氧热法电石生产技术研发进展

电石是一种重要的由煤生产纯化学品的中间产物,一百多年来由电弧法生产,耗电量很大,从燃煤发电算起,能耗很高。为了降低能耗,国内外很早就开始研发以含碳原料与氧气反应供热的氧热法技术。简要介绍了过去中试研发的几个氧热法技术及其存在问题,较为详细地介绍了近年来我国在电石生产反应器开发、基本化学反应和反应工程规律认识等方面的进展,重点展示了对电石生成反应机理的认识以及原料性质、形貌、传质、灰分等对反应的影响,整体工艺能效衡算等方面的特征。     

氧热法电石生产技术研发进展

电石是一种重要的由煤生产纯化学品的中间产物,一百多年来由电弧法生产,耗电量很大,从燃煤发电算起,能耗很高。为了降低能耗,国内外很早就开始研发以含碳原料与氧气反应供热的氧热法技术。简要介绍了过去中试研发的几个氧热法技术及其存在问题,较为详细地介绍了近年来我国在电石生产反应器开发、基本化学反应和反应工程规律认识等方面的进展,重点展示了对电石生成反应机理的认识以及原料性质、形貌、传质、灰分等对反应的影响,整体工艺能效衡算等方面的特征。     

均混预热电石熔炼新工艺的能耗特征与热经济成本分析

传统电石生产以块状生石灰和块状焦炭为原料，在电石炉内电热高温（2000℃以上）作用下完成电石熔炼反应。均混预热电石熔炼新工艺以低阶煤粉和生石灰粉为原料，增加压球和热解工序，以期获得降低成本和节能降耗效果。本文建立了两种工艺的能质平衡模型，分别对两种工艺在相同电石出炉条件下进行物质流和能量流的模拟，探讨新工艺的能源替代效果；基于(火用)流和(火用)单价，建立了热经济学成本分析模型，对比两种工艺的热经济特性。结果表明，在新工艺中，每吨电石需消耗低阶煤粉810.0kg，热解过程产生副产能源206.2kg，其碳质能源的净消耗与传统工艺耗量（583.5kg焦炭）基本相当，新工艺具有“以煤代焦”特性；热解出炉球团的物理热通过热送热装直接带入电石炉，可节约加热电耗约11.2%，具有“以热代电”的按质用能效果；传统工艺和新工艺的吨电石热经济学成本分别为2208元和1919元，新工艺电石成本下降主要源于电力消耗降低、副产气净产量提高和低阶原料替代，其贡献度分别为8.7%、6.0%和3.5%；新工艺的设备成本偏高，其热经济性优势会在后续工艺推广中逐步展现。     

电石制备清洁生产和工程化研究进展

我国电石产量位居世界第一,电石生产已成为我国化工领域的重要环节。电热法是目前工业上应用最广的电石生产方法,但由于其高能耗、高污染、高投入、低产出等诸多弊端,如何对传统电石工艺进行转型升级改造,发展节能降耗、原料及附加产品综合高效利用的大型一体化电石产业链成为了时下研究的热点。氧热法具有能耗低、物耗低、能效高、污染少的特点,已经成为替代电热法生产电石的新选择。为此,本文围绕氧热法煤制电石工艺、煤制电石多联产技术、电石清洁生产三方面对煤制电石新工艺进行综述,对国内外氧热法制电石研究进展进行总结分析。在此基础上文章对煤制电石与化工/动力系统多联产工艺和电石渣综合利用与废气捕集技术路线进行了分析与讨论,并对进一步值得研究的重点方向进行了展望,为煤制电石清洁高效生产的理论研究、工程实践、系统运行提供了参考。     

国内外电石生产技术开发动向

本文介绍了国内外电石生产的新设备及产品的消费分配;降低成本、节能省电的氧热法、等离子电弧催化法及向电炉内喷射炭素粉和氧气等新技术;我国电石生产技术的发展前景及电石炉炉气的综合利用.     

