电石的制造工艺流程

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内蒙古化工职业学院毕业论文用纸
内蒙古化工职业学院 毕业论文
题 目:电石的制造工艺流程 系 部:测控与机电工程系 专 业:机电一体化 班 级:机电 09-2 班 学 号:092032042 学生姓名:张强 指导教师:马文龙 完成日期:2012 年 2 月 28 日
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1.1.3 电石的化学性质
1、在无水的条件下,电石在氢气流中加热至 2200℃以上时,有相当量的乙炔和金属钙 生成(CaC2+H2=Ca+C2H2)(1-1)。
2、干燥的氧气在高温下氧化碳化钙而生成碳酸钙(CaC2+O2=CaCO3+CO)(1-2)。 3、粉状电石与氮气在加热条件下反应生成氰氨化钙(CaC2+N2=CaCN2+C)(1-3)。 除此之外,氯、溴、硫、氨、磷、氯化氢和乙醇等等物质在一定条件下均能与电石发生 化学反应,生成相应的化学物质。
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CO2+C=2C0 —39.2(kCa1)(2-4) H20+C=CO+H2 —39.6(kCa1)(2-5) Ca(OH)2=CaO+H20 —26(kCa1)(2-6) Ca2Si04=2CaO+Si02 —29(kCa1)(2-7) Si02+2C=Si+2C0 一l37(kCa1)(2-8) Fe2O3+3C=2Fe+3C0 一lO8(kCa1)(2-9) Al203+3C=2Al+3C0 —29l(kCa1)(2-10) MgO+C=Mg+CO —l16(kCa1)(2-11) 上述所有反应都要消耗热量。 2、电石炉气(300~600℃)和被炉气带走的粉尘及出炉电石所带走的电热,每吨耗电 812kWh。 3、消耗在电炉变压器、短网、电极的热以及通过炉体热损失234kWh。 4、电炉操作时,干烧、明弧造成热损失,由于操作水平的不同引起的热损失不同,一般 在100~600kWh不等。例如,某公司由于设计时,二次电压较高,长期以来电流电压比为24O~ 260A/V,造成电极不能深入炉内,电极位置太高,炉内三相不通,电石电耗在4000kWh/t 以上。之后将电流电压比调整为280~294A/V,电极深入炉内,炉内三相畅通,出炉顺利, 减少了干烧、明弧现象,电耗下降为3400kWh/t。可见,电炉实际操作时,干烧、明弧对电 石电耗的影响非常大。
2、电石的外观为各种颜色的块状体,其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,含碳化钙较高时则呈紫色。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。
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3、电石的相对密度决定于 CaC2 含量。且随着碳化钙的含量减少,则相对密度增加。 4、电石的熔点也随碳化钙的含量改变而改变,纯碳化钙的熔点为 2300℃,工业碳化钙 的含量一般为 80%左右,其熔点常在 2000℃左右。工业碳化钙有两个最低熔点,第一个是相 当于含碳化钙 69%与含氧化钙 31%的混合物,第二点是相当于含碳化钙 35.6%与氧化钙 64.4%的混合物。由此可知,影响电石熔点的因素不仅是碳化钙的含量,其它杂质如氧化铝、 氧化硅与氧化镁等杂质也有影响。 5、电石能导电,其导电性与电石纯度有关,碳化钙含量越高,导电性能越好;反之越差。 当碳化钙含量下降到 65%~70%时,导电性能达到最低值。同时,电石的导电性也与温度有 关,温度越高,导电性则越好。
1.2.2 电石生产现状
据 1983 年的不完全统计,全国共有电石厂 204 家,各种类型电石炉 433 座,其中绝大多 数为开放炉。随着电石工业的发展,开放式电石炉逐渐过渡至半密闭式电石炉,最终朝着密 闭式电石炉方向发展。因此在 1986 年我国从国外引进 6 座密闭炉,其中西安电石厂、太原 电石厂、包头电石厂、天津电石厂、浙江巨化和下花园电石厂各自引进一座 25.5MVA 的挪威 埃肯型密闭电石炉,进人 90 年代,由于盲目引进,技术不过关,大部分密闭炉纷纷停产。目
