电石生产工艺.doc

一、电石的生产工艺
电石生产方法有氧热法和电热法。一般多采用电热法生产电石，即生石灰和含碳原料(焦炭、无烟煤或石油焦)在电石炉内，依靠电弧高温熔化反应而生成电石。生产流程如图所示。主要生产过程是：原料加工；配料；通过电炉上端的入口或管道将混合料加入电炉内，在开放或密闭的电炉中加热至2000℃左右，依下式反应生成电石：CaO+3C→CaC2+CO。熔化了的碳化钙从炉底取出后，经冷却、破碎后作为成品包装。反应中生成的一氧化碳则依电石炉的类型以不同方式排出：在开放炉中，一氧化碳在料面上燃烧，产生的火焰随同粉尘—起向外四散；在半密闭炉中，一氧化碳的一部分被安置于炉上的吸气罩抽出，剩余的部分仍在料面燃烧；在密闭炉中，全部一氧化碳被抽出。
化学方程式：CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2
电石工业诞生于19 世纪末，迄今工业生产仍沿用电热法工艺，是生石灰
（CaO）和焦炭（C）在埋弧式电炉（电石炉）内，通过电阻电弧产生的高温反应制得，同
时生成副产品一氧化碳（CO）。
电石生产的基本化学原理 CaO＋3C→CaC2＋CO
式中可见电石生成反应中投入的三份C，其中二份生成CaC2，而另一份则形成CO，
即消耗了1/3 的炭素材料.
⑴ 石灰生产
生石灰（CaO）是由石灰石（CaCO3）在石灰窑内于1200℃左右的高温煅烧分解制得：
CaCO3→CaO+CO2
⑵ 电石生产
电石（CaC2）是生石灰（CaO）和焦炭（C）于（电石炉）内通过电阻电弧热在1800～
2200℃的高温下反应制得：
CaO+3C→CaC2+CO
电石炉是电石生产的主要设备，电石工业发展的初期，电石炉的容量很小，只有100～
300KVA，炉型是开放式的，副产品CO 在炉面上燃烧，生成CO2 白白的浪费。
电石行业是一个高耗能、高污染的行业。在原材料的运输、准备过程及生产的过程中都有污染物生成。现在这个行业国家规定比较严格,另外一氧化碳的回收也取得了很好的效果.
    电石生产方法主要有氧热法和电热法。一般多采用电热法生产电石，即生石灰和含碳原料(焦炭、无烟煤或石油焦)在电石炉内，依靠电弧高温熔化反应而生成电石。主要生产过程是：原料加工、配料、通过电炉上端的入口或管道将混合料加入电炉内，在开放或密闭的电炉中加热至2000℃左右，依下式反应生成电石：CaO+3C→CaC2+CO。熔化了的碳化钙从炉底取出后，经冷却、破碎后作为成品包装。反应中生成的一氧化碳则依电石炉的类型以不同方式排出：在开放炉中，一氧化碳在料面上燃烧，产生的火焰随同粉尘—起向外四散；在半密闭炉中，一氧化碳的一部分被安置于炉上的吸气罩抽出，剩余的部分仍在料面燃烧；在密闭炉中，全部一氧化碳被抽出。
二、[氯碱化工] 电石生产工艺 工艺流程
工艺流程, 生产工艺, 电石电石, 生产工艺, 工艺流程
1）原料贮运
（a）原料石灰石（粒度：60～150mm）、焦炭（粒度：≤25mm）、无烟煤（粒度：≤25mm）、焦炭（粒度：25～50mm）由汽车运进厂，分别卸入厂内各自的原料棚库。存量按7天设计。
（b）石灰石日用量约1000吨。石灰石上料时，用装载机把石灰石从料棚运至地下受料坑，再用胶带运输机经转运站运至石灰生产工段的石灰石料仓中。
（c）焦炭日用量约360吨和石灰窑用82吨。焦炭上料时，用装载机把焦炭从料棚运至地下受料坑，再用胶带运输机经转运站运至炭材干燥工段的焦炭料仓中。
（d）工作制度：采用二班制。
（2）石灰生产
料仓中的石灰石和焦碳或无烟煤由电机振动给料机送至称量斗，一定配比的混合料由胶带运输机送至石灰窑上料斗，卷扬机带动料斗至石灰窑顶，物料进入石灰窑，在窑内煅烧。粒度为45～140mm石灰从窑底经胶带运输机运出，经双齿辊式破碎机破碎后粒度为≤50mm，然后用斗提机送至配料站。窑顶尾气经布袋除尘后接烟囱排空。
（3）炭材干燥
