制備固態電石的系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了制備固態電石的系統。該系統包括：磨細裝置、混料裝置、成型裝置和真空加熱爐。該系統采用真空加熱爐制備固態電石，原料經細磨后增大了反應接觸面積，在真空環境下冶煉可防止碳燒損，改善反應動力學條件，促進爐內還原反應進行，可有效降低反應的平衡溫度，節能降耗。同時，該系統在密閉的真空加熱爐中進行冶煉，易于污染物收集，對環境污染小，降低生產過程的污染。
【專利說明】
制備固態電石的系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及制備固態電石的系統。
【背景技術】
[0002]電石是重要的煤化工產品以及基礎化工原料，電石產量的迅速增長促進了乙炔有機化工工業的發展。其中，電石乙炔法聚氯乙烯(pvc)生產的迅速增長帶動了電石產業的發展。目前工業上有許多種生產乙炔的方法，按原料來源可分為2大類:碳化鈣法和烴類熱裂解法。碳化鈣法是最古老且迄今仍在工業上普遍應用的生產方法。它是使電石與水在乙炔發生器中作用而制得乙炔。烴類熱裂解法從天然氣、輕油、原油等烴類經高溫裂解得到乙炔。但由于我國能源特征是煤炭儲量大、石油儲量小，所以電石生產對于工業經濟發展意義重大，近十年來電石產量逐年遞增。
[0003]工業電石生產目前主要采用礦熱爐生產，將含碳物料與含鈣物料在電爐中由電弧加熱到2000°C以上，高溫環境下碳元素還原氧化鈣生成CaC2產物，液態的電石物料從電爐底部間斷排出。但其生產對原料要求高，反應溫度高、電耗高，資源浪費，環境污染嚴重等。
[0004]因此現有的電石生產裝置需進一步改進。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本實用新型的一個目的在于提出一種制備固態電石的系統，該系統采用真空加熱爐制備固態電石，原料經細磨后增大了反應接觸面積，在真空環境下冶煉可防止碳燒損，改善反應動力學條件，促進爐內還原反應進行，可有效降低反應的平衡溫度(<1800°C)，節能降耗。并且，該系統的結構簡單，裝置利用率高，生產成本低。
[0006]因而，根據本實用新型的一個方面，本實用新型提供了一種制備固態電石的系統。根據本實用新型的實施例，該系統包括:
[0007]磨細裝置，所述磨細裝置具有鈣基原料入口、碳基原料入口、細磨后鈣基原料出口和細磨后碳基原料出口；
[0008]混料裝置，所述混料裝置具有細磨后碳基原料入口、細磨后鈣基原料入口、添加劑原料入口和混合物料出口，所述細磨后碳基原料入口與所述磨細裝置的所述細磨后碳基原料出口相連，所述細磨后鈣基原料入口與所述磨細裝置的所述細磨后鈣基原料出口相連；
[0009]成型裝置，所述成型裝置具有混合物料入口、粘結劑物料入口和球團物料出口，所述混合物料入口與所述混料裝置的所述混合物料出口相連；以及
[0010]真空加熱爐，所述真空加熱爐具有球團物料入口、冷卻水入口、測溫口、電石產品出口、煙氣出口和冷卻水出口，所述球團物料入口與所述成型裝置的球團物料出口相連。
[0011]根據本實用新型實施例的制備固態電石的系統，該系統采用真空加熱爐制備固態電石，原料經細磨后增大了反應接觸面積，在真空環境下冶煉可防止碳燒損，改善反應動力學條件，促進爐內還原反應進行，可有效降低反應的平衡溫度(SlSO(TC)，節能降耗。同時，該系統在密閉的真空加熱爐中進行冶煉，易于污染物收集，對環境污染小，降低生產過程的污染。此外，該系統的結構簡單，裝置利用率高，生產成本低。
[0012]另外，根據本實用新型上述實施例的制備固態電石的系統，還可以具有如下附加的技術特征:
[0013]任選地，所述真空加熱爐包括:爐體、爐控加熱裝置、測溫裝置、冷卻裝置、抽真空裝置、加熱線圈和煙氣處理裝置。
[0014]任選地，所述真空加熱爐采用電磁感應加熱方式。
[0015]任選地，所述冷卻水入口、冷卻裝置及冷卻水出口依次相連。
