CN206266231U - 一种高温荒煤气余热回收利用的电石的生产*** - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种高温荒煤气余热回收利用的电石的生产***。***包括原料煤破碎***、下行床热解炉、石灰破碎单元、CaC2反应器和移动床换热器单元，原料煤破碎***包括原料煤入口和煤出口；下行床热解炉包括煤入口、高温荒煤气出口、加热石灰上筛料入口和高温半焦与石灰出口；石灰破碎单元包括石灰入口、上筛料出口和下筛料出口；移动床换热器单元包括石灰上筛料入口、高温荒煤气入口和加热石灰上筛料出口；CaC2反应器包括电石原料入口和电石产品出口。本实用新型将热解后的半焦和加热石灰热态输送CaC2反应器冶炼电石，进一步，***有效利用了热解产生的高温荒煤气的余热，降低了原料的成本，同时，节省了电石冶炼过程的能量消耗。

Description

一种高温荒煤气余热回收利用的电石的生产***
技术领域
本实用新型主要涉及电石的生产领域，具体涉及一种荒煤气回收利用的电石的生产***。
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，乙炔曾被誉为“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，使用煤炭生产电石，电石和水反应获得乙炔，发展煤基乙炔化工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，在电石炉内由电弧加热到2000摄氏度以上，按方程CaO+3C＝CaC2+CO的反应原理进行高温冶炼生产电石。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，电石冶炼炉热效率仅为50％左右，电耗高达3250kWh/t电石左右。可见，碳素原料的质量直接影响电石的产量、质量、电力单耗和成本等经济指标。
从原煤的性质考虑，原煤中含有灰、硫及其他少量矿物质。大部分原煤的灰分都高于电石原料的灰分要求上限，需对原煤进行分选脱灰处理。按分选介质的不同可分为湿法分选和干法分选两大类，湿法分选过程中煤与水充分接触，增大选煤产品水分和后续碳素原料的脱水能耗；而常用的干法分选采用常温空气作为分选介质，原煤的表面水分增加了颗粒之间的接触粘附几率，导致实际分选效果变差。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是相悖的。
而且在生成电石的过程中有大量的余热产生，如果不加以利用就白白浪费了能量。
为解决传统电石生产工艺对原料要求苛刻、高耗能、高污染、低效益等缺点，拓宽电石碳基原料的范围，电石生产技术有待进一步改进。
因此，针对上述问题，有必要提供一种电石的生产***，能解决传统电石生产工艺对原料要求苛刻、高耗能、高污染、低效益等问题，且对电石生产过程中的废气进行回收利用。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型旨在提供一种高温荒煤气余热回收利用的电石的生产***，该***及方法的目的是解决电石生产工艺中的余热浪费、高耗能问题。同时，本实用新型将要解决电石生产工艺对原料的高要求问题。
