电石生产工艺介绍

10电石生产工艺简介产品说明简介化学名：碳化钙工业名：电石〔英文名：Calciumcarbide〕CaC2构造式：64.10电石的化学性质电石的化学性质很活泼，在适当温度下能与很多的气体、液体发生化学反响。在水过剩条件下，马上碳化钙浸于水中，反响依下式进展：CaC+HO=Ca(OH)+CH2 2被滴加水分解时，还发生如下反响：

2 22CaC＋Ca(OH)=CaO+CH2吸取空气中水份而分解：

2 22CaC+HO=CaO+CH2 2 222200℃以上时，就有相当量的乙炔发生：CaC＋HO＝Ca＋CH2 2 22当加热到2275℃时，所生成的钙开头升华。在高温下，枯燥的氧气能氧化碳化钙而生成碳酸钙。粉状电石与氮气在加热条件下，反响生成氰氨化钙：CaC＋N＝CaCN＋C2 2 2碳化钙能复原铅、锡、锌、铁、锰、镍、钴、铬、钼及钒的氧化物。地使它发生乙炔：CaC＋HS＝CaS＋CH2 2 22乙炔的物理性质乙炔的分子式：CH22分子量：26〔特别是磷化氢〕而有特别的臭味。207601.091kg/m3。乙炔溶于水和酒精，极易溶于丙酮。在15℃1125151345乙炔的化学性质反响的气体的混合物也会发生爆炸。1.5550℃时，则可能使全部乙炔发生分解爆炸。其反响式为：CH＝2C＋H＋16.75MJ22 2当温度低于500℃，有接触剂存在时，也可能发生爆炸。乙炔和与它能起反响的气体的混合物具有较强的爆炸力量。以上，则乙炔在大气压下即行爆炸。乙炔与氯混合时，在日光作用下就会爆炸。2.3～93％〔乙炔在氧气中的浓度乙炔在空气中的浓度。1：1.151800/秒～3000/600此沉淀物具有爆炸性。工业电石的组成65%～90％，85.3％的电石，其大致组成如下：化钙〔CaC〕 85.3％2氧化钙〔CaO〕 9.5％氧化硅〔SiO〕 2.1％2氧化铁和氧化铝〔FeO+AlO〕 1.45％23 23氧化镁〔MgO〕 0.35％碳〔C〕 1.2％电石的质量标准指标指标名称电石质量符合指标指标名称≥优级品300一级品280合格品260≤≤0.060.100.08≥85〔2.5mm的质量分数≤51.6.1、生石灰生石灰的质量符合如下条件：CaO ≥90%MgO ≤1.5%盐酸不溶物 ≤1.5%生过烧 ≤8%1.6.2、冶金焦质量应符合如下条件：灰分 ≤15.0%挥发分 ≤1.9%水分 ≤6.0%粉末含量 1.6.3、兰炭兰炭质量应符合如下条件：灰分 ≤10.0%挥发分 ≤6.0%水分 ≤10.0%粉末含量 1.6.4、电极糊量应符合如下条件：灰分 ≤4.0%挥发分 13.0%～14.5%抗压强度 ≥19.6MPa电阻率 ≤75μΩm体积密度 ≥1.36t/m32、电石生产历史H·T·L·威尔森同时开发出了电炉复原制取碳化钙的方法。美国于1895年实现了工业化生产。当时电炉容量很小，只有100～300kVA，一般承受单相电极，间歇操作，产量也很低。当时电石产品主要用于点灯，后用于金属切割。到二十世纪初，用电石生产石灰氮的方法问世后，电石生产渐渐有所进展。消灭了自动烧结电极和半密闭电石炉，电炉容量渐渐扩大。到二十世纪二、三十年月，通过电石乙炔合成有机化工工业兴起，促进了电石生产的大力进展。挪威和德国先后制造了埃肯炉和德马克炉，直至现在世界主要的密闭炉炉型均出自于该两种炉型。美国对电石生产技术作出了巨大的奉献，研制成功了空心电极以及计算机掌握的全自动操纵电炉的技术，尤其是计算机监控和观测电极糊软化烧结状况，避开了电极事故的发生，通过计算机测量、掌握电极工作端长度，保持电石炉在恒定功率运行。并且电石炉容量不断向大型化进展，德国建成75000kVA80000kVA以上的电石炉，并完善了空心电极技术。电炉复原法生产碳化钙是目前工业生产碳化钙的唯一方法。电石主要用途是生产聚氯乙烯，2023年全国电石产能为17001171万吨，同比增长27.71%。电石炉开车率69.23%。