本發(fā)明屬于化工技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及一種制備電石的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

電石生產(chǎn)是以含碳原料(煤、焦炭、半焦等)和含鈣原料(氧化鈣、氫氧化鈣、碳酸鈣等)在溫度1800℃～2200℃條件下反應(yīng)生成電石(cac2)。按加熱方式不同電石生產(chǎn)方法一般分為電熱法和氧熱法兩種。電熱法具有上百年的歷史，傳統(tǒng)的電熱法電石生產(chǎn)工藝是利用電弧產(chǎn)生的熱能使碳質(zhì)原料與石灰在約1800～2200℃溫度條件下反應(yīng)生產(chǎn)成電石。電弧法生產(chǎn)電石技術(shù)存在“高能耗、高投入、高污染、低產(chǎn)能”的弊端，關(guān)鍵原因是塊狀原料間的反應(yīng)主要受熱能傳遞過程控制，電能有效利用率僅為40％～60％，能量損耗嚴(yán)重，而且電弧法生產(chǎn)電石受電極布置、電極間熱量分布、以及把持器導(dǎo)電元件布置等方面的制約，其單臺(tái)爐生產(chǎn)規(guī)模不會(huì)很大，對(duì)大型電石裝置的占地和投資都存在局限性。

因此，現(xiàn)有的制備電石的技術(shù)有待進(jìn)一步改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

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)明的一個(gè)目的在于提出一種制備電石的系統(tǒng)和方法，采用該系統(tǒng)制備電石具有較高的生產(chǎn)效率，并且能耗較低。

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系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述系統(tǒng)包括：

融浴床電石爐，所述融浴床電石爐內(nèi)限定出自上而下的反應(yīng)空間和電石液熔池，所述反應(yīng)空間布置有塊狀電石入口、天然氣噴嘴、氧氣噴嘴和爐頂氣出口，所述電石液熔池布置有電石液出口，所述融浴床電石爐上布置采用天然氣供給含有碳質(zhì)原料和鈣質(zhì)原料的混合粉料噴嘴；

煤氣激冷塔，所述煤氣激冷塔具有冷煤氣入口、爐頂氣入口、石灰石入口、混合煤氣出口和氧化鈣出口，所述爐頂氣入口與所述爐頂氣出口相連，所述氧化鈣出口與所述混合粉料噴嘴相連；

煤粉熱解塔，所述煤粉熱解塔具有煤氣入口、煤粉入口、半焦出口和混合氣出口，所述煤氣入口與所述混合煤氣出口相連，所述半焦出口與所述混合粉料噴嘴相連。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制備電石的系統(tǒng)通過將塊狀電石供給至融浴床電石爐中，塊狀電石在天然氣噴嘴和氧氣噴嘴的共同加熱作用下熔化為電石液，然后采用天然氣作為輸送介質(zhì)將含有碳質(zhì)原料和鈣質(zhì)原料的混合粉料噴入到電石液中，利用電石液作為碳質(zhì)原料和鈣質(zhì)原料反應(yīng)的加熱介質(zhì)，同時(shí)在混合粉料噴入過程中可以對(duì)電石液進(jìn)行攪動(dòng)，使得混合粉料與電石液充分接觸，使反應(yīng)和加熱過程均勻、快速，有效進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，加速電石反應(yīng)速率，反應(yīng)生成電石和一氧化碳?xì)怏w，并且噴入電石液中天然氣中的甲烷熱解氣和電石反應(yīng)生成的一氧化碳?xì)怏w溢出電石液，使電石液沸騰噴濺，同時(shí)與液面上方噴入的熱氧氣反應(yīng)，反應(yīng)放出的部分熱通過輻射、傳導(dǎo)和對(duì)流方式被噴濺的液滴和液面吸收返回液體，使電石液溫度維持1800～2300℃左右，其次天然氣除作為混合粉體輸送介質(zhì)外，天然氣中的甲烷熱解吸熱和物理傳熱可以對(duì)噴嘴起到冷卻的效果，降低噴嘴溫度，從而延長噴嘴使用壽命，另外，將甲烷在電石液面上與co2重整反應(yīng)和ch4部分氧化生成的含有一氧化碳和氫氣的爐頂氣供給至煤氣激冷塔中與冷煤氣和石灰石進(jìn)行換熱，在高溫爐頂氣的作用下，石灰石被熱分解為氧化鈣和co2氣體，所得氧化鈣可以返回融浴床電石爐中作為制備電石的鈣質(zhì)原料使用，而將得到的換熱后煤氣供給至煤粉熱解塔中對(duì)煤粉進(jìn)行熱解和煤與co2還原反應(yīng)，可以得到半焦和煤氣，所得半焦可以返回融浴床電石爐中作為制備電石的碳質(zhì)原料使用，煤氣則進(jìn)入后續(xù)處理工藝，從而在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)余熱高效利用的同時(shí)進(jìn)一步提高電石產(chǎn)率。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的制備電石的系統(tǒng)還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述制備電石的系統(tǒng)進(jìn)一步包括：除塵器，所述除塵器具有混合氣入口、粉塵出口和除塵后氣出口，所述混合氣入口與所述混合氣出口相連；洗滌塔，所述洗滌塔具有除塵后氣入口、油水混合液出口和熱解氣出口，所述除塵后氣入口與所述除塵后氣出口相連；凈化裝置，所述凈化裝置具有熱解氣入口、凈化煤氣出口以及含有二氧化碳和硫化氫的吸收液出口，所述熱解氣入口與所述熱解氣出口相連。由此，可以顯著提高所得煤氣品質(zhì)。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述凈化煤氣出口與所述石灰石入口、所述冷煤氣入口和所述煤粉入口中的至少之一相連。由此，可以在節(jié)約資源的同時(shí)實(shí)現(xiàn)煤氣的最大化利用。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述含有碳質(zhì)原料和鈣質(zhì)原料的混合粉料噴嘴位于所述反應(yīng)空間的側(cè)壁或所述電石液熔池的底端。由此，可以顯著提高電石反應(yīng)效率。

