[发明专利]一种生物质燃料生产电石的方法

说明书

技术领域

本发明属于电石生产领域，具体涉及一种生物质燃料生产电石的方法。

背景技术

碳化钙（CaC₂），俗称电石，上世纪中叶之前被誉为有机合成之母。电石作为煤炭清洁化的一个主要中间产品，广泛应用于合成苯、橡胶、聚氯乙烯、聚乙炔等有机化工产品。工业上一般使用电炉熔炼法（电热法）与氧热法生产电石。

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：GaO+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，我国专利（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，使煤气的产（发）生自然化。每熔炼一吨80%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质量，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。此工艺为无消耗能源型和无污染型的CaC₂生产和煤气生产。

传统的电热法和氧热法均采用固定床反应器，只能使用块状原料（3-20cm）以保证产物CO气体的排除，避免气流不畅导致“崩床”。然而块状原料的反应面积小，反应速率慢，在炉内的停留时间长、生产能力小，单位产品能耗高。因此传统电石生产工艺过程中“高投入、高能耗、高污染”的部分原因是采用块状原料、电弧供热方式以及副产物CO没有得到充分利用。

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。并且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

本发明宗旨是解决电石生产中“高投入、高能耗、高污染”的问题，发明人通过大量的研究和创造性的劳动，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。

所述方法将长条状生物质燃料焦化后的固态碳和含钙原料混合，并在混合前通过生物质燃料焦化时产生的挥发分燃烧预热含钙原料，生产电石。

所述方法使用的生物质燃料原料长度为2-10mm和粉末状含钙原料的粒度小于1mm。

将长度为2-10mm的生物质燃料原料和粒度在1mm以下的含钙原料，以1：0.9-1.1的质量比分别置于两进料器中。长条状生物质燃料原料在280-500℃下进行焦化，焦化所得的挥发分和电石生产的副产物CO燃烧可以使反应温度控制在1750-1950℃，从而给含钙原料的预热供热。然后将焦化所得的固态碳和含钙原料混合。混合后，通微量氧气或富氧气体使混合物温度达到1700-2100℃，反应0.1-10分钟，生成电石。

所述的生物质燃料原料为秸秆、稻壳、花生壳、玉米芯、油茶壳、棉籽壳及“三剩物”经过加工产生的生物质燃料，含钙原料为碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙或电石渣或几种的混合。