电石生产工艺课件.ppt

1、电石生产工艺流程,乌海中联化工有限公司,目 录,第一节：电石生产基础知识 第二节：电石生产的基本原理及工艺流程 第三节：电石生产所需原料 第四节：原料中杂质对电石生产的影响 第五节：电石炉本体设备简介 第六节：电石生产操作中的事故及不正常现象,第一节：电石生产基础知识 概念： 电石化学名称为碳化钙，工业名称为电石，分子式为CaC2，分子量为64.10,电石的物理性质 a、 外观 化学纯的碳化钙几乎是无色透明的晶体。极纯的碳化钙是天蓝色的大晶体，和淬火的钢颜色一样。工业电石是碳化钙和氧化钙以及其他杂质合成的混合物，根据杂质含量的不同呈黄色或黑色，含碳化钙较高时呈紫色。电石的新断面具有光泽，吸水后

2、失去光泽呈灰白色。,b、密度18时，纯电石的相对密度为2.22。工业电石的密度与其碳化钙的含量关系如下表。（品级越低，质量越大）,c、熔点 电石的熔点随电石中碳化钙含量的改变而改变，纯碳化钙的熔点为2300。碳化钙的含量在69的混合物的熔点最低，为1750。碳化钙的含量继续减少时，熔点反而升高，后降到1800，此时混合物中碳化钙含量为35.6。在此二个最低熔点（17501800）之间有一个最大值1980，它相当于含碳化钙52.5的混合物。随着碳化钙含量继续减少（即低于35.6）混合物的熔点又升高。见下图。,影响电石熔点的因素不仅是石灰的含量，氧化铝、氧化硅和氧化镁等杂质也有影响。,d、 导电性

3、 电石能导电，其导电性与电石的纯度和温度有关，碳化钙含量越高，导电性能越好；反之，碳化钙含量越低，导电性能越差。当碳化钙含量下降到7065间，其导电性能达到最低值，若碳化钙含量继续下降，则其导电性能复又上升。,电石的化学性质 电石的化学性质很活泼，在适当温度下能与许多的气体、液体发生化学反应。 碳化钙不仅能被液态的或气态的水所分解，而且也能被物理的或化学结合的水所分解。 在水过剩条件下，即将碳化钙浸于水中，反应依下式进行： CaC2+H2O=Ca(OH)2+C2H2 被滴加水分解时，还发生如下反应： CaC2Ca(OH)2=CaO+C2H2 吸收空气中水份而分解： CaC2+H2O=CaO+C

4、2H2 在没有任何水份条件下，将电石在氢气流中加热至2200以上时，就有相当量的乙炔发生： CaC2H2CaC2H2 当加热到2275时，所生成的钙开始升华。, 在高温下，干燥的氧气能氧化碳化钙而生成碳酸钙。 2CaC2+5O2=2CaCO3+2CO2 粉状电石与氮气在加热条件下，反应生成氰氨化钙： CaC2N2CaCN2C 碳化钙能还原铅、锡、锌、铁、锰、镍、钴、铬、钼及钒的氧化物。 电石中夹杂的磷的化合物，当电石与水作用时，生成磷化氢混在乙炔中；所夹杂的硫的化合物，与水作用时，生成硫化氢，硫化氢在电石被水分解时，几乎完全被水吸收，可是在水量不足时，所生成的乙炔中就会有相当多的硫化氢，硫化氢

5、与碳化钙反应，能象水一样地使它发生乙炔： CaC2H2SCaSC2H2,第二节： 电石生产的基本原理及工艺流程,电石生产工艺流程是： 反应方程式如下： CaO+3C=CaC2+CO 将料场的石灰石经石灰生产烧制成生石灰，输送到电石炉配料站日料仓；料场的炭材经过炭材干燥后，输送到配料站；生石灰与烘干后的炭材在配料站按一定比例称量后在皮带输送过程中混合，混合好后的混合料输送到电石炉炉顶料仓，靠原料的自重由上而下落入到电石炉炉膛，炉料在炉膛内靠三根电极发出的电弧加热到2200生成电石，生成的电石流入到电石锅内，靠出炉小车由卷扬机牵引至冷却车间进行冷却，电石炉所产生的尾气经净化送到石灰生产车间烧石灰。

