[发明专利]一种中低阶粉煤催化热解耦合电石生产的系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体地，涉及一种中低阶粉煤催化热解耦合电石生产的系统及方法。

背景技术

目前，电石冶炼的原料以优质块状兰炭和块状生石灰为主。不仅原料成本高，且块状兰炭与生石灰的接触面积小，传热速率慢，导致反应温度高，耗电量高。而且，煤炭中的挥发分大部分以废气、粉尘的形式排放到大气中，带来严重的环境问题。因此，目前的电石生产工艺存在着高温、高耗能、高污染的弊端。

针对这些问题，国内外研究者们都做了很多有益的探索，如使用低品质的中低阶煤为原料，通过成型技术制得满足电石生产要求的型球。但是，目前的粉煤热解技术普遍存在热解焦油收率低、重油组分含量高且油内含尘量大的问题，由此造成一系列工业运行问题。

发明内容

本发明旨在提供一种高效的中低阶粉煤催化热解耦合电石生产的方法及系统，提高焦油收率以及热解气品质，并将热解产生的高温半焦与预热后的生石灰混合生产电石，实现高温半焦的高效综合利用，且不影响电石品质。

本发明提供的中低阶粉煤催化热解耦合电石生产的系统，包括搅拌槽、热解装置和气流床；

所述搅拌槽包括槽盖、槽壳和搅拌器，所述搅拌器设置在所述槽壳内；所述槽壳上设有催化剂溶液入口，所述槽壳内设有多个喷嘴，所述喷嘴位于所述搅拌器的上方，所述喷嘴与所述催化剂溶液入口相连；所述槽盖顶部设有粉煤入口，所述槽壳底部设有混合料出口；

所述热解装置设有物料入口、高温荒煤气出口和高温半焦出口，所述物料入口与所述搅拌槽的混合料出口相连；

所述气流床设有高温半焦入口、生石灰入口、富氧气体入口、电石炉气出口和电石出口，所述高温半焦入口与所述热解装置的高温半焦出口相连。

优选地，所述系统还包括换热器、引风机和油气分离器；

所述换热器设有高温荒煤气入口和荒煤气出口，所述高温荒煤气入口与所述热解装置的高温荒煤气出口相连；

所述引风机设有入气口和出气口，所述入气口与所述换热器的荒煤气出口相连；

所述油气分离装置设有荒煤气入口、热解气出口和油水混合物出口，所述荒煤气入口与所述引风机的出气口相连。

优选地，相邻所述喷嘴的距离为所述槽壳内径的1/8-1/4。

优选地，所述喷嘴交错排列，所述喷嘴与水平方向的夹角为30°-60°。

优选地，所述搅拌器为涡旋式搅拌器或螺旋搅拌器。

在此基础上，本发明还提供了一种利用上述系统催化热解中低阶粉煤耦合生产电石的方法，包括如下步骤：

将粉煤送入所述搅拌槽内；

将催化剂与水配制成催化剂溶液，通过所述喷嘴喷洒在所述粉煤上，与所述粉煤混合均匀，获得混合料；所述催化剂溶液为金属的氯化物溶液或硝酸盐溶液；

将所述混合料送入所述热解装置中进行热解，获得高温荒煤气和高温半焦；

将生石灰、富氧气体和所述半焦送入所述气流床制备电石，获得电石和电石炉气。

优选地，所述方法还包括：将所述高温荒煤气冷却后进行分离，获得油水混合物和热解气。

优选地，所述催化剂与所述粉煤的质量比为(0.05-0.2)：100。

优选地，所述催化剂与水的质量比为1：(25-100)。

优选地，所述催化剂溶液中金属阳离子为Fe³⁺、Al³⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺中的一种或几种。

优选地，采取分段采出、快速冷却的方法将所述高温荒煤气从所述热解装置快速移出。

本发明采用喷淋式固体物料机械搅拌槽将催化剂水溶液均匀的喷洒到粉煤表面，催化剂不仅能均匀分散到粉煤表面，且可浸润到粉煤的内部，因此采用少量的催化剂即可达到较好的催化效果。

本发明通过添加催化剂，提高了粉煤快速热解过程的焦油产率，提高了高附加值产品的产量。

本发明采用模块式粉煤热解装置对物料进行热解，一方面装置采用蓄热式辐射管加热，兼具内热式系统效率高和外热法油气品质高的优势；另一方面，热解装置在各模块设置高温荒煤气出口，并在高温荒煤气出口外侧短距离连接换热器及引风机，实现了油水混合物的快速导出，进一步提高了焦油产量。