在本發(fā)明的再一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種采用上述系統(tǒng)制備電石的方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述方法包括：

(1)在天然氣和氧氣的燃燒供熱下，將塊狀電石供給至所述融浴床電石爐，形成電石熔液，然后采用天然氣將含有碳數(shù)原料和鈣質(zhì)原料的混合粉料噴入所述電石液熔池與所述電石熔液進(jìn)行換熱反應(yīng)，得到電石液和爐頂氣；

(2)將所述爐頂氣供給至所述煤氣激冷塔中與冷煤氣和石灰石換熱，以便得到氧化鈣和混合煤氣，并將所述氧化鈣供給至步驟(1)中；

(3)將所述混合煤氣供給至所述煤粉熱解塔中與煤粉進(jìn)行換熱，以便得到半焦和混合氣，并將所述半焦供給至步驟(1)中。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制備電石的方法通過將塊狀電石供給至融浴床電石爐中，塊狀電石在天然氣噴嘴和氧氣噴嘴的共同加熱作用下熔化為電石液，然后采用天然氣作為輸送介質(zhì)將含有碳質(zhì)原料和鈣質(zhì)原料的混合粉料噴入到電石液中，利用電石液作為碳質(zhì)原料和鈣質(zhì)原料反應(yīng)的加熱介質(zhì)，同時(shí)在混合粉料噴入過程中可以對(duì)電石液進(jìn)行攪動(dòng)，使得混合粉料與電石液充分接觸，使反應(yīng)和加熱過程均勻、快速，有效進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，加速電石反應(yīng)速率，反應(yīng)生成電石和一氧化碳?xì)怏w，并且噴入電石液中天然氣中的甲烷熱解氣和電石反應(yīng)生成的一氧化碳?xì)怏w溢出電石液，使電石液沸騰噴濺，同時(shí)與液面上方噴入的熱氧氣反應(yīng)，反應(yīng)放出的部分熱通過輻射、傳導(dǎo)和對(duì)流方式被噴濺的液滴和液面吸收返回液體，使電石液溫度維持1800～2300℃左右，其次天然氣除作為混合粉體輸送介質(zhì)外，天然氣中的甲烷熱解吸熱和物理傳熱可以對(duì)噴嘴起到冷卻的效果，降低噴嘴溫度，從而延長噴嘴使用壽命，另外，將甲烷在電石液面上與co2重整反應(yīng)和ch4部分氧化生成的含有一氧化碳和氫氣的爐頂氣供給至煤氣激冷塔中與冷煤氣和石灰石進(jìn)行換熱，在高溫爐頂氣的作用下，石灰石被熱分解為氧化鈣和co2氣體，所得氧化鈣可以返回融浴床電石爐中作為制備電石的鈣質(zhì)原料使用，而將得到的換熱后煤氣供給至煤粉熱解塔中對(duì)煤粉進(jìn)行熱解和煤與co2還原反應(yīng)，可以得到半焦和煤氣，所得半焦可以返回融浴床電石爐中作為制備電石的碳質(zhì)原料使用，煤氣則進(jìn)入后續(xù)處理工藝，從而在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)余熱高效利用的同時(shí)進(jìn)一步提高電石產(chǎn)率。

