电石生产技术报告.docx
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电石生产技术报告
电石生产技术报告
一．电石行业分析
2009-2012年中国电石行业分析：
我国电石工业经过60多年的发展，已经成为重要的基础化工原料产业。
近年来，在下游需求不断增长的带动下，国内电石产能快速扩张。
但是，行业也逐渐暴露出产业集中度低、企业布局分散、技术装备水平不高等问题。
随着节能减排形势的日益严峻，国家对于电石等行业的宏观调控力度也逐渐加大。
因此，如何解决好电石行业存在的问题和矛盾，提高行业整体的节能减排水平，是行业面临的艰巨任务，同时也是响应国家号召，建立资源节约型和环境友好型社会的迫切需要。
电石生产的主要原料是煤和石灰。
我国煤炭资源储量丰富，煤炭供应完全可以满足国内需求。
2007年，国内已查证的煤炭储量达到7200亿吨左右，净增约450亿吨（其中生产和在建项目占用的储量约为1870亿吨，占总储量的26%）。
同年，我国原煤产量为25.23亿吨，同比增长8.2%。
按此计算，我国煤炭资源最少还能够使用200年以上。
因此，发展以电石为代表的煤化工行业，原料来源有充分保障。
同煤炭一样，我国的石灰资源也非常丰富，能够保障电石行业的可持续发展。
在我国，电石主要用于生产电石法聚氯乙烯（PVC），PVC消耗的电石量约占电石表观消费量的75%以上；其次用于生产金属切割用的乙炔类产品，该领域对于电石的需求量约占电石总消费量的10%左右；其余用于生产氯丁橡胶、聚乙烯醇（PVA）、石灰氮及其衍生物等产品。
因此，国内电石市场的走向主要取决于下游PVC行业的发展态势。
预计到2011年，我国PVC产能将有可能达到2200万吨/年左右，其中电石法产能将由2008年的1200万吨增长到1800万吨，若开工率按80%～90%计算，则电石法PVC产量将达到1440万～1620万吨。
按照生产1吨PVC需要消耗1.5吨电石计算，则总共需要消耗电石2160万～2430万吨。
未来几年内国内电石行业仍存在一定的发展空间，产能的合理扩张将有利于满足下游行业不断增长的需求，从而保障国民经济的平稳增长。
但是，在面临良好发展机遇的同时，我国电石行业也面临以下几方面的挑战。
煤制烯烃构成潜在威胁。
根据经济性测算，煤制烯烃生产成本相当于国际油价在40～50美元/桶时的石油法烯烃成本（虽然国内煤炭价格有较大幅度的上涨，但是规划煤制烯烃项目的企业均掌握有大量的煤炭资源，所以能够有效降低产品成本）。
目前，国际油价为70美元/桶，使用煤制烯烃中的乙烯生产聚氯乙烯，相对于传统的石油乙烯法和电石乙炔法，都具有明显的成本优势。
另外，相对于电石法聚氯乙烯生产，煤制烯烃工艺还具有能耗低、污染排放量少等优势。
煤制烯烃是资源、资金、技术密集型产业，项目投资风险较大，仍处于起步阶段，还没有装置投入工业化试运行，所以短时期内尚不能对电石行业等传统化工行业构成威胁。
但是，一旦试验装置获得成功，那么煤制烯烃行业将获得较大的发展空间，随着产业规模的不断扩大和技术的逐步成熟，煤制烯烃能耗低、污染排放少、成本低的优势将逐步显现，将对传统石化行业产生一定的冲击。
产品竞争力受石油价格和煤炭价格的制约。
电石法PVC和乙烯法PVC互为竞争对手。
因此，电石—电石法PVC系列产品的竞争力主要取决于生产成本和国际原油价格。
2008年，受国际油价持续高位运行的影响，国内煤炭价格也水涨船高。
电石行业的主要原料——兰炭的价格从280元/吨一路上涨至1200元/年，涨幅超过300%，白灰价格也从200元/吨上涨至600元/吨。
原料价格的上涨导致电石生产成本大幅度上升。
目前，国际石油价格已经从140美元/桶下降至70美元/桶，乙烯法PVC的生产成本也随之大幅下降。