[0016]任選地，所述測溫口與設置在所述爐體內部的測溫裝置相連。
[0017]任選地，所述煙氣處理裝置與煙氣出口相連。
[0018]本實用新型的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。
【附圖說明】

[0019]本實用新型的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0020]圖1顯示了根據本實用新型一個實施例的制備固態電石的系統的結構示意圖；
[0021]圖2顯示了根據本實用新型一個實施例的真空加熱爐的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。
[0023]在本實用新型的描述中，術語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型而不是要求本實用新型必須以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。
[0024]根據本實用新型的一個方面，本實用新型提供了一種制備固態電石的系統。參考圖1，根據本實用新型的實施例，對該制備固態電石的系統進行解釋說明，該系統包括:磨細裝置100、混料裝置200、成型裝置300和真空加熱爐400。
[0025]根據本實用新型實施例的制備固態電石的系統，該系統采用真空加熱爐制備固態電石，原料經細磨后增大了反應接觸面積，利用真空加熱爐在真空環境下進行冶煉可有效防止碳燒損，改善反應動力學條件，促進爐內還原反應進行，可有效降低反應的平衡溫度(^1800°C)，節能降耗。同時，該系統在密閉的真空加熱爐中進行冶煉，易于污染物收集，對環境污染小，降低生產過程的污染。此外，該系統的結構簡單，裝置利用率高，生產成本低。根據本實用新型的實施例，利用本實用新型的系統制備得到的固態電石達到國家優質產品，發氣量在290-310L/kg之間。
[0026]進一步地，參考圖1，根據本實用新型的實施例，對制備固態電石的系統的各裝置進行解釋說明:
[0027]磨細裝置100
[0028]根據本實用新型的實施例，磨細裝置100具有鈣基原料入口101、碳基原料入口102、細磨后鈣基原料出口 103和細磨后碳基原料出口 104。通過磨細裝置對原料進行細磨處理，提高原料比表面積，增大兩種原料的接觸面積，提高原料傳質和傳熱效率，提高反應速率，降低了電石反應溫度和工藝能耗。并且，冶煉反應溫度低，進一步對設備耐熱性的要求降低，從而降低設備投資成本。
[0029]混料裝置200
[0030]根據本實用新型的實施例，混料裝置200具有細磨后碳基原料入口201、細磨后鈣基原料入口 202、添加劑原料入口 203和混合物料出口 204，其中，細磨后碳基原料入口 201與磨細裝置100的細磨后碳基原料出口 104相連，細磨后鈣基原料入口 202與磨細裝置100的細磨后鈣基原料出口 103相連。由此，通過混料裝置，使原料混合均勻，有利于反應物充分反應，電石的產率高。
[0031]其中，需要說明的是，根據生產的需要，細磨后碳基原料入口201和細磨后鈣基原料入口 202也可以合并為一個原料入口，即碳基原料和鈣基原料可以在細磨的同時進行混合，得到細磨后的碳基原料和鈣基原料的混合物，該混合物通過一個原料入口進入混料裝置，與其它原料混合。
[0032]成型裝置300
[0033]根據本實用新型的實施例，成型裝置300具有混合物料入口301、粘結劑物料入口302和球團物料出口303，其中，混合物料入口301與混料裝置200的混合物料出口204相連。由此，形成粒徑適宜的球團物料，便于后續的真空加熱爐直接進行冶煉。
[0034]真空加熱爐400