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：

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在步驟(1)中，所述電石熔液的溫度為1800～2300攝氏度。由此，可以顯著提高電石生產(chǎn)效率。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在步驟(2)中，所述混合煤氣的溫度為1000～1500攝氏度。由此，可以有效避免在后續(xù)煤粉熱解過程中煤粉軟化粘結(jié)。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述制備電石的方法進(jìn)一步包括：(4)將步驟(3)得到的混合氣供給至所述除塵器中進(jìn)行除塵處理，以便得到除塵后氣以及含有半焦和氧化鈣的粉塵；(5)將所述除塵后氣供給至所述洗滌塔中進(jìn)行洗滌處理，以便得到油水混合液和熱解氣；(6)將所述熱解氣供給至所述凈化裝置中進(jìn)行脫硫、脫碳凈化處理，以便得到凈化煤氣以及含有二氧化碳和硫化氫的吸收液。由此，可以顯著提高所得煤氣品質(zhì)。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述制備電石的方法進(jìn)一步包括：(7)將所述凈化煤氣供給至步驟(2)作為所述石灰石的載氣和/或步驟(3)作為所述煤粉的載氣使用。由此，可以在節(jié)約資源的同時(shí)實(shí)現(xiàn)煤氣的最大化利用。

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，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說明

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：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的制備電石的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施例的制備電石的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的制備電石的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4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；

圖5是根據(jù)本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施例的制備電石的方法流程示意圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的制備電石的方法流程示意圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的制備電石的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)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(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。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是至少兩個(gè)，例如兩個(gè)，三個(gè)等，除非另有明確具體的限定。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本申請(qǐng)中，由于物料采用氣力輸送，故固體物料最佳方式均為粉碎成粉后通過氣力輸送。

在本發(fā)明的第一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種制備電石的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，參考圖1，該系統(tǒng)包括：融浴床電石爐100、煤氣激冷塔200和煤粉熱解塔300。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，參考圖1，融浴床電石爐100內(nèi)限定出自上而下的反應(yīng)空間11和電石液熔池12，反應(yīng)空間11布置有塊狀電石入口101、天然氣噴嘴102、氧氣噴嘴103和爐頂氣出口104，電石液熔池12布置有電石液出口105，融浴床電石爐100上布置采用天然氣供給含有碳質(zhì)原料和鈣質(zhì)原料的混合粉料噴嘴106。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，天然氣噴嘴102可以位于反應(yīng)空間11的頂端。

根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，混合粉料噴嘴106可以布置在電石液熔池12的底部或反應(yīng)空間11的側(cè)壁。由此，不僅可以使得混合粉料與電石液充分接觸，而且可以對(duì)電石液進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，使反?yīng)和加熱過程均勻、快速，有效進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，該過程中，采用天然氣作為混合粉料的輸送介質(zhì)，天然氣中的甲烷熱解吸熱和物理傳熱冷卻噴嘴，可以降低噴嘴溫度，從而延長噴嘴使用壽命。

根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，融浴床電石爐可以為臥式圓筒型，它既可以繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)可以沿其軸線傾斜，目的在于停爐時(shí)能將布置在電石液熔池底部的混合粉料噴嘴轉(zhuǎn)到電石液熔池的液面上，避免停爐或因電石液凝固造成噴嘴堵塞。

根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，反應(yīng)后的電石液可以經(jīng)過虹吸連續(xù)密閉的方式排出，電石液經(jīng)余熱回收后，作為最終產(chǎn)品。

