《精编》电石安全生产技术培训讲义

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1、日本的电石生产技术比较先进 日本电石工业株式会社渔津工场最早从国外引进一座容量为28300千瓦的德马格型密闭炉 以后 新日本窒素和电气化学等公司又相继引进四座密闭炉 其中一座为德马格型 三座为埃肯型 以新日本窒素公司引进的一座42000千瓦的密闭炉容量最大 后来三菱 化成等四家公司结合德马格型与埃肯型密闭炉的优点 经过改良设计 又建成日本改良型密闭炉4座 1967年日本电石工业极盛时期 全世界共有密闭电石炉28座 而日本就拥9座 占世界总数的32 80年代日本电气化学公司与大同制钢公司共同研制成功出料机 使电石的出料实现机械操作 过去出料是最需要人力的操作 而且是在高温下繁重的操作 机械化后

2、只需要一个人就能操作 而且操作室有冷气设备 操作条件有了很大的改善 为了利用原料加工所产生的粉末 日本电石工业界还研究出空心电极的技术 使电石成本再度下降 日本电石生产有着先进的各项技术经济指标 例如日本电石工业公司某厂1981年的主要技术经济指标为 电石发气量300升 公斤电能单耗3050度 吨焦炭单耗550公斤 吨为了生产优质的电石 日本各企业对原料的质量要求较高 例如石灰石中的碳酸钙含量高达97 以上 石灰中的氧化钙含量在95 以上 焦炭的固定碳含量在90 以上 给电石产提供了优良的条件 2 美国电石生产情况美国是世界上第一个生产电石的国家 早在上世纪末叶 就建成了世界上第一座容量为30

3、0千伏安的电石炉 最初生产的电石也只用于点灯 随着有机合成工业的发展 美国电石工业也得到迅速的发展 1965年美国电石产量达到100万吨以上 与日本 联邦德国和民主德国同时居世界首位 石油化学工业兴起以后 美国将有机合成工业的原料 由乙炔转到乙烯 且以石油化学工业为主流 致使电石的生产量明显下降 1975年电石产量曾下降到23 5万吨 美国不但拥有丰富的石油资源 而且也有丰富的水利资源 所以美国在发展石油化学工业的同时 对电石工业也稍有照顾 近年来美国的电石年产量又回升到34万吨 美国生产电石的企业有联合碳化物公司 太平洋电石公司等4家 在美国虽然电石产量下降了 但生产技术还在不断改进 197

4、6年联合碳化物公司公布了一项专利文献 从中可以看出 美国的电石生产者将电子计算机运用于生产过程 又为世界电石生产发展史写下了新的一页 该专利指出 在一座容量为23500千瓦的密闭电石炉上 采取了空心电极和过程电子计算机技术 能够通过过程电子计算机寻求生产最佳值 可达到提高生产能力 提高电石质量和降低消耗的效果 1 通过过程电子计算机和控制配料 在短时间内能简单准确地确定各种不同质地原料的配比 2 从原料配备到成品包装经过几道工序 间隔时间较长 用计算机可及时地克服人为调节的误差 使电炉按工艺规定的方法操作 3 通过过程电子计算机控制空心电极加料 保证操作顺利进行 4 通过电子计算机监控所有冷却

5、水的变化 5 通过电子计算机监视和预测电极糊软化烧结情况 6 通过电子计算机可以测量 控制电极工作长度 并保持电石炉在恒定功率运行 通过电子计算机不但能控制上述生产过程 而且能报告运行过程中数据和操作情况 可以将这些生产过程中最佳值记录 贮存起采 现将自动控制生产与常规生产的经济效果比较如下 3 德国电石生产情况联邦德国也是世界上生产电石较早的国家之一 1960年的电石产量为110万吨 目前已下降到79万吨 电石的用途与日本相同 主要用于有机合成工业 制造石灰氮 金属的切割与焊接 以及钢铁脱硫等 自从联邦德国德马格公司于1952年建成第一座容量为20000千伏安的密闭炉和另一座容量为42000