但是，国内煤炭价格仍处于较高水平，如兰炭价格仍维持在900元/吨左右，导致电石法PVC的竞争力削弱，产品销售困难。
二.电石生产工艺流程简介
碳化钙（CaC2）俗称电石。
工业品呈灰色、黄褐色或黑色，含碳化钙较高的呈紫色。
其新创断面有光泽，在空气中吸收水分呈灰色或灰白色。
能导电，纯度愈高，导电性愈好。
在空气中能吸收水分。
加水分解成乙炔和氢氧化钙。
与氮气作用生成氰氨化钙。
电石是有机合成化学工业的基本原料之一。
是乙炔化工的重要原料。
由电石制取的乙炔广泛应用于金属焊接和切割。
生产方法有氧热法和电热法。
一般多采用电热法生产电石，即生石灰和含碳原料（焦炭、无烟煤或石油焦）在电石炉内，依靠电弧高温熔化反应而生成电石。
生产流程如图所示。
主要生产过程是：
原料加工；配料；通过电炉上端的入口或管道将混合料加入电炉内，在开放或密闭的电炉中加热至2000℃左右，依下式反应生成电石：
GaO+3C→CaC2+CO。
熔化了的碳化钙从炉底取出后，经冷却、破碎后作为成品包装。
反应中生成的一氧化碳则依电石炉的类型以不同方式排出：
在开放炉中，一氧化碳在料面上燃烧，产生的火焰随同粉尘—起向外四散；在半密闭炉中，一氧化碳的一部分被安置于炉上的吸气罩抽出，剩余的部分仍在料面燃烧；在密闭炉中，全部一氧化碳被抽出。
（一）电石生产工艺过程
烧好的石灰经破碎、筛分后，送入石灰仓贮藏，待用。
把符合电石生产需求的石灰和焦炭按规定的配比进行配料，用斗式提升机将炉料送至电炉炉顶料仓，经过料管向电炉内加料，炉料在电炉内经过电极电弧垫和炉料的电阻热反应生成电石。
电石定时出炉，放至电石锅内，经冷却后，破碎成一定要求的粒度规格，得到成品电石。
在电石炉中，电弧和电阻所产生的热把炉料加热至1900-2200℃，其总的化学反应式为：
CaO+3C=CaC2+CO+10800千卡
（二）电石炉生产工艺
1、配料、上料和炉顶布料
合格的原料由原料加工车间经计量、配料后，由斗式提升机送入电炉车间料仓内，由炉顶布料设施、固定胶带输送机和环形布料机将料送入炉顶环形料仓。
炉顶布料设施按需要把炉料布入料仓，由电炉加料管分批加入电炉内。
2、电炉
半封闭电石炉是由炉体、炉盖、电极把持器、电极压放和电极升降装置等组成，是生产电石的主体设备。
电炉由变压器供电，炉料在电炉内经高温反应生成电石，并放出一氧化碳气体，生成的电石由出炉口排出，用烧穿器打开炉口，熔融电石流到冷却小车上的电石锅内。
电极的压放为油压控制，采用单层油缸抱紧提升电极锥形环油缸压紧导电鄂板，电极的正常升降由四楼三台卷扬机控制，电极的升降、压放、抱紧、下料控制全部在二楼操作室按电钮控制。
电炉由变压器供电，炉料在电炉内经高温反应生成电石，并放出一氧化碳气体，生成的电石由出炉口排出，用烧穿器打开出炉口，熔融电石流到冷却小车上的电石锅内。
出口炉设有挡屏和电弧打眼架，出炉口的上方设有排烟罩，用通风机抽出出炉时产生的烟气。
3、电炉冷却、破碎及包装
熔融电石在电石锅内用顶车机拉至走廊或包装间进行冷却，电石砣凝固后，用桥式吊车和单抱钳将电石砣吊出，放在铸铁地面上冷却，冷却到适度后将电石破碎到合格粒度，然后分等极进行包装，送入成品库。
湿法电石制乙炔加料过程安全控制
（一）
摘 要：
温法电石制乙炔加料过程是完成电石由大气进入反应系统的过程，是最容易发生爆炸事故的岗位。
简介了湿法电石加料的流程、设计原理和操作说明；分析工艺条件不满足（氮气不合格、钟帽阀动力气源不稳、原料粒度大）、设备故障（钟帽阀漏气、软接头漏气、设备本体漏气）以及操作失误（氮气不置换或置换不合格、串料作业等）是引起爆炸发生的原因，针对各种存在的原因提出防止加料过程中发生爆炸的具体措施。