具體的，將塊狀電石(粒度為10～50mm)經(jīng)塊狀電石入口供給至融浴床電石爐內(nèi)，啟動(dòng)電石爐上的點(diǎn)火系統(tǒng)，開啟天然氣噴嘴和氧氣噴嘴，完成電石點(diǎn)火，使得塊狀電石被天然氣加熱熔化，在電石液熔池中形成電石熔液(1800～2300℃)，然后開啟混合粉料噴嘴，利用天然氣將含有碳質(zhì)原料和鈣質(zhì)原料的混合粉料經(jīng)混合粉料噴嘴噴入電石液熔池中的與電石熔液接觸(碳質(zhì)原料可以為選自煤粉、半焦、焦炭、石油焦、瀝青焦和生物質(zhì)熱解炭中的至少之一，鈣質(zhì)原料可以為選擇氧化鈣、氫氧化鈣和碳酸鈣中的至少之一，并且碳質(zhì)原料和鈣質(zhì)原料的質(zhì)量比可以為0.65～0.75：1進(jìn)行混合)，利用電石熔液作為碳質(zhì)原料和鈣質(zhì)原料反應(yīng)的加熱介質(zhì)，同時(shí)在混合粉料噴入過程中可以對(duì)電石液進(jìn)行攪動(dòng)，使得混合粉料與電石液充分接觸，生成電石和一氧化碳?xì)怏w，并且噴入電石液中天然氣中的甲烷熱解氣和電石反應(yīng)生成的一氧化碳?xì)怏w溢出電石液，使電石液沸騰噴濺，同時(shí)與液面上方噴入的熱氧氣反應(yīng)，反應(yīng)放出的部分熱通過輻射、傳導(dǎo)和對(duì)流方式被噴濺的液滴和液面吸收返回液體，使電石液溫度維持1800～2300℃左右，其次天然氣除作為混合粉體輸送介質(zhì)外，天然氣中的甲烷熱解吸熱和物理傳熱可以對(duì)噴嘴起到冷卻的效果，降低噴嘴溫度，從而延長噴嘴使用壽命，并且甲烷在電石液面上與co2重整反應(yīng)和ch4部分氧化生成的含有一氧化碳和氫氣的爐頂氣。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，參考圖1，煤氣激冷塔200具有冷煤氣入201、爐頂氣入口202、石灰石入口203、混合煤氣出口204和氧化鈣出口205，爐頂氣入口202與爐頂氣出口104相連，氧化鈣出口205與混合粉料噴嘴106相連，且適于將融浴床電石爐中得到的高溫的含有一氧化碳和氫氣的爐頂氣與冷煤氣和石灰石粉進(jìn)行換熱，其中石灰石粉在高溫爐頂氣的作用下分解為氧化鈣，得到的氧化鈣供給至混合粉料噴嘴中作為鈣質(zhì)原料使用，而降溫后的爐頂氣與冷煤氣混合為混合煤氣。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，石灰石粉可以由氣力輸送方式送入撞擊流噴嘴，使得石灰石粉體與熱煤氣很好的分散，從而加快石灰石粉的分解速率，縮短停留時(shí)間，減小煤氣激冷塔體積，例如可以采用天然氣作為氣體輸送載氣。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，混合煤氣的溫度為1000～1500℃。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，1000～1500℃的混合煤氣溫度低于煤的灰軟化點(diǎn)溫度，可以有效避免在后續(xù)煤粉熱解過程中煤粉軟化粘結(jié)。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，煤粉熱解塔300具有煤氣入口301、煤粉入口302、半焦出口303和混合氣出口304，煤氣入口301與混合煤氣出口204相連，半焦出口303與混合粉料噴嘴106相連，且適于將煤氣激冷塔中得到的混合煤氣與煤粉進(jìn)行換熱，使得煤粉發(fā)生熱解反應(yīng)，得到半焦和混合氣，得到的半焦可以供給至混合粉料噴嘴中作為碳質(zhì)原料使用。具體的，煤粉入口位于煤粉熱解塔的頂端，煤氣入口位于煤粉熱解塔上部的側(cè)壁上，半焦出口位于煤粉熱解炭的底端，混合氣出口位于煤粉熱解塔下端的側(cè)壁上，使得煤粉與煤氣激冷塔中得到的混合煤氣順流接觸進(jìn)行換熱，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，煤粉可以由氣力輸送方式送入撞擊流噴嘴，使得煤粉與煤氣很好的分散，從而加快煤粉的熱解速率，縮短停留時(shí)間，減小煤粉熱解塔體積，例如可以采用天然氣作為氣體輸送載氣。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制備電石的方法通過將塊狀電石供給至融浴床電石爐中，塊狀電石在天然氣噴嘴和氧氣噴嘴的共同加熱作用下熔化為電石液，然后采用天然氣作為輸送介質(zhì)將含有碳質(zhì)原料和鈣質(zhì)原料的混合粉料噴入到電石液中，利用電石液作為碳質(zhì)原料和鈣質(zhì)原料反應(yīng)的加熱介質(zhì)，同時(shí)在混合粉料噴入過程中可以對(duì)電石液進(jìn)行攪動(dòng)，使得混合粉料與電石液充分接觸，使反應(yīng)和加熱過程均勻、快速，有效進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，加速電石反應(yīng)速率，反應(yīng)生成電石和一氧化碳?xì)怏w，并且噴入電石液中天然氣中的甲烷熱解氣和電石反應(yīng)生成的一氧化碳?xì)怏w溢出電石液，使電石液沸騰噴濺，同時(shí)與液面上方噴入的熱氧氣反應(yīng)，反應(yīng)放出的部分熱通過輻射、傳導(dǎo)和對(duì)流方式被噴濺的液滴和液面吸收返回液體，使電石液溫度維持1800～2300℃左右，其次天然氣除作為混合粉體輸送介質(zhì)外，天然氣中的甲烷熱解吸熱和物理傳熱可以對(duì)噴嘴起到冷卻的效果，降低噴嘴溫度，從而延長噴嘴使用壽命，另外，將甲烷在電石液面上與co2重整反應(yīng)和ch4部分氧化生成的含有一氧化碳和氫氣的爐頂氣供給至煤氣激冷塔中與冷煤氣和石灰石進(jìn)行換熱，在高溫爐頂氣的作用下，石灰石被熱分解為氧化鈣和co2氣體，所得氧化鈣可以返回融浴床電石爐中作為制備電石的鈣質(zhì)原料使用，而將得到的換熱后煤氣供給至煤粉熱解塔中對(duì)煤粉進(jìn)行熱解和煤與co2還原反應(yīng)，可以得到半焦和煤氣，所得半焦可以返回融浴床電石爐中作為制備電石的碳質(zhì)原料使用，煤氣則進(jìn)入后續(xù)處理工藝，從而在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)余熱高效利用的同時(shí)進(jìn)一步提高電石產(chǎn)率。