6、千伏安的密闭炉以后 世界上许多国家均采用了联邦德国德马格公司和挪威埃肯公司设计的密闭电石炉 在联邦德国一家大电石公司克纳普沙克一格雷斯基姆 KnapsackGriascheim 的一家电石厂中有两座德马格型密闭电石炉 其容量为47700千伏安 其中一座于1955年建成 另一座于1958年建成 按该公司的数据 采用自动加料 合理的抽气系统以及其他技术改进 可使电炉的维护管理费用降低20 电能单耗降低20 焦炭单耗降低8 电极糊降低20 该公司在克纳普沙克还改建了两座有功功率为27000千瓦的半密闭炉和两座有功功率为22000千瓦的开放炉 据该公司断定 生产能力的提高以及容量为47000千伏安 有

7、功功率为42000千瓦 的两座新型电石炉在生产中积累的经验 可作出如下结论 当煤 电价格处于稳定的条件下 今后电石仍是化学工业所用乙炔的最重要原料 用优质原料联邦德国另一家大电石公司是西多伊特斯歇 卡尔克斯蒂克斯托弗韦尔 Suddeutsche Kalkstickstoffweke 公司 有一座容量42000千伏安的德马格型密闭电石炉 该炉最大功率为35000千瓦 最大生产能力为日产电石255吨 单位电耗2940度 电石质量304升 公斤 焦炭中的固定碳含量为91 94 石灰中的氧化钙含量为96 80年代 联邦德国伍德 UHDE 公司为某厂建成世界上最大的电石炉 其主要参数如下 容量75000

8、千伏安 三台单相变压器 型式密闭型电极直径1500毫米一次电压22万伏二次电压260 280伏二次电流14 5万安功率因数80 日产电石435吨净化后炉气10320立方米 时 联邦德国为了降低电石成本 开辟粉末原料的利用 从美国引进了空心电极技术 加以发展 即将粉料投入电极中心管 伍德公司利用的粉料已占总炉料的25 这样既合理利用原料 又降低电石成本 通过空心电极采用特定办法 还能在一分钟内测量出电极工作长度 误差 50毫 每天测定一次 在其他条件密切配合下 也作到了与美国联合碳化物公司一样能利用过程电子计算机进行自动控制 德国的电石工业为什么能在当今石油化学工业发达时期 仍然没有明显的下降

9、主要原因是采用了比焦煤价廉 灰分少 反应性能良好的褐煤做原料 大大地降低了电石成本 20世纪60年代初期是世界电石工业发展的鼎盛时期 当时 全球电石年产量曾经一度超过1000万吨 其中70 用于有机合成领域 但是 随着石油及天然气工业的快速发展 聚氯乙烯等产品的合成工艺逐步转向石油乙烯法 电石的消费构成也发生了较大变化 需求量和生产能力迅速下降 目前 世界电石生产和消费均集中在中国 其他国家只有美国 日本 德国 俄罗斯等还保留有部分电石生产装置 但是产能和产量都相对较小 2008年 美国 德国 日本等三国的电石产能合计只有71 3万吨 年 不足中国产能的4 目前 这些国家的电石主要用于生产氯丁

10、橡胶 乙炔炭黑 石灰氮以及金属焊接切割用的乙炔气 三 我国电石生产情况 我国在解放前几乎没有电石工业 只是在某些采矿场建有几度小型电石炉 容量为300千伏安左右 生产的电石主要用于点灯 与国外电石工业相比 相差约半个世纪 解放后 1948年在吉林建成了第一座容量为1750千伏安的开放炉 年生产能力为3000吨 抗美援朝战争爆发后 1951年在吉林建成第二座电石炉 容量与第一座相同 两年后 为适应国家经济建设的需要 又将这两座电石炉由1750千伏安改成3000千伏安和6000千安 1956年河北省下花园建成一座容量为3000千伏安的电石炉 1957年又从苏联引进一座容40000千伏安的长方形三相