湿法电石制乙炔主要物料电石遇水即发生反应，生成物理化学性质相当活泼含碳一碳三键结构，容易发生加成、取代、聚合反应的乙炔气，其闪点仅为-17.8℃，与空气混合爆炸极限为2.3％～81％，最危险的范围为7％~13％，属于甲类火灾危险物质。
在生产操作过程中，加料作业时极易发生爆炸事故，如何做好加料过程安全生产工作，防止爆炸事故发生，是湿法电石生产乙炔行业生产者必须解决的问题。
1 加料过程设计原理简介
1.1 流程简述
电石通过加料漏斗、l#钟帽阀、1#加料贮斗、2#钟帽阀、2#加料贮斗、软接头、给料机下料槽，到发生器，1#、2#加料贮斗分别配置换氯气管与放空管，流程图见图1。
1.2 设计原理
通过合理的氮气置换，按顺序操作2只钟帽阀，保证原料电石由大气进入l#贮斗和由1#贮斗进入2#贮斗给料机振动进入发生器过程中，乙炔气、氧气、火源，即可燃物、助燃物、火源三者不同时存在，从而确保加料过程操作安全。
1.3 操作说明
电石由外界大气进入1#加料贮斗操作：
关闭1#、2#钟帽阀，开1#氮气阀，1#放空阀，维持1#贮斗压力50mmHg（6666.1Pa）左右约5min，将贮斗中乙块气置换干净后关闭1#进氮阀，开1#钟帽阀，电石由外界吊桶放人1#贮斗。
此操作过程中1#贮斗仅有空气及电石撞击产生火花存在而没有可燃物乙炔气存在，从而保证操作安全。
电石由1#贮斗进入2#贮斗操作：
1#、2#钟帽阀处于关闭状态，开1#氮气阀、l#放空阀，将加入l#贮电石过程中带入的氧气置换干净后，关闭1#氮气阀、l#放空阀，开2#钟帽阀，将1#贮斗中的电石放入2#贮斗。
此操作过程中仅有乙炔气及电石撞击产生火花存在，而没有助燃物氧气存在，从而保证操作安全。
电石由2#贮斗经振动给料机振动从下料槽进入乙炔发生器，下料量由缓冲平衡气柜高度、合成流量来决定。
理论上各种工艺条件满足，设备状况良好，操作方法正确可以充分保证加料过程操作安全，但是实际加料过程操作时由于工艺条件不满足、设备出现故障、操作出现失误，往往在加料过程中出现爆炸事故。
2 加料过程可能发生爆炸事故的原因分析
2.1 工艺条件不满足引发爆炸事故
2.1.1 氮气不合格
氯气作为加料岗位安全置换用气，首先保证纯度大于99％，压力在0.1～0.4MPa，严禁带水。
氮气纯度不够，含氧量多使置换不合格，压力太低会增加置换时间，氮气带水会使电石立即与水反应生成乙炔气，当氮气出现问题时无法保证置换干净，存在引发爆炸事故可能。
2.1.2 钟帽阀动力气源不稳
钟帽阀动力气源可用压缩空气、氮气等，压力大于0.2MPa气体，压力过低会使钟帽阀无法关紧或自动开启，使钟帽阀失去作用，从而引发爆炸事故。
2.1.3 原料电石粒度大、温度高
加料岗位对原料电石粒度要求为2~50mm，2mm以下小于10％，粒度过大使电石容易搭桥，使钟帽阀无法关闭，粒度太小下料槽容易堵塞。
原料电石温度一般要求小于90℃，温度过高会对加料贮斗衬胶、软接头、钟帽阀密封圈产生影响，加速老化，使软接头、钟帽阀产生漏气，从而引发爆炸事故。
2.2 设备出现故障引发爆炸事故
2.2.1 l#钟帽阀漏气
l#钟帽阀漏气原因有：
密封圈脱落、密封圈破损、密封圈失去弹性、密封盘磨损、密封盘与密封圈之间有颗粒电石、气源压力不够、机械故障等，如果l#钟帽阀漏气电石由1#贮斗进入2#贮斗时，乙块气就会自l#钟帽阀漏气，存在引发爆炸事故可能。
2.2.2 2#钟帽阀漏气
引起2#钟帽阀漏气的原因与1#钟帽阀原因基本相同，如果2#钟帽阀漏气时，向1#贮斗加入电石时，漏出的乙炔气、加料带入的氧气、电石撞击产生的火花三者同时存在，从而引发爆炸事故。
2.2.3 软接头漏气
鼓型软接头为橡胶制品，在使用过程中容易出现老化、脱胶，发生漏乙炔气情况。
2.2.4 设备本体漏气
由于加料过程中，电石撞击、给料机振动、搭桥敲打等操作，会引起紧固件松动，设备出现裂缝，漏乙炔气情况，存在引起爆炸起火可能。
