[发明专利]一种生产电石的联合反应器及方法

说明书

本发明提供了一种生产电石的联合反应器及生产方法，反应器包括上炉和下炉，所述上炉的底部设置有落料筒，该落料筒深入到下炉炉膛内，所述上炉的顶部设置有多通道喷口以供原料煤和氧气进入到上炉内进行反应；所述下炉安装有电极，该电极的安装位置保证三相电极的电弧区与上炉的落料区相切。该装置中煤粉和氧化钙经气流床反应器和电弧反应器两段反应生成电石，气流床反应器内的粉煤燃烧热提供反应所需的大部分热量，较现行的电弧炉大大减少了电能消耗，降低了生产成本。电弧反应器提供2200℃左右的高温稳定热源，使气流床反应器中未反应的原料反应完全，并对所得电石产品升温调质，如此可使产品品质高于常规氧热法产品，又回避了氧热法装置中高温段耐火材料易被氧化侵蚀的难题，使装置的投资降低寿命延长。

【技术领域】

本发明涉及一种制备电石的工艺及其专用反应器，具体涉及一种由气流床反应器与电弧反应器构成的联合反应器及生产方法。

【背景技术】

碳化钙(CaC₂)俗称电石，是有机合成工业重要的基础原料，在化学工业中占有重要的地位。工业上电石主要用来生产乙炔、氰胺化钙和钢铁脱硫剂等，其中由乙炔生产的PVC是其最主要的终端产品。我国电石产能长期位居世界第一，2014年底我国的电石产量达到2580万吨，同比增长12.9％。目前电石的工业生产全部采用电热法，其基本原理是块状含碳原料和块状氧化钙(粒度严格控制在3～20mm)在高温密闭电弧炉中(炉温超过2000℃)吸热反应生成熔融态的电石产品。

电热法发展至今已经有了一百多年的历史，其间技术经过了多次重大改进，比如密闭型电石炉的发明、空心电极技术的引入以及自动控制技术的广泛应用等，使整个电热法工艺过程日趋成熟。但目前该工艺的产品吨电耗仍在3500kWh左右，电力成本接近总成本的50％，同时电弧炉法只能使用块状的氧化钙和焦炭原料，造成占比近20％的粉状原料的浪费。另外电弧炉还存在结构复杂、难以放大等问题，导致了该技术的建设投入和运行成本都非常高。在石油价格下降后，电石法PVC路线相对石油乙烯PVC路线的经济性将大大降低。但我国“富煤少油”的资源秉赋以及煤炭与水资源逆向分布的现实情况，又使得石油和煤制烯烃PVC路线难以完全替代电石法PVC，因此我国对提升电石工艺经济性具有很强烈的需求。

要解决现有电石行业“高成本、高能耗、高污染”的问题，就需要对现有的电热法电石工艺进行技术创新。氧热法电石工艺一直是国内外的研究热点，希望通过煤炭燃烧产生的热量取代电弧放出的热量供给电石合成反应。早在六七十年代德国和朝鲜就已经开展了全焦竖炉氧热法生产电石的中试试验，但因为反应速率低及焦炭耗量太大等原因，其成本还高于电弧法，在原油价格下降后便停止了生产。国内对氧热法电石工艺和装备的研究也多有报道。CN201210569784.0和CN201220723905.8公布了一种粉状原料在气流床中氧热法生产电石和合成气的方法与装置，其所述电石反应器由上部的预热室、中部的气化室和下部的反应室构成。其具体流程是将经磨煤和干燥的含碳原料与含钙原料由进料口送入，在预热室中含碳原料和含钙原料充分预热，进入气化室后被煤粉和富氧空气混合燃烧的热量进一步加热升温，最后在反应室中煤粉进一步与氧气混合燃烧产生2000℃左右的高温，使剩余部分的含碳原料与氧化钙在高温下反应完全。从已知的文献分析可知，氧热法电石工艺开发中有很多难点，包括如何提供温度达到2000℃的稳定可靠热源及相应的耐火材料，如何让粉状含碳、含钙原料充分接触反应等。

为了解决传统电热法粉状原料无法利用与生产电耗大的缺点，以及回避氧热法需要寻求高温热源与耐火材料的困难，实有必要提供一种可以解决以上技术问题的技术方案。

【发明内容】

为解决以上技术问题，本发明提供了一种生产电石的联合反应器及生产方法，通过上炉实现利用粉状原料生产电石，同时提供绝大部分的反应热量，大大降低了电弧炉中电热的供给量。利用下炉将反应物料进一步加热使物料反应完全，保证了产品质量。