11、半密闭炉 在吉林建成投产 这时候全国电石总产量接近10万吨 1958年以电石乙炔为原料的有机合成工业在我国兴起以后 电石工业才在全国各地普遍开花 许多城市纷纷建设电石厂 1960年全国共建成容量为10000千伏安的三相圆形开放电石炉13座 全国年生产能力超过35万吨 根据中国电石工业协会的统计 2008年 我国共有电石生产企业400多家 全部为内资企业 产能合计约2050万吨 年 产量为1360 8万吨 开工率为66 4 表观消费量为1349万吨 2000年 我国电石生产能力仅为480万吨 年 产量和表观消费量也只有340万吨和331万吨 8年时间电石产能 产量 表观消费量年均增长率分别达到2

12、0 19 和19 我国是电石生产大国 国内生产的电石完全能够满足市场需求 因此每年的进口量很少 在出口方面 由于其他国家的电石需求量很少 因此我国电石出口贸易也不活跃 海关统计资料显示 2008年国内电石出口量为11 5万吨 与出口量相比 电石进口量更少 只有47吨 近年我国电石供需情况见表1 二 产业集中度不断提高2007年 新修订的 电石行业准入条件 正式颁布 新 准入条件 将电石新建项目的起始规模提高至20万吨 年 同时在淘汰落后产能方面也作出了明确规定 在此条件下 近年来我国电石产业集中度不断提高 2006年 我国电石产量前10位的企业共生产电石137万吨 占全国总产量的11 6 到2

13、008年 产量前10位的企业共生产电石277万吨 占全国总产量的16 三 电石生产逐渐向资源丰富 能源供应充足的地区集中近年来 我国电石产能向资源和能源大省集中的趋势愈发明显 内蒙古 宁夏 陕西 新疆 甘肃等省凭借其能源和资源优势 成为最受电石企业青睐的地区 2008年 这五个省的电石产量分别达到444 4万吨 204 5万吨 120 98万吨 87 4万吨和75 9万吨 合计占全国总产量的68 2005 2008年我国主要省份电石产量情况统计见表2 四 技术进步加快 装备水平提高 节能减排工作进展顺利近年来 在国家和地方有关部门 行业协会组织的正确引导下 电石行业技术装备水平不断提高 节能减

14、排和资源节约工作也取得实质性进展 目前 污染严重的开放式电石炉已经全部被淘汰 国内只有内燃炉和密闭炉两种生产装置 其中 密闭炉能够对电石炉尾气进行回收 处理再利用 所以相对于内燃炉 密闭炉不仅污染排放量少 而且节能效果明显 内燃炉和密闭炉的污染物排放量对比见表3 目前 我国已经完全掌握了大型密闭式电石生产技术 关键装备也已经全部实现国产化 因此 近年来我国密闭炉产能增长较快 已经从2006年的140万吨 年增长至2008年的400万吨 年 占总产能的比例也从8 增长至20 受此影响 近几年来 我国单位电石产品的电炉电耗和综合能耗均呈现出不断下降的趋势 详见表4 五 生产自动化水平不断提高近年来

15、 随着装备的升级和更新换代 我国电石生产的自动化水平和机械化程度不断提高 企业生产过程中的人工操作环节大量减少 部分企业已经实现了生产全过程的计算机控制 很多电石炉也已经具备自动配料 自动上料 电极自动升降和自动压放 炉压自动控制以及信号自动检测等多种功能 最大限度的减少了生产定员 改善了工人的劳动环境 降低了劳动强度 四电石的物理性质和化学性质 一简述1 电石 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2 化学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试验室中制取 用加热金属钙和纯碳使其直接化合的

16、方法而制得 极纯的碳化钙结晶是天兰色的大晶体 其色泽和淬火钢的颜色一样 3 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 反应方程式为 CaO 2C CaC2 CO 11 13千卡CaC2 H2O Ca OH 2 C2H2 二 电石的物理性质1 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 电石的新断面呈灰色 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 电石的相对密度决定于CaC2的含量 随着CaC2含量的减少 电石的相对密度则增加 也就是说电石的纯度越高 相对密度越小 3 电石的熔点随电石中碳化钙含量改变而改变 纯碳化钙的熔点为2300 工业产品电石中碳化钙含量一般在80 左右 其熔点常在2000 左右 碳化钙的含量69 的混合物的熔点最低 即1750 碳化钙的含量继续减少时 熔点反而升高 后来又降到1800 此温度相当于含碳化钙的35 6 的混合物 在此二个