6、,（其中电极壳车间主要为保证三相电极的电极壳的消耗； 空分空压车间所制得的氮气和压缩空气主要为电石炉净化除尘以及置换密封和气动装置提供所需的氮气和压缩空气；循环水车间主要是提供电石炉设备本体冷却所需用水 ） 工艺流程简图：,烘干后炭材,电石炉尾气进行石灰生产,生石灰,成品电石,石灰石,炭素材料,第三节：电石生产所需原料,1.石灰 成份(重量%) CaO 92 SiO2 2 MgO 1.5 R2O3（三氧化物） 2 P 0.01 S 0.04 生、过烧总量(%) 5% 粒度(mm)： 10-50,冶金焦 粒度：325mm；粒度合格率 90 灰分14.0 挥发分2.0 水1.0 硫 0.5 磷 0

7、.04 焦末含量5,兰碳 成份（重量%） 固定碳 82 灰份 10 挥发份 5 水份 1 煤矸石 2 粒度 （mm） 525,电极糊 成份（重量%） 固定碳 80 灰份 5 挥发份 1315 粘结剂软化点（） 552 水份 1,电石炉对电极糊的要求： 1）能耐高温，热膨胀系数要小； 2）具有较小的比电阻系数； 3）具有较小的气孔率（电极的氧化速度与此有关）； 4）具有较高的机械强度； 挥发份高时，造成的不良后果 1）不易烧结，强度差，容易软断； 2）收缩性大，强度差，又可能发生硬断； 3）氧化快，增加电极消耗； 4）焙烧时易发生分层现象，易造成硬断事故的发生； 5）压放电极时，要减小负荷，且负

8、荷增升速度慢，影响电炉的产量；,第四节： 原料中杂质对电石生产的影响,原料中的杂质主要包括氧化镁、氧化硅、氧化铁、氧化铝等。 当炉料在电炉内反应生成碳化钙的同时，各种杂质也进行反应： SiO2+2C=Si+2CO-574kJ Fe2O3+3C=2Fe+3CO-452kJ Al2O3+3C=2Al+3CO-1218kJ MgOCMgCO-486kJ 上述反应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迅速还原成金属镁，而使熔融区成为一个强烈的高温还原区，镁蒸气从这个炽热的区域大量逸出时，其中一部分镁与一氧化碳立即起反应，生成氧化镁： MgCOMgOC489kJ 此时，由于反应

9、放出强热形成高温，局部硬壳遭到破坏，使带有杂质（Si、Fe、Al、Mg）的液态电石侵蚀了炉底。 另一部镁上升到炉料表面，与一氧化碳或空气中的氧反应： Mg O2MgO614kJ 当镁与氧反应时，放出大量的热，使料面结块，阻碍炉气排出，并产生支路电流。还破坏局部炉壳，甚至使熔池遭到破坏，堵塞电石流出口。实践证明，石灰中氧化镁含量每增加1%，则功率发气量将下降1015L/kWh。,还有部分氧化镁在熔融区与氮反应，生成的氮化镁(Mg3N2)，使电石发粘，造成出炉困难。影响正常生产。二氧化硅在电石炉中被焦炭还原成硅，一部分在炉内生成碳化硅，沉积于炉底，造成炉底升高。一部分与铁作用生成硅铁，硅铁会损坏炉

10、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还原成铝，一部分混在电石里，降低了电石的质量，而大部分成为粘度很大的炉渣，沉积于炉底，使炉底升高，严重时，炉眼位置上移，造成电石炉操作条件恶化。 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应生成磷化钙和硫化钙混在电石中。磷化钙在制造乙炔气时混在乙炔中有引起自燃和爆炸的危险，硫化钙在乙炔气燃烧时，变成二氧化硫气体，对金属设备有腐蚀作用。,焦炭中灰分含量的升高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，在电石生产时必然会影响炉料的配比，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

11、中，因焦炭灰分升高而造成电石电耗、焦耗的上升值会远远高于计算的理论值。据有关生产试验显示，焦炭中灰分每增加1%，电石电耗实际会上升达5060kWh/t。 炭素材料中水分的影响 假设焦炭投炉时为25，则每公斤水份由25上升到100需耗热314kJ，而水由100化为蒸汽需耗热2256.8kJ。假设有50%的水蒸汽直接由100加热到550逸出，则需耗热： 0.50.482（550100）4.187454.1kJ,50%水蒸汽与碳作用： H2OCCOH27300kJ/kgH2O 18 12 28 2 0.5 0.33 0.77 0.055 需耗热0.573003650kJ COH2带出热为（0.770

