本發(fā)明主要涉及電石的生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種尾氣回收利用的電石的生產(chǎn)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

電石作為一種重要的化工原料，主要用于生產(chǎn)乙炔和乙炔基化工產(chǎn)品，曾被譽(yù)為“有機(jī)合成工業(yè)之母”。從我國能源分布上考慮，“富煤、貧油、少氣”是我國能源結(jié)構(gòu)的典型特征，煤炭是我國的主要能源，約占一次能源的70％，因此，使用煤炭生產(chǎn)電石，電石和水反應(yīng)獲得乙炔，發(fā)展煤基乙炔化工對(duì)于工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展意義重大。

傳統(tǒng)電石生產(chǎn)主要采用電熱法，即以塊狀生石灰和塊狀焦炭為原料，在電石爐內(nèi)由電弧加熱到2000攝氏度以上，按方程CaO+3C＝CaC₂+CO的反應(yīng)原理進(jìn)行高溫冶煉生產(chǎn)電石。從對(duì)碳素原料的要求考慮，傳統(tǒng)電石生產(chǎn)工藝主要存在以下缺陷：(1)要求碳素材料的粒度在5-30mm、固定碳含量>84％、灰分<15％，能夠滿足這些要求的只有焦炭、半焦、石油焦以及一些優(yōu)質(zhì)無煙煤，而這些原料儲(chǔ)量十分有限，價(jià)格不菲；(2)在原料破碎過程中會(huì)伴有15-20％的原料由于粒度小于5mm而被廢棄，造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)；(3)電石生產(chǎn)中主要采用塊狀碳素原料和石灰，傳質(zhì)和傳熱效率低，反應(yīng)速率較低，電石冶煉爐熱效率僅為50％左右，電耗高達(dá)3250kWh/t電石左右。可見，碳素原料的質(zhì)量直接影響電石的產(chǎn)量、質(zhì)量、電力單耗和成本等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

從原煤的性質(zhì)考慮，原煤中含有灰、硫及其他少量礦物質(zhì)。大部分原煤的灰分都高于電石原料的灰分要求上限，需對(duì)原煤進(jìn)行分選脫灰處理。按分選介質(zhì)的不同可分為濕法分選和干法分選兩大類，濕法分選過程中煤與水充分接觸，增大選煤產(chǎn)品水分和后續(xù)碳素原料的脫水能耗；而常用的干法分選采用常溫空氣作為分選介質(zhì)，原煤的表面水分增加了顆粒之間的接觸粘附幾率，導(dǎo)致實(shí)際分選效果變差。另外，近年來，隨著煤炭機(jī)械化開采程度的提高，原煤在開采過程中的粉煤含量占到40-60％，硬度較差的低階煤甚至占到70％左右，這顯然與傳統(tǒng)的電石生產(chǎn)工藝要求碳素原料的粒度大于5mm是相悖的。

而且在生成電石的過程中有大量的余熱產(chǎn)生，如果不加以利用就白白浪費(fèi)了能量。

為解決傳統(tǒng)電石生產(chǎn)工藝對(duì)原料要求苛刻、高耗能、高污染、低效益等缺點(diǎn)，拓寬電石碳基原料的范圍，電石生產(chǎn)技術(shù)有待進(jìn)一步改進(jìn)。

因此，針對(duì)上述問題，有必要提供一種電石的生產(chǎn)系統(tǒng)及方法，能解決傳統(tǒng)電石生產(chǎn)工藝對(duì)原料要求苛刻、高耗能、高污染、低效益等問題，且對(duì)電石生產(chǎn)過程中的廢氣進(jìn)行回收利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問題，本發(fā)明旨在提供一種電石合成尾氣余熱回收利用的電石的生產(chǎn)系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)及方法的目的是解決電石生產(chǎn)工藝中的余熱浪費(fèi)、高耗能問題。同時(shí)，本發(fā)明將要解決電石生產(chǎn)工藝對(duì)原料的高要求問題。