共生产聚氯乙烯823.86万吨，其中承受电石法生产的聚氯乙烯产量为589万吨，理论消耗电石884万吨，消费电石量电石总产量的75.11%202320231481.820231361万吨。另外一局部用于生产聚乙烯醇、石灰氮等。电石还用于钢铁的脱硫剂、分析化学中的水分测试剂、用于农业果树等经济作物处理剂，现在还有用于环保行业用作废水的脱硫剂等。3、电石的生成机理、反响机理的最好设备，而且能量格外集中。碳化钙的生成反响式如下：千卡56 36 64以上反响为吸热反响，为完成此反响，必需供给大量的热能。当生成一吨发气量300升/公斤的电石，消耗于反响的电能为：1000×0.806÷64×111300÷860＝1630度升/公斤的电石其中碳化钙百分含量；86――电热，1度电能完全转化为热能的数值〔千卡/度；64――碳化钙的分子量1吨电石的时候，所消耗的电能远远超过计算所得的数值，可见大量的电能损失了。这些损失主要有以下几个方面：电石炉中有很多副反响存在，CaC2=Ca+2C-14.5千卡CaCO3=CaO+CO2-42.5千卡CO2+C=2CO-39.3千卡H2O+C=CO+H2-39.6千卡Ca(OH)2=CaO+H2O-26千卡CaSiO4＝2CaO＋SiO2－29千卡SiO2+2C=Si+2CO-137千卡Fe2O3+3C=2Fe+3CO-108千卡Al2O3+3C=2Al+3CO-291千卡MgO+C=Mg+CO-116千卡以上的反响都是吸热反响，都要消耗热量。电石炉气和被炉气带走的粉尘及出炉电石所带走的显热；理论消耗氧化钙＝1000÷64×56＝875公斤理论消耗碳素＝1000÷64×36＝563公斤所以理论炉料配比＝563/875＝64.32CaC，2CaO+C=CaO·C〔相互集中态〕CaO·C(相互集中态)＝Ca+COCa＋2C＝CaC2并有：mCaC2+nCaO=mCaC2·nCaO℃点熔mCaC2·nCaO=(m-1)CaC2·(n-2)CaO=3Ca+2CO℃点熔关于电石－石灰的相平衡在电石炉内存在两种速度，除了化学反响的“反响速度”之外，还有另一种状况，就是石灰会很快熔化在生成的电石之中，它也有一个速度。原来电石和石灰单独存在的时候，都有很高的熔点，纯电石熔点为2300℃，纯石灰的熔点为2580℃。但是两者碰在一起，熔点就降低了。熔点可降到比石灰和电石的熔点都要低，这个熔点叫做“共熔点并分别测定其共熔点，把它绘成图，从这张图上可以找到在肯定温度下，共熔的电石和石灰的比例，也就是熔融电石的成份，假设有超过这个比例的多余电石，那么，在这个温度下，这一局部电石就凝固出来。这张图就叫相平衡图。假设有多量石灰存在时，不行能在电石炉里得到与石灰分开的纯电石。而高质量的电石80%以上〕也不是在电石炉一开头就生成的，由于电石的熔点高，当它一生成就和69～70%电石的共熔体的熔点最低，所以生成的电石－石灰共熔体，大多是这个成份。电石与石灰共熔的速度是很快的，只要纯的70%，由于配料比高时，焦炭〔稀释70%另一个是生成的电石不断与石灰共熔而稀释的共熔速度，这个速度叫做“稀释速度反响速度是由什么来的？假设我们考虑最抱负的状况，即一个石灰的分子和三个碳原子直接2023℃以上的温度下，反响速度是很快的，比共熔速度还快。但是在电石炉内，焦炭是以块状存在的，而不是一个碳原子的易裂开存在的，焦炭没有明显的熔点，30003537℃时才汽化，所以在电炉里焦炭是始终不熔化的固体。在电炉里熔化的石灰－电石共熔体是怎样与多孔的焦炭反响？第一步是电石－石灰共熔体中的石灰与焦炭块外表上的碳反响，同时石灰熔液不断渗入焦炭的毛细孔中，一边渗入，一边就与碳素反响，生成电石而共熔，使焦炭变松，反响时产生的一氧化碳又使变松的焦炭崩裂成小块。其次步是未崩裂的和已崩裂成小块的焦炭，再不断被石灰熔液渗入，边反响、边崩裂，有一些焦炭就分散成微粒，悬浮在电石－石灰共熔体中。这时假设配比低，石灰过剩，那么焦炭微粒在共熔体中通过集中，不断反响直到全部反响成电石。