本實用新型總地涉及電石冶煉，具體涉及一種煤氣化和電石冶煉耦合的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：煤的焦化、氣化和合成電石，為有機化工工業(yè)提供了豐富的粗苯、焦油、焦爐氣、合成氣和乙炔。目前，煤焦化投資成本高、產(chǎn)品精制不足、產(chǎn)品附加值不高；煤氣化技術(shù)進步緩慢、效率低、規(guī)模小、產(chǎn)業(yè)化程度低。相比之下，電石乙炔工藝路線簡單，產(chǎn)品附加值高、經(jīng)濟效益好，已經(jīng)實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，是一種比較有發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵜杭夹g(shù)和煤化工的途徑。電石乙炔可以用來合成苯、橡膠、聚氯乙烯、聚乙炔等有機產(chǎn)品。與石油乙烯路線相比，電石乙炔的原料來源廣泛、價格低廉、設(shè)備投資低，乙炔比乙烯活性高，更利于有機合成反應(yīng)進行。目前，電石合成方法主要是電熱法，該方法借助電弧爐將電能轉(zhuǎn)化為熱能，加熱熔融石灰和碳素原料焦炭發(fā)生化合反應(yīng)制取電石。電熱法雖然歷史悠久，但仍存在高能耗、高污染的缺點。電石合成反應(yīng)是一個固相吸熱反應(yīng)，原料傳質(zhì)、傳熱效率低，化學(xué)動力學(xué)過程時間長，因而需要高溫(2000-2200℃)加熱和高活性的焦炭作為原料。2000-2200℃的加熱條件需要大量的能量，對設(shè)備的耐熱性能要求高，增加了投資成本和能耗。焦炭一般由煤的焦化得到，該過程流程長，有機碳損耗高、電耗高、環(huán)境污染嚴重。為了提高石灰-電石共熔速度和產(chǎn)品中電石的含量，實際操作中一般要使石灰過量20％(質(zhì)量分數(shù))，增加了物耗和能耗。副產(chǎn)物一氧化碳逸出反應(yīng)體系帶走了大量的熱量，造成能量損失。提高電石爐的電效率和熱效率是目前降低電石生產(chǎn)中的電耗、提高能量利用率的兩大對策，科研工作者提出了一系列解決措施和方案。但是由于電熱法工藝基于石灰與焦炭直接反應(yīng)生成電石這一固相吸熱反應(yīng)，無論如何提高電石爐的電效率和熱效率，都無法改變該工藝高能耗、高物耗、高污染的現(xiàn)狀。為了提高電石生產(chǎn)能量、實現(xiàn)電石生產(chǎn)的綠色化和可持續(xù)發(fā)展，必須改革電熱法合成路線，采用新的電石合成工藝和合成方法。在煤溫和氣化過程中，副產(chǎn)品半焦要占到整個反應(yīng)產(chǎn)物的約60％-90％(質(zhì)量百分比)。如何經(jīng)濟、有效、合理的利用半焦將決定整個煤溫和氣化過程的經(jīng)濟性和實現(xiàn)該過程工業(yè)化的可能性。煤溫和氣化所得半焦的性質(zhì)主要取決于煤種、灰含量和形成半焦的反應(yīng)條件等。下行床氣化類似于氣流床氣化，煤粉自反應(yīng)爐頂部由煤粉輸送系統(tǒng)送入，氣化劑由反應(yīng)爐頂部通入，氣化劑與煤粉并行向下運動并進行接觸反應(yīng)，一般煤粉及氣化劑在反應(yīng)系統(tǒng)中停留數(shù)秒的時間。下行床溫和氣化由于氣化溫度較低、煤粉在氣化爐中停留時間較短、碳轉(zhuǎn)化率相對較低，氣化殘渣含有大量未反應(yīng)的碳，尤其單獨以水蒸氣為氣化劑在950℃的低溫下進行氣化生產(chǎn)富氫合成氣后的固體產(chǎn)物氣化半焦(氣化后殘渣)仍含有60％的碳，目前對于這些氣化半焦一般進行燃燒發(fā)電，資源利用效率較低。迫切需要開發(fā)一種高值化的利用工藝，以提高資源的利用水平。技術(shù)實現(xiàn)要素：為了解決上述問題，本實用新型提供了一種煤氣化和電石冶煉耦合的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括下行床氣化爐、預(yù)熱器、混合裝置、成型裝置和電石爐；所述下行床氣化爐包括煤入口、氣化劑入口、煤氣出口和半焦出口；所述混合裝置包括半焦入口、熱CaO入口、粘結(jié)劑入口和混合料出口，所述半焦入口與所述下行床氣化爐的半焦出口相連；所述成型裝置包括混合料入口和型料出口，所述混合料入口與所述混合裝置的混合料出口相連；所述電石爐包括型料入口、高溫電石爐氣出口和液態(tài)電石出口，所述型料入口與所述成型裝置的型料出口相連。