本發(fā)明提供的電石合成尾氣余熱回收利用的電石的生產(chǎn)系統(tǒng)包括：原料煤破碎系統(tǒng)、下行床熱解爐、石灰破碎單元、CaC₂反應(yīng)器和移動(dòng)床換熱器單元，其中，所述原料煤破碎系統(tǒng)包括原料煤入口和煤出口，用于原料煤的破碎；所述下行床熱解爐包括煤入口和高溫半焦出口，用于煤的熱解；所述煤入口與所述原料煤破碎系統(tǒng)的煤出口相連；所述石灰破碎單元包括石灰入口、上篩料出口和下篩料出口，用于石灰的破碎與篩分；所述移動(dòng)床換熱器單元包括石灰上篩料入口、電石合成尾氣入口和加熱石灰上篩料出口，用于石灰上篩料與電石合成尾氣的換熱；所述石灰上篩料入口與所述石灰破碎單元的上篩料出口相連；所述CaC₂反應(yīng)器包括電石原料入口、電石出口和電石合成尾氣出口，用于冶煉合成電石產(chǎn)品；所述電石原料入口分別與所述下行床熱解爐的高溫半焦出口、所述石灰破碎單元的下篩料出口、所述移動(dòng)床換熱器單元的加熱石灰上篩料出口相連；所述CaC₂反應(yīng)器電石合成尾氣出口與所述移動(dòng)床換熱器單元的電石合成尾氣入口相連。

進(jìn)一步地，上述的系統(tǒng)，所述移動(dòng)床換熱器單元包括原料倉、換熱器、布袋除塵器；所述原料倉入口與所述石灰破碎單元的上篩料出口相連接；所述原料倉出口與所述換熱器的固體物料入口相連接；所述換熱器的固體物料出口與所述CaC₂反應(yīng)器的電石原料入口相連接；所述換熱器的電石合成尾氣入口與所述CaC₂反應(yīng)器的電石合成尾氣出口相連接；所述換熱器的氣體出口與所述布袋除塵器的氣體入口相連接。

上述系統(tǒng)還包括油水分離單元，其包括高溫荒煤氣入口、熱解氣出口和油水出口；所述高溫荒煤氣入口與所述下行床熱解爐的荒煤氣出口相連。

上述系統(tǒng)中所述下行床熱解爐還包括低溫電石合成尾氣入口；所述移動(dòng)床換熱器單元還包括低溫電石合成尾氣出口；所述移動(dòng)床換熱器單元低溫電石合成尾氣出口與所述下行床熱解爐的低溫電石合成尾氣入口相連。

本發(fā)明還提供一種利用上述系統(tǒng)進(jìn)行電石的生產(chǎn)方法，包括以下步驟：將原料煤通過所述原料煤破碎系統(tǒng)破碎后送入所述下行床熱解爐進(jìn)行熱解，得到高溫半焦；將石灰經(jīng)所述石灰破碎單元破碎篩分后，得到上篩料和下篩料；將所述上篩料通入所述移動(dòng)床換熱器單元進(jìn)行換熱后得到高溫石灰上篩料；將所述高溫半焦、所述下篩料和所述高溫石灰上篩料送入所述CaC₂反應(yīng)器進(jìn)行冶煉，得到電石和電石合成尾氣；將所述電石合成尾氣送入所述移動(dòng)床換熱器單元。

上述的方法，自所述CaC₂反應(yīng)器產(chǎn)生的所述電石合成尾氣的溫度為800℃以上。

上述的方法，換熱后所述電石合成尾氣的溫度為200-350℃。

上述的方法，所述下篩料的粒徑＜1mm，所述上篩料的粒徑為1mm-3mm，所述原料煤破碎后粒徑＜3mm。

上述的方法，所述方法還包括步驟：將所述移動(dòng)床換熱器單元排出的電石合成尾氣通入所述下行床熱解爐內(nèi)爐膛溫度小于600-650℃區(qū)間段。

根據(jù)本發(fā)明的上述技術(shù)方案，既能解決傳統(tǒng)電石生產(chǎn)工藝對(duì)原料要求苛刻、高耗能、高污染、低效益等問題，又對(duì)電石生產(chǎn)過程中的高溫尾氣顯熱進(jìn)行回收利用，降低了電石生產(chǎn)過程的能耗。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的電石的生產(chǎn)系統(tǒng)流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案以及各個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。然而，以下描述的具體實(shí)施方式和實(shí)施例僅是說明的目的，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。

圖1為本發(fā)明提供的尾氣回收利用的電石的生產(chǎn)系統(tǒng)流程圖。

該系統(tǒng)主要包括原料煤破碎系統(tǒng)、下行床熱解爐、石灰破碎單元、CaC₂反應(yīng)器和移動(dòng)床換熱器單元，利用原料煤破碎系統(tǒng)把原料煤破碎后再送入下行床熱解爐熱解，利用石灰破碎單元把石灰原料破碎后，再把熱解后的煤粉與石灰粉混合送入CaC₂反應(yīng)器冶煉合成電石。其中，在移動(dòng)床換熱器單元中實(shí)現(xiàn)了能量的回收利用。本發(fā)明的重點(diǎn)在于打破了常規(guī)各單元與CaC₂反應(yīng)器單獨(dú)運(yùn)行的工藝框架，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程中能量的耦合，對(duì)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的熱量進(jìn)行了回收利用，降低了CaC₂合成反應(yīng)的能耗，提高了系統(tǒng)的能效。

