[发明专利]制备电石的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及能源化工领域，具体而言，本发明涉及制备电石的系统和方法。

背景技术

电石作为一种重要的化工原料，主要用于生产乙炔和乙炔基化工产品，曾被誉为“有机合成工业之母”。从我国能源分布上考虑，“富煤、贫油、少气”是我国能源结构的典型特征，煤炭是我国的主要能源，约占一次能源的70％，因此，电石生产对于工业经济发展意义重大。

传统电石生产主要采用电热法，即以块状生石灰和块状焦炭为原料，在电石炉内高温条件下按反应方程式CaO+3C＝CaC₂+CO冶炼生产电石。从对碳素原料的要求考虑，传统电石生产工艺主要存在以下缺陷：(1)要求碳素材料的粒度在5～30mm、固定碳含量>84％、灰分<15％，能够满足这些要求的只有焦炭、半焦、石油焦以及一些优质无烟煤，而这些原料储量十分有限，价格不菲；(2)在原料破碎过程中会伴有15～20％的原料由于粒度小于5mm而被废弃，造成资源的严重浪费；(3)电石生产中主要采用块状碳素原料和石灰，传质和传热效率低，反应速率较低，电炉热效率仅为50％左右，电耗高达3250kWh/t电石左右。可见，碳素原料的品质直接影响电石的产量、品质、电力单耗和成本等经济指标。

另外，近年来，随着煤炭机械化开采程度的提高，原煤在开采过程中的粒径较小的粉煤含量占到40～60％，硬度较差的低阶煤甚至占到70％左右，这显然与传统的电石生产工艺要求碳素原料的粒度大于5mm的要求是相悖的。

因此，现有的制备电石的手段仍有待进一步改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出制备电石的系统和方法。采用该系统可以将中低阶原料煤的脱灰、热解与电石冶炼技术结合，显著提高电石制备中的热效率，从而解决电石制备中原料成本高、粉料污染严重、能耗高等问题。

在本发明的第一方面，本发明提出了一种制备电石的系统。根据本发明的实施例，该系统包括：脱灰装置，所述脱灰装置具有原料煤入口、低灰煤出口和高灰煤出口；破碎装置，所述破碎装置具有低灰煤入口和低灰煤碎料出口，所述低灰煤入口与所述低灰煤出口相连；造球装置，所述造球装置具有低灰煤碎料入口、粉状生石灰入口和混合球团出口，所述低灰煤碎料入口与所述低灰煤碎料出口相连；第一热解装置，所述第一热解装置具有混合球团入口、第一热解油气出口和含碳活性球团出口，所述混合球团入口与所述混合球团出口相连；电石炉，所述电石炉具有含碳活性球团入口、电石出口和电石尾气出口，所述含碳活性球团入口与所述含碳活性球团出口相连。

根据本发明实施例的制备电石的系统通过脱灰装置对中低阶原料煤进行脱灰处理，以便得到低灰煤和高灰煤，并将低灰煤供给至破碎装置中进行破碎处理，将得到的低灰煤碎料与粉状生石灰在造球装置中进行混合造球，得到混合球团，进而将混合球团供给至第一热解装置中进行第一热解处理，以便进一步除去低灰煤中的挥发分，得到第一热解油气和含碳活性球团，其中含碳活性球团可以供给至电石炉进行电石反应，以便得到电石产品。由此，本发明的制备电石的系统通过将中低阶原料煤的脱灰、热解与电石冶炼技术结合，实现了中低阶原料煤的分质梯级利用，通过将低灰煤碎料与粉状石灰石进行混合造球，实现了小粒径煤料的全利用，显著降低了原料成本，并减少了粉料造成的环境污染，从而解决电石制备中原料成本高、粉料污染严重等问题。

另外，根据本发明上述实施例的制备电石的系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述脱灰装置进一步包括：上腔体，所述上腔体的顶端具有低灰煤出口，所述上腔体的侧壁上具有原料煤入口；下腔体，所述下腔体的顶端与所述上腔体的底端相连，所述下腔体的底端具有高灰煤出口，所述下腔体的侧壁由平行设置的外壁和内壁组成，所述内壁包括上下相连的上内壁和下内壁，所述外壁和上内壁之间形成有第一进风腔室，所述外壁和下内壁之间形成有第二进风腔室，所述第一进风腔室和第二进风腔室间隔开，所述上内壁和所述下内壁上均具有多个出风口；第一进风管道，所述第一进风管道设置在所述下腔体的外壁上且与所述第一进风腔室相连通；第二进风管道，所述第二进风管道设置在所述下腔体的外壁上且与所述第二进风腔室相连通。

在本发明的一些实施例中，所述上腔体横截面由上至下逐渐增大，且所述上腔体的侧壁与竖直方向的夹角为2.5～30度；所述下腔体横截面由上至下逐渐减小，且所述下腔体的侧壁与竖直方向的夹角为5～30度。这里的情况是，上内壁与竖直方向的夹角与下内壁与竖直方向的夹角一致的情况。