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1.2.1 电石生产起源 1.2.2 电石生产现状 1.2.3 电石生产发展趋势 第二章 电石制造工艺流程 2.1 电石生产工艺简述 2.1.1 电石生产原理 2.1.2 电石生产主要设备 2.1.3 电石生产工艺简述 2.1.3.1 原料破碎、烘干、筛分和配料系统 2.1.3.2 电石炉系统 2.1.3.3 电石冷却、破碎及包装 2.1.3.4 电石尾气处理 2.2 电石生产过程中的注意事项 2.3 电石炉操作常见问题及处理方法
电石的制造工艺流程 摘要
碳化钙,俗称电石,无机化合物,无色晶体,工业品为灰黑色块状物,断 面为紫色或灰色。遇水立即发生激烈反应,生成乙炔,并放出热量。电石的最 先用途是照明、金属的切割与焊接,进入 20 世纪,随着生产石灰氨(氰氨化钙) 的工艺问世后,进一步推广了电石的用途,如今,电石的用途更加广泛,成为 有机合成工业、钢铁脱硫和制造乙炔的重要原料,尤其是近年来,乙炔在化工 行业的广泛使用和国际石油价格的节节攀升,电石法乙炔备受国内外化工行业 的关注,呈现出美好的应用前景。所以现阶段电石制造业成为重化工业的新贵, 电石的制作工艺也备受关注。
关键词:电石,碳化钙,乙炔,工艺流程
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目录
第一章 电石概述 1.1 产品简介 1.1.1 产品名称 1.1.2 电石的物理性质 1.1.3 电石的化学性质 1.1.4 电石的用途 1.1.5 电石的工业标准和组成及含量 1.1.5.1 电石的组成及含量 1.1.5.2 电石的工业标准 1.2 电石生产技术的起源、现状及展望
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前,国内在引进挪威和德马克公司开发的全密闭电石炉基础上进行技术改进和创新,已成功 开发出技术更先进、更环保和更安全的国产化全密闭电石炉,因此至 2006 年为止,全行业在 役、在建和展开前期工作的全密闭电石炉共有 36 台,例如国内比较典型的是:乌海海吉公司 3 台、山东淄博海力化工厂 2 台、浙江巨化 1 台、下花园 1 台、云维 1 台、怀化电石厂一台、 青海东胜 1 台和安徽皖维 1 台等等,总能力可达到 190 万吨/年,约合全行业能力的 15%左 右,容量已有达到 25500~30000KVA 的,建设 40000~75000KVA 的亦已开始启动。2011 年 12 月份,我国生产碳化钙(电石,折 300 升/千克)113.99 万吨,同比增长 4.62 %。数据显示:2011 年 1-12 月,全国碳化钙的产量达 1737.67 万吨,同比增长 22.34 %。从各省市的产量来看, 2011 年 1-12 月,我国碳化钙生产的前三省市是内蒙古、新疆和宁夏 ,分别占总产量的 27.44%、 16.02%和 15.72%。[1-4]
1.1.5 电石的工业标准和组成及含量
1.1.5.1 电石的组成及含量
电石的组成及含量 下面我们举碳化钙含量为 85.3%的电石组成为例:
组成 含量%
CaC2 85.3
CaO
SiO2
MgO
Fe2O3+Al2O3
C
9.5Fra Baidu bibliotek
2.1
0.35
1.45
1.2
表 1-1
1.1.5.2 电石的工业标准
电石的工业标准
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第一章 电石概述
1.1 产品简介 1.1.1 产品名称
电石是工业名,其化学名称叫做碳化钙。碳化钙的分子式是 CaC2,分子量为 64.10,它 的结构式是:
通常我们所说的电石是指工业碳化钙而言。它是在电石炉中用焦炭和石灰而制得。电石 中除含大部分碳化钙外,还含有少部分其它杂质。这些杂质都是原料中的杂质转移过来的。
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第二章 电石制造工艺流程
2.1 电石生产工艺简述 2.1.1 电石生产原理
氧化钙和碳素材料凭借电弧热和电阻热在1800~2200℃的高温下反应而生成碳化钙,电 石炉是获得高温的最好设备,能量非常集中。碳化钙的生成反应如下:
CaO+3C=CaC2+CO -111.3(kCa1)(2-1) 这是一个吸热反应,为完成此反应必须供给大量的热能,生成1t发气量300L/kg的电石, 所消耗电能是:1000×0.806÷64×111300÷860=1630kWh。 式中: 0.806——为发气量为300L/kg的电石中碳化钙的含量; 860——电热,即lkWh电能完全转化为热能的数值; 64——碳化钙的分子量; 实际上,工业电石炉生产1t电石所消耗的电能远远超过了计算所得的数值,一般地生产 1t电石的电耗在32O0—4000kWh之间,电损失主要有以下几个方面: 1、电石炉中有许多副反应存在,1t电石消耗电能157kWh。主要副反应有: CaC2=Ca+2C 一14.5(kCa1)(2-2) CaCO3=CaO+C02 —42.5(kCa1)(2-3)
1.1.4 电石的用途
电石的最先用途是照明、金属的切割与焊接,进入 20 世纪,随着生产石灰氨(氰氨化钙) 的工艺问世后,进一步推广了电石的用途,如今,电石的用途更加广泛,成为有机合成工业、 钢铁脱硫和制造乙炔的重要原料,尤其是近年来,乙炔在化工行业的广泛使用和国际石油价 格的节节攀升,电石法乙炔备受国内外化工行业的关注,呈现出美好的应用前景。[1-1]
0.10 0.10
粒度 ( 5~ 80mm)的 质量分 数 /% 85

粒 度 ( 2.5mm 以 下 ) 的 质 量 分 数 /% 5

表 1-2
合格品 260 0.08 0.10
1.2 电石生产技术的起源、现状及展望
1.2.1 电石生产起源
电石工业诞生于 19 世纪末,当时电炉容量很小,只有 100~ 300KVA 且是单相,馈电线 路既长又笨重,采用间歇操作,生产技术处于萌芽阶段,所生产的电石只用于照明、金属的 切割与焊接。进入 20 世纪,随着生产石灰氨(氰氨化钙)的工艺问世后,电石生产向前迈进 了一步,以后相继采用了自焙电极,开放式电石炉、低烟罩式的半密闭式电石炉,电炉容量 得以扩大。第二次世界大战以后,挪威和联邦德国先后发明了埃肯(Elekm)型和德马格(Demag) 型密闭炉,接着世界上许多国家均采用这两种形式设计建设密闭电石炉,20 世纪 60 年代, 世界上建成了 28 座密闭炉,电石总产量达到 1000 万吨。我国电石工业是在 20 世纪中叶发 展起来的,从吉林建成 1750kVA 的开放式电石炉开始,抗美援朝后吉林又建成了第二座电石 炉。1956 年河北省下花园建成一座容量 3000kVA 电石炉,1957 年又从苏联引进一座容量为 40000kVA 的长方形三相圆形密闭炉在吉林投产以后,1960 年我国共建成容量为 10000kVA 开 放式电石炉 13 座。[1-3]
1.2.3 电石生产发展趋势
根据国家相关的政策法规(1、国家发改委公告 2004 年第 76 号附件一,电石行业准入条 件[1-5];2、国家发改委发改产业【2004】930 号国家发改委关于进一步巩固电石、铁合金、焦 炭行业清理整顿成果规范其健康发展的有关意见的通知[1-6];3、国家环保总局办公厅、国家 发改委办公厅、监察部办公厅、国家电力监管会办公厅文件“环办【2005】15 号”关于印发 《晋陕蒙宁有关地区电石、铁合金、焦炭等行业清理整顿的要求》的通知[1-7])和日益严峻的 环保问题,电石生产的未来的发展方向必将朝着全密闭化方向发展,只有全密闭电石炉才能 很好地解决电石行业的安全、环保和节能降耗的问题。才符合国家产业发展的方向。
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电石产品质量标准(GB10665-2004) [1-2]
指标名称
指标 优等品 一级品
发 气 量( 20℃ 、101.3KPa)/( L/kg)
300
280

乙炔 中磷化 氢,% (V/V) ≤
0.06 0.08
乙炔 中硫化 氢,% (V/V) ≤
1.1.2 电石的物理性质
1、纯的碳化钙几乎是无色透明的晶体,不溶于任何溶媒中。在 18℃时相对密度为 2.22, 化学纯的碳化钙只能在实验室中,用加热的金属钙和纯碳使其直接化合的方法而制得。我们 通常所说的电石是指工业碳化钙而言。它是由生石灰和碳素原料制得。电石中除了含大部分 碳化钙外,还含有少部分杂质,这些杂质都是从原料中的杂质转移过来的。
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