具體地，原料煤破碎系統(tǒng)包括原料煤入口和煤出口，用于原料煤的破碎。

所述下行床熱解爐包括煤入口和高溫半焦出口，用于煤的熱解；所述煤入口與所述原料煤破碎系統(tǒng)的煤出口相連。

所述石灰破碎單元包括石灰入口、上篩料出口和下篩料出口，用于石灰的破碎與篩分。

需要說明的是，本文中的上篩料指石灰顆?；蚴覊K，下篩料指石灰粉。

所述移動(dòng)床換熱器單元包括石灰上篩料入口、電石合成尾氣入口和加熱石灰上篩料出口，用于石灰上篩料與電石合成尾氣的換熱；所述石灰上篩料入口與所述石灰破碎單元的上篩料出口相連。

進(jìn)一步地，所述移動(dòng)床換熱器單元可包括原料倉、換熱器、布袋除塵器；所述原料倉入口與所述石灰破碎單元的上篩料出口相連接；所述原料倉出口與所述換熱器的固體物料入口相連接；所述換熱器的固體物料出口與所述CaC₂反應(yīng)器的電石原料入口相連接；所述換熱器的電石合成尾氣入口與所述CaC₂反應(yīng)器的電石合成尾氣出口相連接；所述換熱器的氣體出口與所述布袋除塵器的氣體入口相連接。

所述CaC₂反應(yīng)器包括電石原料入口、電石出口和電石合成尾氣出口，用于冶煉合成電石產(chǎn)品。所述電石原料入口分別與所述下行床熱解爐的高溫半焦出口、所述石灰破碎單元的下篩料出口、所述移動(dòng)床換熱器單元的加熱石灰上篩料出口相連。所述CaC₂反應(yīng)器的電石合成尾氣出口與所述移動(dòng)床換熱器單元的電石合成尾氣入口相連。

為了回收利用熱解產(chǎn)生的油氣，系統(tǒng)還可包括油水分離單元，其包括高溫荒煤氣入口、熱解氣出口和油水出口；所述高溫荒煤氣入口與所述下行床熱解爐的荒煤氣出口相連。

在把熱解后的煤與石灰上篩料和石灰下篩料送入CaC₂反應(yīng)器前，為了實(shí)現(xiàn)熱解后固體物料的顯熱利用，需要把幾種物料進(jìn)行混合，因而上述的系統(tǒng)還可包括混料倉，可將其設(shè)于所述CaC₂反應(yīng)器之前。

在移動(dòng)床換熱器單元中，石灰上篩料與800℃以上的電石合成尾氣換熱至200-350℃。為了進(jìn)一步利用換熱后電石合成尾氣的余熱，可將換熱后低溫電石合成尾氣從熱解爐爐膛溫度低于600-650℃區(qū)間段通入熱解爐。因此，所述下行床熱解爐還可包括換熱后的低溫電石合成尾氣入口；所述移動(dòng)床換熱器單元還可包括低溫電石合成尾氣出口；所述移動(dòng)床換熱器單元的低溫電石合成尾氣出口與所述下行床熱解爐的低溫電石合成尾氣入口相連。如此，便可將換熱后的電石合成尾氣的余熱進(jìn)一步回收利用，并同時(shí)快速攜帶出熱解油氣，降低焦油二次裂解及聚合，提高熱解油產(chǎn)率和品質(zhì)。

本發(fā)明提供的尾氣回收利用的電石的生產(chǎn)方法的具體操作步驟如下：

將原料煤破碎至＜3mm進(jìn)入下行床熱解爐，在450-900℃發(fā)生熱解反應(yīng)，生成高溫荒煤氣和800℃以上的高溫半焦。高溫荒煤氣由熱解爐頂部采出，高溫半焦自下行床熱解爐底部采出后直接熱送CaC₂反應(yīng)器。

石灰經(jīng)石灰破碎單元破碎篩分后，＜1mm的粉狀石灰與快速熱解爐底部出來的高溫固體半焦混合進(jìn)入CaC₂反應(yīng)器，1mm-3mm的塊狀石灰進(jìn)入移動(dòng)床換熱器單元，與800℃以上的電石合成尾氣換熱至200-350℃。換熱后的電石合成尾氣再從熱解爐爐膛溫度低于600-650℃區(qū)間段通入下行床熱解爐，攜帶熱解爐熱解產(chǎn)生的油氣并快速從熱解爐頂部采出，縮短熱解油氣在爐內(nèi)的停留時(shí)間，減少焦油的二次裂解反應(yīng)，增加煤炭熱解焦油收率及品質(zhì)。

