[发明专利]一种生物质燃料生产电石的方法及系统

说明书

技术领域：

本发明属于电石生产领域。具体地说，涉及通过带有等离子点火温控装置的预热器将长条状生物质燃料焦化，产生的挥发分和电石生产的副产物CO作为预热燃料，与辅助燃料含氧气体燃烧用于预热粉末状含钙原料，再将生物质燃料焦化后的固态碳和粉末状含钙原料混合，在带有等离子点火温控装置的循环流化床中反应生产电石的方法和系统。

背景技术：

碳化钙俗称电石（CaC₂），有“有机合成之母”之称。目前主要用于生产氯乙烯基、醋酸乙烯基和丙烯酸基等系列产品。近年来由于石油价格高速上涨更加刺激了电石工业的发展，我国电石产量从2002年的425万吨增加到了2011年的1737.67万吨。

现代工业生产一般多采用电热法生产电石。电炉熔炼法是将焦炭与氧化钙（分子式CaO）置于2200℃左右的电炉中熔炼，生成碳化钙（分子式CaC₂）。生石灰和含碳原料(焦炭、无烟煤或石油焦)在电石炉内，依靠电弧高温熔化反应而生成电石。通过电炉上端的入口或管道将混合料加入电炉内，在开放或密闭的电炉中加热至2000℃左右，根据下式反应生成电石：CaO+3C→CaC₂+CO。熔化了的碳化钙从炉底取出后，经冷却、破碎后作为成品包装。但该生产方法的致命弱点是能耗非常高，而且污染严重。为了节约能源、降低成本并减轻对环境的污染，利用废物来降低原料成本是提高电热法电石生产效率的重要手段之一。2000年，中国专利（CNl313243A）提出采用褐煤、长焰煤和原煤来代替货源紧缺、价格昂贵的冶金焦炭为原料。

后来兴起的氧热法是集高炉富氧氧热法熔炼CaC₂（电石）、石灰石中提取炭、高温低压煤气发生炉于一体。此一炉三用工艺技术，使CaC₂生产综合利用了煤气化过程中的余热和煤灰，煤灰加配料熔融后生成CaC₂和提纯CaC₂时得到硅铁；“高温低压”煤气发生炉，使煤气产（发）生CaC₂，从石灰石中提取纯炭168kg左右，产生煤气（CO在55%～95%）6000～2600m³，可生产4.5吨左右的甲醇。富氧既提高炉温又提高了煤气的CO含量，氧气尤为一举两用，煤热能利用后的煤气，用于煤化工或清洁发电。此工艺为低能源消和低污染型的CaC2与煤气生产工艺。近年来，随着世界经济的快速发展，石油资源日益稀缺，电石乙炔法路线再次表现出价格优势。但是生产电石所用的含碳原料主要是煤之类的矿石，现今也出现了匮乏。故寻找一种替代煤的低能耗、可再生资源已经迫在眉睫。

此外，传统的生产电石的反应器为固定床，只能用于块状原料的反应，传热效果差，存在热点，热点处反应效率较低。并且传统固定床生产电石时能耗较大，原料利用率低。同时，电炉构造比较复杂，耗电量比较大，成本较高。传统大型工业锅炉采用的等离子点火装置只在装置启动时使用，当锅炉内温度降低时，点火装置不能二次点火使锅炉内温度恢复到正常。

电石的生产技术在世界范围内发展也是不平衡的。美国是最早工业化生产电石的国家.德国是世界上电石生产技术较为发达的国家。拥有世界上容量最大的电石炉；而对于大多数发展中国家来讲，电石生产技术还相当落后，就我国而言，虽然近年来有了很大的改善，但是电石产业依然表现出“高能耗、高投入、高污染、低综合产出”的状况。电石产业要健康发展必需进行技术革新，达到节能、降耗、减排的目标，实现资源的循环、高效、环保利用。

发明内容：

本发明旨在解决电石生产“高投入、高能耗、高污染”的问题，发明人将生物质燃料作为含碳原料生产电石，并将循环流化床反应器和等离子点火温控装置引入生产系统中，研制出了一种工艺简单、能耗小、原料来源广泛、成本低的电石生产方法及系统。

根据本发明的一方面，所述生物质燃料生产电石的方法就是将长条状生物质燃料焦化，产生的挥发分和电石生产的副产物CO作为预热燃料，与辅助燃料含氧气体燃烧用于预热粉末状含钙原料，再将生物质燃料焦化后的固态碳和粉末状含钙原料混合生产电石。

本发明一种生物质燃料生产电石的方法，所使用的生物质燃料长度为2～10mm，粉末状含钙原料的粒度小于1mm。