2.3 操作失误引发爆炸事故
2.3.1
l#贮斗不进行氮气置换或氮气置换不合格就加电石加料工在加料操作时由于失误，l#贮斗没有置换或置换不合格就将电石由外界加入1#贮斗，由于没有置换违反设计原理，使加料作业时可燃物、助燃物、火源三者同时存在，引发爆炸事故。
2.3.2 串料作业
在加料作业时，2#钟帽阀不关闭，1#、2#贮斗串通用给料机向发生器加料。
这种操作，时间一长，l#钟帽阀一旦出现漏气，或进一步开启1#钟帽阀，大量乙炔气就会漏出，从而引发事故。
2.3.3 同时开启2只钟帽阀
在加料漏斗口没有加盖盲板时，加料工操作失误同时开1#、2#钟帽阀，使发生系统与外界相通，大量乙炔气冲出，加料工稍一操作，电石擦出火星就会出现大爆炸事故可能。
2.3.4 贮斗中电石没有放出或没有用完就加入电石
1#贮斗中电石没有放入2#贮斗，2#贮斗中电石没有用完就向1#贮斗加人电石，或将l#贮斗中电石放入2#贮斗，致使l#钟帽阀或2#钟帽阀无法关闭，失去作用，出现漏气现象引发爆炸事故。
3 防止加料过程中爆炸事故发生的措施
根据以上分析，要做好加料过程安全工作，防止爆炸事故发生，应做好以下工作：
（1）充分保证加料氮气压力、纯度、禁止带水。
（2）保证钟帽阀动力气源压力。
（3）严格控制原料电石粒度、温度。
（4）保证1#钟帽阀不漏气。
（5）保证2#钟帽阀不漏气。
（6）保证软接头良好。
（7）保证加料设备不外漏。
（8）认真按章置换操作加料。
（9）严禁串料操作。
（10）严禁同时开启2只钟帽阀。
（11）向1#贮斗加入电石和2#贮斗放入电石之前必须放空。
（12）出现1#贮斗加料过满至漏斗口时，可以在漏斗口加垫圈后盖上盲板，紧固后同时开启1#、2#钟帽阀。
（13）钟帽阀动力气源过低，钟帽阀漏气时，可在漏斗口加盖盲板或固定钟帽阀。
（14）加料岗位采用半封闭设计，保持良好通风，使漏出乙炔气迅速扩散。
（15）加强巡回检查制度，交接班制度，提高操作人员责任心，发现问题应停止加料作业，及时处理出现的问题。
总之，做好湿法电石制乙炔加料过程防爆炸事故的关键是防止乙炔气泄漏，只要操作人员在加料作业过程中认真按操作规程操作，各种工艺条件完善，设备状况良好，就会保证乙炔气、氧气、火源，即可燃物、助燃物、火源三者不同时存在，发生系统温度、压力正常，加料过程爆炸事故就不会发生。
（主编注：
由于湿法电石制乙炔过程中，上述加料时开关阀门比较繁琐，加上每班加料不只一次，难免会出现误操作，为了更加安全，建议采用计算机控制，按一下加料按钮，由计算机控制完成繁琐的阀门开关动作，并自动检测l#、2#贮斗中的氧含量及氮气压力，一旦超标即刻报警。
电石生产消耗定额
类
名称
单位
兰炭
电石
石灰
输送方式
来源
原料部分
石灰石
t/t
1.7
汽车运输
矿山
原煤
t/t
1.6666
汽车运输
矿山
需热量
Kcal/t
101×104
95×104
管道输送
厂内
石灰
t/t
1.0
皮带输送
厂内
兰炭
t/t
0.65
皮带输送
厂内
动力部分
电力
Kwh/t
26.1333
3200
30
架空线路
外供
蒸汽
Kg/t
80（自产）
0
0
管道输送
厂内
新水
Kg/t
266
222
0
管道输送
厂内
循环水
m3/t
25
12.3
0
管道输送
厂内
当地原料
煤炭
石灰石
序
指标名称
质量要求
检测结果
采用标准
序
指标名称
质量要求
检测结果
1
全水分％
10
10.0
GB/T211-1996
1
CaCO3%
97－98
96.97，97.3211
2
灰分％
10
9.87
GB/T211-1996
2
MgO%
＜1
0.35
3
挥发分％
29-42
41.17