換熱后的塊狀石灰回收一定溫度區(qū)間的電石合成尾氣顯熱后，與＜1mm的石灰粉和快速熱解爐的高溫半焦粉，一同進(jìn)入CaC₂反應(yīng)器，在1800℃以上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成CaC₂和以CO為主的800℃以上的電石合成尾氣。800℃以上的電石合成尾氣再進(jìn)入移動(dòng)床換熱器單元與冷石灰塊換熱后成為低溫電石合成尾氣。

由上述方案可知，本發(fā)明提供的電石的生產(chǎn)系統(tǒng)及方法，通過塊狀石灰和電石合成尾氣換熱，能夠回收電石合成尾氣顯熱，解決了傳統(tǒng)電石冶煉過程中產(chǎn)生的電石合成尾氣沒有余熱回收、而是直接水冷降溫，電石爐水耗大，熱損失大，能效低的問題。

本發(fā)明使熱解單元與CaC₂發(fā)生器進(jìn)行能量耦合，除了上述電石合成尾氣顯熱回收外，還可實(shí)現(xiàn)熱解后固體物料的顯熱利用，降低了CaC₂合成反應(yīng)的能耗，提高了系統(tǒng)的能效，打破了傳統(tǒng)電石冶煉過程中，電石冶煉各單元相對(duì)獨(dú)立，沒有能量耦合的工藝框架，解決了系統(tǒng)能耗大的問題。

同時(shí)，本系統(tǒng)可利用粉料原料進(jìn)行電石的生產(chǎn)，克服了傳統(tǒng)電石生產(chǎn)工藝對(duì)原料要求苛刻、高耗能、高污染、低效益等缺點(diǎn)。

下面結(jié)合具體實(shí)施例來說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

下述實(shí)施例中所取工藝條件數(shù)值均為示例性的，其可取數(shù)值范圍如前述說明書中所示。

實(shí)施例1

本系統(tǒng)包含原料煤破碎單元、下行床熱解爐、CaC₂反應(yīng)器、石灰破碎單元、移動(dòng)床換熱器單元和油水分離單元。原料煤破碎系統(tǒng)、下行床熱解爐、CaC₂反應(yīng)器依次連接；石灰破碎單元、移動(dòng)床換熱器單元、CaC₂反應(yīng)器依次連接。

將原料煤破碎至＜3mm進(jìn)入下行床熱解爐，在450-900℃發(fā)生熱解反應(yīng)，生成高溫荒煤氣和800℃以上的高溫半焦。高溫荒煤氣由熱解爐頂部采出，高溫半焦自下行床熱解爐底部采出后直接熱送CaC₂反應(yīng)器。

石灰經(jīng)石灰破碎單元破碎篩分后，＜1mm的粉狀石灰與快速熱解爐底部出來的高溫固體半焦混合進(jìn)入CaC₂反應(yīng)器，1mm-3mm的塊狀石灰進(jìn)入移動(dòng)床換熱器單元，與800℃以上的電石合成尾氣換熱至200℃。換熱后的電石合成尾氣再從熱解爐爐膛溫度600℃區(qū)間段通入下行床熱解爐，攜帶熱解爐熱解產(chǎn)生的油氣并快速從熱解爐頂部采出，縮短熱解油氣在爐內(nèi)的停留時(shí)間，減少焦油的二次裂解反應(yīng)，增加煤炭熱解焦油收率。

換熱后的塊狀石灰回收一定溫度區(qū)間的電石合成尾氣顯熱后，與＜1mm的石灰粉和快速熱解爐的高溫半焦粉，一同進(jìn)入CaC₂反應(yīng)器，在1800℃以上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成CaC₂和以CO為主的800℃以上的電石合成尾氣。800℃以上的電石合成尾氣再進(jìn)入移動(dòng)床換熱器單元與冷石灰塊換熱后成為低溫電石合成尾氣。

實(shí)施例2

本系統(tǒng)包含原料煤破碎單元、下行床熱解爐、CaC₂反應(yīng)器、石灰破碎單元、移動(dòng)床換熱器單元和油水分離單元。原料煤破碎系統(tǒng)、下行床熱解爐、CaC₂反應(yīng)器依次連接；石灰破碎單元、移動(dòng)床換熱器單元、CaC₂反應(yīng)器依次連接。

