碳素材料对电石生产节能影响的研究

, 石油化工应 用 第 卷 第 期 年 月 碳素材料对电石生产节能影响的研究 姜国平 北方民族大学化工学院 ,宁夏银川 摘 要 从电石生产工艺出发 ,探讨电石产品的主要生产原料之一 破素材料 对电石节能降耗的影响因素 ,从中归纳出 可行的原料技术管理要求 ,降低电石生产成本。 关键词 碳素材料 节能 技改措施 中图分类号 文献标识码 文章编号 一 一 一 一 沁 叮 耐君呼 , 动。 公 威 , 群 , , 卿 , , 盯 国内 生产厂家都兼有“电石法 ”和“乙烯法 ”两 套工艺路线 ,随着 工业的不断发展 ,国际石油价格 的逐年上涨 ,“电石法 ”的优势突显。电石作为 的主 要化工原料已经成为我国各地重要的支柱产业之一 ,尤 其是西北地区电石行业近些年发展迅速 , 规模不断扩 大 ,宁夏地区煤炭资源和白灰资源相对丰富 ,电石产业 也不断壮大。电石作为一种高耗能化工产品 ,在市场经 济的激烈竞争中 ,各生产企业越来越关注节能降耗的问 ,电石生产节能降耗 、降低生产成本是关键 ,本文从碳 素材料人手研究其对电石生产的节能降耗的影响。 不仅要求固定碳含量高 , 而且还要具有很好的活性 , 比电阻高 ,这样才能有利于实现闭弧操作 ,以提高其 电效应和热效应 ,为高配比、高炉温生产创造条件。有 了合理稳定的高配比 ,才能提高炉温 ,才能使生产的 电石产品质量 、产量稳定 ,消耗降低 ,从而创造更多的 经济效益 ,由此可见碳素材料的质量在电石生产中的 重要地位。 碳素材料在电石生产中的作用 电石生产原材料质量非常重要 , 尤其是碳素材料 碳素材料各项指标对电石生产影响 的分析及应对措施 碳素材料对电石生产的影响是多方面的 , 有碳素 材料的类型 、人炉料配比 、粒度 、灰分 、水分 、挥发份 、原 料气孔率等 , 下面对碳素材料的各项质量指标对电石 收稿日期 一 一 石油化工应用 年 第 卷 生产节能降耗的影响进行分析。 生产电石用碳素材料的类型及其用料调整 我国电石生产所用的碳素材料绝大多数采用冶金 焦炭 ,内蒙 、山西 、宁夏地区普遍采用神木 、府谷一带生 产的冶金焦 俗名兰炭 ,兰炭的活性比其它冶金焦有 优势 ,但其缺点是灰分偏高 ,为了提高固定碳含量 ,在 生产中部分生产企业在焦炭中添加部分无烟煤 , 这样 的混合料配置有利于提高电石产品质量 , 但由于无烟 煤密度比兰炭密度大 , 若添加太多会引起无烟煤的下 沉 ,使电石炉底积碳太多 ,造成电石生产中电极不易下 插 ,最终导致电石炉底温度逐渐下降 、炉眼难打开 ,出 炉困难。宁夏地区各电石生产企业都有调配无烟煤的 经验 ,一般无烟煤参人比例约为 一巧 。南方地区 部分电石生产企业主要以焦炭作为碳素材料 , 也有一 些企业在焦炭中加人适量石油焦 , 从而提高含碳量和 比电阻 ,降低灰分 ,但石油焦挥发份高 ,比例太大会在 料层面粘接成块 , 使物料表面透气性下降 , 造成篷 料 ,熔池内压力不能释放 ,会发生篷料爆炸事故 ,此外 由于料结块后也破坏了料层结构 , 使物料不能沉入熔 池内参与反应。根据每个企业的不同情况和当地资源 优势进行合理地调配 , 一般焦炭和石油焦的配合比例 为 一 。 碳素材料粒度对电石生产的影响和优选 在矿热中 ,电石炉属于闭弧式电弧炉 ,其电弧在电 极周围的固态原料层下面燃烧 , 因此操作电流可以通 过原料中的导体穿过料层 。碳素材料作为电石原料的 主要还原剂 ,它也是炉内良好的导体 ,使电弧产生并形 成熔池 ,由此可见 ,碳素材料的电阻越大 ,电极越容易 插人炉膛 ,进而提高炉温。