李学东定岗实习论文.doc

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1、内蒙古化工职业学院顶岗实习论文题 目：电石项目的工业流程系 部：测控与机电工程系专 业：机电一体化班 级：机电09-5班学 号：092035003学生姓名：李学东摘 要电石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：CaO+3CCaC2+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：

2、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。关键词： 电石，碳化钙，电石炉，电极目 录绪论.3第一章电石的概况.31.1电石的定义.31.2电石的主要用途.31.3电石对健康的危害.41.4电石的危险特性.41.5电石的工业制法.41.6操作规程.41.7急救措施.41.8应急处理.51.9储藏注意事项.5第二章 影响电石生产的主要因素.52.1电石生成因素分析.52.1.1 碳化钙生成理论 .52.1.3影响电石生成的因素.62.2原料质量和粒度的影响.62.2

3、.1石灰杂质及生过烧的影响.62.2.2碳素原料的影响.72.2.3原料粒度的影响.72.2.4炉料配比的影响.72.3几何电气参数对电石生产的影响.82.3.1一次电压和功率因数对电石生产的影响.82.3.2电流电压比与电极直径配合对电石生产的影响.82.3.3电石炉几何参数对电石生产的影响.8第三章：结论.9绪论.电石行业是一个高耗能、高污染的行业。在原材料的运输、准备过程及生产的过程中都有污染物生成。现在这个行业国家规定比较严格,另外一氧化碳的回收也取得了很好的效果. 电石生产方法主要有氧热法和电热法。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

4、弧高温熔化反应而生成电石。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：CaO+3CCaC2+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。第一章 电石的概况1.1电石的定义碳化钙，即电石，无机化合物。无色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，

5、生成乙炔，并放出热量。碳化钙是重要的基本化工原料，主要用于产生乙炔气。也用于有机合成、氧炔焊接等。理化性质：黄褐色或黑色的块状固体， 纯品为无色晶体(含CaC2较高的是紫色)。密度2.22克/立方厘米，熔点447、沸点2300，遇水立即发生激烈反应，生成乙炔，并放出热量，电石含量不同熔点也随之变化。 杂质：因电石中常含有砷化钙(Ca3 As2)、磷化钙(Ca3 P2)等杂质，与水作用时同时放出砷化氢(AsH3 )、磷化氢(PH3 )等有毒气体，因此使用由电石产生的乙炔有毒(须通过浓H2SO4和重铬酸钾洗液除去)。相对密度(水=1)： 2.22 。1.2电石的主要用途1.制作乙炔反应原理：CaC

6、2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2 CaC2能导电，纯度越高，导电越易。 2.其他用途（1）电石与水反应生成的乙炔可以合成许多有机化合物 例如：合成橡胶、 人造树脂、丙酮、烯酮、炭黑等；同时乙炔一氧焰广泛用于金属的焊接和切割。 （2）加热粉状电石与氮气时，反应生成氰氨化钙，即石灰氮，加热石灰氮 与食盐反应生成的氰熔体用于采金及有色金属工业。 （3）电石本身可用于钢铁工业的脱硫剂。 1.3电石对健康的危害损害皮肤，引起皮肤瘙痒、炎症、“鸟眼”样溃疡、黑皮病。皮肤灼伤表现为创面长期不愈及慢性溃疡型。接触工人出现汗少、牙釉质损害、龋齿发病率增高。 燃爆危险： 本品遇湿易燃。 1.4电石的危险特性

7、干燥时不燃，遇水或湿气能迅速产生高度易燃的乙炔气体，在空气中达到一定的浓度时, 可发生爆炸性灾害。与酸类物质能发生剧烈反应。 1.5电石的工业制法工业上一般使用电炉熔炼法与氧热法，电炉熔炼法是将焦炭与氧化钙(分子式 CaO)置于2200左右的电炉中熔炼，生成碳化钙(分子式CaC2)。氧热法：既：高炉富氧氧热法熔炼CaC2 (电石) 、石灰石中提取炭、高温低压煤气发生炉。此一炉三使用工艺技术，使 CaC2生产综合利用了煤气化过程中的余热和煤灰，煤灰加配料熔融后生成CaC2和硅铁（提纯CaC2时）；“高温低压”煤气发生炉，使煤气的产（发）生自然化。每熔炼一吨80% CaC2，从石灰石中提取纯炭16

