?xì)馊鄯譅t中進(jìn)行冶煉處理，可以顯著提高電石生產(chǎn)冶煉效率，降低生產(chǎn)能耗和成本，解決了現(xiàn)有制備電石的方法能耗高的問(wèn)題。
[0023]下面參考圖1詳細(xì)描述本發(fā)明實(shí)施例的制備電石的方法。
[0024]SlOO:粉碎處理
[0025]將碳基原料和鈣基原料分別使用球磨機(jī)進(jìn)行粉碎處理，從而可以獲得平均粒度均不大于50微米的碳基顆粒和鈣基顆粒。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，碳基原料的具體類型并不受特別限制，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，碳基原料可以為原煤、焦炭、半焦和炭黑中的至少一種。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，鈣基原料的具體類型并不受特別限制，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，鈣基原料可以為生石灰和石灰石中的至少一種。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，粉碎后得到的碳基顆粒和鈣基顆粒的粒度可以優(yōu)選不大于20微米。根據(jù)本發(fā)明的具體示例，碳基顆粒和鈣基顆粒的平均粒度還可以優(yōu)選小于10微米。粒徑的減小有助于增加兩種原料的接觸點(diǎn)數(shù)，同時(shí)增大原料的反應(yīng)活性，兩個(gè)因素的作用使得電石冶煉溫度大幅度降低。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，通過(guò)選取粒度小于10微米的碳基顆粒和鈣基顆?？梢詫⒁睙捥幚淼臏囟冉抵?400°C。較傳統(tǒng)的制備電石的冶煉溫度為2000~2200攝氏度顯著減小了能耗。
[0027]在該步驟中，對(duì)碳基原料和鈣基原料進(jìn)行的粉碎處理可以分兩步完成，首先將碳基原料和鈣基原料粉碎至2毫米以下，再進(jìn)一步粉碎至20微米以下。由此，將碳基原料和鈣基原料制成超細(xì)粉，可以顯著增加原料的比表面積，增多兩種原料的接觸點(diǎn)，從而可以降低后續(xù)冶煉處理的溫度，減少能耗。[0028]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，上述實(shí)施例的制備電石的方法中碳基顆粒和鈣基顆粒可以通過(guò)將碳基原料和鈣基原料進(jìn)行粉碎后得到。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，將碳基原料和鈣基原料分別進(jìn)行粉碎處理之前還可以包括:預(yù)先將碳基原料和鈣基原料進(jìn)行干燥，使得碳基原料和鈣基原料的含水量低于5%。由于原料中水的析出溫度較低，可低于200°C，因此干燥溫度較低，能耗較低；而熱解溫度較高，高于450°C，若在冶煉過(guò)程中將原料中的水除去，則水蒸氣溫度達(dá)到400°C以上，能耗很高；并且電石冶煉過(guò)程中若有水的存在，則水會(huì)迅速與剛生成的電石反應(yīng)，降低電石產(chǎn)品品質(zhì)，因此將碳基原料和鈣基原料進(jìn)行干燥，使得粉碎得到的碳基顆粒和鈣基顆粒的含水量低于5%，由此可以進(jìn)一步節(jié)省能耗，提高產(chǎn)品電石的質(zhì)量。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在將碳基原料進(jìn)行粉碎之前，將碳基原料干燥至含水量低于5%。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，上述對(duì)碳基原料進(jìn)行干燥處理的方式并不受特別限制，可采用煙氣、氮?dú)?、水蒸氣等惰性氣體直接干燥方式或水蒸氣、煙氣間接干燥方式。例如也可以采用飽和蒸汽進(jìn)行干燥。根據(jù)本發(fā)明的具體示例，飽和蒸汽的溫度并不受特別限制，根據(jù)本發(fā)明的具體示例，用于干燥處理的飽和蒸汽的壓力為0.8MPa，由此可以進(jìn)一步提高碳基原料和鈣基原料的干燥效率。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，經(jīng)過(guò)干燥處理后的碳基原料和鈣基原料的含水量低于5%。
[0030]S200:混合處理