但碳素材料的粒度和电阻关 系很大 ,一般来说 ,力度小 ,电阻大 ,能保持高炉温操 作 ,对电石稳产有利 ,反之 ,粒度越大 ,电阻越小 ,电极 容易上升 ,使炉底温度下降 ,导致炉况恶化 ,对操作不 利。但碳素材料粒度太小 ,则其粉末含量高 ,料层透气 性差 ,电石生产中产生的一氧化碳气体不能顺利排出 , 熔池内压力升高 ,造成料层下降困难 ,形成蓬料现象 , 生产的连续性遭到破坏 ,电石使产量 、质量直接受到影 响。此外 ,碳素材料的粉末还会引起操作事故的发生 , 由于蓬料使料面好比一个密闭的锅盖一样将熔池内产 生的一氧化碳气体封闭起来 ,随着气流的不断上升 ,压 力逐步增大 ,随时都有塌料 、爆破的可能 ,发生严重的 操作事故 ,对操作人员和设备造成危害。当然 ,由于粒 度较小碳素材料质量很轻 , 很大一部分随着逸散气流 被带走 ,也增加了尾气除尘的难度。 经过各地电石企业多年操作经验积累 , 不同容量 的电石炉型 ,其碳素材料的粒度形成了入炉投料 , 具体 见表 。 序号 电石炉容量 碳素材料粒度入炉投料标准 碳素材料 粒径范围 粒度 备注 一 一 不超过 洲 卜 一 一 不超过 《洲卜 一 一 不超过 以上 一 一 不超过 整体合格率 大于 整体合格率 大于 整体合格率 大 于 整体合格率 大于 由表 可见 , 不同的炉型对碳素材料的粒度要求 是有区别的 ,各地电石生产企业根据当地资源特点 ,都 形成了自己相应的原料质量指标 粒度 ,但基本上接 近表中这一粒径范围。 降低粉末含量的措施 由于碳素材料都是由冶金 焦经水冷 、烘干 、破碎 、筛分等程序最终被作为电石生 产原料 ,但由于焦炭很容易吸潮 ,再加上破碎工序 、运 输过程等产生的大量焦炭粉末 , 其中部分会粘接在焦 炭的空隙及表面 ,最终随炉料入炉。解决这一问题的关 键就是在人炉前将焦炭烘干 , 然后进行严格的二次筛 分 ,宁夏一些企业利用电石炉尾气的余热回收装置 ,自 制兰炭烘干系统 ,并在出料口进行筛分 ,效果不错 ,可 谓一举两得 ,即节约了能源 ,也提高了原料人炉质量 , 也有部分企业采用半机械化或人工筛分 , 但机械筛分 投资多 ,维修费用高 ,人工筛分劳动强度大 、生产效率 低等因素导致这些企业很少真正能投入运行。 碳素材料 中的水分对 电石生产的影响及应对 措施 显微镜下观察焦炭的组织是由很多小孔的汇集而 成的 ,所以其极易吸潮。加之焦炭生产的水冷工艺决定 了焦炭中水分的大量存在 ,一般水分在 巧 一 之 间。焦炭在很多电石生产企业都是露天堆放 ,地表的潮 气 、雨雪等自然因素也是造成碳素材料水分过高的原 因之一。电石生产过程中 ,若碳素材料中的水分对电石 生产非常有害 。一方面它会与电石生产的另外一种原 料氧化钙 白灰 发生化学反应 ,生产氢氧化钙粉末 ,造 成料管堵塞 ,还会造成原料的配比不准确 、质量下降 、 料层透气差等一系列不良后果。 碳素材料中的水分还会在高温下与碳素材料发生 化学反应 ,见下式 一 千卡 由上式可知 ,水分的增加使电能消耗增大 、降低了 碳素材料的数量 、产生了大量易燃的氢气 ,此外水分还 会使部分白灰 生石灰 受潮后变成熟石灰 氢氧化 钙 ,造成料层结块 ,使料层透气性下降 ,料层结构损 坏 ,甚至发生蓬料 、塌料等操作事故 ,最终造成炉况恶 第 期 姜国平 碳素材料对电石生产节能影响的研究 化 ,使电石生产疲于停产。 降低碳素材料中水分的措施 严把原料质量关 , 尽可能控制进厂碳素材料的水分含量 ,此外还要加强 碳素原料的库存管理 ,搭建防雨棚 ,若有封闭仓库效 果更好 。最重要的手段是对人炉料进行烘干处理 ,前 面提到的兰炭烘干装置很值得推广 ,它可以使兰炭的 水分含量由 降到 。