焦炭中间缓冲仓的焦炭由电机振动给料机送至焦炭干燥窑，干燥后，由胶带输送机（耐高温胶带）、斗式提升机送至配料站。在配料站，经振动筛分级后（筛上粒度：5~25mm，筛下粒度：0~5mm）由胶带输送机（可逆）分别送至焦炭块仓及焦炭粉仓。
（4）电石生产
（a）电炉进料
合格粒度的石灰、焦炭由仓口分别经配料站块料仓下的振动给料机又经称重斗，按合适的重量配比，由振动给料机分三层经带式输送机、斗式提升机送至电石生产厂房，分别通过电石炉的环形加料机进入炉料贮斗。
电炉炉料共有12个贮仓，贮仓中的混合物料经过向下延伸的料管及炉盖上的进料口靠重力连续进入炉中。
（b）空心电极加料(预留)
混合粉料由混合粉料仓下部进入三根电极的螺旋输送机，再经橡胶软管与中央快开接头加入空心电极内筒，直接进入电炉高温熔融区，粉料加入量占炉料消耗量的10~15%左右，粉料配比可调节。
（c）电极糊加料
装在电极糊盛斗内的破碎好的电极糊（100mm以下），经单轨吊从地面提升到各电极筒顶部倒入电极筒内。
电能由变压器和导电系统经自焙电极输入炉内，石灰和炭素原料在电阻电弧产生的高温（2000~2200℃）下转变成电石。
冶炼好的电石，每隔一小时左右从炉口出炉一次，熔融电石流入牵引小车上的电石锅内，由卷扬机将小车拉到冷破厂房进行冷却破碎。
（5）电石冷却
液态电石注入电石锅经牵引小车送至冷却厂房。由桥式起重机将电石锅用吊具从小车上吊出，放置在“热锅预冷区”。冷却两小时后，将电石砣从锅内吊出放置在冷却区继续冷却，当冷却到80℃以下时，用汽车运往聚氯乙烯装置。

三、电石法PVC生产工艺中的综合利用
长期以来，电石法生产PVC产生的大量电石渣和废水严重污染着环境，制约了PVC行业的发展。综合利用和达标治理是电石法生产PVC企业的必由选择，是保证企业持续发展的重要措施。
    1上清液的利用
    多年来，电石渣浆中上清液的处理一直是困扰电石法生产工艺的难题。早期，电石渣浆自然沉降后直接将上清液外排，造成对环境的严重污染和水资源的浪费。济宁中银电化有限公司通过不断完善和治理，现已基本达到上清液的零排放。
    上清液综合利用工艺流程示意图见图1(略)。
    从乙炔发生器排出的含固量10%左右的电石渣浆经多级沉降后，最后一级澄清的上清液以及经机械加速沉降和压滤后的上清液汇至上清液热水池。用泵将该上清液送至喷雾冷却塔进行二级冷却后进人上清液凉水池，经冷却后的上清液全部回用发生器，用于电石水解。
    2  电石渣的综合利用
    电石渣是电石水解反应的副产品，含有大量的Ca(OH)2，具有很强的碱性，并含有较多的硫化物及其他杂质，生产1tPVC树脂可同时产生含固量为5%-10%的电石渣浆9-15t，是PVC生产过程中最大的“三废”。该公司从简单的沉降分离、自然曝晒改造为多级沉降加机械加速沉降分离，机械压滤至含固量为65%以上的滤饼，外销供建筑、筑路、锅炉脱硫、墙体涂料等使用。
    目前，国内务PVC生产厂家采取不同技术使电石渣变废为宝。例如，完全替代石灰用于水泥生产；开发以电石渣、煤矸石、粉煤灰为主要原料的新型墙体材料的制砖技术；利用CaOH)2生产纯碱等。北京瑞思达化工设备有限公司开发的干法制乙炔新技术使电石渣含水量达8%-10%。
    3水洗酸的密闭循环
    在氯化氢和乙炔合成反应中，乙炔与氯化氢流量比是1.00：1.10-1.00：1.05。过量的HCl通过冷冻脱水冷凝得40%的盐酸后，再通过泡沫水洗塔、填料水洗塔回收HCl质量分数为20%以上的副产酸。虽然，通过泡沫水洗塔已回收大部分HCl，但在填料水洗塔中仍存在3%以上的酸性水，排放这部分水，不仅造成环境污染，而且浪费大量水资源。同时，酸性水中夹带的粗VC也被排放掉，造成消耗上升。该公司于2002年对水洗净化系统进行密闭循环改造。在填料水洗塔中用工业水进行喷淋吸收后，较低浓度的酸性水进入循环水槽，再用循环酸泵送出，经石墨冷却后，进入泡沫水洗塔吸收，形成浓度较高的(20%以上)的盐酸，送至盐酸储槽外销。这样，减少了酸性水排放对环境的污染，同时节约水资源，减少氯乙烯夹带损失。由于生产规模的不断扩大，该公司又对盐酸脱吸工艺进行技术改造，将盐酸脱吸后，HCl气体再返回氯乙烯。此工艺改造完成后，将大大减少副产酸量。水洗酸密闭循环工艺流程示意图见图2(略)。