參考圖2，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制備電石的系統(tǒng)進(jìn)一步包括：除塵器400、洗滌塔500和凈化裝置600。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，除塵器400具有混合氣入口401、粉塵出口402和除塵后氣出口403，混合氣入口401與混合氣出口304相連，且適于將煤粉熱解塔中得到的混合氣進(jìn)行除塵處理，以便分離得到含有半焦和氧化鈣的粉塵以及除塵后氣。具體的，除塵器可以包括依次相連的兩級(jí)旋風(fēng)除塵器和陶瓷過濾器，得到的含有半焦和氧化鈣的粉塵可以經(jīng)氣力輸送供給至融浴床電石爐中的混合粉料噴嘴。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，洗滌塔500具有除塵后氣入口501、油水混合液出口502和熱解氣出口503，除塵后氣入口501與除塵后氣出口403相連，且適于采用水對(duì)除塵器中分離得到的除塵后氣進(jìn)行洗滌處理，使得除塵后氣中的焦油分離，從而可以得到油水混合液和熱解氣。具體的，將水從洗滌塔頂端供給，除塵后氣從洗滌塔下端供給，使得除塵后氣與水逆流接觸。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，凈化裝置600具有熱解氣入口601、凈化煤氣出口602以及含有二氧化碳和硫化氫的吸收液出口603，熱解氣入口601與熱解氣出口503相連，且適于將洗滌塔中得到的熱解氣進(jìn)行凈化處理，以便分離得到凈化煤氣以及含有二氧化碳和硫化氫的吸收液。具體的，凈化裝置實(shí)際上是將煤氣中所含的有害氣體，如h2s、co2等，采用有機(jī)溶劑進(jìn)行物理或化學(xué)吸收方法從煤氣中脫除的工藝技術(shù)，大體包括吸收塔、解析塔、溶劑回收等設(shè)備，煤氣由塔底部側(cè)壁進(jìn)口進(jìn)入，吸收液由塔頂不同高度噴入，吸收富液從塔底側(cè)壁出口排出，即煤氣經(jīng)過吸收塔后，h2s、co2等有害氣體被吸收進(jìn)入吸收液(如甲醇)中，凈化煤氣從塔頂排出。

參考圖3，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，凈化煤氣出口602與石灰石入口203和煤粉入口302中的至少之一相連，且適于將凈化裝置中得到的凈化煤氣作為煤氣激冷塔中冷煤氣和/或石灰石和/或煤粉熱解塔中煤粉的輸送載氣使用。由此，可以在節(jié)約資源的同時(shí)實(shí)現(xiàn)煤氣的最大化利用。

