[发明专利]一种煤基电石制乙炔的方法和系统

说明书

技术领域

本发明属于煤化工技术领域。更具体地涉及一种煤基电石制乙炔同时联产一氧化碳的方法和系统。

背景技术

我国的能源结构具有富煤贫油少气特点，大力发展煤化工是我国可持续发展政策的重要技术措施。煤基电石制乙炔是我国煤化工的重要组成部分，为有机化工工业提供了乙炔原料。传统煤基电石制乙炔是由煤通过合成电石再生产乙炔。目前我国的工业电石生产技术采用的是电弧加热法，生产的电石为液态熔融相，对于液态电石需要经过电石锅冷却、脱模、破碎等程序，工艺复杂，粉尘污染严重。此外，生成的电石中含有多杂质，生成的电石经过高温熔融的转相过程，物料结构比较紧密，需要对电石进行破碎处理，才能进入乙炔合成工序，这样不但造成粉尘污染严重，而且此过程中电石暴露在空气中，易有乙炔生成，这样不仅造成环境污染，而且容易引起爆炸危险。总之，工业上煤基电石制乙炔煤电石乙炔法存在着工艺流程长，能耗高、污染严重等问题。由煤粉经电石生产乙炔对传统的煤一炼焦一电石一乙炔的复杂工艺路线提出了挑战。

因此，本领域迫切需要提供一种降温节能、工艺简单、绿色环保的煤基电石制乙炔制备方法。

发明内容

本发明针对现有技术路线的不足之处，旨在提供一种由煤基电石制取乙炔并联产一氧化碳的工艺，该工艺以煤为原料，通过微波电石炉加热冶炼生成固态电石，将生成的固态电石送入乙炔发生器中与水进行反应，生成的乙炔气经过净化装置得到纯净的乙炔气。该过程中同时联产高纯度的一氧化碳。

在本发明的第一方面，提供了一种煤基电石制乙炔的方法，所述方法包括步骤：

(1)将含有煤和钙源的混合成型物料进行微波加热，反应得到固态电石；所述成型物料是将粒度30-1000纳米的含有煤和钙源的混合物经成型处理而得；和

(2)使生成的固态电石在乙炔发生器中与水接触，经水解反应得到乙炔气体。

在另一优选例中，所述煤为粒径小于5厘米的煤粉；所述钙源选自生石灰或石灰石(方解石)，为粒径小于5厘米的粉末。

在另一优选例中，所述含有煤和钙源的混合物中煤粉和钙源粉末的摩尔比(以碳、钙元素计)为2-4:1。

在另一优选例中，所述成型处理是将含有煤和钙源的混合物或与粘结剂混合均匀后压制成型；粘结剂的加入量为2-25％；所述粘结剂选自下述的一种或两种以上：焦油、煤油、柴油、糖、面粉、淀粉、水。

在另一优选例中，所述微波加热温度为1400-2000℃，反应压力为0.03-1.1atm，反应时间30-180min。

在另一优选例中，所述步骤(1)在得到固态电石的同时得到一氧化碳含量大于95％的气体。

在另一优选例中，步骤(2)中所述固态电石不经破碎工序，而直接在乙炔发生器中与水反应得到乙炔气体。

在本发明的第二方面，提供了一种可实现如上所述的本发明提供的方法的系统，所述系统包括粉碎制粉单元、物料塑型成型单元、电石生成单元、乙炔生成单元和一氧化碳联产单元。

据此，本发明提供了一种降温节能、工艺简单、绿色环保的煤基电石制乙炔制备方法。

附图说明

图1是制备固态电石的方法示意图。

图2是煤基电石制乙炔联产一氧化碳系统工艺流程图。

具体实施方式

发明人经过广泛而深入的研究，发现将含有煤和钙源的混合物细化为纳米级的粉末后，经成型处理，获得的成型物料使用微波加热冶炼可以获得固态电石，同时联产高纯度一氧化碳；所获得的固态电石不经粉碎工艺便能直接发气生产乙炔。在此基础上，完成了本发明。

具体地，本发明提供的利用煤基电石制取乙炔的方法包括步骤：

第一步，物料成型

首先将原料煤和钙源进行破碎处理，然后按比例充分混合后进行超细化研磨得到超细粉料，超细粉料进行成型处理，得到一定粒度和形状的成型物料。

第二步，电石合成

将成型后的物料置于微波电石炉中进行加热冶炼，得到高纯度的固态电石，并联产高纯度的一氧化碳气体。

第三步，乙炔合成

将第二步中生成的固态电石送入乙炔发生器中与水进行反应，电石与水接触水解后获得乙炔气体。

上述第一步中所述的原料煤选自下述的一种或两种以上：无烟煤、褐煤、长焰煤、焦煤、冶金焦、石油焦和兰炭，经破碎和筛分至粒径小于5厘米，获得原料煤粉末；所述的钙源选自生石灰或石灰石(方解石)，经破碎和筛分，获得粒径小于5厘米的钙源粉末。