本实用新型提供的高温荒煤气余热回收利用的电石的生产***包括：原料煤破碎***、下行床热解炉、石灰破碎单元、CaC2反应器和移动床换热器单元，其中，所述原料煤破碎***包括原料煤入口和煤出口，用于原料煤的破碎；所述下行床热解炉包括位于其上部的煤入口、位于其中部的高温荒煤气出口、位于其下部的加热石灰上筛料入口和位于其底部的高温半焦与石灰出口，用于煤的热解；所述煤入口与所述原料煤破碎***的煤出口相连；所述石灰破碎单元包括石灰入口、上筛料出口和下筛料出口，用于石灰的破碎与筛分；所述移动床换热器单元包括石灰上筛料入口、高温荒煤气入口、低温荒煤气出口和加热石灰上筛料出口，用于石灰上筛料与热解炉高温荒煤气的换热；所述石灰上筛料入口与所述石灰破碎单元的上筛料出口相连，所述高温荒煤气入口与所述下行床热解炉的高温荒煤气出口相连；所述加热石灰上筛料出口与所述下行床热解炉的加热石灰上筛料入口相连；所述CaC2反应器包括电石原料入口和电石料出口，用于冶炼合成电石产品；所述电石原料入口分别与所述下行床热解炉的高温半焦与石灰出口、所述石灰破碎单元的下筛料出口相连。
进一步地，上述的***，所述移动床换热器单元包括原料仓，换热器、布袋除尘器；所述原料仓入口与所述石灰破碎单元的上筛料出口相连接；所述原料仓出口与所述换热器的固体物料入口相连接；所述换热器的固体物料出口与所述CaC2反应器的电石原料入口相连接；所述换热器的气体入口与所述下行床热解炉的高温荒煤气出口相连接；所述换热器的气体出口与所述布袋除尘器的气体入口相连接。
上述***还包括油水分离单元，其包括低温荒煤气入口、热解气出口和油水出口；所述低温荒煤气入口与所述移动床换热器单元的低温荒煤气出口相连。
上述***还可包括混料仓，其设于所述CaC2反应器之前，包括石灰下筛料入口、高温半焦与石灰入口和混合物料出口；所述石灰下筛料入口与所述石灰破碎单元的下筛料出口相连，所述高温半焦与石灰入口与所述下行床热解炉的高温半焦与石灰出口相连，所述混合物料出口与所述CaC2反应器的电石原料入口相连。
根据本实用新型的上述技术方案，既能解决传统电石生产工艺对原料要求苛刻、高耗能、高污染、低效益等问题，又对电石生产过程中的废气进行回收利用，降低了电石生产过程的能耗。
附图说明
图1是本实用新型实施例的电石的生产***流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本实用新型的方案以及各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本实用新型的限制。
图1为本实用新型提供的高温荒煤气余热回收利用的电石的生产***流程图。
该***主要包括原料煤破碎***、下行床热解炉、石灰破碎单元、CaC2反应器和移动床换热器单元，利用原料煤破碎***把原料煤破碎后再送入下行床热解炉热解，利用石灰破碎单元把石灰原料破碎后，再把煤粉与石灰粉混合送入CaC2反应器冶炼合成电石。其中，在移动床换热器单元中实现了高温荒煤气能量的回收利用。本实用新型的重点在于打破了常规各单元与CaC2反应器单独运行的工艺框架，实现了生产过程中能量的耦合，对生产过程中产生的热量进行了回收利用，降低了CaC2合成反应的能耗，提高了***的能效。
具体地，原料煤破碎***包括原料煤入口和煤出口，用于原料煤的破碎。
所述下行床热解炉包括位于其上部的煤入口、位于其中部的高温荒煤气出口、位于其下部的加热石灰上筛料入口和位于其底部的高温半焦与石灰出口，用于煤的热解；所述煤入口与所述原料煤破碎***的煤出口相连。
加热石灰上筛料入口用于把换热后的石灰上筛料再通入下行床热解炉，其目的是：一、用于把石灰与热解油气换热过程中吸附的焦油进行二次加热裂解，使其轻组分变成热解气，重组分变成固定碳。二、对换热后的石灰进行二次加热，提高进入电石炉的石灰温度，节约电石炉电耗。三、石灰与高温油气换热过程中，会吸收高温荒煤气中的水份，生成氢氧化钙，在热解炉中二次加热使其分解成石灰(氧化钙)。
