毕业设计-年产25000吨电石的工艺设计

摘 要

本设计的题目是25000t/a电石的工艺设计。电石是有机合成工业的重要基本原料，我国生产的电石主要用于生产聚氯乙烯（PVC）（约70%），其他用于生产醋酸乙烯、氯丁橡胶、聚乙烯醇（PVA）、石灰氮等产品。

本设计所用的原料为白灰、兰碳和电极糊，兰碳经干燥后与白灰以一定的配比投入密闭电石炉中，白灰和兰碳依靠电极电弧热和炉料电阻热熔化反应而生成电石。电石生成后定时出炉，经冷却、破碎后作为成品包装。生成的一氧化碳全部从炉顶抽出。

设计的内容包括确定工艺流程，对所选的流程进行物料衡算、设备选型和布置以及环保、消防、职业安全卫生等内容。同时，画出工艺流程图、设备平面布置图等。

醋酸和农药等的原料。

关键词 白灰，兰碳，电石，电石炉，一氧化碳

ABSTRACT

The topic of the design is 25000t/a calcium carbide process design. Calcium carbide is an important raw material of organic synthesis industry. The production of calcium carbide in China mainly use for the production of polyvinyl chloride (PVC) (about 70%). The rest is used for the production of vinyl acetate, chloroprene rubber, polyvinyl alcohol (PVA), lime nitrogen and other products.

White ash, coke and electrode paste are utilized as raw materials in this design. After drying, the coke is input into the full-enclosed calcium carbide furnace with a certain ratio of white ash. Calcium carbide generated from the reaction of white ash and cock heated by the electrode arc furnace heat and the thermal resistance. The calcium carbide is get out of the furnace timing. The products are packaging after cooled, broken.

The tasks of this design include the identification of the process, the material balance, the layout and selection of the equipment and environmental protection, fire safety, occupational safety and health content. Meanwhile, draw the process flow diagrams, equipment.

KEY WORDS White ash, coke, calcium carbide, calcium carbide furnace,

carbon monoxide

目 录

第一章 综述 ........................................................ 1

1.1 电石的性质 .................................................. 1

1.1.1 简述 ................................................... 1 1.1.2 电石的物理性质 ......................................... 1 1.1.3 电石的化学性质 ......................................... 1 1.1.4 电石的用途 ............................................. 2 1.2 电石的生产概况 .............................................. 3

1.2.1 电石的发展 ............................................. 3 1.2.2 国外的生产情况 ......................................... 4 1.2.3 我国电石行业的现状及发展 .............................. 4

第二章 电石的生产方法及生产流程 .................................... 6

2.1 电石生产原理 ................................................ 6 2.2 电石生产的方法 .............................................. 6

2.2.1 氧热法 ................................................. 6 2.2.2 电热法 ................................................. 7 2.2.3 其他方法 ............................................... 7 2.3 电石生产的工艺流程 .......................................... 7

2.3.1 原料的预处理 ........................................... 7 2.3.2 电石的生产 ............................................. 8 2.3.3 冷却、破碎、储存 ....................................... 9 2.3.4 电石炉尾气的净化及利用 ................................. 9 2.4 电石生产流程简图 ........................................... 10 2.5 电石炉炉气处理流程简图 ..................................... 10 第三章 电石生产过程的工艺计算 .................................... 11

3.1 设计的依据 ................................................. 11

3.1.1 设计的主要内容 ........................................ 11 3.1.2 主要技术指标 .......................................... 11 3.2 产品的物料衡算 ............................................. 12 3.3 电石生产原料的需求量 ....................................... 12

3.3.1 白灰 .................................................. 12 3.3.2 兰碳 .................................................. 13 3.3.3 电极糊 ................................................ 13 3.4 干燥器的物料衡算 ........................................... 13 3.5 电石炉中的物料衡算： ....................................... 14

3.5.1 主反应 ................................................ 14 3.5.2 副反应 ................................................ 14 3.5.3 反应的物料衡算 ........................................ 14 3.5.4 电石炉物料流程图 ...................................... 15

第四章 主要设备计算及选型 ........................................ 16

4.1 变压器 ..................................................... 16

4.1.1 变压器类型的确定 ...................................... 16 4.1.2 变压器容量的确定 ...................................... 16 4.1.3 变压器二次电压的确定 .................................. 16 4.1.4 变压器的二次电流 ...................................... 16 4.1.5 变压器的一次电流 ...................................... 17 4.1.6 电石炉变压器的电气参数一览表： ........................ 17 4.2 电石炉 ..................................................... 17

4.2.1 电极设备 .............................................. 17 4.2.3 电石炉炉膛内径 ........................................ 18 4.2.4 电石炉炉膛深度 ........................................ 18 4.2.5 熔池半径的计算 ........................................ 19 表4-2 电石炉的几何参数 ..................................... 19 4.3 干燥器设计及选型 ........................................... 19 4.4 除尘设备设计及选型 ......................................... 20

4.4.1 布袋除尘器 ............................................ 20 4.4.2 旋风除尘器 ............................................ 20 4.5 气体冷却 ................................................... 21 4.6 其他设备一览表 ............................................. 22 第五章 设备布置 .................................................. 23

5.1 设备布置图的视图内容及表达方法 ............................. 23 5.2 设备布置原则 ............................................... 23

5.2.1 满足生产工艺要求 ...................................... 23 5.2.2 符合经济原则 .......................................... 23 5.2.3 符合安全生产要求 ...................................... 23 5.2.4 便于操作、安装和检修 .................................. 24 5.2.5 其他要求 .............................................. 24

第六章 环境保护、消防、安全及职业卫生 ............................ 25

6.1 环境保护 ................................................... 25 6.2 消防、安全及职业卫生 ....................................... 25

6.2.1 电石炉工艺操作危险性分析 ............................. 26 6.2.2 安全对策 .............................................. 27

致 谢 .............................................. 错误！未定义书签。 参考文献 ........................................................... 28 外 文 翻 译 ........................................ 错误！未定义书签。 附 录 .............................................................. 29

第一章 综述

1.1 电石的性质

1.1.1 简述

电石，其化学名称叫做碳化钙，分子式为CaC2，分子量为64.10。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℃是相对密度是2.22。化学纯的碳化钙只能在实验室中，用加热金属钙和纯碳使其直接化合的方法而制得。极纯的碳化钙结晶是天蓝色的大晶体，其色泽和淬火钢的颜色一样。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。电石除含大部分碳化钙外，还含有少部分其他杂质。这些杂质都是原料中的杂质转移过来的 [1] 。 1.1.2 电石的物理性质

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。电石能导电，其导电性与电石的纯度有关，碳化钙含量越高，导电性越好。电石的熔点随电石中碳化钙的含量改变而改变，纯碳化钙的熔点为2300℃，工业产品电石中碳化钙的含量一般在80%左右，其熔点常在2000℃左右[1]。

1.1.3 电石的化学性质[1]

1.在没有任何水分的条件下，将电石在氢气流中加热至2200℃以上时，就有相当量的乙炔发生

CaC2 + H2 → Ca + C2H2

这时所生成的金属钙在2275℃开始升华。

2.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

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