在本發(fā)明的再一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種采用上述制備電石的系統(tǒng)實(shí)施制備電石的方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，參考圖4，該方法包括：

s100：將天然氣、氧氣、塊狀電石以及含有碳質(zhì)原料和鈣質(zhì)原料的混合粉料供給至融浴床電石爐

該步驟中，具體的，將塊狀電石(粒度為10～50mm)經(jīng)塊狀電石入口供給至融浴床電石爐內(nèi)，啟動(dòng)電石爐上的點(diǎn)火系統(tǒng)，開啟天然氣噴嘴和氧氣噴嘴，完成電石點(diǎn)火，使得塊狀電石被天然氣加熱熔化，在電石液熔池中形成電石熔液(1800～2300℃)，然后開啟混合粉料噴嘴，利用天然氣將含有碳質(zhì)原料和鈣質(zhì)原料的混合粉料經(jīng)混合粉料噴嘴噴入電石液熔池中的與電石熔液接觸(碳質(zhì)原料可以為選自煤粉、半焦、焦炭、石油焦、瀝青焦和生物質(zhì)熱解炭中的至少之一，鈣質(zhì)原料可以為選擇氧化鈣、氫氧化鈣和碳酸鈣中的至少之一，并且碳質(zhì)原料和鈣質(zhì)原料的質(zhì)量比可以為0.65～0.75：1進(jìn)行混合)，利用電石熔液作為碳質(zhì)原料和鈣質(zhì)原料反應(yīng)的加熱介質(zhì)，同時(shí)在混合粉料噴入過程中可以對(duì)電石液進(jìn)行攪動(dòng)，使得混合粉料與電石液充分接觸，生成電石和一氧化碳?xì)怏w，并且噴入電石液中天然氣中的甲烷熱解氣和電石反應(yīng)生成的一氧化碳?xì)怏w溢出電石液，使電石液沸騰噴濺，同時(shí)與液面上方噴入的熱氧氣反應(yīng)，反應(yīng)放出的部分熱通過輻射、傳導(dǎo)和對(duì)流方式被噴濺的液滴和液面吸收返回液體，使電石液溫度維持1800～2300℃左右，其次天然氣除作為混合粉體輸送介質(zhì)外，天然氣中的甲烷熱解吸熱和物理傳熱可以對(duì)噴嘴起到冷卻的效果，降低噴嘴溫度，從而延長噴嘴使用壽命，并且甲烷在電石液面上與co2重整反應(yīng)和ch4部分氧化生成的含有一氧化碳和氫氣的爐頂氣。

s200：將爐頂氣供給至煤氣激冷塔中與冷煤氣和石灰石換熱，并將氧化鈣供給至步驟s100中

該步驟中，具體的，將融浴床電石爐中得到的高溫的含有一氧化碳和氫氣的爐頂氣供給至煤氣激冷塔中與冷煤氣和石灰石粉進(jìn)行換熱，其中石灰石粉在高溫爐頂氣的作用下分解為氧化鈣，得到的氧化鈣供給至混合粉料噴嘴中作為鈣質(zhì)原料使用，而降溫后的爐頂氣與升溫后的冷煤氣混合為混合煤氣。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，石灰石可以由氣力輸送方式送入撞擊流噴嘴，使得石灰石粉體很好的分散，從而加快石灰石粉的分解速率，縮短停留時(shí)間，減小煤氣激冷塔體積，例如可以采用天然氣作為氣體輸送載氣。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，混合煤氣的溫度為1000～1500℃。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，1000～1500℃的混合煤氣溫度低于煤的灰軟化點(diǎn)溫度，可以有效避免在后續(xù)煤粉熱解過程中煤粉軟化粘結(jié)。