所述石灰破碎单元包括石灰入口、上筛料出口和下筛料出口，用于石灰的破碎与筛分。
需要说明的是，本文中的上筛料指石灰颗粒或石灰块，下筛料指石灰粉。
所述移动床换热器单元包括石灰上筛料入口、高温荒煤气入口、低温荒煤气出口和加热石灰上筛料出口，用于石灰上筛料与热解炉高温荒煤气的换热；所述石灰上筛料入口与所述石灰破碎单元的上筛料出口相连，所述高温荒煤气入口与所述下行床热解炉的高温荒煤气出口相连；所述加热石灰上筛料出口与所述下行床热解炉的加热石灰上筛料入口相连。
具体地，所述移动床换热器单元可进一步包括原料仓，换热器、布袋除尘器；所述原料仓入口与所述石灰破碎单元的上筛料出口相连接；所述原料仓出口与所述换热器的固体物料入口相连接；所述换热器的固体物料出口与所述CaC2反应器的电石原料入口相连接；所述换热器的气体入口与所述下行床热解炉的高温荒煤气出口相连接；所述换热器的气体出口与所述布袋除尘器的气体入口相连接。
所述CaC2反应器包括电石原料入口和电石料出口，用于冶炼合成电石产品；所述电石原料入口分别与所述下行床热解炉的高温半焦与石灰出口、所述石灰破碎单元的下筛料出口相连。
为了回收利用热解产生的油气产品，***还可包括油水分离单元，其包括低温荒煤气入口、热解气出口和油水出口；所述低温荒煤气入口与所述移动床换热器单元的低温荒煤气出口相连。
在把热解后的煤与石灰上筛料和石灰下筛料送入CaC2反应器前，为了实现热解后固体物料的显热利用，需要把几种物料进行混合，因而上述的***还可包括混料仓，其设于所述CaC2反应器之前，包括石灰下筛料入口、高温半焦与石灰入口和混合物料出口；所述石灰下筛料入口与所述石灰破碎单元的下筛料出口相连，所述高温半焦与石灰入口与所述下行床热解炉的高温半焦与石灰出口相连，所述混合物料出口与所述CaC2反应器的电石原料入口相连。
本实用新型提供的高温荒煤气余热回收利用的电石的生产方法的具体操作步骤如下：
原料煤破碎至＜3mm进入快速热解炉，在800-900℃发生快速热解反应，生成高温荒煤气和800℃以上的高温半焦。高温荒煤气由快速热解炉中部采出，进入移动床换热器，与石灰破碎单元产生的1mm-3mm的石灰块进行换热，换热后的低温荒煤气温度控制在110-140℃，之后再进入油水分离单元进行进一步降温和油、气、水分离及收集。
石灰经石灰破碎单元破碎筛分后，＜1mm的粉状石灰与快速热解炉底部出来的高温固体半焦和石灰一并进入CaC2反应器。1mm-3mm的块状石灰进入移动床换热器单元。块状石灰与800℃以上的高温荒煤气换热，回收800℃降至110-140℃的高温荒煤气显热。
由于石灰的主要成分为CaO，具有催化焦油二次裂解的作用，石灰在与高温荒煤气进行换热的同时吸附由800℃降至110-140℃冷凝的焦油，并进行部分二次催化裂解，裂解剩余部分焦油被石灰吸附后从快速热解炉下部侧壁进入炉内，进行二次高温催化裂解。
从快速热解炉底部排出的高温半焦和石灰与＜1mm的冷石灰混合后进入CaC2反应器，在1800℃以上发生化学反应生成CaC2和以CO为主的电石炉尾气。
由上述方案可知，本实用新型提供的电石的生产***及方法，通过块状石灰和高温荒煤气气换热，能够回收高温荒煤气显热，解决了传统电石冶炼过程中产生的荒煤气没有余热回收，而是直接水冷油气收集，热损失大，能效低。
本实用新型使热解单元与CaC2发生器进行能量耦合，除了上述高温荒煤气显热回收外，还可实现热解后固体物料的显热利用，降低CaC2合成反应的能耗，提高了***的能效，打破了传统电石冶炼过程中，热解单元和电石冶炼单元相对独立，两个单元没有能量耦合的工艺框架，解决了***能耗大的问题。
同时，本***可利用粉料原料进行电石的生产，克服了传统电石生产工艺对原料要求苛刻、高耗能、高污染、低效益等缺点。