氧热法电石生产经济技术研究

介绍了4种电石制备工艺的现状,比较了采用电热法和氧热法生产电石的能耗、物耗及安全性,并以榆林地区的原料价格进行了经济性分析。     

富氧燃烧技术在锅炉节能方面的应用探讨

介绍了富氧燃烧方式的技术特点,对其节能机理进行了较为详细的阐述,并以某电站300MW电站锅炉为例,采用ASMEPTC4-1998得出了空气和富氧（30%O2/70%CO2）2种气氛下锅炉的热效率,详细计算分析了煤粉在空气气氛和富氧气氛下锅炉各受热面的传热特性。计算结果表明：采用O2/CO2的富氧燃烧技术可大大提高锅炉热效率,且锅炉的辐射吸热量增加、对流吸热量降低,在炉内的辐射受热面积变化不大的情况下,锅炉的对流受热面积降低很多,同时烟气中高浓度的CO2将会降低分离回收CO2的成本。     

富氧燃烧技术在钢炉节能方面的应用探讨

介绍了富氧燃烧方式的技术特点,对其节能机理进行了较为详细的阐述,并以某电站300MW电站锅炉为例,采用ASME PTC 4-1998得出了空气和富氧(30%O2/70%CO2)2种气氛下锅炉的热效率,详细计算分析了煤粉在空气气氛和富氧气氛下锅炉各受热面的传热特性.计算结果表明:采用O2/CO2的富氧燃烧技术可大大提高锅炉热效率,且锅炉的辐射吸热量增加、对流吸热量降低,在炉内的辐射受热面积变化不大的情况下,锅炉的对流受热面积降低很多,同时烟气中高浓度的CO2将会降低分离回收CO2的成本.     

电石渣在燃煤电厂脱硫工艺中的应用研究进展

近年来,电石渣在燃煤电厂干法脱硫工艺的应用中取得了较多进展,但在湿法脱硫的应用中仍存在消溶特性差、亚硫酸钙氧化率低、石膏脱水困难等诸多问题,导致其难以大规模推广。本文从电石渣的理化性质出发,分析了孔隙结构、反应温度、Ca/S摩尔比对脱硫效率的影响,并探讨了电石渣作为脱硫剂对循环流化床锅炉效率及运行的影响,结合电石渣的消溶特性、浆液氧化特性及石膏脱水特性,分析了电石渣在湿法脱硫工艺应用中存在的问题,提出了一种以电石渣为原料,利用燃煤机组再生水深度处理系统生产石灰石浆液的工艺路线,并在2×660MW超超临界燃煤机组再生水深度处理系统中进行了可行性试验,当Ca(OH)₂纯度≥95%时,合理的污泥掺配比例区间为50%~70%,所产石膏达到了二级石膏的品质要求。     

压滤系统工艺优化技术及应用

介绍了电石法乙炔生产中压滤系统工艺的优化措施,通过工艺优化降低了电耗及维修费用,简化了工艺流程,降低了滤饼水含量和滤布消耗,达到了安全生产、节能降耗和保护环境的目的。     

石灰粉在密闭电石炉生产中的应用

为了利用电石生产厂家筛分分离出的大量石灰粉末,浙江巨化电石有限公司成功地将其应用于埃肯型密闭电石炉炉心生产电石。通过3个月的试验,结果表明,使用石灰粉末后,电石优一级产品率上升了2.32%,日产量增加了6.6 t,密闭炉电石电耗下降了102 kWh/t,投炉石灰消耗也下降了38 kg/t,电石生产成本大幅降低,设备故障也明显减少。     

电石渣的处理及回收利用

在采用电石-乙炔工艺生产PVC树脂的过程中，如何处理所产生的大量电石渣是企业迫在眉睫的问题。文中简单介绍了电石渣浆的前期处理方法，包括自然沉降法和机械分离法；扼要阐述了电石渣浆的加工回用方法：废水可经过二次处理循环用于电石反应生产乙炔及中和酸性废水，而干电石渣可制成石灰作为电石的生产原料、与煤渣等煅烧生产电石渣水泥或用作普通建筑材料及防水涂料。     

CO2 mineralization of carbide slag for the production of light calcium carbonates