s300：將混合煤氣供給至煤粉熱解塔中與煤粉進(jìn)行換熱，并將半焦供給至步驟s100中

該步驟中，具體的，將煤氣激冷塔中得到的混合煤氣供給至煤粉熱解塔中與煤粉進(jìn)行換熱，使得煤粉發(fā)生熱解反應(yīng)，得到半焦和混合氣，得到的半焦可以供給至混合粉料噴嘴中作為碳質(zhì)原料使用。具體的，煤粉入口位于煤粉熱解塔的頂端，煤氣入口位于煤粉熱解塔上部的側(cè)壁上，半焦出口位于煤粉熱解炭的底端，混合氣出口位于煤粉熱解塔下端的側(cè)壁上，使得煤粉與煤氣激冷塔中得到的混合煤氣順流接觸進(jìn)行換熱，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，煤粉可以由氣力輸送方式送入撞擊流噴嘴，使得煤粉與煤氣很好的分散，從而加快煤粉的熱解速率，縮短停留時(shí)間，減小煤粉熱解塔體積，例如可以采用天然氣作為氣體輸送載氣。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制備電石的方法通過將塊狀電石供給至融浴床電石爐中，塊狀電石在天然氣噴嘴和氧氣噴嘴的共同加熱作用下熔化為電石液，然后采用天然氣作為輸送介質(zhì)將含有碳質(zhì)原料和鈣質(zhì)原料的混合粉料噴入到電石液中，利用電石液作為碳質(zhì)原料和鈣質(zhì)原料反應(yīng)的加熱介質(zhì)，同時(shí)在混合粉料噴入過程中可以對(duì)電石液進(jìn)行攪動(dòng)，使得混合粉料與電石液充分接觸，使反應(yīng)和加熱過程均勻、快速，有效進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，加速電石反應(yīng)速率，反應(yīng)生成電石和一氧化碳?xì)怏w，并且噴入電石液中天然氣中的甲烷熱解氣和電石反應(yīng)生成的一氧化碳?xì)怏w溢出電石液，使電石液沸騰噴濺，同時(shí)與液面上方噴入的熱氧氣反應(yīng)，反應(yīng)放出的部分熱通過輻射、傳導(dǎo)和對(duì)流方式被噴濺的液滴和液面吸收返回液體，使電石液溫度維持1800～2300℃左右，其次天然氣除作為混合粉體輸送介質(zhì)外，天然氣中的甲烷熱解吸熱和物理傳熱可以對(duì)噴嘴起到冷卻的效果，降低噴嘴溫度，從而延長噴嘴使用壽命，另外，將甲烷在電石液面上與co2重整反應(yīng)和ch4部分氧化生成的含有一氧化碳和氫氣的爐頂氣供給至煤氣激冷塔中與冷煤氣和石灰石進(jìn)行換熱，在高溫爐頂氣的作用下，石灰石被熱分解為氧化鈣和co2氣體，所得氧化鈣可以返回融浴床電石爐中作為制備電石的鈣質(zhì)原料使用，而將得到的換熱后煤氣供給至煤粉熱解塔中對(duì)煤粉進(jìn)行熱解和煤與co2還原反應(yīng)，可以得到半焦和煤氣，所得半焦可以返回融浴床電石爐中作為制備電石的碳質(zhì)原料使用，煤氣則進(jìn)入后續(xù)處理工藝，從而在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)余熱高效利用的同時(shí)進(jìn)一步提高電石產(chǎn)率。

參考圖5，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制備電石的方法進(jìn)一步包括：

s400：將步驟s300得到的混合氣供給至除塵器中進(jìn)行除塵處理

該步驟中，具體的，將煤粉熱解塔中得到的混合氣供給至除塵器中進(jìn)行除塵處理，以便分離得到含有半焦和氧化鈣的粉塵以及除塵后氣。具體的，除塵器可以包括依次相連的兩級(jí)旋風(fēng)除塵器和陶瓷過濾器，得到的含有半焦和氧化鈣的粉塵可以經(jīng)氣力輸送供給至融浴床電石爐中的混合粉料噴嘴。

s500：將除塵后氣供給至洗滌塔中進(jìn)行洗滌處理

該步驟中，具體的，在洗滌塔中，采用水對(duì)除塵器中分離得到的除塵后氣進(jìn)行洗滌處理，使得除塵后氣中的焦油分離，從而可以得到油水混合液和熱解氣。具體的，將水從洗滌塔頂端供給，除塵后氣從洗滌塔下端供給，使得除塵后氣與水逆流接觸。

s600：將熱解氣供給至凈化裝置中進(jìn)行凈化處理

該步驟中，具體的，將洗滌塔中得到的熱解氣供給至凈化裝置中進(jìn)行凈化處理，以便分離得到凈化煤氣以及含有二氧化碳和硫化氫的吸收液。具體的，凈化裝置實(shí)際上是將煤氣中所含的有害氣體，如h2s、co2等，采用有機(jī)溶劑進(jìn)行物理或化學(xué)吸收方法從煤氣中脫除的工藝技術(shù)，大體包括吸收塔、解析塔、溶劑回收等設(shè)備，煤氣由塔底部側(cè)壁進(jìn)口進(jìn)入，吸收液由塔頂不同高度噴入，吸收富液從塔底側(cè)壁出口排出，即煤氣經(jīng)過吸收塔后，h2s、co2等有害氣體被吸收進(jìn)入吸收液(如甲醇)中，凈化煤氣從塔頂排出。