本系統(tǒng)包含原料煤破碎單元、下行床熱解爐、CaC₂反應(yīng)器、石灰破碎單元、移動(dòng)床換熱器單元和油水分離單元。原料煤破碎系統(tǒng)、下行床熱解爐、CaC₂反應(yīng)器依次連接；石灰破碎單元、移動(dòng)床換熱器單元、CaC₂反應(yīng)器依次連接。

將原料煤破碎至＜3mm進(jìn)入下行床熱解爐，在450-900℃發(fā)生熱解反應(yīng)，生成高溫荒煤氣和800℃以上的高溫半焦。高溫荒煤氣由熱解爐頂部采出，高溫半焦自下行床熱解爐底部采出后直接熱送CaC₂反應(yīng)器。

石灰經(jīng)石灰破碎單元破碎篩分后，＜1mm的粉狀石灰與快速熱解爐底部出來的高溫固體半焦混合進(jìn)入CaC₂反應(yīng)器，1mm-3mm的塊狀石灰進(jìn)入移動(dòng)床換熱器單元，與800℃以上的電石合成尾氣換熱至350℃。換熱后的電石合成尾氣再從熱解爐爐膛溫度650℃區(qū)間段通入下行床熱解爐，攜帶熱解爐熱解產(chǎn)生的油氣并快速從熱解爐頂部采出，縮短熱解油氣在爐內(nèi)的停留時(shí)間，減少焦油的二次裂解反應(yīng)，增加煤炭熱解焦油收率。

換熱后的塊狀石灰回收一定溫度區(qū)間的電石合成尾氣顯熱后，與＜1mm的石灰粉和快速熱解爐的高溫半焦粉，一同進(jìn)入CaC₂反應(yīng)器，在1800℃以上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成CaC₂和以CO為主的800℃以上的電石合成尾氣。800℃以上的電石合成尾氣再進(jìn)入移動(dòng)床換熱器單元與冷石灰塊換熱后成為低溫電石合成尾氣。

實(shí)施例3

本系統(tǒng)包含原料煤破碎單元、下行床熱解爐、CaC₂反應(yīng)器、石灰破碎單元、移動(dòng)床換熱器單元和油水分離單元。原料煤破碎系統(tǒng)、下行床熱解爐、CaC₂反應(yīng)器依次連接；石灰破碎單元、移動(dòng)床換熱器單元、CaC₂反應(yīng)器依次連接。

本系統(tǒng)包含原料煤破碎單元、下行床熱解爐、CaC₂反應(yīng)器、石灰破碎單元、移動(dòng)床換熱器單元和油水分離單元。原料煤破碎系統(tǒng)、下行床熱解爐、CaC₂反應(yīng)器依次連接；石灰破碎單元、移動(dòng)床換熱器單元、CaC₂反應(yīng)器依次連接。

將原料煤破碎至＜3mm進(jìn)入下行床熱解爐，在450-900℃發(fā)生熱解反應(yīng)，生成高溫荒煤氣和800℃以上的高溫半焦。高溫荒煤氣由熱解爐頂部采出，高溫半焦自下行床熱解爐底部采出后直接熱送CaC₂反應(yīng)器。

石灰經(jīng)石灰破碎單元破碎篩分后，＜1mm的粉狀石灰與快速熱解爐底部出來的高溫固體半焦混合進(jìn)入CaC₂反應(yīng)器，1mm-3mm的塊狀石灰進(jìn)入移動(dòng)床換熱器單元，與800℃以上的電石合成尾氣換熱至270℃。換熱后的電石合成尾氣再從熱解爐爐膛溫度630℃區(qū)間段通入下行床熱解爐，攜帶熱解爐熱解產(chǎn)生的油氣并快速從熱解爐頂部采出，縮短熱解油氣在爐內(nèi)的停留時(shí)間，減少焦油的二次裂解反應(yīng)，增加煤炭熱解焦油收率。

換熱后的塊狀石灰回收一定溫度區(qū)間的電石合成尾氣顯熱后，與＜1mm的石灰粉和快速熱解爐的高溫半焦粉，一同進(jìn)入CaC₂反應(yīng)器，在1800℃以上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成CaC₂和以CO為主的800℃以上的電石合成尾氣。800℃以上的電石合成尾氣再進(jìn)入移動(dòng)床換熱器單元與冷石灰塊換熱后成為低溫電石合成尾氣。

由上述實(shí)施例可見，本發(fā)明的技術(shù)方案能有效利用熱解高溫固體的顯熱，和高溫電石合成尾氣部分顯熱，能使用粉狀原料生產(chǎn)電石，朝著資源與能量利用最大化的方向發(fā)展，對(duì)整個(gè)電石生產(chǎn)行業(yè)與社會(huì)環(huán)境都有著積極的作用。

最后應(yīng)說明的是：顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。