[0035]根據本實用新型的實施例，真空加熱爐400具有球團物料入口401、冷卻水入口402、測溫口 403、電石產品出口 404、煙氣出口 405和冷卻水出口 406，其中，球團物料入口 401與成型裝置300的球團物料出口 303相連。具體地，利用真空加熱爐進行冶煉處理的方法如下:將所述球團物料置入真空加熱爐的坩禍中，關閉爐門，啟動抽真空裝置，開始抽真空；當爐內的氣壓值小于500Pa時，開始加熱；當溫度達到1200°C關閉抽真空裝置繼續加熱，，加熱溫度:1700-1800°C，保溫時間為lh-2h以便得到固態電石。由于原料經細磨后增大了反應接觸面積，利用真空加熱爐在真空環境下進行冶煉可有效防止碳燒損，改善反應動力學條件，促進爐內還原反應進行，可有效降低反應的平衡溫度(SlSO(TC)，節能降耗。同時，該系統在密閉的真空加熱爐中進行冶煉，易于污染物收集，對環境污染小，降低生產過程的污染。
[0036]根據本實用新型實施例的制備固態電石的系統，該系統采用真空加熱爐制備固態電石，原料經細磨后增大了反應接觸面積，在真空環境下冶煉可防止碳燒損，改善反應動力學條件，促進爐內還原反應進行，可有效降低反應的平衡溫度(SlSO(TC)，節能降耗。同時，該系統在密閉的真空加熱爐中進行冶煉，易于污染物收集，對環境污染小，降低生產過程的污染。此外，該系統的結構簡單，裝置利用率高，生產成本低。
[0037]參考圖2，根據本實用新型的一些實施例，真空加熱爐400包括:爐體410、爐控加熱裝置420、測溫裝置430、冷卻裝置440、抽真空裝置450、加熱線圈470和煙氣處理裝置460。其中，爐控加熱裝置420與測溫裝置430和加熱線圈470相連，通過設定程序采用電磁感應加熱方式升溫，測溫裝置430測量的溫度輸送至爐控加熱裝置420，對爐子加熱情況進行實時監控。由此，利用測溫裝置監測真空加熱爐的溫度，利用抽真空裝置抽真空，使真空加熱爐在一定的真空度下運行，而煙氣處理裝置對冶煉產生的煙氣進行凈化處理，減少環境污染。
[0038]根據本實用新型的一些實施例，真空加熱爐400采用電磁感應加熱方式。電磁感應加熱是通過把電能轉換為磁能，再轉化為熱能，從而，真空加熱爐從根本上解決了電熱片、電熱圈等電阻式通過熱傳導方式加熱的效率低下的問題，節電效率高達40 % -80 %以上。并且電路與水等介質完全不接觸，不會發生漏電或著火的危險，安全性好。
[0039]根據本實用新型的一些實施例，冷卻水入口402、冷卻裝置440及冷卻水出口406依次相連，冷卻水由冷卻水入口進入冷卻裝置進行冷卻處理，并由冷卻水出口排出。由此，有效防止爐殼受熱后變形及密封材料和加熱器件受熱變質，提高爐子運行穩定性。
[0040]根據本實用新型的一些實施例，測溫口403與設置在爐體410內部的測溫裝置430相連。由此，便于準確檢測真空加熱爐內的溫度，并連接爐控加熱裝置提高爐溫監控精度。[0041 ] 根據本實用新型的一些實施例，煙氣處理裝置460與煙氣出口 405相連。由此，經煙氣處理裝置凈化處理的煙氣由煙氣出口排出，有效地降低煙氣對環境的污染。
[0042]下面參考具體實施例，對本實用新型進行說明，需要說明的是，這些實施例僅僅是說明性的，而不能理解為對本實用新型的限制。
[0043]實施例1
[0044]利用本實用新型的制備固態電石的系統，以生石灰和焦炭為原料，制備固態電石，具體過程如下:
[0045](I)利用磨細裝置將生石灰及焦炭分別進行細磨處理，分別得到平均粒徑低于20微米的顆粒占95%以上的原料粉料。
[0046](2)將步驟(I)得到的原料粉料與添加劑按照重量比為生石灰粉末:焦炭粉末:添加劑=100:75:3經混料裝置進行混合，得到混合物。
[0047](3)將步驟(2)配好的混合物進行成型處理，得到物料球團。
[0048](4)將步驟(3)得到的球團無需烘干，直接置于真空加熱爐內在1700°C下冶煉60min，得到固態電石。取三組產品(每組40g)按照國標測量發氣量，求三組平均值得發氣量為291L/kg。
[0049]實施例2
[0050]利用本實用新型的制備固態電石的系統，以生石灰和無煙煤為原料，制備固態電石，具體過程如下:
