煤-焦-電分級替代新工藝制備電石過程的熱力學分析

馬 碩，馬丹丹，李任璽，馬洪亭

(天津大學 環境科學與工程學院，天津 300350)

CaC2作為一種重要的化工產品，可用于生產聚乙烯(PE)和聚氯乙烯(PVC)等乙炔衍生產品[1-2]。傳統的電熱法電石生產工藝需要消耗高質量的焦炭，并利用電弧產生的熱能，將焦炭和生石灰加熱到1 600～2 000 ℃發生反應，生成碳化鈣，并釋放出含有CO的廢氣[3]。由于電熱法產生過量的熱量、粉塵以及大量的廢氣，造成能量浪費和環境污染，影響了它的進一步發展[4]。

1 煤-焦-電分級替代新工藝系統物料平衡分析

1.1 系統組成及工作原理

煤-焦-電分級替代新工藝是在傳統電石生產方法——電熱法的基礎上，在電石爐前增加了一個熱解爐，用低階煤粉與生石灰粉替代塊狀焦炭和生石灰，用高溫球團熱裝替代冷裝，經過改進而成的一種新型節能高效電石生產工藝。它主要由熱解爐、電石爐、上料、出料、出氣、供電等部分組成，如圖1所示。

圖1 電石生產新工藝系統示意圖

與傳統電熱法不同，新工藝所用原料球團是由低階煤粉和生石灰粉經過充分混合后壓制而成。冷球團和空氣由導管1進入熱解爐，混合球團在熱解爐中被加熱至800 ℃，熱解爐產生的部分熱解氣與來自導管2的空氣混合燃燒把球團加熱到熱解所需溫度，富余的熱解氣和焦油由導管3和導管4進行收集和再利用。從熱解爐出來的熱球團通過傳送帶6送入電石爐，電極和空氣分別通過導管7和導管8引入電石爐中，球團被電極加熱至2 000 ℃，產生的熔融態電石由爐子下部導管11引出，產生的粉塵和電石爐氣由導管9和導管10進行收集和處理。……