12、.2590.0550.26）（550100）4.187402.7kJ 这样每公斤水份影响电耗合计为：3142256.8454.13650402.77077.6kJ 折合电能：7077.6/36001.97kWh 假如每吨电石的焦耗为600kg，则焦炭中水份每1%，即影响电耗增加： 6001%1.9711.8kWh,同时如果焦炭平均含碳量为84%，则碳素与每公斤水分反应增加的焦耗为0.33/0.840.39kg，则焦炭中水份每1%，即影响电石焦耗增加： 6001%0.392.3kg,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忽视的，实践证明，挥发份在炉内有1015%被

13、分解和碳化，使碳素材料的效率降低。若炭素原料中的挥发份增加1%，则生产每吨电石多耗电35kWh/t。另外，挥发份靠近反应区，形成半融粘结状，使反应区物料下落困难，容易引起喷料现象，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。 石灰生过烧的影响 大块石灰石中心部位来不及分解就被卸出窑来，这个夹心实际是碳酸钙。在电石炉内这部分碳酸钙要进一步分解成石灰，然后与碳反应生成电石，分解碳酸钙需要热量，这个热量要由电能来提供，这就增加了电耗。此外，还要影响炉料配比，打乱了电炉的正常生产秩序。,按碳酸钙分解反应式：CaCO3=CaO+CO21779.5kJ/kgCaCO3计算，每公斤碳酸钙分解后

14、，生成0.44公斤CO2，这些生成的CO2中约有75%左右还会跟碳作用生成CO：CO2C2CO3919kJ/kgCO2，需要耗热为39190.750.441293.3kJ，根据热量衡算，最终生成的CO2和CO随炉气逸出时带走热量为210kJ。则每公斤碳酸钙在电石炉内分解所耗热折电为约0.91kWh，耗焦为0.11kg。如果按电石石灰耗900kg/t计算，石灰中生烧增加1%，则影响电石电耗9001%0.918.19 kWh/t，影响焦耗约9001%0.110.99kg/t。 过烧石灰坚硬致密，比重大，反应接触面减小，活性差，影响产品质量和产量。,第五节：电石炉本体设备简介,组合式电极柱 功能描述

15、及用途：组合电极柱是将电炉冶炼所需的大电流传入炉内，并将电极糊焙烧成石墨化电极的设备。 组成：组合式电极柱由上、下两部分组成，电极柱上部主要包括：电极升降装置、电极压放装置、加热元件、上部把持筒、压放平台及液压管路等。电极柱下部主要包括：下部把持筒、防磁不锈钢水冷保护屏、导电铜管、底环、接触元件、耐高温气封垫板、水冷管路等部件。电极系统上带有电极检修时所需的辅助吊挂系统。每根电极有七组压放装置，每组压放装置均由一个压放缸和一个夹紧缸组成。七组压放装置围绕一根电极安装在电极柱上部的压放平台上。七组压放装置的夹紧缸靠弹簧力牢固地夹住电极壳上的七根筋片。电极每次压放量20mm。每根电极每次压放完成时

16、间约为35s。,电极柱上部,电极柱上部(实物图),电极柱下部,电极柱下部(实物图),二次母线系统,功能描述及用途：电炉变压器通过二次母线系统与电炉形成低压回路，从而提供电炉冶炼所需电能。 组成：电炉采用三个单相变压器供电，变压器到电极之间采用水冷二次母线系统供电，二次母线系统包括导电铜管、水冷电缆、绝缘吊挂装置、铸铜连接体、水冷装置，短网跳相布置。 每套导电管组14根，共计42根；,二次母线系统,炉盖,功能描述及用途：炉盖用于密封炉膛、减少热损失和改善冶炼区间的工作条件。 组成：炉盖由6个边缘炉盖及1个防磁中心炉盖组成。每瓣炉盖均为水冷结构，6个边缘炉盖为耐热锅炉钢板焊接而成，1个中心炉盖为防

