一种电石渣生产电石的系统及方法
【专利摘要】本发明涉及一种电石渣生产电石的系统及方法。所述系统包括依序设置的净化单元、干燥输送单元、离心单元、煅烧单元和电石单元，其中，净化单元包括碳化单元和压滤单元，压滤单元的碳化固体浆入口与碳化单元的碳化固体浆出口相连，压滤单元的碳化固体出口与干燥输送单元的入口相连；离心单元的离心碳化固体入口与干燥输送单元的出口相连；煅烧单元的煅烧碳化固体入口与离心碳化固体出口相连；电石单元的氧化钙粉入口与煅烧单元的氧化钙粉出口相连。本发明利用上述系统生产电石的方法，通过向电石渣浆中通入含CO2气体，净化了电石渣浆。本发明既能解决电石渣的处理较难的问题，又从根本上实现了电石的低成本、低污染的生产途径。
【专利说明】
一种电石渣生产电石的系统及方法
技术领域
[0001]本发明主要涉及一种生产电石的系统及方法，尤其涉及一种电石渣生产电石的系统及方法。
【背景技术】
[0002]电石渣是电石水解生产乙炔所产生的残余物，其中的水分含量在60-80%，有效成分主要是氢氧化钙，还含有氧化镁、氧化铝、硅铁等固体杂质以及溶解在水溶液中的少量乙炔、硫化氢及磷化氢等气体。据统计，年生产20万吨PVC的生产厂排放电石渣浆达360万吨/年，数量巨大，且废渣浆散发恶臭气味，对周围环境产生了恶劣的影响。目前，电石渣的应用主要集中在水泥生产、脱硫技术、建筑材料的生产等行业中。但因为电石渣中存在较多的杂质，且含水量高，因此电石渣的利用率较低，不足电石渣总量的50%，因而仍有大量的电石渣作为废弃物存在。
[0003]与此同时，电石生产过程需要大量的优质块状石灰石，每年需开采数十亿吨石灰石，对生态环境造成一定程度的破坏。同时，电石生产所需碳源仍以高品质块状焦炭为主，其价格较贵，且存在同样需求焦炭碳源的钢铁、火电等行业，因而使得焦炭碳源成本更高。
[0004]因此，若能将电石渣回收，通过一定的技术处理，使之满足电石生产工艺对原料的要求，并将其与作为碳源的焦粉混合来生产电石，则可实现电石-电石渣-电石的循环利用，不仅减少了电石行业对石灰石的需求，也解决了电石渣的处理较难的问题，而焦粉相较焦炭更廉价易得，因而可实现电石产业低成本、低污染的生产途径。
[0005]在一些现有技术中，仍存在以下问题:
[0006]电石渣粉的改性剂采用强酸和酸式盐，该类改性剂在电石渣内掺入新的杂质，使得电石渣与酸及酸式盐的混合比较困难；
[0007]有机粘结剂的加入量较大，成本较高，与物料的混合比较困难，实际操作难度很大，几乎无法实现工业化；
[0008]煅烧阶段以惰性气体为载体，热解产生的焦油和热解气与惰性气体混合，品质较差，直接排放存在严重的环境污染问题。
[0009]在现有技术中，还有一些其它电石渣的回收方法，把电石渣作为电石生产的原料，但是只是对电石渣进行简单的烘干煅烧，未对电石渣中的杂质进行处理，因此得到的电石品质较差。
[0010]因此，针对上述问题，有必要提供一种利用电石渣生产电石的技术，既能净化电石渣，使得电石渣的成分充分满足电石生产的要求，又能直接有效利用焦粉，缩短工艺流程，降低工艺成本，降低电石生产能耗。
【发明内容】
[0011]针对上述问题，本发明旨在提供一种电石渣生产电石的系统及方法，该系统及方法的目的是解决电石渣作为生产电石原料所存在杂质较多的问题，同时使得工艺流程缩短，工艺成本降低，电石生产能耗降低。