在本實用新型的一個實施方案中，所述還包括預(yù)熱器，所述預(yù)熱器包括CaO入口、高溫電石爐氣入口、熱CaO出口和低溫電石爐氣出口；所述電石爐還包括高溫電石爐氣出口；所述高溫電石爐氣出口與所述高溫電石爐氣入口相連，所述熱CaO出口與所述混合裝置的熱CaO入口相連。在本實用新型的一個實施方案中，所述下行床氣化爐還包括催化劑入口。本實用新型將煤氣化和電石冶煉技術(shù)相耦合，解決了煤氣化后產(chǎn)生的大量粉狀半焦難以處理的問題，提高了粉狀半焦的利用價值。此外，本實用新型所有的設(shè)備均是在保溫、密閉及阻燃的條件下工作的，物料在各個設(shè)備間的輸送也均是在保溫及阻燃的條件下進行的，充分了利用了氣化及電石冶煉的高溫顯熱，極大地降低了損耗，節(jié)約了能源。附圖說明圖1為本實用新型實施例中的一種煤氣化和電石冶煉耦合的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本實用新型的方案以及其各個方面的優(yōu)點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本實用新型的限制。參見圖1，本實用新型提供的一種煤氣化和電石冶煉耦合的系統(tǒng)包括：下行床氣化爐1、混合裝置2、成型裝置3、電石爐4和預(yù)熱器5。其中，下行床氣化爐1包括煤入口101、氣化劑入口102、煤氣出口103和半焦出口。下行床氣化爐1用于將煤低溫溫和氣化，制備煤氣。此外，還可在下行床氣化爐1設(shè)置催化劑入口，用于往下行床氣化爐1添加催化劑，以提高煤氣化的效果。混合裝置2包括半焦入口、熱CaO入口、粘結(jié)劑入口201和混合料出口，半焦入口與下行床氣化爐1的半焦出口相連。混合裝置2用于混合粉狀半焦、CaO和粘結(jié)劑。成型裝置3包括混合料入口和型料出口，述混合料入口與混合裝置2的混合料出口相連。成型裝置3用于將從混合裝置2排出的混合料壓制成型。電石爐4包括型料入口、高溫電石爐氣出口和液態(tài)電石出口401，型料入口與成型裝置3的型料出口相連。電石爐4用于冶煉從成型裝置3中排出的型料，以制備電石。預(yù)熱器5包括CaO入口501、高溫電石爐氣入口、熱CaO出口和低溫電石爐氣出口502，高溫電石爐氣入口與電石爐4的高溫電石爐氣入口相連，熱CaO出口與混合裝置2的熱CaO入口相連。預(yù)熱器5并是不系統(tǒng)的必備設(shè)備，預(yù)熱器5用從電石爐4中排出的高溫電石爐氣預(yù)熱CaO，以充分利用系統(tǒng)熱量，減少能源的損耗。當然，從電石爐4中排出的高溫電石爐氣也可另做他用，CaO也可不經(jīng)過預(yù)熱，直接進入混合裝置2中與半焦和粘結(jié)劑進行混合，制備型料。本實用新型將煤氣化和電石冶煉技術(shù)相耦合，解決了煤氣化后產(chǎn)生的大量粉狀半焦難以處理的問題，提高了粉狀半焦的利用價值。此外，本實用新型所有的設(shè)備均是在保溫、密閉及阻燃的條件下工作的，物料在各個設(shè)備間的輸送也均是在保溫及阻燃的條件下進行的，充分了利用了氣化及電石冶煉的高溫顯熱，極大地降低了損耗，節(jié)約了能源。在煤氣化時，還可往下行床氣化爐1中通入催化劑，以提高煤氣化的效果。CaO在煤氣化過程中具有較好的催化作用，并兼具良好的固硫性能，在提高煤氣化的反應(yīng)速率的同時，能實現(xiàn)煤的潔凈轉(zhuǎn)化。此外，由于煤氣化后得到的粉狀半焦還需和CaO混合制備電石，因此，本實用新型中，優(yōu)選粉狀的CaO作為煤氣化的催化劑。下面參考具體實施例，對本實用新型進行說明。下述實施例中所取工藝條件數(shù)值均為示例性的，其可取數(shù)值范圍如前述
實用新型內(nèi)容中所示。下述實施例所用的檢測方法均為本行業(yè)常規(guī)的檢測方法。實施例1本實施例采用圖1所示的系統(tǒng)制備電石和煤氣，具體如下：準備原料：將水分含量為5wt％、揮發(fā)分含量為wt30％、灰分含量7wt％、灰熔點為1300℃的煤煤破碎，取選取粒徑≤0.5mm的煤粉；。將CaO破碎，選取粒徑≤0.5mm的粉狀CaO。煤氣化：將1000kg煤粉送入下行床氣化爐1中，往下行床氣化爐1通入800kg水蒸氣。在1000℃下進行氣化，氣化得到半焦和煤氣，將煤氣收集。混合：將半焦、粉狀CaO和耐高溫復(fù)合粘結(jié)劑送入混合裝置2中，制備混合料。半焦、粉狀CaO和耐高溫復(fù)合粘結(jié)劑的質(zhì)量比為70:100:3。