發(fā)布時間：2020-06-13 14:35

【摘要】：碳化鈣又稱電石,以焦炭和氧化鈣為原料高溫條件下制得,是重要的煤化工產(chǎn)品和基礎(chǔ)化工原料,與水反應(yīng)生成乙炔,乙炔被譽(yù)為“有機(jī)合成之母”。目前,工業(yè)上采用電熱法制備電石,采用塊狀原料,存在著“高能耗、低效率、低產(chǎn)能”的問題。本論文以粉狀焦炭和粉狀氧化鈣為原料,以回轉(zhuǎn)窯為熱工設(shè)備,采用氧熱法制備電石。對煤粉燃燒和碳化鈣生成進(jìn)行了平衡計算,并深入研究了不同燃燒產(chǎn)物、不同填充率、不同煤粉量、不同散熱比例條件下回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度的變化規(guī)律,在此基礎(chǔ)上優(yōu)化了回轉(zhuǎn)窯的操作參數(shù),得出的主要結(jié)論如下:1、每生產(chǎn)1噸碳化鈣,需氧化鈣980.5 kg,煤粉1747kg,氧氣1824 kg,電石產(chǎn)品的純度約為64%。2、煤粉燃燒過程中,假設(shè)碳反應(yīng)全部生成一氧化碳或按7:3、1:1、3:7的比例生成一氧化碳和二氧化碳,Φ5.8×97的回轉(zhuǎn)窯均不能滿足生產(chǎn)要求。3、煤粉燃燒過程中,假設(shè)碳反應(yīng)全部生成二氧化碳,填充率為8%,傳熱系數(shù)為455 W/(m2·K),產(chǎn)能為20t/h,煤粉用量為7.165t/h時,窯尾換熱器換熱系數(shù)為200 W/(m2·K),有效的換熱面積為20.35 m2,表面散熱量占1%,Φ5.8×97的回轉(zhuǎn)窯滿足生產(chǎn)要求且條件最優(yōu)。4、在上述3的條件下計算得到回轉(zhuǎn)窯的最優(yōu)操作參數(shù)為:安息角45 °,轉(zhuǎn)速0.5 rad/min,安裝斜度2%。研究所得結(jié)果對于使用回轉(zhuǎn)窯氧熱法生產(chǎn)電石技術(shù)的開發(fā)具有很好的參考價值,該研究成果的應(yīng)用將創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
【圖文】：

１．４．邋１電熱法逡逑電熱法主要是利用電弧爐將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮�，使氧化鈣和焦炭被加熱到反應(yīng)溫度逡逑反應(yīng)生成碳化鈣。目前電石工業(yè)上全部采用電熱法生產(chǎn)，其生產(chǎn)工藝流程如圖１－１所逡逑示：將混合的塊狀焦炭和氧化鈣，從電弧爐上端加入，反應(yīng)產(chǎn)物從底端排出，，經(jīng)冷卻、逡逑破碎后得到成品電石；經(jīng)高溫反應(yīng)生成的氣體穿過料層，根據(jù)不同的爐型（開放式、逡逑半密閉式、密閉式）采用不同方式從電石爐的上面排出。逡逑石灰石邋電極邋焦炭逡逑Ｗ逡逑／／／／／／／＂／！邋＾＝？邐｜￣￣｜逡逑碳化鈣電爐逡逑冷卻鍋成品逡逑圖１－１電熱法工藝流程圖逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｆｌｏｗ邋ｃｈａｒｔ邋ｏｆ邋ｅｌｅｃｔｒｏ邋ｔｈｅｒｍａｌ邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑電熱法要求爐內(nèi)溫度一般在２２００邋°Ｃ左右，原料在爐內(nèi)反應(yīng)約ｌｈ生成碳化鈣。逡逑平均每生產(chǎn)１噸電石純品電耗達(dá)４０００邋ｋＷ邋ｈ，耗電成本占總成本的５０？５５％［３３］，而逡逑電能的利用率僅為５０％左右，其損失主要包括：原料中的雜質(zhì)組分與碳的副反應(yīng)，逡逑為強(qiáng)吸熱反應(yīng)；電爐變壓器、電極以及爐體的熱損失等［３４，３５］。工業(yè)上采用電熱法制逡逑備電石，其特點(diǎn)是工藝成熟，產(chǎn)品質(zhì)量好，但仍然存在著高溫、高能耗、高污染和逡逑低效率的問題

逑后對其各參數(shù)進(jìn)行最優(yōu)化調(diào)整１？１。逡逑氧熱法電石合成的高爐設(shè)備，如圖１－２所示：逡逑廣邋——煙道逡逑／逡逑加料口邐一￣——安全閥逡逑高爐—逡逑邐耐火磚逡逑保溫層—逡逑＾：：＝邐—噴氧口逡逑爐門￣邐１逡逑ｒ邐—爐口逡逑保溫層——／－＋－邐１邋＼逡逑—耐火磚逡逑ｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉｒ逡逑邐邐Ｉ逡逑圖１－２氧熱法高爐設(shè)備１４３１逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｂｌａｓｔ邋ｆｕｒｎａｃｅ邋ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ邋ｆｏｒ邋ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｃａｌｃｉｕｍ邋ｃａｒｂｉｄｅ逡逑北京化工大學(xué)設(shè)計了兩種不同的氧熱法制備電石的反應(yīng)器如圖１－３所示：粉料下逡逑落床反應(yīng)器和粉料造粒復(fù)合床反應(yīng)器，由反應(yīng)器的頂端加入粉狀原料，純氧或富氧氣逡逑體從底端加入，原料下降過程中與上升的高溫氣體進(jìn)行換熱，到達(dá)爐底后，碳與氧化逡逑鈣合成碳化鈣，隨后以液態(tài)形式從爐底排出。逡逑８逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ161

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2711320