    4转化器热水自压循环
    氯乙烯合成反应是放热反应，需用大量循环热水。如反应热不能及时移出，会造成温度过高，使触媒失效，或转化器上部产生大量蒸汽，影响安全生产。该公司原采取强制循环，并不定期补充软化水调行降温。在2004年技改中，引进了转化器热水自猫环工艺。通过转化器回水管路的汽水分离器，将热翩减压释放蒸汽，热水降温后靠重力自压循环。投人割行后，转化器反应热能及时移出，并减少热水泵的剧转台数，减少了动力消耗，同时解决了热水气阻现剥和转化器反应温度偏高问题，延长了触媒使用寿命哨投资少，见效快。
 转化器热水自压循环工艺流程示意图见图3(略)。
    5母液水的回收利用
    PVC生产中采用沉降式离心机进行树脂与母液的分离，受离心机性能的影响，处理后的母液中仍残留200mg/L的PVC树脂，按5万t/a PVC树脂计算，母液中流失的PVC树脂为40-60t/a。而聚合过程中的软化水，最终通过浆料离心沉降也成为母液；该公司于2003年开始逐步改造，将母液水沉降过滤，后，用于汽提塔冲洗(约占总量的6.0%-6.5%)、聚合压釜回收及冲釜(约占总量的3.5%-4.0%)和乙炔配制次氯酸钠(约占总量的27%-30%)等工序，取得较好效果，减少了一次水用量。
按5万t/a PVC树脂计算，分离出的母液水约为30m3/h，母液水的回收利用率约为40%。
    目前，国内投入的母液反渗透超滤膜处理技术；实现了母液水回用聚合生产，回用量达70%以上；该技术自动化程度高，投资大，有待于推广使用。
    6、干燥蒸汽冷凝水的回收利用
    树脂干燥过程中产生大量蒸汽冷凝水，该水为优质软化水，如排人地沟，不仅造成大量水资源的浪费，而且还因该水温度较高影响现场环境。经过回收改造后，该冷凝水已全部用于PVC生产。(1)用于旋风干燥器夹套保温和冬季生产岗位取暖；(2)回收于热水槽用于聚合釜升温；(3)用于转化器补充水；(4)用于溴化锂制冷机组循环补充水。由于该冷凝水的水质好，避免了设备结垢，达到了节水和余热再用的双重目的。
我国现行PVC生产主要分为两种方式：电石法和乙烯法。
电石法：电石（碳化钙CaC2），遇水生成乙炔（C2H2），将乙炔与氯化氢（HCl）合成制出氯乙烯单体（CH2CHCl），再通过聚合反应使氯乙烯生成聚氯乙烯—[CH CHCI]n—。具体代表厂家为：新疆天业、新疆中泰、青岛海晶等。
乙烯法：从石油中提取乙烯（C2H4），让氯气与乙烯发生取代反应，制得氯乙烯单体，经聚合反应生成聚氯乙烯树脂。代表厂家为：齐鲁石化、上海氯碱等。
电石法比石油法成本低，但电石法生产的氯乙烯单体在质量上比石油法稍差（也就造成了石油法PVC稍优于电石法），且电石法造成的污染较大。但石油价格的持续走高，使电石法的生存空间和利润空间不断扩展。有相当多的企业或投资人正在进入这一行业，特别是西部企业，在资源（电石多由西部企业生产、煤矿也较丰富）、能耗（水电成本较低）、人力（人工成本低）等方面都具有优势。近两年内，西部将有几百万吨的电石法PVC投产行业竞争将愈演愈烈。同时随着PVC出口退税的调整（从11%降至5%）以及国家对两高一资企业的限制（电石将极其紧张），国内市场将极其惨烈。
像你所说的新兴的生产工艺，现还未见大规模生产。现行的生产工艺虽在技术上已经成熟，但投资较大（一般需要几个亿），且审批较难。你所说的用废弃塑料生产也不太可能，废弃PVC制品经破碎、磨粉后可重新塑化生产PVC制品，但是无法生产PVC树脂粉。
电石工业诞生于19 世纪末，迄今工业生产仍沿用电热法工艺，是生石灰
（CaO）和焦炭（C）在埋弧式电炉（电石炉）内，通过电阻电弧产生的高温反应制得，同时生成副产品一氧化碳（CO）。
电石生产的基本化学原理 CaO＋3C→CaC2＋CO
式中可见电石生成反应中投入的三份C，其中二份生成CaC2，而另一份则形成CO，即消耗了1/3 的炭素材料.