假设配比高，石灰没有过剩，那么焦炭的微粒与共熔体中的大局部熔化石灰反响石生成电石。这种电石－石灰共熔体中，石灰的含量极少，甚至还有多量分散而没有与石灰反响的焦炭微粒，留存在电石中。分散和集中速度。同时，还打算于炉温的凹凸，焦炭的化学活性等。在电石生成的同时，它肯定要与四周的石灰共熔，共熔也有一个速度。在炉内温度高于这个组份的共熔点时，只要热量的供给跟得上熔化时吸取热量的需要，共熔的速度是足够快的，在肯定条件下看来比反响速度要快些。所以，电石一边在生成，一边就被熔融的石灰所稀释。假设反响速度大于稀释速度，那么，电石成份就不断增加，质量就会高起来。反之，假设稀释速度大于反响速度，则电石就会不断被冲淡，成份削减，质量就低了。所以在操作时我们如何适当加快反响速度，适当调整稀释速度，这是一个关系到产品质量和电耗的关键也得不到高质量的电石。的，而反响速度变化较大，影响反响速度变化的主要因素是炉温。K＝Ae-E/RT式中：K――反响速度常数；A――常数；――反响的活化能〔200千卡/克分子R――气体常数，1.98卡/克分子·度；T――反响温度19002100℃，反响速度常数为K1/K2＝eE/R〔1/T0－1/T1〕＝e202300/1.98(1/2173-1/2373)=e4.0=54.4倍18002100℃，则反响速度常数为：K1/K2＝e202300/1.98(1/2073-1/2373)=e6.2=490倍大的碳素材料等。300升/1980℃有高质量的电石。69%的电石凝固后，电石中是混成一片，没有电石的晶体，而成份高的电69%成份的电石的凝固体中间。电石成份越高，结晶体越多。炉料配比的计算电石生成反响：CaO＋3C CaC+CO256 3×12 64按上式计算，理论上制得一吨电石需消耗氧化钙：1000×56=87564需消耗纯碳：1000×36＝56364纯炉料配比＝563×100％＝64.3％87564.3承受纯原料，也不行能生产纯电石，因此实际生产中计算炉料配比必需原料中的杂质含量，以及在生产过程中物料损失等因素，由生产实践得出阅历公式：炉料配比＝56.3CBF87.5ABED式中：A――石灰中氧化钙含量B――电石中碳化钙含量碳素原料中固定碳含量电石中游离氧化钙含量E――投炉石灰损失量F――投炉碳素原料损失量据我厂状况：A＝93.15% B=80.43% C=83% E=2% F=3.6%炉料配比＝ 56.30.830.80433.6 ＝64.14％87.50.93150.804313.122上述求得为碳素材料无水份的配比，称为干基配比，密闭炉用焦炭含水量为1％，考虑碳素材料带水时：炉料配比干基配比 1-水份

64.14 =64.79%(11%)即：石灰：焦炭＝64.79电石炉有关参数争论、电流电压比〔2/U2〕最正确＝KgPs0.2531～33.6〔I2/U2〕最正确＝Kg·Ps0.25＝33.6×230000.25＝414对于同容量的电石炉，其电流电压比大，会使电极简洁深入炉料而闭弧生产，热效率较来提高电流电压比，或承受单台变压器负荷生产的方法来提高电流电压比。电极直径电极直径打算于电极的电流密度，而允许的电流密度与所使用的电极糊质量相关。电极也会缩小电石炉熔池；电极电流密度选得过小，则电极直径过大，虽然能扩大熔池，还可减断，电弧温度也会降低，对生产不利。所以，必需选用适宜的电极电流密度和电极直径。电极同心圆合理的同心圆直径是闭弧生产、优质高产低消耗的条件。电极同心圆是由电极直径、电流电压比、电极间距、电位、电石反响区电能密度等所打算的，而首先是取决于电极直径。难以得到高质量的电石；同心圆选得过小，三角区易重叠，热量过于集中，炉料站不住，热量损失大，产量不高，电耗高。炉膛内径会使短网长度增加，增大电耗，降低电效率，同时也易增加出炉的难度。炉膛深度太深，不仅会削减电石反响区的电能密度，降低电石质量，且会使出炉困难。