[0012]本发明提供的电石渣生产电石的系统包括:依序设置的净化单元、干燥输送单元、离心单元、煅烧单元和电石单元，其中，所述净化单元包括碳化单元和压滤单元，所述碳化单元包括电石渣入口、循环水入口、co2入口以及碳化固体浆出口 ；所述压滤单元包括碳化固体浆入口和碳化固体出口，所述压滤单元的碳化固体浆入口与所述碳化单元的碳化固体楽出口相连，所述压滤单元的碳化固体出口与所述干燥输送单元的入口相连;所述离心单元包括离心碳化固体入口和离心碳化固体出口，所述离心碳化固体入口与所述干燥输送单元的出口相连;所述煅烧单元包括煅烧碳化固体入口和氧化钙粉出口，所述煅烧碳化固体入口与所述离心碳化固体出口相连;所述电石单元包括氧化钙粉入口、焦粉入口、含氧气体入口、电石炉气出口以及电石出口 ；所述氧化钙粉入口与所述煅烧单元的氧化钙粉出口相连。
[00?3] 进一步地，所述系统还可包括预处理单元，所述预处理单元包括依次相连的电石渣破碎装置、电石渣中间储仓和电石渣螺旋输送装置;所述电石渣螺旋输送装置的出口与所述碳化单元的电石渣入口相连。
[0014]进一步地，所述系统还可包括乙炔单元，所述乙炔单元包括电石入口、水入口、乙炔出口以及电石渣出口，所述电石入口与所述电石单元的电石出口相连;所述电石渣出口与所述碳化单元的电石渣入口相连。
[0015]进一步地，所述系统还可包括电石渣池，所述电石渣池的入口与所述乙炔单元的电石渣出口相连，所述电石渣池的出口与所述预处理单元的电石渣破碎装置相连。
[0016]进一步地，上述系统中，所述煅烧单元还包括烟气回收口，所述烟气回收口与所述干燥输送单元的干燥介质入口相连。
[0017]本发明还提供一种利用上述系统生产电石的方法，包括以下步骤:
[0018]将〈1_的电石渣置于所述碳化单元中加水搅拌，形成电石渣浆；
[0019]向所述的碳化单元中的所述电石渣浆中通入含CO2气体，以便降低所述电石渣浆中的S、P含量及分离氧化镁，得到碳化固体浆；
[0020]将净化得到的所述碳化固体浆输送至所述压滤单元中，挤压以初步除水，得到碳化固体；
[0021]通过所述干燥输送单元将所述碳化固体输送到所述离心单元;输送的同时对所述碳化固体进行干燥，得到干燥碳化固体；
[0022]将所述干燥碳化固体在所述离心单元通过离心分离除去氧化铁杂质，得到离心碳化固体；
[0023]将离心分离得到的所述离心碳化固体送入所述煅烧单元内进行煅烧，得到生石灰粉；
[0024]将煅烧所得的所述生石灰粉投入所述电石单元，在所述电石单元内加入焦粉，并使所述生石灰粉与焦粉混合，通过氧热法生成电石。
[0025]进一步地，所述方法还可包括步骤:
[0026]通过所述电石渣破碎装置将块状电石渣破碎至〈1_，并把破碎的电石渣置于所述电石渣中间储仓，由所述电石渣螺旋输送装置将所述破碎的电石渣输送到所述净化单元。
[0027]上述方法中，所述电石渣浆的含固量为8.0_25wt%。
[0028]上述方法中，在所述电石渣浆中通入所述含CO2气体后，所述电石渣浆的pH调节为8-11;所述含CO2气体中CO2的体积浓度为15-27%。
[0029]进一步地，所述方法还可包括步骤:
[0030]将所述生成的电石采用干法电石乙炔生产方法生成乙炔和电石渣，并将所述电石渣输送到所述碳化单元或所述电石渣池。
[0031]根据本发明的上述技术方案，既净化了电石渣，使得电石渣的成分充分满足电石生产的要求，又直接有效地利用了焦粉，缩短了工艺流程，降低了工艺成本，同时降低了电石生产能耗。
【附图说明】
[0032]图1是本发明电石渣生产电石的结构简图及工艺流程图；
[0033]图2是本发明电石渣生产电石的系统一实施例的示意图；以及
[0034]图3是本发明电石渣生产电石的系统另一实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0035]以下结合附图和实施例，对本发明的【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发明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，而不是对本发明的限制。