下面结合具体实施例来说明本实用新型的技术方案。
下述实施例中所取工艺条件数值均为示例性的，其可取数值范围如前述说明书中所示。
实施例1
本***包含原料煤破碎单元、下行床热解炉、CaC2反应器、石灰破碎单元、移动床换热器单元和油水分离单元。原料煤破碎***、下行床热解炉、CaC2反应器依次连接；石灰破碎单元、移动床换热器单元、下行床热解炉下部依次连接；下行床热解炉中部、移动床换热器、油水分离单元依次连接。
将原料煤破碎至＜3mm送入快速热解炉，在820℃左右发生快速热解反应，生成高温荒煤气和800℃以上的高温半焦。高温荒煤气由快速热解炉中部采出，进入移动床换热器，与石灰破碎单元产生的1mm-3mm石灰进行换热，换热后的低温荒煤气温度控制在110℃左右，之后进入油水分离单元进行进一步降温和油、气、水分离及收集。
石灰经石灰破碎单元破碎筛分后，1mm-3mm的块状石灰进入移动床换热器单元，与800℃以上的高温荒煤气换热，回收800℃将至110℃荒煤气显热。＜1mm的粉状石灰与快速热解炉底部出来的高温固体半焦和石灰一并进入CaC2反应器。
由于石灰的主要成分为CaO，具有催化焦油二次裂解的作用，石灰在与高温荒煤气进行换热的同时吸附由800℃降至110℃冷凝的焦油，并进行部分二次催化裂解，裂解剩余部分焦油被石灰吸附后从快速热解炉下部侧壁进入炉内，进行二次高温催化裂解。
从快速热解炉底部排出的高温半焦和石灰与＜1mm的冷石灰混合后进入CaC2反应器，在1800℃以上发生化学反应生成CaC2和以CO为主的电石炉尾气。
实施例2
本***包含原料煤破碎单元、下行床热解炉、CaC2反应器、石灰破碎单元、移动床换热器单元和油水分离单元。原料煤破碎***、下行床热解炉、CaC2反应器依次连接；石灰破碎单元、移动床换热器单元、下行床热解炉下部依次连接；下行床热解炉中部、移动床换热器、油水分离单元依次连接。
将原料煤破碎至＜3mm送入快速热解炉，在850℃左右发生快速热解反应，生成高温荒煤气和800℃以上的高温半焦。高温荒煤气由快速热解炉中部采出，进入移动床换热器，与石灰破碎单元产生的1mm-3mm石灰进行换热，换热后的荒煤气温度控制在125℃左右，之后进入油水分离单元进行进一步降温和油水分离及收集。
石灰经石灰破碎单元破碎筛分后，1mm-3mm的块状石灰进入移动床换热器单元，与800℃以上的高温荒煤气换热，回收800℃将至125℃荒煤气显热。＜1mm的粉状石灰与快速热解炉底部出来的高温固体半焦和石灰一并进入CaC2反应器。
由于石灰的主要成分为CaO，具有催化焦油二次裂解的作用，石灰在与高温荒煤气进行换热的同时吸附由800℃降至125℃冷凝的焦油，并进行部分二次催化裂解，裂解剩余部分焦油被石灰吸附后从快速热解炉下部侧壁进入炉内，进行二次高温催化裂解。
从快速热解炉底部排出的高温半焦和石灰与＜1mm的冷石灰混合后进入CaC2反应器，在1800℃以上发生化学反应生成CaC2和以CO为主的电石炉尾气。
实施例3
本***包含原料煤破碎单元、下行床热解炉、CaC2反应器、石灰破碎单元、移动床换热器单元和油水分离单元。原料煤破碎***、下行床热解炉、CaC2反应器依次连接；石灰破碎单元、移动床换热器单元、下行床热解炉下部依次连接；下行床热解炉中部、移动床换热器、油水分离单元依次连接。
将原料煤破碎至＜3mm送入快速热解炉，在900℃左右发生快速热解反应，生成高温荒煤气和800℃以上的高温半焦。高温荒煤气由快速热解炉中部采出，进入移动床换热器，与石灰破碎单元产生的1mm-3mm石灰进行换热，换热后的荒煤气温度控制在140℃左右，之后进入油水分离单元进行进一步降温和油水分离及收集。