GB/T211-1996
3
SiO2%
＜1
1.6
4
焦油分％
6.72
GB/T211-1996
4
Fe2O3%
＜0.5
0.16
5
固定碳％
38.96
GB/T211-1996
5
Al2O3%
＜0.5
0.43
6
全硫分％
0.5
0.57
GB/T211-1996
6
S%
＜0.1
0.02
7
含磷％
0.015
0.0108
GB/T211-1996
7
P%
＜0.02
0.0129
8
热稳定性
8
K2O%
＜――
0.066
9
粒度mm
9
Na2O%
＜――
0.040
兰炭
石灰
序
指标名称
规定优级
质量指标
采用标准
序
指标名称
规定优级
质量指标
1
固定碳％
＞84
＞84
1
全CaO%
＞92
2
灰分％
≯10
≯9
2
MgO%
＜1.6
3
水分％
8
≯6
3
生烧%
＜5.0
4
挥发分％
4
≯4
4
过烧%
＜5.0
5
氧化铝％
2
≯2
5
粒度合格率
＞90%
6
硫％
0.8
≯0.5
⑴
5-10KkvA
5-30mm
7
磷％
0.025
≯0.025
⑵
10-20KkvA
5-35mm
8
电阻率ρ
2200×105
3100×105
Ωm
⑶
＞20KkvA
5-40mm
电石炉气（粗）：
温度400－800℃；体积2240Nm3/h,折合222kg/h；微正压
组成分子式
CO
H2
CH4
CO2
O2
N2
组成分子量
28
2
16
44
32
28
Mol%组成
85.6
6.33
0.6
2.5
0
4.97
体积％组成
85.6
6.33
0.6
2.5
0
4.97
重量％组成
90.849
0.480
0.364
3.032
0
5.275
沸点℃
-191.48
-252.75
-161.49
-78.2升华
－182.99
－195.79
电石炉2×25500KVA生产原材料技术参数：
原材料
无烟煤
兰炭
石灰
电极糊
合计
电石
备注
堆比重
0.9－1.1
0.6
0.8
1.35
加料量
10.2
55.9
104.9
2.72
173.72
136.36
单炉
煤炭（分析报告）
低温干馏
序
指标名称
质量要求
检测结果
采用标准
序
指标名称
检测结果
采用标准
1
全水分％
10
GB/T211-1996
1
焦油产率
8.5％
2
水分％
8.56
2
半焦产率
70.6％
3
灰分％
10
6.80
GB/T211-1996
3
总水分产率
15.6％
4
挥发分％
29-42
41.16
GB/T211-1996
4
煤气＋损失
5.3％
5
焦渣特性
2.00
GB/T211-1996
5
6
固定碳％
49.80
GB/T211-1996
6
7
全硫分％
0.5
0.57
GB/T211-1996
7
8
含磷％
0.006
GB/T211-1996
8
9
热稳定性
9
10
粒度mm
10
2012年4月23日电石价格基本稳定，市场货源分布仍不均衡，北方到货逐渐增多，紧张态势逐步缓解；华中部分又略显供应紧张迹象。
电石开工不稳定，PVC厂电石用量各不相同，是各地电石到货呈现差异的主要原因。
截至目前各地PVC厂电石到家价：
山东优级品主流接收价3920-4050元/吨；
天津地区优级品接收价3970元/吨；
河北地区河北宝硕电石接收价295L/KG3750元/吨，
河北唐山三友接收价305L/KG3900元/吨，
河北金牛接收价290L/KG3930元/吨；
河南地区电石主流接收价3700-3800元/吨；
山西地区PVC厂电石主流接收价3700元/吨；
东北地区295L/KG3900-4000元/吨
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