[0036]如图1所示为本发明的电石渣生产电石的结构简图及工艺流程图，本发明的技术方案是:将电石渣通过预处理后(该预处理根据电石渣的性质而定，不是必须设置)，制得一定浓度的电石渣浆，然后从电石渣浆底部鼓泡通入CO2，使电石渣中的磷化钙、硫化钙等分解为磷化氢、硫化氢等气体从电石渣中逸出，从而降低电石渣中的S、P含量；同时，电石渣中的氧化镁在碳酸的作用下会反应产生溶于水的碳酸氢钠，进入水溶液，而溶解度较小的碳酸钙仍以固体形式存在，从而达到分离氧化镁的效果，到此完成电石渣的净化程序;净化后的电石渣经干燥去除一部分水分后，进行离心分离，利用各氧化物密度的差异，进一步去除电石渣中的氧化铝及氧化铁，得到有效成分碳酸钙;经离心分离得到的碳酸钙在石灰窑中煅烧，产生氧化钙粉;氧化钙粉与焦粉在电石处理单元混合，通过氧热法制备电石；电石能进一步得到乙炔和电石渣，而电石渣可再循环用于生产电石，整个过程形成闭路循环，能极大地提高原料的利用率，减少固废排放，在保护环境的同时能降低生产成本。
[0037]其中，本发明所述的氧热法，是指利用富氧或纯氧和部分粉煤燃烧放出的热量，使剩余粉煤和粉状氧化钙发生反应生成电石。
[0038]具体地，如图2所示，公开了本发明电石渣生产电石的系统的实施例，在本实施例中，电石渣生产电石的系统包括预处理单元1、碳化单元2、压滤单元3、干燥输送单元4、离心单元5、煅烧单元6、电石单元7、乙炔单元8组成，其中预处理单元I不是必要装置，碳化单元2和压滤单元3可总地隶属于净化单元，乙炔单元8也不是必要装置，均可视现场要求而决定是否增加在系统中。
[0039]电石渣生产电石的预处理单元I包括电石渣破碎装置11、电石渣中间储仓12、电石渣螺旋输送装置13;所述电石渣破碎装置11、电石渣中间储仓12和电石渣螺旋输送装置13依次相连。当电石渣为较大块状时，会用到该预处理单元I。电石渣破碎装置11用于破碎电石渣，电石渣中间储仓12用于存储破碎后的电石渣，电石渣螺旋输送装置13用于把破碎的电石渣运往碳化单元2。
[0040]结合图1，碳化单元2—般为塔式反应器，包括设置在反应容器上的电石渣入口 21、循环水入口 22、CO2入口 23、CO2出口 24、溢流液出口 25以及碳化固体浆出口 26。在此处容器中的所述碳化固体浆的主要成分是碳酸钙，并混杂水溶性的碳酸氢镁及其他杂质的氧化物；所述电石渣入口21与电石渣螺旋输送装置13相连。在该单元中，先制得一定浓度的电石渣浆，然后从电石渣浆底部鼓泡通入CO2，对电石渣进行净化。
[0041]压滤单元3—般为板式过滤器，包括设置在其上的碳化固体浆入口31、滤液出口 32以及碳化固体出口 33;所述碳化固体浆入口 31与碳化固体浆出口 26相连;所述碳化固体出口 33与干燥输送单元4的入口相连。在此单元中初步去除电石渣楽中的一部分水分。
[0042]干燥输送单元4为传送带，干燥输送单元4的作用是将压滤单元3所得的碳化固体输送到离心单元5，并在输送过程中对碳化固体进行干燥，所用干燥介质来自于煅烧单元6所产生的烟气，且与传送带的传输方向相反。即碳化固体在传送带上传输，从煅烧单元6输来的烟气喷出口正对着传输带上的碳化固体，气体从上往下流动，碳化固体从下往斜上运动，使得碳化固体边传输边干燥。
[0043]离心单元5为离心机，包括设置在装置上的干燥后离心碳化固体入口 51和离心后的离心碳化固体出口 52以及杂质出口 53;所述离心碳化固体入口 51与干燥输送单元4的出口相连。在该单元中进一步去除电石渣中的氧化铝及氧化铁，得到有效成分碳酸钙。