石灰经石灰破碎单元破碎筛分后，1mm-3mm的块状石灰进入移动床换热器单元，与800℃以上的高温荒煤气换热，回收800℃降至140℃荒煤气显热。＜1mm的粉状石灰与快速热解炉底部出来的高温固体半焦和石灰一并进入CaC2反应器。
由于石灰的主要成分为CaO，具有催化焦油二次裂解的作用，石灰在与高温荒煤气进行换热的同时吸附由800℃降至140℃冷凝的焦油，并进行部分二次催化裂解，裂解剩余部分焦油被石灰吸附后从快速热解炉下部侧壁进入炉内，进行二次高温催化裂解。
从快速热解炉底部排出的高温半焦和石灰与＜1mm的冷石灰混合后进入CaC2反应器，在1800℃以上发生化学反应生成CaC2和以CO为主的电石炉尾气。
由上述实施例可见，本实用新型的技术方案能有效利用热解高温固体的热值，有效利用高温荒煤气显热，能使用粉料原料生产电石，朝着资源与能量利用最大化的方向发展，对整个电石生产行业与社会环境都有着积极的作用。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (4)

1.一种高温荒煤气余热回收利用的电石的生产***，所述***包括原料煤破碎***、下行床热解炉、石灰破碎单元、CaC2反应器和移动床换热器单元，其中，
所述原料煤破碎***包括原料煤入口和煤出口，用于原料煤的破碎；
所述下行床热解炉包括位于其上部的煤入口、位于其中部的高温荒煤气出口、位于其下部的加热石灰上筛料入口和位于其底部的高温半焦与石灰出口，用于煤的热解；所述煤入口与所述原料煤破碎***的煤出口相连；
所述石灰破碎单元包括石灰入口、上筛料出口和下筛料出口，用于石灰的破碎与筛分；
所述移动床换热器单元包括石灰上筛料入口、高温荒煤气入口、低温荒煤气出口和加热石灰上筛料出口，用于石灰上筛料与热解炉高温荒煤气的换热；所述石灰上筛料入口与所述石灰破碎单元的上筛料出口相连，所述高温荒煤气入口与所述下行床热解炉的高温荒煤气出口相连；所述加热石灰上筛料出口与所述下行床热解炉的加热石灰上筛料入口相连；
所述CaC2反应器包括电石原料入口和电石料出口，用于冶炼合成电石产品；所述电石原料入口分别与所述下行床热解炉的高温半焦与石灰出口、所述石灰破碎单元的下筛料出口相连。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述移动床换热器单元包括原料仓，换热器、布袋除尘器；所述原料仓入口与所述石灰破碎单元的上筛料出口相连接；所述原料仓出口与所述换热器的固体物料入口相连接；所述换热器的固体物料出口与所述CaC2反应器的电石原料入口相连接；所述换热器的气体入口与所述下行床热解炉的高温荒煤气出口相连接；所述换热器的气体出口与所述布袋除尘器的气体入口相连接。
3.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述***还包括油水分离单元，其包括低温荒煤气入口、热解气出口和油水出口；所述低温荒煤气入口与所述移动床换热器单元的低温荒煤气出口相连。
4.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述***还包括混料仓，其设于所述CaC2反应器之前，包括石灰下筛料入口、高温半焦与石灰入口和混合物料出口；所述石灰下筛料入口与所述石灰破碎单元的下筛料出口相连，所述高温半焦与石灰入口与所述下行床热解炉的高温半焦与石灰出口相连，所述混合物料出口与所述CaC2反应器的电石原料入口相连。
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