下面介绍兰炭烘干的经 济效益分析 以一台 电石炉为例 ,年产电 石 , 若碳素材料水分从 降到 , 其经济 效益分析如下 。 每吨电石节约工艺电耗 · 电石 ·川 电石 按年产 万 吨标准电石计算共节约电 · 电石 电石 万 ·, 节约金额 按宁夏地区电价 元 度计算 万 · 元 度二 万元。 节约兰炭 兰炭配比按 计算 , 劝 电石 兰炭 ,目前兰炭价格为 刀 吨 ,可节约成 本为 万元。 电石生产中碳素材料除了上述的各项指标对电 石生产节能降耗关系重大以外 , 还有一些指标也是 不能忽视的 ,如碳素材料的灰分 、挥发份也是决定碳 素材料质量的重要指标 , 但灰分和挥发份主要是与 炼焦用原煤质量有关 , 只能从入厂原料标准中采取 措施 ,杜绝灰分 、挥发份高的原料进厂 ,对于挥发份 高的碳素材料 ,也可以通过加热干馏将其去除 ,但投 资也很大 ,对于灰分 ,若是在其外表由于破碎 、运输 、 库存过程中粘接部分尘灰 ,可以通过烘干筛分去除 , 但碳素材料中内部存在的灰份 , 暂没有相应的应对 措施 。 结论 电石生产中碳素材料的质量是决定其生产稳定性 非常重要的因素之一 ,随着国内电石行业的不断发展 , 采取一切措施节能降耗是电石企业一直追求的目标 , 从上述几个方面人手狠抓碳素材料的质量指标 , 对电 石生产节能降耗具有重大意义。 参考文献 「 熊谈远编 电石生产及其深加工产品【 〕北京 化学工业 出版社 , 「〕陈淑冰 电石生产中炭素系统节能与技改 【 福建环境 〔 」杨海宁电石生产中的节能措施 〔 化学工业 玲仑玲令玲令玲仑玲份川令川令玲份玲守玲令玲令玲称玲份玲令玲仓玲令玲仑井令玲守玲仓玲仑玲份玲仑玲份玲称玲仑玲令玲令踌令玲仑玲仓玲称玲份玲称玲仓玲仑玲仓玲守玲称冲合喇拓托川心 玲份玲仓玲称特导 上接第 页 泡沫体系从泡沫与岩石间的通道绕过气泡流人孔 喉较小 、未被气泡占据的孔隙和喉道 ,迫使泡沫进人到 阻力更大的孔喉中 ,从而扩大宏观扫油面积 扩大微观波及体积 当气泡占据一个或多个孔 隙空间而产生气阻效应后 ,就会停止不动 ,流体的原有 通道堵住 ,部分孔隙空间流体就会停止。 泡沫体系 将被迫进人其它的孔隙空间 , 从而迫使另一部分原来 不动的流体运移 提高洗油效率 在 泡沫驱替残余油的过程 中 ,气泡占据了喉道中央的大部分区域 ,驱替液则从气 泡与岩壁之间的窄缝中通过 。 泡沫体系减小了亲 友介质的毛细管阻力并使岩石表面的润湿性变为水 湿 ,因而可将粘附在岩石表面的油膜驱走。 室内研究表明泡沫体系对非均质地层具有调剖的 效应 ,具有“堵大不堵小 ”的作用 ,有利于提高中、低渗 透层的采收率。 透储层 , 正韵律油层采用注气的方法可以大大地幅度 提高采收率。 泡沫驱综合了 驱和泡沫驱的优 点 , 在提高原油采收率及 地下埋存方面有着巨大 的应用前景。 结论 随着各国政府对 减排的重视 , 收集与储存 越来越重要 , 为我国注 提高石油采收率技术的发 展提供了前所未有的机遇 , 我国也应当加强注 提 高采收率时 资源的利用问题。对于低渗透 ,特地渗 参考文献 「 , 〔」 卿 玲 , , 。 , 仁 酬 , , , 一 , 一 一 四 盯 , , 一 【 」李道品 对开发好低渗透油田的新思路「 〕西安 西安石 油大学与国家外国专家局信息中心 , 」 巢华庆 大庆油田提高采收率研究与实践仁 〕北京 石油 工业 出版社 , 拓 一 【 〕廖广志 ,李立众 ,孔繁华 ,等 常规泡沫驱油技术仁 北京 石油工业 出版社 , 犯一 侯红 二元泡沫复合驱配方研究〔 〕北京 中国科学院渗 流流体力学研究所 ,