5、影响电石消耗的因素原料中杂质的影响原料中的杂质主要包括氧化镁、氧化硅、氧化铁、氧化铝等。SiO+2C=Si+2CO-574kJ2FeO+3C=2Fe+3CO-452kJ23AlO+3C=2Al+3CO-1218kJ23MgO＋C＝Mg＋CO-486kJ上述反响不仅消耗电能和碳材，而且影响操作，破坏炉底，特别是氧化镁在熔融区快速时，其中一局部镁与一氧化碳马上起反响，生成氧化镁：Mg＋CO＝MgO＋C＋489kJ〔Si、Fe、Al、Mg〕的液态电石侵蚀了炉底。另一部镁上升到炉料外表，与一氧化碳或空气中的氧反响：Mg＋1O＝MgO＋614kJ2 2当镁与氧反响时，放出大量的热，使料面结块，阻碍炉气排出，并产生支路电流。还破1%，10～15L/kW·h。还有局部氧化镁在熔融区与氮反响，生成的氮化镁(MgN)，使电石发粘，造成出炉困难。32影响正常生产。底上升。一局部与铁作用生成硅铁，硅铁会损坏炉壁铁壳，出炉时会损坏嘴和电石锅等。氧化铝在电石炉内不能全部复原成铝，一局部混在电石里，降低了电石的质量，而大局部条件恶化。氧化铁在电炉内与硅熔融成硅铁。磷和硫在炉内分别与石灰中的氧化钙反响生成磷化钙和硫化钙混在电石中。磷化钙在制体，对金属设备有腐蚀作用。依据氧化物的反响热量平衡计算，平均每公斤氧化物复原需要耗热折电2.5kWh、耗焦0.32kg1%，600kg/t600×1%×2.5。平均每公斤氧化镁及氧化硅复原需3kWh0.35kg1%，按电石石灰900kg/t900×1%×3＝27kWh/t，900×1%×0.35＝3.15kg/t。焦炭中灰分含量的上升对电石电耗及焦耗具有综合的影响。灰分高即会造成固定碳含量降低，在电石生产时必定会影响炉料的配比，进而影响到炉料的电阻，造成电极上抬、热损失增大。所以在实际生产中，因焦炭灰分上升而造成电石电耗、焦耗的上升值会远远高于以1%50～60kWh/t焦炭中水份对电耗及焦耗的影响383810062100℃化为蒸汽需耗热539千卡。假设有50%的水蒸汽直接由100℃加热到592℃逸出，则需耗热：0.5×0.482×〔592－100〕＝119千卡另外50%水蒸汽与碳作用：HO2＋C＝CO＋H－1743千卡/公斤水218122820.5 0.33 0.77 0.0550.5×1743＝872千卡2CO＋H带出热为〔0.77×0.259＋0.055×0.26〕×〔592－100〕＝105千卡2这样每公斤水份影响电耗合计为：62＋539＋119＋872＋105＝1697千卡1697千卡/860＝1.973度假设每吨电石的焦耗为625公斤，则焦炭中水份每1%，即影响电耗增加：625×1%×1.973＝12.33度同时假设焦炭平均含碳量为83%，则碳素与每公斤水分反响增加的焦耗为0.33/0.83＝0.40公1%，即影响电石焦耗增加：625×1%×0.40＝2.5公斤另外水份对石灰消化、阻碍电石反响等影响尚未计入。炭材中挥发份对电石电耗的影响炭素材料中挥发份对电石生产的危害也是不容无视的，实践证明，挥发份在炉内有10%～15%被分解和碳化，使碳素材料的效率降低。假设炭素原料中的挥发份增加1%，则生产每吨电简洁引起喷料现象，使热量损失增加。对于开放炉，使炉面火焰增长，操作环境恶化。、石灰生过烧对电耗及焦耗的影响3 3 3 2 CaCO分解依据式CaCO=CaO+CO－425千卡/CaCO425千卡，CaCO分解后生成CO0.443 3 3 2 CO ＋2C＝2CO－936千卡/CO24412560.44×0.750.090.420.44×0.75×936＝309千卡CO2＋CO带去热量为0.44×0.25×0.27＋0.42×0.259〔592－38〕＝76CaCO3425＋309＋76＝810千卡折电耗810/860＝0.94度9001%，即影响电耗：900×1%×0.94＝8.46度CaCO3CO283%，则使焦炭消耗增加：0.09/0.83＝0.119001%900×1%×0.11＝0.99公斤另外生烧还会造成炉料配比不准，进而影响电石生产等问题。