[0051](I)利用磨細裝置將生石灰及無煙煤分別進行細磨處理，分別得到平均粒徑低于20微米的顆粒占95%以上的原料粉料。
[0052](2)將步驟(I)得到的原料粉料與添加劑按照重量比為生石灰粉末:無煙煤粉末:添加劑= 100:85:5經混料裝置進行混合，得到混合物。
[0053](3)將步驟(2)配好的混合物進行成型處理，得到物料球團。
[0054](4)將步驟(3)得到的球團無需烘干，直接于真空感應爐內在1800°C下冶煉120min，得到固態電石。取三組產品(每組40g)按照國標測量發氣量，求三組平均值得發氣量為 309L/kg。
[0055]實施例3
[0056]利用本實用新型的制備固態電石的系統，以生石灰和蘭炭為原料，制備固態電石，具體過程如下:
[0057](I)利用磨細裝置將生石灰及蘭炭分別進行細磨處理，分別得到平均粒徑低于20微米的顆粒占95%以上的原料粉料。
[0058](2)將步驟(I)得到的原料粉料與添加劑按照重量比為生石灰粉末:蘭炭粉末:添加劑=100:80:4經混料裝置進行混合，得到混合物。
[0059](3)將步驟(2)配好的混合物進行成型處理，得到物料球團。
[0000](4)將步驟(3)得到的球團無需烘干，直接于真空感應爐內在1750 °C下冶煉90min，得到固態電石。取三組產品(每組40g)按照國標測量發氣量，求三組平均值得發氣量為302L/kgo
[0061]在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
[0062]盡管已經示出和描述了本實用新型的實施例，本領域的普通技術人員可以理解:在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的范圍由權利要求及其等同物限定。
【主權項】
1.一種制備固態電石的系統，其特征在于，包括: 磨細裝置，所述磨細裝置具有鈣基原料入口、碳基原料入口、細磨后鈣基原料出口和細磨后碳基原料出口； 混料裝置，所述混料裝置具有細磨后碳基原料入口、細磨后鈣基原料入口、添加劑原料入口和混合物料出口，所述細磨后碳基原料入口與所述磨細裝置的所述細磨后碳基原料出口相連，所述細磨后鈣基原料入口與所述磨細裝置的所述細磨后鈣基原料出口相連； 成型裝置，所述成型裝置具有混合物料入口、粘結劑物料入口和球團物料出口，所述混合物料入口與所述混料裝置的所述混合物料出口相連；以及 真空加熱爐，所述真空加熱爐具有球團物料入口、冷卻水入口、測溫口、電石產品出口、煙氣出口和冷卻水出口，所述球團物料入口與所述成型裝置的球團物料出口相連。2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述真空加熱爐包括:爐體、爐控加熱裝置、測溫裝置、冷卻裝置、抽真空裝置、加熱線圈和煙氣處理裝置。3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述真空加熱爐采用電磁感應加熱方式。4.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述冷卻水入口、冷卻裝置及冷卻水出口依次相連。5.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述測溫口與設置在所述爐體內部的測溫裝置相連。6.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述煙氣處理裝置與所述煙氣出口相連。
【文檔編號】C01B31/32GK205709885SQ201620591766
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月15日
【發明人】李紅科, 王靜靜, 宋文臣, 曹志成, 薛遜, 吳道洪
【申請人】江蘇省冶金設計院有限公司