煤化工技术之四---电石生产技术及其发展现状

　我国煤炭资源丰富，煤类齐全，发展煤炭液化、气化等现代煤转化技术，对发挥资源优势、优化终端能源结构、大规模补充国内石油供需缺口有现实和长远的意义，国家“十五”能源科技和能源建设计划对发展煤化工给予充分的重视，煤化工面临新的市场需求和发展机遇。下面就煤化工领域之一电石生产作简单介绍。

  电石学名碳化钙，工业品是在电石炉中以石灰和焦炭为原料用电热法制得。电石水解可产生高纯度乙炔，以电石乙炔为原料可制取聚氯乙烯树脂、醋酸乙烯、乙醛、醋酸、聚乙烯醇、合成纤维、合成橡胶及有机溶剂等一系列有机产品，此外，电石还可用于金属焊接及切割，以及用作石灰氮、医药、人造丝和电影胶片等的原料。
　一、电石生产技术
　电石生产通常采用电热法，以石灰和炭素（可选用焦炭、兰炭或无烟煤）为主要原料投入电石炉，在炉内，电极相互放电形成电弧，在电弧热和电阻热作用下产生2000℃左右的高温，还原反应生产出电石，同时伴生含大量一氧化碳的炉气。电石生产主要包括石灰烧制、电石生产和炉气净化及利用等工段。
　电石生产按炉型划分为开放炉、半密闭炉（内燃炉）和密闭炉。开放式电石炉工人劳动强度大，操作环境恶劣，粉尘和热辐射对操作人员的健康影响很大，污染环境，能耗高。我国开放式电石炉多数于20世纪70年代建成投产，技术落后，是国家产业政策淘汰和改造的重点。内燃式电石炉由国内开发，技术成熟可靠，具有投资省、建设周期短、对原材料的适应性强、操作易掌握、具有一定的灵活性、产品质量较好等特点。但内燃式电石炉型不能实现全自动化投料，仍然存在工人劳动强度大，操作环境差的情况，且不能实现对一氧化碳气体的完全回收利用，节能效果不显著，仍有一定的污染因素，该炉型是开放式炉型发展到密闭炉型的过度型。密闭式电石炉属于节能环保型电石炉，单炉生产能力大、自动化程度高、操作环境好、工人的劳动强度低，且能有效的综合利用粉料和回收一氧化碳气体，降低生产成本，节能环保。该炉型的缺点是投资较高、对原料质量要求严格。
　我国自1986年开始引进国外先进电石生产技术，相继引进密闭电石炉、空心电极、干法净化、气烧窑和计算机控制等五大电石生产关键技术。其中电石炉引进的是挪威Elkem公司组合式把持器密闭炉（含空心电极和计算机控制系统）；干法净化引进的是Elkem公司干法布袋净化系统；气烧窑为德国Warmestelle公司技术。实践证明，密闭电石炉和气烧窑技术良好，引进成功；而干法布袋式净化技术不过关，严重制约了炉气的合理综合利用和气烧窑技术的推广。
　由于投资较高和环保治理措施执行的缺失，我国现有大型全密闭式电石炉不多，所占比例较小，电石炉大部分为开放式或半密闭式电石炉，单炉容量最大为35000kVA，多数未采用空心电极。开放式电石炉，炉气不能回收利用，综合能耗高，污染环境，有待于改型或关闭；近年来我国在改造开放式电石炉的过程中，相继建成了一批内燃式电石炉，基本实现了电石的洁净化生产，且可对炉气回收利用。我国电石炉的现状是内燃式电石炉、全密闭式并存。
　二、电石产业发展现状
　2005年中国共有电石生产企业250余家，电石生产能力约1500万吨/年，产量894.6万吨，均居世界首位。
　总体说来，我国电石生产企业规模小，技术装备落后。从生产规模看，我国电石企业平均每家每年生产电石约2万吨；产量在5万吨以下的小型企业占总数的90%以上。从技术装备看，工艺技术较为先进、有效控制排放、资源综合利用比较充分的大型矿热炉的生产能力只占总能力的5%左右；1-5万吨的内燃式矿热炉的生产能力约占65%；小于1万吨和敞开式电石炉的生产能力占30%左右。占总生产能力95%的电石生产装置为内燃式和开放式炉型，技术落后，能耗高，污染严重。
　中国的电石下游衍生物主要有PVC树脂、醋酸乙烯、氯丁橡胶、石灰氮、乙炔炭黑和溶解乙炔等。其它电石化学品，还包括三氯乙烯、四氯乙烯和偏氯乙烯等。
PVC树脂是电石最大的用户，其消费量约占电石总消费量的70%左右，对电石工业的发展走势具有决定性的影响。目前中国PVC生产总量中，电石法约占63%；扣除进口单体为原料的产量，国内PVC生产中78%仍采用的是电石路线。今后一段时期，国内新建和改扩建PVC项目绝大多数仍采用电石法工艺，电石法PVC的比例还将继续上升。