成型：將上述混合料送入成型裝置3中，制備成型料。電石冶煉：將上述成型料送入電石爐4中冶煉電石，冶煉溫度為1900℃。將電石冶煉過程中產(chǎn)生的高溫電石爐氣送入預(yù)熱器5中，用于預(yù)熱送入下行床氣化爐1中的粉狀CaO。上述所有裝置均進行了保溫處理，其內(nèi)部的工作環(huán)境均為阻燃環(huán)境。上述所有固體物料的輸送均在保溫及阻燃的條件下進行。成型料進入電石爐時的溫度與其從氣化爐排出的溫度相差≤100℃。產(chǎn)物的產(chǎn)量及各裝置某些產(chǎn)物出口的溫度請見表1。實施例2本實施例采用圖1所示的系統(tǒng)制備電石和煤氣，具體如下：準備原料：將水分含量為8wt％、揮發(fā)分含量為35wt％、灰分含量5wt％、灰熔點為1100℃的煤破碎，取選取粒徑≤0.1mm的煤粉。將CaO破碎，選取粒徑≤0.1mm的粉狀CaO。煤氣化：將1000kg煤粉送入下行床氣化爐1中，往里面通入960kg水蒸氣。再往下行床氣化爐1中加入67kg粉狀CaO。在950℃下進行氣化，氣化得到半焦和煤氣，將煤氣收集。混合：將半焦、粉狀CaO和粘結(jié)劑送入混合裝置2中，制備混合料。半焦、粉狀CaO和耐高溫復(fù)合粘結(jié)劑的質(zhì)量比為60:100:2。成型：將上述混合料送入成型裝置3中，制備成型料。電石冶煉：將上述成型料送入電石爐4中冶煉電石，冶煉溫度為1950℃。將電石冶煉過程中產(chǎn)生的高溫電石爐氣送入預(yù)熱器5中，用于預(yù)熱送入下行床氣化爐1中的粉狀CaO。上述所有裝置均進行了保溫處理，其內(nèi)部的工作環(huán)境均為阻燃環(huán)境。上述所有固體物料的輸送均在保溫及阻燃的條件下進行。成型料進入電石爐時的溫度與其從氣化爐排出的溫度相差≤100℃。產(chǎn)物的產(chǎn)量及各裝置某些產(chǎn)物出口的溫度請見表1。實施例3本實施例采用圖1所示的系統(tǒng)制備電石和煤氣，具體如下：準備原料：將水分含量為6wt％、揮發(fā)分含量為36wt％、灰分含量6wt％、灰熔點為1200℃的煤煤破碎，取選取粒徑≤0.3mm的煤粉。將CaO破碎，選取粒徑≤0.3mm的粉狀CaO。煤氣化：將1000kg煤粉送入下行床氣化爐1中，往里面通入700kg水蒸氣。再往下行床氣化爐1中加入40kg粉狀CaO。在850℃下進行氣化，氣化得到半焦和煤氣，將煤氣收集?；旌希簩虢?、粉狀CaO和粘結(jié)劑送入混合裝置2中，制備混合料。半焦、粉狀CaO和粘結(jié)劑的質(zhì)量比為65:100:1.5。成型：將上述混合料送入成型裝置3中，制備成型料。電石冶煉：將上述成型料送入電石爐4中冶煉電石，冶煉溫度為2100℃。將電石冶煉過程中產(chǎn)生的高溫電石爐氣送入預(yù)熱器5中，用于預(yù)熱送入下行床氣化爐1中的粉狀CaO。上述所有裝置均進行了保溫處理，其內(nèi)部的工作環(huán)境均為阻燃環(huán)境。上述所有固體物料的輸送均在保溫及阻燃的條件下進行。成型料進入電石爐時的溫度與其從氣化爐排出的溫度相差≤100℃。產(chǎn)物的產(chǎn)量及各裝置某些產(chǎn)物出口的溫度請見表1。表1各實施例產(chǎn)物及各裝置某些產(chǎn)物出口的溫度實施例1實施例2實施例3煤氣/m3469694637半焦/kg573612596電石/kg812890847半焦出口/℃989939841混合料出口/℃922846778型料出口/℃901803759高溫電石爐氣出口/℃178918061851熱CaO出口/℃843844850從表1可以看出，由于對所有裝置均進行了保溫處理，固體物料在輸送過程中也均在采用了保溫處理，充分利用了半焦和電石爐氣的高溫顯熱，極大的降低了損耗，節(jié)約了能源。此外，從表1還可以看出，實施例2和實施例3中煤氣化的效果明顯比實施例1好，說明加在氣化中加入催化劑有明顯改善煤氣化的效果。綜上，本實用新型將煤氣化和電石冶煉技術(shù)相耦合，解決了煤氣化后產(chǎn)生的大量粉狀半焦難以處理的問題，提高了粉狀半焦的利用價值。此外，本實用新型所有的設(shè)備均是在保溫、密閉及阻燃的條件下工作的，物料在各個設(shè)備間的輸送也均是在保溫及阻燃的條件下進行的，充分了利用了氣化及電石冶煉的高溫顯熱，極大地降低了損耗，節(jié)約了能源。最后應(yīng)說明的是：顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍之中。當前第1頁1 2 3