The production of polyvinyl chloride by calcium carbide method is a typical chemical process with high coal consumption, leading to massive flue gas and carbide slag emissions. Currently, the carbide slag with high CaO content is usually stacked in residue field, easily draining away with the rain and corroding the soil. In this work, we coupled the treatment of flue gas and carbide slag to propose a facile CO₂ mineralization route to prepare light calcium carbonate. And the route feasibility was comprehensively evaluated via experiments and simulation. Through experimental investigation, the Ca²⁺ leaching and mineralization reaction parameters were determined. Based on the experiment, a process was built and optimized through Aspen Plus, and the energy was integrated to obtain the overall process energy and material consumption. Finally, the net CO₂ emission reduction rate of the entire process through the life-cycle assessment method was analyzed. Moreover, the relationship between the parameters and the CO₂ emission life-cycle assessment was established. The final optimization results showed that the mineralization process required 1154.69 kW·h·(t CO₂)^-1 of energy (including heat energy of 979.32 kW·h·(t CO₂)^-1 and electrical energy of 175.37 kW·h·(t CO₂)^-1), and the net CO₂ emission reduction rate was 35.8%. The light CaCO₃ product can be sold as a high value-added product. According to preliminary economic analysis, the profit of mineralizing can reach more than 2,100 CNY·(t CO₂)^-1.     

矿热炉节电控制在线数学模型解析

通过对某电石厂25 500 kV·A电石炉实时生产数据的采集和原料化学成分的检测,进行了动态物料平衡和热量平衡计算,建立了矿热炉节电控制在线数学模型,从而对电石液成分、煤气成分、电石生产各个部分的能量消耗进行实时预测,定量化电石炉内的物质流和能量流动态,实现对电石液排放的优化管理控制及电石炉电能消耗的在线监测。经计算,生产1 t电石液电能消耗量为3 205.78 kW·h,比优化管理前电耗平均值降低约100 kW·h。电能利用率为50.03%,产物带走的显热占22.83%。     

低阶煤高值转化制备基础化工原料关键技术及应用

制备电石、乙炔等基础化工原料是实现低阶煤高值转化的重要技术途径,现有技术普遍存在高污染、高能耗、高成本等问题。本文介绍了国家重点研发计划项目（2016YFB0301800）拟通过揭示低阶煤在电场耦合反应体系极端条件下物质传递与转化的科学规律,深入认识反应过程调控、放大和能量回收原理,突破旋转弧等离子炬工程化技术、大电流氢等离子体电源与低电压启弧技术、长寿命电极设计及烧蚀补偿技术、低成本粉状原料成型及高温固体物料输送技术等关键技术,形成节能、高效、低成本的低阶煤生产乙炔和电石成套工艺,建成5000吨/年等离子体裂解煤制乙炔工业示范装置及80万吨/年低阶煤蓄热式电石生产工业装置。     

电石炉区域能量分配模型研究

利用Factsage软件对电石炉内可能发生的化学反应的热力学数据进行计算,根据物理化学变化设定临界约束条件,将电石炉划分为炉料区、反应区、熔融滴落区和熔池区4个区域,在此基础上对碳化钙的生成机理做了探讨,对原料带入的杂质引起能耗的变化进行了分析,对各区域的能量利用分配进行了计算,结果显示,电石炉4个区域的电耗分别占供入总能量的14.46%、12.40%、13.54%和43.21%,电石炉能量损耗占16.38%,从而明确了电能在不同区域的利用价值。     

利用电石渣替代石灰石烧制硅酸盐水泥熟料

利用电石渣替代石灰石烧制硅酸盐熟料,实验结果表明,电石渣替代30%石灰石配料方案最佳,通过掺加HX型和HY型复合外掺剂,烧制的熟料3 d和128 d强度分别达到40 MPa和168 MPa以上。同时,电石渣有利于改善生料易烧性,降低熟料热耗,节约能源。     

电石法生产PVC树脂的成本分析

介绍了目前国内电石法生产PVC树脂的成本分布情况。我国 1999年PVC的产量为 195万t/a(电石法为 111万t) ,2 0 0 0年PVC产量为 2 45万t/a(电石法为 12 4万t,比 1999年提高了 11.7% ,占总产量的 5 1% )。在用电石为原料生产PVC过程中 ,电石和氯化氢占总成本的 74.8% ,是影响生产成本的主要因素。进一步降低生产成本的措施是 :(1)回收合成气中未反应的氯化氢 ;(2 )改进生产配方 ,使用国产助剂 ;(3)提高电石水解温度 ;(4 )滤液、离心母液复用 ,将塔液密闭集中后用作电石水解 ;(5 )改变干燥的操作条件。改进措施后可节省费用 30 0元 / (t·PVC) ;连同 (6 )把电石消耗定额由 1.6t/ (t·PVC)降至 1.4t/ (t·PVC) ,将使总生产成本下降 70 0元 / (t·PVC)。文中还简述了电石泥综合利用的几种方法