[发明专利]利用电磁感应技术低温制备电石的方法

说明书

本发明公开了一种利用电磁感应技术低温制备电石的方法，属于化工生产技术领域。该方法包括如下步骤：(1)原料制备：含碳化合物与含钙化合物均匀混合、成型、热解制得焦炭与氧化钙混合原料A；或者，焦炭直接与含钙化合物混合制得混合原料B；(2)电石合成：采用电磁感应加热方式将所述混合原料A和/或混合原料B加热至1450‑1900℃，常压反应0.5～60分钟合成固态电石。该方法首次实现了焦炭在电感中直接加热升温而无需电感介质，极大地缩短了电石合成时间，降低了反应温度，解决现有工业电石生产技术中存在的“高能低效”问题。

技术领域

本发明涉及化工生产技术领域，尤其涉及一种利用电磁感应技术低温制备电石的方法。

背景技术

碳化钙俗称电石(CaC₂)，曾经被誉为有机合成之母。目前主要用于生产氯乙烯、乙酸乙烯酯和丙烯腈等。2020年我国的电石产量为2758万吨。

电石由焦炭和石灰于一定温度下反应制得，反应式为CaO+3C→CaC₂+CO(气体)，属于固-固吸热反应。电石工业已有百多年历史，目前工业生产方法主要为电弧法，即5-40mm粒度的焦炭和5-60mm粒度的石灰在电弧炉中加热至2000-2200℃，反应1-2h，产物以熔融态排出。由于工业生产方法中原料粒度大、固-固接触面小，导致传质传热受限、反应速率慢。为了提高反应速率和电石收率，因而反应温度高、反应时间长，由此造成产物熔融，同时增加了设备耐热要求和材料成本。高温长时间散热和相变热难以回收导致电石生产的过程能量损失大，加之高的反应温度，因此电弧法生产电石存在“高投入、高能耗”的高能低效问题，1吨产品(纯度80-90％)能耗约3200-3600kW·h。

电磁感应加热技术基于电流热效应和电磁感应原理直接将能量作用于既导电又导磁的物体，在其内部产生涡电流，通过涡电流产生的欧姆热实现加热，主要用于冶金和半导体行业等。普遍认为焦炭的导电性和导磁性差，不能采用电感直接加热，而需要辅助于电感介质，比如铁质品、磁球。因此电感技术尚未涉足电石工业。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电磁感应加热技术低温合成电石的方法，通过大量创造性实验解决了电磁感应直接用于焦炭加热进而生产电石的技术问题，极大地缩短了反应时间，降低了反应温度，解决现有工业电石生产技术中存在的“高能低效”问题。

为实现以上目的，本发明采用以下具体技术方案：

一种利用电磁感应技术低温制备电石的方法，包括如下步骤：

(1)原料制备：含碳化合物与含钙化合物均匀混合、成型、热解制得焦炭与氧化钙混合原料A；

或者，焦炭直接与含钙化合物制得混合原料B；

以上两种方法所制备的混合原料A和混合原料B皆可用于本发明的步骤(2)中进行电石合成。

优选地，所述混合原料A和/或混合原料B中的碳钙摩尔比一般为4.5-20.0:1,否则很难实现电磁感应加热。

进一步地，如采用步骤(1)中的混合原料A，在制备混合原料A时，含碳化合物和含钙化合物混合成型过程中，首先对两种原料进行破碎研磨，筛选粒度为20-170μm的原料，优选粒度为65-125μm的原料。

其次，均匀混合两种原料，最后于一定压力下成型，成型压力取决于原料类型和成型尺寸。所述含钙原料中的氢氧化钙含量较高时，混合物料粘结性好，成型压力小；粉料粒度越小，成型压力越小；成型尺寸越大、成型压力越大。所述含碳化合物与含钙化合物混合成型后的粒度一般不小于5mm，以保障电感涡电流的有效性。成型粒度越大，电感加热效果越好，但考虑成型问题，优选20-60mm的成型原料。

进一步地，所述热解温度一般为600-1300℃。