过烧石灰坚硬致密，比重大，反响接触面减小，活性差，影响产品质量和产量。粉化石灰的影响钙在电炉内发生如下反响：Ca(OH)=CaO+HO－109kJ2 2HO+C=CO+H－166kJ2 2在电石生产过程中，粉化石灰不但要多消耗电能和炭素原料，而且还要影响电石操作。一是降低炉料自由下落的速度，削减投料量，使电石炉减产；二是阻碍炉气自由排出，增大炉内压力，最终发生喷料和塌料等现象，影响电石炉正常操作。依据氢氧化钙在炉内反响式进展衡算，每公斤石灰风化后投炉反响，将需要消耗热量900×1%×1.36＝12.24kWh/t，900×1%×0.21＝1.89kg/t。原料粒度的影响出，不仅影响操作，而且有碍于反响往生成电石的方向进展。碳材粒度的不同，其电阻相差很大。一般是粒度越小，电阻越大，在电炉上操作时，电而不利。与接触电阻之和，可以近似地用以下公式表示：r－焦粒的当量直径，cm；ρ＝ρρ结 本 接ρ＝ρ a结 本 (bc)r pp－层堆粒状焦炭所承受的负荷，MPa；a、b、c－与焦粒几何外形有关的阅历常数。这样，影响粒状焦炭构造电阻的诸多因素就可以分别由焦炭的本征电阻和接触电阻所表现出来。焦炭的本征电阻与温度的变化亲热相关，温度越高，其本征电阻越小。而粒径的大小、几何外形、粒度分布和焦层上压力的变化，则会转变堆层粒状焦炭的接触电阻。假设认则焦炭粒径越大，其接触电阻越小。碳素原料粒度与电阻的关系见表。(mm)0～33～1010～1515～2020～25电阻(Ω)18106.66.15粒度(mm)0～33～1010～1515～2020～25电阻(Ω)％10701557.25％25631029.10％540351556.00单一粒度混合粒度单一粒度混合粒度式中：ρ――混合料的比电阻，Ω·mm2/m；X－每百公斤石灰配用焦炭的公斤量。Xρ90ρ＝73.4Ωmm2/＝70ρ＝113.Ωmm2/m。可以看出承受着炉料配比下降，炉料比电阻明显上升。、功率提高对电耗的影响提高，另一方面最主要的由于每小时冷却水带出热、炉体及料面热损失却不明显增加，而时500千瓦，单位91.3度。故功率提50036.550度/吨电石左右。、停电时间长短对电石电耗的影响有消耗，而送电时这局部热损失造成的温度降低，还是要靠电能升回来。所以还是造成了电能的铺张。这局部电能可以按阅历公式估算：423.9×t/(24-t)84.8度/8小时，212度/吨电石。、炭材中灰份对电石电耗的影响2.5625公斤计算，炭材中灰625×1%×2.5＝15.6度。6251%，即影响焦625×1%×0.31＝1.95公斤其中氧化硅、氧化镁还有局部来自石灰，这局部石灰中的杂质也会造成电耗的上升。、电石发气量对电耗的影响关厂所作的特地的生产试验及数理统计，电石发气量每提高10升/公斤，大约每吨电石要多68.2度。电石炉的有功功率P＝√3UIcosφ式中：PkW；UV；IA；Cosφ――功率因数3UcosI3Ucos当P＝19500kW U=180V条件=0.737I1＝19500/1.73×180×0.737＝84868A=0.859I2＝19500/1.73×180×0.859＝72185AΔP损＝I2R损计算，P2＝〔I1/I2〕2＝〔84868/72815〕2＝1.3580.8591600kW左右，则功率因数为0.7371600×1.358＝2173kW，即0.7370.8592173－1600＝573kW/小时的电能。期去除硬块。、明弧操作的影响在开放式或半开放式电石炉生产中，由于电极工作端长度不够，或者不能深入，电极浮不仅破坏料层构造，打乱反响过程，降低产品质量，而且还损失大量的热能。3.13kWh5%～7%左右的石灰分解，而在明弧操作时远远高于这个数值。假设按明弧时石灰分解7%160200kWh/t射损失可用下式粗略估算：T4 T

4Q

e明弧

－每平方米辐射面