[0044]煅烧单元6为石灰窑，包括设置在装置上的煅烧碳化固体入口61、加热介质入口62、烟气回收口 63以及煅烧后氧化钙粉出口 64;所述煅烧碳化固体入口 61与离心碳化固体出口 52相连。在此单元中经离心分离得到的碳酸钙在石灰窑中煅烧，产生氧化钙粉。
[0045]电石单元7为密闭式电石炉，包括煅烧后氧化钙粉入口71、焦粉入口 72、含氧气体入口 73、电石炉气出口 74以及电石出口 75;所述氧化钙粉入口 71与煅烧单元氧化钙粉出口64相连；电石炉气出口 74与煅烧单元加热介质入口 62相连。在该单元中通过氧热法制备电石O
[0046]如图2所示，上述系统还可包括电石渣池9。乙炔单元8为乙炔发生装置，包括电石入口 81、水入口 82、乙炔出口 83、溢流口 84以及电石渣出口 85;所述电石入口 81与电石单元的电石出口75相连；当电石渣在所述电石渣池9中存放过久，电石渣会形成大块，需经预处理单元I对其进行破碎处理，因而所述电石渣出口 85可依次与电石渣池9和预处理单元I的电石渣破碎装置11相连，或者，经乙炔单元8出来的电石渣直接送往碳化单元2进行净化处理，如图3所示，此时电石渣出口 85与碳化单元2的电石渣入口 21相连。
[0047]本发明的电石渣生产电石的方法包括以下步骤:
[0048]第一步:电石渣预处理，该步骤根据所用电石渣的性质决定:当电石渣存放时间较长，呈结块状，则须先通过电石渣破碎装置11将其破碎至〈1mm，并置于电石渣中间储仓12内，并通过螺旋输送装置输送到碳化单元2，加水搅拌；当电石渣为含水量较大的电石渣浆，则直接将其在碳化单元2中加水搅拌，形成一定含固量的电石渣浆;所述得到的电石渣浆的含固量为8.0-25wt%;
[0049]第二步:净化，在碳化单元2中向步骤一所述的电石渣楽中通入含C02气体，调节溶液的pH为8-11;所述含CO2气体为锅炉尾气或其他烟道气，CO2的体积浓度为15-27% ;
[0050]第三步:干燥，将净化得到的电石渣浆先在压滤单元3中经过挤压进行初步除水，挤压后电石渣中的水含量为40-60%;之后，在干燥输送单元4采用石灰窑所释放的烟气对电石渣进行干燥，干燥温度为150-200 °C ;
[0051]第四步:离心分离，根据碳酸钙与其他杂质密度的不同，将干燥后的电石渣在离心单元5通过离心分离装置进行分离，进一步除去其中的氧化铁等杂质；
[0052]第五步:煅烧:将最终得到的碳酸钙在煅烧单元6进行煅烧得到生石灰粉，煅烧温度为850-1000°C;煅烧所需加热介质为电石单元7产生的电石炉气；
[0053]第六步:生成电石，将煅烧所得的生石灰粉通过热送技术投入电石单元7的电石炉，并与同时送入的焦粉混合，氧热法生成电石;所用电石炉为气流床;所用含氧气氛为空气、高纯氧；电石生成温度为1750-2000°C;
[0054]第七步:生成乙炔和电石渣，在乙炔单元8采用目前较为成熟的干法电石乙炔技术生成乙炔和电石渣，生成的电石渣经前面所述的净化分离后，再一次作为电石生产原料，整个生产线路形成了循环的生产方式。当然此步骤也不是本发明技术方案的必要步骤，本发明技术方案中的电石渣可由其他地方直接运送而来。
[0055]需要说明的是，本文中“wt%”均指重量百分比。
[0056]由上述方案可知，本发明提供的电石渣和焦粉通过氧化法制备电石的方法，所用原料为电石渣和焦粉，均为工业剩余物，原料成本低;本发明的技术方案既解决了电石渣利用率低、随意堆放引起的环境问题，又利用合适的净化方法，极大的降低了电石渣中存在的氧化镁、氧化铁、氧化铝以及硫化钙、磷化钙等杂质，使得电石渣的成分满足电石生产的要求，而且电石渣净化处理得到的生石灰粉直接与快速热解得到的高温焦粉混合，通过氧热法制备电石，不仅省掉了制球工艺，缩短了工艺流程，降低了工艺成本，且能直接利用高温焦粉所携带热量，提高了热利用率，降低了电石生产能耗。