[0031]進(jìn)一步地，將粉碎后的碳基顆粒和鈣基顆粒進(jìn)行混合處理，從而可以獲得混合物料。根據(jù)本發(fā)明的具體示例，碳基顆粒和鈣基顆粒的混合配比并不受特別限制。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，冶煉處理過(guò)程中生石灰可以與碳基顆粒中的硫以及硅和鋁反應(yīng)，因此通過(guò)適當(dāng)提高鈣基顆粒的用量可以顯著提高電石冶煉原料的質(zhì)量。由此，通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)摸索，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)將碳基顆粒和鈣基顆粒按照質(zhì)量比為I :1. 4~2. I進(jìn)行混合處理。由此可以顯著提高冶煉處理后制備得到的電石的產(chǎn)率和質(zhì)量，進(jìn)而有效避免了過(guò)程中生石灰的消耗導(dǎo)致制備得到的電石原料中的生石灰和選自原煤、焦炭、半焦和炭黑中的一種的配比不合適，顯著影響后續(xù)制備電石的產(chǎn)率和產(chǎn)量，同時(shí)還可避免配比不合適導(dǎo)致反應(yīng)不完全，部分原料的浪費(fèi)。
[0032]由此將碳基顆粒和鈣基顆粒按照質(zhì)量比為I :1. 4~2. I進(jìn)行混合處理?？梢赃M(jìn)一步提聞鈣基顆粒和碳基顆粒的充分反應(yīng)，避免原料的浪費(fèi)，以便進(jìn)一步提聞電石廣率。
[0033]S300 :冶煉處理
[0034]將混合物料在燃?xì)馊鄯譅t中進(jìn)行冶煉處理，從而可以得到電石。通常實(shí)際工業(yè)電石生產(chǎn)中選用粒度為5~30毫米塊料，在反應(yīng)溫度為2000-2200攝氏度下進(jìn)行冶煉l_2h，其生產(chǎn)成本較高。本發(fā)明實(shí)施例的制備電石的方法中的冶煉處理的條件并不受特別限制，例如，可以在1400~2000攝氏度下進(jìn)行冶煉處理5~90分鐘。
[0035]本發(fā)明實(shí)施例的制備電石的方法通過(guò)將碳基原料和鈣基原料制備進(jìn)行粉碎，例如粉碎至平均粒度為不大于20微米的超細(xì)粉，混合后顯著增大了碳基原料和鈣基原料的接觸面積，進(jìn)而顯著降低了反應(yīng)溫度，加快反應(yīng)速率。該方法較傳統(tǒng)的制備電石的方法顯著降低能耗。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，優(yōu)選，可以將碳基原料和鈣基原料粉碎至平均粒徑小于10微米，進(jìn)而冶煉處理可以在1600~1800攝氏度下進(jìn)行10~20分鐘，即可制備得到電石。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，通過(guò)采用燃?xì)馊鄯譅t對(duì)碳基顆粒和鈣基顆粒的混合物料進(jìn)行冶煉，省去了成型步驟，進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，燃?xì)馊鄯譅t中所使用燃料并不受特別限制，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，使用的燃料可以為一氧化碳、天然氣、氫氣等氣體，由此可以顯著降低冶煉處理能耗。
[0037]在燃?xì)馊鄯譅t中，半焦與氧化鈣反應(yīng)生成熔融態(tài)的電石和一氧化碳，其中，熔融態(tài)的電石通過(guò)燃?xì)馊鄯譅t爐底以液態(tài)形式排出，冷卻后破碎得到電石產(chǎn)品；而產(chǎn)生的一氧化碳可以返回至燃?xì)馊鄯譅t中作為燃料而循環(huán)使用。在該步驟中，將半焦和氧化鈣超細(xì)粉進(jìn)行混合冶煉處理，可以顯著提高兩種原料的比表面積和接觸點(diǎn)，從而使得冶煉溫度和能耗降低，同時(shí)以燃?xì)馊鄯譅t代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電弧爐，則不需要將混合物料進(jìn)行成型處理，而直接以混合物粉末形式進(jìn)行冶煉處理，因此節(jié)省了大量的加工能耗。另外，以燃?xì)馊鄯譅t替代電弧爐進(jìn)行電石冶煉，可以顯著提高能量利用率。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，本發(fā)明實(shí)施例的制備電石的方法具體包括以下步驟：
[0039](I)粉碎：將固定碳含量為82. 86%的半焦和氧化鈣含量為92%的生石灰用球磨機(jī)進(jìn)行破碎，分別獲得平均粒度均為10微米的半焦顆粒和生石灰顆粒；（2)混合：將步驟（I)中獲得的半焦顆粒和生石灰顆粒按照質(zhì)量比為I :1. 8進(jìn)行混合處理，以便獲得混合物料；
(3)冶煉：將步驟（2)中獲得的混合物料加入到燃?xì)馊鄯譅t中，在1680攝氏度下冶煉10~20分鐘，獲得熔融態(tài)的電石，并通過(guò)爐底以液態(tài)形式排出，將排出的熔融態(tài)的電石冷卻、破碎得到電石產(chǎn)品。由此，可以進(jìn)一步降低電石的冶煉溫度和能耗，進(jìn)而降低電石生產(chǎn)成本。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，若無(wú)特別標(biāo)識(shí)，本文中描述的含量％均指重量百分含量。