參考圖6，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制備電石的方法進(jìn)一步包括：

s700：將凈化煤氣供給至步驟s200作為冷煤氣和/或石灰石的載氣和/或步驟s300作為煤粉的載氣使用

該步驟中，具體的，將凈化裝置中得到的凈化煤氣供給至步驟s200中的煤氣激冷塔中作為冷煤氣和/或石灰石和/或步驟s300煤粉熱解塔中煤粉的輸送載氣使用。由此，可以在節(jié)約資源的同時(shí)實(shí)現(xiàn)煤氣的最大化利用。

需要說明的是，上述針對(duì)制備電石的系統(tǒng)所描述的特征和優(yōu)點(diǎn)同樣適用于該制備電石的方法，此處不再贅述。

下面參考具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，需要說明的是，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。

實(shí)施例

參考圖7，將塊狀電石(粒度為10～50mm)裝入融浴床電石爐，啟動(dòng)等離子點(diǎn)火系統(tǒng)，開啟天然氣氣路控制閥，使天然氣經(jīng)天然氣噴嘴導(dǎo)入融浴床電石爐，同時(shí)開啟爐頂氧氣噴嘴，完成電石爐點(diǎn)火，經(jīng)天然氣加熱融化電石溫度達(dá)2200℃后，由采用天然氣將含有石油焦粉和石灰粉的混合粉料(石油焦粉和石灰粉的質(zhì)量比為0.65:1)噴入電石爐中，同時(shí)提高氧氣流量保證電石爐溫度維持在2000℃左右，利用電石熔液作為碳質(zhì)原料和鈣質(zhì)原料反應(yīng)的加熱介質(zhì)，同時(shí)在混合粉料噴入過程中可以對(duì)電石液進(jìn)行攪動(dòng)，使得混合粉料與電石液充分接觸，生成電石和一氧化碳?xì)怏w，并且甲烷在電石液面上與co2重整反應(yīng)和ch4部分氧化生成的含有一氧化碳和氫氣的爐頂氣，將得到的含有一氧化碳和氫氣的爐頂氣供給至煤氣激冷塔中與塔頂噴入的冷煤氣和石灰石粉順向接觸，同時(shí)進(jìn)行熱交換，使石灰石粉受熱分解為氧化鈣，同時(shí)使混合煤氣的溫度也降至1000℃左右，得到的混合煤氣導(dǎo)入煤粉熱解塔，與煤粉熱解塔頂噴入煤粉順向接觸換熱，使得煤粉熱解生成半焦粉，半焦粉由煤熱解塔底導(dǎo)出，而得到的混合氣經(jīng)除塵器(兩級(jí)旋風(fēng)除塵器和陶瓷過濾器除塵)，得到含有半焦和氧化鈣的粉塵以及除塵后氣，得到的含有半焦和氧化鈣的粉塵可以經(jīng)氣力輸送供給至融浴床電石爐中的混合粉料噴嘴，而除塵后氣供給至洗滌塔經(jīng)頂端噴入的水洗滌后，得到油水混合液和熱解氣，然后將得到的熱解氣供給至凈化裝置中進(jìn)行凈化處理(凈化裝置實(shí)際上是將煤氣中所含的有害氣體，如h2s、co2等，采用有機(jī)溶劑進(jìn)行物理或化學(xué)吸收方法從煤氣中脫除的工藝技術(shù)，大體包括吸收塔、解析塔、溶劑回收等設(shè)備，煤氣由塔底部側(cè)壁進(jìn)口進(jìn)入，吸收液由塔頂不同高度噴入，吸收富液從塔底側(cè)壁出口排出，即煤氣經(jīng)過吸收塔后，h2s、co2等有害氣體被吸收進(jìn)入吸收液(如甲醇)中，凈化煤氣從塔頂排出)得到凈化煤氣，將得到的凈化煤氣供給至煤氣激冷塔中作為冷煤氣和/或石灰石和/或煤粉熱解塔中煤粉的輸送載氣使用，而融浴床電石爐電石液熔池中得到電石液經(jīng)冷卻后得到電石產(chǎn)品，所得電石產(chǎn)品的發(fā)氣量為250～280l/kg。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“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。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不必須針對(duì)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)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

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。