8、8kg左右，产生煤气（CO在55%95%）60002600 m3，可生产4.5吨左右的甲醇。富氧既提高炉温又提高了煤气的CO质量，氧气由为一举两用，煤热能利用后的煤气，用于煤化工或清洁发电。此工艺为无消耗能源型和无污染型的CaC2生产和煤气生产。 1.6操作规程密闭操作，全面排风。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩，戴化学安全防护眼镜，穿化学防护服，戴橡胶手套。避免产生粉尘。避免与酸类、醇类接触。尤其要注意避免与水接触。搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。配备泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。 急救措施与处理1.7急救措施1皮肤接触：立即

9、脱去污染的衣着，用大量流动清水冲洗至少15分钟。就医 2、眼睛接触：立即提起眼睑，用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。就医。 3、吸入：脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸。1.8应急处理隔离泄漏污染区，限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿化学防护服。不要直接接触泄漏物。小量泄漏：用砂土、干燥石灰或苏打灰混合。使用无火花工具收集于干燥、洁净、有盖的容器中，转移至安全场所。大量泄漏：用塑料布、帆布覆盖。与有关技术部门联系，确定清除方法。 1.9储藏注意事项 储存于阴凉、干燥、通风良好的库房。远离火种、热源。相对湿度

10、保持在75%以下。包装必须密封，切勿受潮。应与酸类、醇类等分开存放，切忌混储。储区应备有合适的材料收容泄漏物。第二章 影响电石生产的主要因素 电石产品质量的优劣，除操作外主要取决于原料质量、粒度比、电石炉几何电气参数是否合理匹配等。2.1电石生成因素分析2.1.1 碳化钙生成理论 碳化钙的生成反应式可表示为： CaO + 3C = CaC2 + CO 465 kJ 过程为吸热，需外界提供热量。实际生产该热量由电极产生的电弧热和炉料电阻热供给。理论计算生产一吨发气量300升/公斤的电石，消耗的电能为1630kWh。实际电石炉产一吨电石耗电能在31003400 kWh之间，效率仅50%左右，大量的

11、电能被损失，造成电能损失的因素有以下几个方面： 1）由于原料中含有杂质，电石炉中存在许多副反应消耗一定能量，约占供入热量的56%； 2）电石炉气和出炉电石带走一部分热量，约占供入热量的2325%； 3）消耗在电石炉变压器、短网、电极以及通过炉体的热损失等，约占供入热量的1720%。2.1.2 电石炉内状况分析 电石生产过程看似简单，实际炉内情况复杂多变，炉内温度的变化及分布对电石炉操作至关重要，炉内状况为： 1）A层为炉料层 下部常常形成一些硬壳。 2）B层为相互扩散层 炉料和含有少量碳化钙的半熔融物，氧化钙和碳在其中互相扩散，进行部分反应生成碳化钙。 3）C层为反应层 是生石灰和碳素原料及半

12、成品的碳化钙熔融物，以疏松态存在。在此进行一系列的反应，内部进行气体压力的传递，大部分碳化钙的生成反应在此完成。 4）D层为熔融层 电石形成熔融体质量不断进行变化。 5）E层为硬壳层 由于该层距电弧较远，所以温度较低，是一种半成品多孔性物质和半熔融物质。 6）F层为积渣层 为熔融层的底部。2.1.3影响电石生成的因素 电石是氧化钙分子和碳原子直接相遇后，在2000发生反应而生成，一般速度相当快。反应历程可能是电石石灰共熔体中的石灰与焦炭表面上的碳反应，同时石灰溶液不断渗入焦炭的毛细孔中，边渗入边反应生成电石而共熔。小块焦炭再不断被石灰溶液渗入，在反应的同时崩裂分散成微粒，悬浮在电石石灰共熔体中

13、。 若配比低则石灰过剩，炭在共熔体中扩散石灰含量高。 若配比高，炭与共熔体中的融化石灰反应，石灰含量少。 电石的实际反应速度决定于反应速度和石灰的渗透速度、焦炭的崩裂和扩散速度。电石在生成的同时与周围的石灰共熔也有一定速度。在炉内若温度高于共熔点时，只要供热量满足吸热量共熔速度就快。电石生成后随之就被熔融的石灰所稀释，若反应速度大于稀释速度，电石质量就高。操作时适当加快反应速度和调节稀释速度，即保持适当的温度和配比，关系到产品质量和电耗。 要获得高质量的电石，必须提高电石炉的负荷，保持炉内温度足够高。但这样往往会造成炉膛内的电阻下降，电极下伸困难，甚至出现明弧。要做到高炉温而又不使电极上抬必须

