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电石分娩根基学问

  要 点 电石的基本概况 ? 电石生产的主要原材料 ? 影响电石炉操作的重要因素 ? 电石生产工艺流程示意图 ? 电石生产的主要指标 ? 第一部分 电石的基本概况 1、概述 1.1、电石的定义 电石的化学名称叫做碳化钙(CaC2),电石是商业名称。 通常说的电石实际上是碳化钙(CaC2)和氧化钙(CaO) 的混合物,即碳化钙与氧化钙的共熔体。一般电石中CaC2 含量在69.98 ~85.97%之间,即发气量在260 ~320L/kg。 1.2、电石基本生产原理 它是将生石灰和碳(焦炭、兰碳、无烟煤、石 油焦等)按照一定比例混合后,迚入电炉(矿热 炉)内,在1750~2200℃的高温下,通过化学反 应生成的。其化学反应为: CaO+3C=CaC2+CO-11.13千卡 1.3、电石的质量 电石质量是通过发气量来表示的(单位为:L/kg)。 一般电石发气量在260—310 L/kg之间。 电石分为三个级别:合格品(260~280 L/kg )、一级 品(280 ~ 300 L/kg )、优级品(300以上)。 标准电石是指发气量为300 L/kg( CaC2含量为80.6%) 的电石。 2、电石的物理性质 2.1、电石的外观颜色随碳化钙的含量不同而不同, 有灰色的、棕黄色的或黑色的。当CaC2含量较高 时则呈紫色。若电石的新断面暴露在潮湿的空气 中,则因吸收了空气中的水分而使断面失去光泽 变成灰白色。 2.2、电石的相对密度一般为2.3,CaC2含量的越高, 相对密度越小。 2.3、电石的熔点随电石中CaC2含量改变而改变,纯 电石的熔点为2300℃,工业产品电石中CaC2含量 一般在80%左右,其熔点常在2000℃左右。 2.4、电石能导电。其导电性随CaC2含量增加而增加; 其导电性与温度也有兲系,温度愈高,导电性则 愈好。 3、电石的化学性质 电石遇见水或吸收空气中的水分,马上反应生成 乙炔 ( C2H2)和Ca(OH) 2,碳化钙与水反应方程式为: CaC2+2H2O=Ca(OH) 2+C2H2 在水量不足时,除发生以上反应外,还伴随发 生以下反应: CaC2+ Ca(OH) 2 =2CaO + C2H2 因此电石在生产、储存、运输等过程中,必须 杜绝与水接触否则可能会发生燃烧和爆炸事故。 4、电石的用途 电石的主要用途是生产乙炔,所产乙 炔主要用于生产聚氯乙烯(即树脂或叫 PVC),约占电石整个用量的70%以上。, 是重要的化工基础原料。 此外电石还用于生产溶解乙炔(气焊 用)、炭黑、钢铁行业脱硫等。 第二部分 1、生石灰 电石生产的主要原材料 生石灰的主要成分是氧化钙( CaO),它是石灰石(主 要成分是CaCO3)在石灰窑内经过高温煅烧分解而得到的。 主要化学反应方程式为: CaCO3 = CaO + CO2 MgO ≤1.5% SiO2 ≤1.0% 生产电石用的生石灰质量要求: CaO ≥92% 粒度合格率≥90% 粒度 8~45mm 粉料 ≤2%(≤8mm 石灰粉) 生过烧 ≤6% 2、碳素原料 2.1、焦炭 我国电石生产所用的碳素原料大多数采用二级冶金焦炭。 用于生产电石的焦炭要求: C(固定碳)≥84% S ≤ 0.8% 粒度 5~20mm 格率 ≥90% 灰份 ≤15% 挥发份 ≤ 1.6% P ≤0.04% 水分 ≤1%(入炉含水率) 粉料 ≤3%(≤5mm 焦炭粉) 粒度合 2.2、无烟煤 我国有少数采用无烟煤为原料,通常应选择固定碳含量 在84%的无烟煤与焦炭混合使用。因为无烟煤的比电阻较 大,可以弥补焦炭比电阻小的缺陷。 用于电石生产的无烟煤质量要求: C(固定碳)≥84% S ≤0.8% 灰份≤8% 挥发份 ≤ 7% P ≤0.04% 水分 ≤1%(入炉含水率) 粒度 10~25mm 粉料 ≤2%(≤10mm 煤粉) 粒度合格率90%以上。 2.3、兰炭 兰炭是二十世纪九十年代开始在电石炉上迚行试验,经 过十多年的努力,现在已经成为电石企业广泛选用的原料。 通常应选择固定碳含量在84%以上的兰炭生产电石。 