17、磁不锈钢焊接而成，炉盖顶部打结有耐火隔热材料。炉盖上开有15个料管孔、3个电极孔、3个维修孔、6个检修门、3个电极探测孔，2个炉压测量口，2个烟气出口及设有13个安全防爆阀。在炉盖上设有电极密封导向装置。,炉盖,组焊中的炉盖,电极密封导向装置,炉体,功能描述及用途：炉体为电石炉的电热反应场所，其内部可存储一定量的物料及电石。 组成：炉壳由锅炉钢板焊接而成，上部炉口焊接有水冷结构。炉壳底部安装有热电偶，用于控制炉衬温度。炉壳下部设有保护罩，用以对炉体进行隔热保护，在每个出炉口3米范围（炉口中心左右各1.5米）取消保护罩，设置井字加强筋扳。炉体上设有3个出炉口，出炉口溜槽为水冷耐热铸钢结构。炉壳板

18、在出炉口进行开孔补强。,炉体,预装完成的炉体,炉顶加料系统,炉顶加料系统由12个炉顶料仓、13组加料管、13组料管绝缘吊挂、13组料位检测元件（雷达料位仪）及13个耐热铸钢料嘴组成。此电石炉加料为连续式加料。 炉顶料仓 功能描述及用途：用于盛装石灰、焦炭、兰炭按一定配比混合后的物料，并连续地加料到电炉内。 加料仓呈圆形，由金属焊接而成。每个炉顶料仓有效容积6.0 m3。每个料仓上设有一个雷达料位仪，用以实现料位检测及低料位报警。 炉顶料仓共12个，每4个为一组，沿圆周120对称分布。 料管 功能描述及用途：从炉顶料仓下料时，物料通过料管溜入炉内。其中12个下料管靠炉盖部分2米高度的材质为防磁不

19、锈钢。 数量：12套 料管绝缘吊挂 功能描述及用途：吊挂料管至上层平台，并对平台进行绝缘保护。 数量：13套。 料嘴（耐热铸钢） 功能描述及用途：料嘴用于将炉料加入炉内。 组成：每个电极周围设有4个料嘴，三个电极周围共设12个料嘴。,炉顶加料系统,环形加料机,功能描述及用途：炉顶环形加料机用于将原料加入每一个炉顶料仓内，送料信号由料仓上的料位仪给出。 组成：每个料仓上部设有一套刮料装置。该刮料装置由气缸推动，可将原料送入料仓内。刮料装置采用锯齿形，气缸到位指示限位采用内置宽双磁环式,并联.气动装置在总管设置气动两联件，减压阀组分三组设置，每组可独立调节压力。炉顶环形加料装置由传动装置、加料盘、

20、气动装置、机架及导料管等组成。,环形加料机,电石生产操作中的事故及不正常现象 1、电极硬断 立即停炉 现象 a、二次电流突然降低，然后又缓慢回升； b、炉气温度突然上升； c、电弧声音增大； d、从探测孔、观察门的缝隙观察有刺火的白光； 原因 a、电极糊的管理不善，灰尘多、灰分含量高、粘结性差； b、焙烧电极时负荷增升速度过快，以致造成电极的机械强度差； c、热停炉时间长、频繁停炉、电极糊中的固体物质产生离析； d、设备大量漏水后（特别是底环、接触元件、保护屏、水冷密封套等）负荷增升过快；,2、电极软断 现象 a、二次电流突然增大，对地电压下降； b、炉气温度增高、H2含量增大，炉压增高； c、电极壳上端冒黑烟；粗炉气不燃时，也冒大量黑烟； 2）原因 a、电极糊质量不好，油份、挥发份含量高，软化点高； b、电极电流分布不均，局部焙烧质量差； c、电极压放量大（60），或电极下滑； d、焙烧电极时电流增升速度过快。,3、出炉不流畅 1）现象 出炉时电石粘度大，流速不大。 2）原因 a、电石质量很高，调少碳 b、电极位置较高；或电极位置波动幅度较大 c、炉眼太低。； d、炉温低，炉子负荷低； e、原料中，MgO含量高； f 、出现大塌料后，短期出炉电石发粘不流畅,4、堵不上炉眼 1）原因 a、配比低，或者调灰量大。（发气量底） b、炉眼维护不好（他；特