[0057]下面结合具体实施例来说明本发明的技术方案。
[0058]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。
[0059]实施例1
[0060]通过电石渣破碎装置11将已结块的电石渣块破碎至〈1mm存于电石渣中间储仓12，并通过电石渣螺旋输送装置13将其输送到碳化单元2内，加水搅拌，形成含固量约20被％的电石渣浆；向电石渣浆中通入⑶2体积浓度为25 %的锅炉尾气，调节电石渣浆的pH为8-11，将电石渣中的主要成分氢氧化钙碳化为碳酸钙，而杂质氧化镁反应成为水溶性的碳酸氢镁，碳化后固体经初步沉淀后送入压滤单元3，使其水含量降至40%以下，然后经干燥输送单元4将碳化后固体输送到离心单元5，并在输送过程中采用石灰窑产生的烟气进行干燥，干燥温度约150 °C ;干燥后的碳酸钙杂质混合物在离心分离机中分离，根据碳酸钙及氧化铝、氧化铁、氧化镁等间的差异可将碳酸钙中的氧化物杂质除去，得净化后碳酸钙固体，并入煅烧单元6的石灰窑煅烧，煅烧温度为950°C，得到电石生产原料生石灰粉;送入电石单元7的气流床的生石灰粉与同时加入的焦粉及含氧气体反应，在1850°C下产生电石;生成的电石在乙炔单元8的乙炔发生器内与水反应，得到乙炔及电石渣，生成的电石渣经前面所述的净化分离后，再一次作为电石生产原料，形成闭路循环。
[0061 ] 实施例2
[0062]乙炔单元8中产生的电石渣直接被输送到碳化单元2内，加水搅拌，形成含固量约15wt %的电石渣浆；向电石渣浆中通入通入CO2体积浓度为20%的锅炉尾气，调节电石渣浆的pH为8-11，将电石渣中的主要成分氢氧化钙碳化为碳酸钙，而杂质氧化镁反应成为水溶性的碳酸氢镁，碳化后固体经初步沉淀后送入压滤单元3，使其水含量降至60%左右，然后经干燥输送单元4将碳化后固体输送到离心单元5，并在输送过程中采用石灰窑产生的烟气进行干燥，干燥温度约200°C;干燥后的碳酸钙杂质混合物在离心分离机中分离，根据碳酸钙及氧化铝、氧化铁、氧化镁等间的差异可将碳酸钙中的氧化物杂质除去，得到净化后的碳酸钙固体，并入煅烧单元6的石灰窑煅烧，煅烧温度为850°C，得到电石生产原料生石灰粉；送入电石单元7的气流床的生石灰粉与同时加入的焦粉及含氧气体反应，在2000°C下产生电石；生成的电石在乙炔单元8内与水反应，得到乙炔及电石渣，生成的电石渣经前面所述的净化分离后，再一次作为电石生产原料，形成闭路循环。
[0063]由上述实施例可见，本发明的技术方案既净化了电石渣，使得电石渣的成分充分满足电石生产的要求，又直接有效地利用了焦粉，缩短了工艺流程，降低了工艺成本，同时降低了电石生产能耗。
[0064]最后应说明的是:显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，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发明的保护范围之中。
【主权项】
1.一种电石渣生产电石的系统，所述系统包括依序设置的净化单元、干燥输送单元、离心单元、煅烧单元和电石单元，其中， 所述净化单元包括碳化单元和压滤单元，所述碳化单元包括电石渣入口、循环水入口、CO2入口以及碳化固体浆出口；所述压滤单元包括碳化固体浆入口和碳化固体出口，所述压滤单元的碳化固体浆入口与所述碳化单元的碳化固体浆出口相连，所述压滤单元的碳化固体出口与所述干燥输送单元的入口相连； 所述离心单元包括离心碳化固体入口和离心碳化固体出口，所述离心碳化固体入口与所述干燥输送单元的出口相连； 所述煅烧单元包括煅烧碳化固体入口和氧化钙粉出口，所述煅烧碳化固体入口与所述离心碳化固体出口相连； 所述电石单元包括氧化钙粉入口、焦粉入口、含氧气体入口、电石炉气出口以及电石出口 ；所述氧化钙粉入口与所述煅烧单元的氧化钙粉出口相连。