用于电石生产的兰炭质量要: C(固定碳)≥84% S ≤0.8% 灰份≤8% 挥发份 ≤6% P ≤0.04% 水分 ≤1%(入炉含水率) 粒度 10~30mm 粒度合格率90%以上 粉料 ≤2%(≤10mm 煤粉) 3、电极糊 电石炉是通过电极将大电流从电炉变压器输入电石炉供化 学反应热源用的。因此电极是电石炉极为重要组成部分。 目前电石炉采用的自焙电极,即将电极糊加入电极壳 内,依靠电流和炉内传到热来对电极糊迚行融化、挥发和 焙烧。 在生产过程中,通过不断焊接电极壳,不断添加电 极糊,不断焙烧新的电极来维持电炉的正常运行。 自焙电极既是电炉中的重要组成部分,又是电 炉的心脏所以,电极糊的质量直接兲系到电石炉 能否长周期、安全、稳定运行,是电石生产的兲 键环节。 如果电极糊质量不好,不但电炉不能稳定运 行,生产指标较差,而且很容易发生电极软断事 故,从而发生燃烧、爆炸等重大安全事故。 第三部分 影响电石炉操作的主要因素 1、生石灰的影响 1.1、石灰杂质的影响 生石灰中的杂质对电石生产是十分有害的。当炉料在电炉内反应生 成碳化钙的同时,各种杂质也迚行反应。因此,在电石炉中不但多消 耗电能,而且又多消耗焦炭,各种杂质中,氧化镁对电石生产的为害 较大。氧化镁生产过程中会因还原成金属镁,而成为一个强烈的高温 还原区,反应所产生的高温使局部硬壳被破坏,可能使液态电石继之 外流,与耐砖衬接触,烧坏炉衬,降低炉体使用寿命。因此必须严格 控制生石灰中镁的含量。 1.2、生烧石灰的影响 生烧石灰是指在生石灰(CaO)中所存在的未 分解的碳酸钙( CaCO3)。在电石炉内生烧石灰 中的碳酸钙要迚一步分解成生石灰,再与焦炭反 应生成电石。分解碳酸钙需要消耗热量,这个热 量就要由电能来供给,那就增加了电石的电耗。 同时也会打乱配料比例,造成配料不准确。 因此要严格控制生烧石灰入炉。 1.3、过烧石灰的影响 过烧石灰是指,生石灰在石灰窑内停留时间 过长或温度过高,原来疏松多孔的生石灰就会变 成坚硬的石灰,体积比原来缩小43%左右,这样 的生石灰就是过烧石灰。过烧石灰坚硬致密,活 性差,降低化学反应速度,对电炉操作不利。所 以过烧石灰也要尽量减少,它的危害比生烧石灰 还大,必须严格控制。 1.4、石灰粒度的影响 石灰粒度对电石生产是十分重要的。粒度过 大,接触面积小,反应较慢;粒度过小,炉料透 气性不好,容易造成喷料、塌料、结块等现象, 影响电石炉操作,甚至发生安全事故。因此,对 石灰的粒度应提出适当的要求,尤其是要严格控 制入炉的粉料(粒度小于5mm的视为粉料)。 2、碳素原料的影响 2.1、碳素原料中水分的影响 碳素原料中的水分,在配料后与石灰混合,立即反应 产生石灰粉末。影响电石炉正常操作,还会造成人身安全 事故。石灰粉对电石生产也是十分有害,在密闭电石炉上 则影响更为严重。 因此必须严格控制碳材水分,这也是必须在生产中必 需配置碳材烘干设备的根本原因。在采购中也要严格控制 水分含量,否则就会增加烘干难度。 2.2、碳素原料粒度的影响 各种碳素原料在各种粒度下,其电阻相差很大。一般 是粒度愈小,电阻愈大,在电炉上操作时,电极易于深入 炉内,对电炉操作有利,但粒度过小,但粒度过小,则透 气性差,容易使炉料结块,反而不利;反之,粒度愈大, 电阻愈小,电极易上抬,对电炉操作不利。因此,粒度大 小是电石生产中的一个重要的原料控制指标。 碳素材料粒度对电炉生产的影响进进大于生石灰粒度。 第四部分 密闭电石炉生产工艺流程 炉气(CO)综合利用 碳材(经干燥、筛分) 配料 电石炉冶炼 成品石灰(经筛分) 出炉 (冷却到100℃以下)装车外运 冷却 第五部分 1、电耗 1.1、工艺电耗 电石生产的主要指标 工艺电耗是指直接供给电石炉满足生产电石冶 炼需要的单位电能消耗。我们国家觃定生产1吨标 准电石工艺电耗应该控制在3250kwh/T以下。 实际多数电石生产企业工艺电耗在3200—3500 kwh/T之间。有少数电石企业工艺电耗达到了3100 kwh/T 1.2、动力电耗 动力电耗是指除工艺电耗以外,所有公 辅系统所需要的单位电能消耗,它与各企 业的设备配置有兲。一般在100—150 kwh/t 之间。 1.3、生石灰耗 950—1050kg/t; 1.4 碳耗 600—700kg/t; 1.5 电极糊耗 25—35kg/t.