14、做到闭弧，措施：适当提高电流电压比，缩小焦炭粒度，增大炉料比电阻，把电极插下去等。2.2原料质量和粒度的影响2.2.1石灰杂质及生过烧的影响原料中杂质的影响 主要二氧化硅、氧化铝、氧化镁等，生成电石时同时反应。 氧化镁在熔融区还原成金属镁，成为一个强烈的高温还原区。镁蒸汽从该区逸出时，部分镁与一氧化碳立即起反应： Mg+CO=MgO+C + 490 kJ 反应放出大量热形成高温，局部硬壳遭破坏，使带有杂质的液态电石进入了炉底。部分镁上升到炉料表面，与一氧化碳或空气中的氧反应，放出大量热，使料面结块，阻碍炉气排出，并产生支路电流。 二氧化硅在炉中被还原成硅，部分生成碳化硅积于炉底，造成炉底升高。

15、部分与铁作用生成硅铁，硅铁会损坏炉壁铁壳，出炉时会损坏炉嘴和电石锅等。 氧化铝在炉内部分混在电石里大部分成为炉渣。 氧化铁在炉内与硅容易熔融生成硅铁。 磷和硫在炉内与石灰中的氧化钙反应，生成磷化钙和硫化钙混在电石中。生烧石灰的影响 指没有分解成氧化钙的石灰石夹在石灰中。进入炉后进一步分解成石灰与焦炭反应生成电石，其反应是CaCO3 = CaOCO2 Q。一方面增加了电耗。另一方面生烧石灰中有二氧化碳成份计入，造成炉料配比增高，电极上抬，出炉困难，影响产量。控制生烧石灰量不超过5%。过烧石灰的影响 指石灰石在石灰窑内煅烧时间过长或温度过高造成。坚硬致密比重大，反应接触面小，活性差，增加电耗。气孔

16、减少降低了反应速度。因接触面小引起炉料电阻下降，电极易上抬，影响产量和质量。控制过烧石灰量不超过5%。粉化石灰的影响 石灰在储运过程易吸收空气和碳材中的水分而产生部分氢氧化钙，本身出现粉化现象。氢氧化钙进入电石炉内将发生如下反应：Ca(OH)2=CaO+H2O109 kJ H2O+C=CO+H2166 kJ 在生产中粉化石灰不但多消耗电能和碳素原料，且还要影响操作。炉料中的粉末含量较多时，易使电极附近料层结成硬壳，产生棚料现象。2.2.2碳素原料的影响水分的影响 在内燃式电石炉上，大多采用机械化或半机械化投料。一般混合炉料在料仓中储存的数量较多，时间较长，碳素原料中的水分与石灰相遇，就会产生消

17、石灰粉末。 在密闭电石炉中，碳素原料中的水分影响更为严重。因为炉料进入电石炉内时其中水分与赤热的碳素相遇，产生水煤气（含CO和H2）。其危害一是炉内炉压过大，炉内一氧化碳从环形加料系统逸出，容易使员工中毒。二是负压过大则炉内进入大量空气，炉压持续不稳，造成炉料温度进一步增高，支路电流增大，电阻下降，影响电极深入，造成料层与电极上抬，三相不通，严重时翻电石，必要时需停炉处理。灰分的影响 灰分由氧化物组成。原料粉末的影响 粉末过多，炉料透气性不好，产生的一氧化碳气体不能顺利排出，减慢了电石生成反应的速度，炉气压力增加到相当高的时候，发生喷料现象。2.2.3原料粒度的影响 一般是粒度愈小，电阻愈大，

18、在电石炉操作时电极容易深入炉内，熔池电流密度增加，炉温也增高，对生产高质量电石和提高产量有利。 从反应速度来说，粒度愈小，表面积愈大。则石灰与碳材接触愈好，愈容易反应，有利于电石生成，提高了产量。 虽然粒度小有利于电石炉操作，但粒度过小，则透气性差易使炉料结块，造成支路电流大，反而使电极上升，降低熔池区电流密度，降低炉温，反应速度也就下降。粒度过小，气体排出阻力增加，抑制了反应速度，降低了产量。 在生产过程中，严格控制原料的粒度，保证原料活性高，电阻大，气体容易排出。2.2.4炉料配比的影响 石灰和碳素材料共同构成电石的生产原料，炉料配比正确与否，对电石炉操作有很大的影响。通常高配比炉料生产的

