[实用新型]一种微波电石炉反应器

说明书

本实用新型公开一种微波电石炉反应器，包括微波反应炉体；所述微波反应炉体包括微波聚能腔、外壳、位于外壳及聚能腔之间的保温层，所述微波聚能腔内形成物料的反应室，反应室内设有物料保温反应系统，聚能腔上设有抽放气系统及测温监视系统；还包括用于向聚能腔内即反应室传导微波的微波能发生系统；所述微波能发生系统及微波聚能腔上还连接有水循环冷却系统。本实用新型通过利用微波加热，可以强化反应物料间的热质传递过程，从而将电石的生成温度大大降低，在1600～1900℃的较低温度下合成电石；并且反应速度快、能量利用率高、操作方便无粉尘污染，解决了电弧电石炉“三高”的问题。

技术领域

本实用新型属于煤化工技术领域，具体涉及一种微波电石炉反应器。

背景技术

中国是贫油富煤的国家，煤炭是我国重要的基础能源和工业原料。降低煤炭一次性能源消费比重，提升煤化工水平是黑色煤炭绿色发展、高碳资源低碳发展的有效手段。电石(碳化钙)是煤化工的关键中间体和基本化工原料，主要用于产生乙炔等化工产品。我国80％以上的PVC生产厂家都是采用的电石乙炔原料。目前，煤制电石与煤制甲醇是我国煤化工的两条主要途径。相较于煤基甲醇烯烃路线，电石炔烃路线工艺简单、副产物CO纯度高，水耗低。

电石生产具有一百多年历史，全球产量在1965年达到顶峰，随后由于石油化工的强势发展，电石产业逐渐衰落。我国由于以煤为主的特殊能源结构，成为当前世界最大的电石生产国和消费国，2015年产能达2850万吨。我国电石工业生产一直采用1892年实用新型的电弧法，即采用焦炭(C)和氧化钙(CaO)在电弧加热产生的高温2200℃左右反应而生成液态电石，并从炉底间歇排出。在中国长达半个多世纪的电石生产史上，电石生产技术基本无太大改进。电弧法工艺要求采用一定粒度的块状原料，需要在高温下强化原料间的传质和传热，因此电石生产的温度高、时间长，导致耗电量大、产量低、原料要求高、粉尘大及尾气治理困难。尽管日前电石市场需求不断扩大，但由于电石生产技术存在“高投入、高污染、高能耗”的缺点，不符合节能减排和可持续发展的要求，严重制约了电石行业的发展。电石行业亟需新的技术改变其落后现状。

电石炉是电石生产的核心设备，电石炉的结构和能效直接决定电石生产工艺以及生产成本。开发节能高效环保的新型电石炉是解决电石行业技术落后的关键所在。

实用新型内容

针对上述现有技术中的不足，本实用新型提供了一种微波电石炉反应器。

目前电石的工业生产技术中，电石生成反应的反应方程式为： CaO+3C＝CaC₂+CO。从反应热力学分析获知，及时移走一氧化碳、降低一氧化碳分压，可以促使反应向生成碳化钙的方向进行。因此，本实用新型提供了一种微波电石炉反应器，利用其制备电石可以降低能耗和生产成本，增加经济效益。

为实现上述目的提供一种微波电石炉反应器，本实用新型采用了以下技术方案：

一种微波电石炉反应器，包括微波反应炉体；所述微波反应炉体包括微波聚能腔、外壳、位于外壳及聚能腔之间的保温层，所述微波聚能腔内形成物料的反应室，聚能腔上设有抽放气系统及测温监视系统；还包括用于向聚能腔内即反应室传导微波的微波能发生系统；所述微波能发生系统及微波聚能腔上还连接有水循环冷却系统。

优选的，所述微波聚能腔为全密闭石墨聚能微波谐振腔，聚能腔内层为镜面石墨整体成型；所述外壳为全密闭不锈钢外腔；所述保温层材质为为氧化铝、氧化锆、氧化硅、莫乃石或者石墨；

所述微波反应炉体的一侧设有与炉体结构相同、以作为炉体一部分的炉门；所述炉门焊接于炉门推车上；所述炉门与炉体之间采用法兰压紧联接，炉门在关闭状态时与炉体形成结构一致的密闭整体。

优选的，所述微波能发生系统包括微波源及环形器、进行微波传导的波导管；所述波导管两端由可透波的波导窗口密封，其中一端窗口连接微波源，另一端窗口作为聚能腔的部分内壁用以向腔内反应室传导微波。