[0041]下面參考具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，需要說(shuō)明的是，這些實(shí)施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發(fā)明。
[0042]實(shí)施例
[0043]以固定碳含量為82.86%的半焦為碳基原料，以氧化鈣含量為92%的生石灰為鈣基原料，首先對(duì)半焦進(jìn)行干燥處理，獲得含水量低于5%的半焦，然后將干燥后的半焦和生石灰分別破碎至2毫米以下，進(jìn)而再粉碎至10微米；將所獲得的半焦顆粒和生石灰顆粒按照質(zhì)量比為1:1.8進(jìn)行混合處理，獲得混合物料；將所獲得的混合物料于燃?xì)馊鄯譅t中在1680攝氏度下處理10~20分鐘后得到熔融態(tài)的電石，通過(guò)爐底以液態(tài)形式排出，冷卻后破碎得到電石產(chǎn)品。
[0044]根據(jù)上述實(shí)施例的制備電石的方法，制備的電石含碳化鈣的含量可以達(dá)到78.57%，發(fā)氣量達(dá)到275L/g，并且節(jié)能13.08%,能量利用率提高21%。
[0045]在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0046]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上 述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種制備電石的方法，其特征在于，包括： 將碳基原料和鈣基原料分別進(jìn)行粉碎處理，以便獲得平均粒度均不大于50微米的碳基顆粒和韓基顆粒； 將所述碳基顆粒和鈣基顆粒進(jìn)行混合處理，以便獲得混合物料；以及 將所述混合物料在燃?xì)馊鄯譅t中進(jìn)行冶煉處理，以便獲得所述電石。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備電石的方法，其特征在于，所述碳基原料為原煤、焦炭、半焦和炭黑中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備電石的方法，其特征在于，所述鈣基原料為生石灰和石灰石中至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備電石的方法，其特征在于，所述碳基顆粒和鈣基顆粒的平均粒度均不大于20微米。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備電石的方法，其特征在于，所述碳基顆粒和鈣基顆粒的平均粒度均小于10微米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備電石的方法，其特征在于，所述碳基顆粒和所述鈣基顆粒按照質(zhì)量比為I :1. 4~2. I進(jìn)行混合處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備電石的方法，其特征在于，所述冶煉處理是在1400~2000攝氏度下進(jìn)行5~90分鐘。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備電石的方法，其特征在于，所述冶煉處理是在1600~1800攝氏度下進(jìn)行10~20分鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的制備電石的方法，其特征在于，包括下列步驟： (1)粉碎：將固定碳含量為82.86%的半焦和氧化鈣含量為92%的生石灰用球磨機(jī)進(jìn)行破碎，分別獲得平均粒度均為10微米的半焦顆粒和生石灰顆粒； (2)混合：將步驟（I)中獲得的半焦顆粒和生石灰顆粒按照質(zhì)量比為I:1. 8進(jìn)行混合處理，以便獲得混合物料； (3)冶煉：將步驟（2)中獲得的混合物料加入到燃?xì)馊鄯譅t中，在1680攝氏度下冶煉10~20分鐘，獲得熔融態(tài)的電石，并通過(guò)爐底以液態(tài)形式排出，將排出的熔融態(tài)的電石冷卻、破碎得到電石產(chǎn)品。
【文檔編號(hào)】C01B31/32GK103708457SQ201310728767
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】吳道洪, 張佼陽(yáng), 丁力 申請(qǐng)人:北京神霧環(huán)境能源科技集團(tuán)股份有限公司