⑴ 石灰生产
生石灰（CaO）是由石灰石（CaCO3）在石灰窑内于1200℃左右的高温煅烧分解制得：
CaCO3→CaO+CO2
⑵ 电石生产
电石（CaC2）是生石灰（CaO）和焦炭（C）于（电石炉）内通过电阻电弧热在1800～2200℃的高温下反应制得：
CaO+3C→CaC2+CO
电石炉是电石生产的主要设备，电石工业发展的初期，电石炉的容量很小，只有100～300KVA，炉型是开放式的，副产品CO 在炉面上燃烧，生成CO2 白白的浪费。
电石行业是一个高耗能、高污染的行业。在原材料的运输、准备过程及生产的过程中都有污染物生成。现在这个行业国家规定比较严格,另外一氧化碳的回收也取得了很好的效果.
四、全密闭电石工艺流程
工艺流程简述:电石生产将分为原料贮运、炭材干燥、电石生产、固态电石冷却、破碎、储存及电极壳制造几个工序。
（1）原料贮运
电石生产主要原料焦炭、石灰、电极糊均由汽车运入厂区，经地中衡计量后贮存。焦炭采用露天堆场和焦棚贮存，贮存周期按14天计，贮量为5000t；石灰采用地下料仓贮存，贮存周期按2天计，贮量为850t；电极糊贮存在电极糊厂房内，贮存量为8t。
焦炭干燥时由装载机送到受料斗中，经带式输送机及斗式提升机送到破碎筛分楼筛分，5-25mm通过带式输送机送至炭材干燥中间料仓。0-5mm用小车送至电厂、空心电极或炭材干燥焦粉仓供热风炉使用；石灰需要时经带式输送机送至石灰破碎筛分楼进行破碎筛分。破筛后8～45mm的石灰大倾角输送机送至配料站配料。0～8mm的石灰送至石灰粉仓；电极糊经破碎机破碎后用专用小车运往电石厂房。原料贮运工艺流程参见图2-4-1和图2-4-2。
（2）炭材干燥
合格粒度（≤25mm）焦炭由胶带输送机分别送入湿焦炭仓，再由电机振动给料机把焦炭送入回转干燥机进行烘干。经过烘干后的物料由胶带输送机斗式提升机送往配料站，储存备用。炭材（焦炭）干燥工艺流程. 烘干炭材的热量由热风炉供给，达到400~600℃，炭材物料流入烘干机内，由回转干燥机转动，其内部栅格式扬板使物料均匀扬起，使热风与物料充分接触，热风把物料中水份带走，起到干燥物料作用。热风炉以煤为燃料。用过的热风低于160℃进入旋风除尘器、布袋除尘器净化排空，收集的炭材粉被送入炭材粉仓，再由汽车送至厂外。除尘后的废气达标经烟囱排空。在炭材干燥设备选用φ2.2×15m，能力为12t/h台的回转干燥机两台，每台每天生产1-2班，全年工作日为330天。
（3）电石生产
合格粒度的石灰、焦炭由仓口分别经配料站块料仓下的振动给料机又经称重斗，按合适的重量配比，由振动给料机分三层经长胶带式输送机送至电石生产厂房，经短胶带式输送机分别送到电石炉的环形加料机进入炉料贮斗。电炉炉料共有12个贮仓，贮仓中的混合物料经过向下延伸的料管及炉盖上的进料口靠重力连续进入炉中；装在电极糊盛斗内的破碎好的电极糊（100mm以下），经单轨吊从地面提升到各电极筒顶部倒入电极筒内。
电能由变压器和导电系统经自焙电极输入炉内，石灰和炭素原料在电阻电弧产生的高温（2000~2200℃）下转变成电石。
冶炼好的电石，每隔一小时左右从炉口出炉一次，熔融电石流入牵引小车上的电石锅内，由卷扬机将小车拉到冷破厂房进行冷却破碎。电石炉运行工艺流程参见图2-4-4。
（4）冷却、破碎、储存
液态电石注入电石锅经卷扬机牵引小车送至冷却厂房。由5t吊钩桥式起重机将电石锅用吊具从小车上吊出，放置在“热锅预冷区”冷却。待液态电石凝固成砣后从锅内吊出放置在冷却区继续冷却（冷却时间约20—22h）。再由5吨吊钩桥式起重机通过专用卡具将整砣电石从锅内吊出，送至破碎平台进入一次破碎机破碎（破碎后的块状电石粒度≤200mm）。再经带式输送机送至二次破碎机破碎（破碎后的块状电石粒度≤80mm）。然后再经带式大倾角输送机送至成品电石仓贮存。需要时经方形电动鄂式阀以汽车运出。冷却、破碎、储存工艺流程。