19、电石，可以得到发气量高的产品，但炉料比电阻小，操作比较困难；低配比炉料生产的电石，炉料比电阻较大，电极容易深入炉内，电石炉比较好操作，但生产出的电石发气量较低。2.3几何电气参数对电石生产的影响2.3.1一次电压和功率因数对电石生产的影响 一次电压也就是网电电压。九十年代中期电石炉新增容量远高于发电容量，造成了电石厂家进线电压低于额定电压。增加了电能损耗。变压器仍出力不出效，达不到满负荷运行。其后果是降低了电石产量，增加了单位电石电耗。 为使电石炉满负荷或超负荷运行达到良好的生产状态，必须保证进线电压达到额定电压或高于额定电压。电石炉容量越大，功率因数越低。为改善供电质量，提高功率因数，可行的

20、办法：一是安装高压并联补偿装置，提升功率因数；二是安装中压并联补偿装置达到提高系统电压和功率因数的目的；三是根据网电实际电压，制作相对应网电电压的变压器，提高功率因数。2.3.2电流电压比与电极直径配合对电石生产的影响 对电极直径确定的电炉，如果使用较小的电流电压比运行，电极运动电阻较大，则电极要向上运动。对于使用同一电流电压比来说，电极直径越大，电极运动电阻越大，电极就越向上运动。电炉操作具体表现： 1）电极不能插入炉料内，出现明弧操作，热损失大。 2）电极位置高，长期运行炉底上涨，缩短使用寿命。 3）炉面温度高，炉盖、短网及其它附属设备损坏加重设备利用率低。 对同一电极直径使用较大的电流电

21、压比运行，电极运动电阻较小，电极要向下运动。电炉操作具体表现： 1）电极插入炉料过深，吃料慢或不吃料，电耗明显增加。 2）电极插入炉料内过深，易出现大塌料现象，破坏料层结构，影响电石炉料的有序运动，大塌料引起喷料现象，易出现安全事故。 3）电极插入炉料内过深，长期运行会烧穿炉底，严重时需停炉检修。2.3.3电石炉几何参数对电石生产的影响 电极直径对电石生产的影响 电极直径不合理时，电石炉操作的具体表现是： 1）电极的电流密度过大，电极直径过小，增加电极的电阻消耗缩小熔池，电极容易因过度焙烧而发生硬断事故。 2）电极电流密度过小，电极直径过大，虽能扩大熔池，减少电极电阻电耗，但电极不易深入炉料会

22、增加热损耗，易造成电极软断事故。 电石炉电极同心圆直径、电极间距和电位梯度对生产影响 理想的电极同心圆直径应等于电极下面熔池的直径。 电极间距指两相电极外壳间距。电位梯度指两相电极间1cm长度受的电压强度。三者参数选择不合理对生产影响： 1）电位梯度大，电极间距小，电极同心圆直径小。炉膛上层部分电极间的支路电流增大，炉料电阻降低，易造成电极位置上移，热损失增大。2)电位梯度小，电极间距大，电极同心圆直径大。三个电极的熔池分成三个单独的熔池，导致三相不通，造成出炉困难，电石熔池上升，炉底温度下降，电石产品质量降低，各种消耗增加。第三章 结论电石生产的工艺流程是烧好的石灰经破碎、筛分后，送入石灰仓

23、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石炉炉顶料仓，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，经冷却后破碎成一定要求的粒度规格，得到成品电石。炉气净化，在电石出炉的过程中，会产生大量的粉尘，这就需要净化炉气了，净化后的炉气可以送入石灰窑作为燃料，电石炉排放的废气(二氧化碳)、粉尘，对坏境会造成极大的污染，对人的身体也会造成极大的危害。所以炉气净化是电石行业不可缺少的一项。我的岗位职责是巡检设备是否正常，有没漏气，堵塞，各压力表是否正常，各指示仪器是否达到标准，以及炉气置换，停开车，泄灰除尘，岗位卫生等等。