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括预处理单元，所述预处理单元包括依次相连的电石渣破碎装置、电石渣中间储仓和电石渣螺旋输送装置;所述电石渣螺旋输送装置的出口与所述碳化单元的电石渣入口相连。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括乙炔单元，所述乙炔单元包括电石入口、水入口、乙炔出口以及电石渣出口，所述电石入口与所述电石单元的电石出口相连;所述电石渣出口与所述碳化单元的电石渣入口相连。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括电石渣池和乙炔单元，所述乙炔单元包括电石入口、水入口、乙炔出口以及电石渣出口，所述电石入口与所述电石单元的电石出口相连;所述电石渣池的入口与所述乙炔单元的电石渣出口相连，所述电石渣池的出口与所述预处理单元的电石渣破碎装置相连。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述煅烧单元还包括烟气回收口，所述烟气回收口与所述干燥输送单元的干燥介质入口相连。6.—种利用权利要求1至5任一项所述系统生产电石的方法，包括以下步骤: 将〈Imm的电石渣置于所述碳化单元中加水搅拌，形成电石渣浆； 向所述的碳化单元中的所述电石渣浆中通入含CO2气体，以便降低所述电石渣浆中的S、P含量及分离氧化镁，得到碳化固体浆； 将净化得到的所述碳化固体浆输送至所述压滤单元中，挤压以初步除水，得到碳化固体； 通过所述干燥输送单元将所述碳化固体输送到所述离心单元;输送的同时对所述碳化固体进行干燥，得到干燥碳化固体； 将所述干燥碳化固体在所述离心单元通过离心分离除去氧化铁杂质，得到离心碳化固体； 将离心分离得到的所述离心碳化固体送入所述煅烧单元内进行煅烧，得到生石灰粉；将煅烧所得的所述生石灰粉投入所述电石单元，在所述电石单元内加入焦粉，并使所述生石灰粉与焦粉混合，通过氧热法生成电石。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤: 通过所述电石渣破碎装置将块状电石渣破碎至〈1mm，并把破碎的电石渣置于所述电石渣中间储仓，由所述电石渣螺旋输送装置将所述破碎的电石渣输送到所述净化单元。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述电石渣浆的含固量为8.0-25wt%。9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述电石渣浆中通入所述含CO2气体后，所述电石渣浆的pH调节为8-11;所述含CO2气体中CO2的体积浓度为15-27%。10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤: 将所述生成的电石采用干法电石乙炔生产方法生成乙炔和电石渣，并将所述电石渣输送到所述碳化单元或所述电石渣池。
【文档编号】C01B31/32GK105948049SQ201610282477
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】刘维娜, 张佼阳, 赵小楠, 张顺利, 郭启海, 董宾, 丁力, 吴道洪
【申请人】神雾环保技术股份有限公司