由中低级粉煤制备轻质芳烃的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了由中低级粉煤制备轻质芳烃的系统和方法，其中，系统包括：快速热解装置、压球装置、电石炉、乙炔发生器和分馏装置。快速热解装置包括进料斗、螺旋进料器、蓄热式辐射管、乙炔反应管和螺旋出料器；压球装置具有半焦入口、生石灰与粘结剂入口和物料球团出口；电石炉具有物料球团入口、一氧化碳出口和电石出口；乙炔发生器具有电石入口和乙炔出口，电石入口与电石出口相连，乙炔出口与快速热解装置内的乙炔反应管的入口相连；分馏装置具有含有芳烃的混合物入口、气体产物出口、轻质芳烃出口和重质芳烃出口。采用该系统可以解决由于石油资源匮乏导致轻质芳烃产量受限的问题、实现中低阶粉煤的高效、清洁利用和轻质芳烃的工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
由中低级粉煤制备轻质芳烃的系统和方法
本专利技术属于材料化工领域，具体而言，本专利技术涉及由中低级粉煤制备轻质芳烃的系统和方法。
技术介绍
苯、甲苯和二甲苯等轻质芳烃为最重要的化工基础原料之一，广泛应用于生产橡胶、纤维、塑料和染料等化工产品。目前，芳烃主要来源于石油化工中的催化重整和烃类热解，但是目前石油资源越来越匮乏，因此，开发其它路径生产轻质芳烃势在必行。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出由中低级粉煤制备轻质芳烃的系统和方法。采用本专利技术提出的由中低级粉煤制备轻质芳烃的系统不仅可以有效解决由于石油资源匮乏导致轻质芳烃产量受限的问题，还能够实现中低阶粉煤的高效、清洁利用和轻质芳烃的工业化生产，并降低生产轻质芳烃的生产成本和能耗。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种由中低阶粉煤制备轻质芳烃的系统，包括：快速热解装置，所述快速热解装置包括：进料斗，所述进料斗设置在所述快速热解装置的上方；螺旋进料器，所述螺旋进料器的入口与所述进料斗的出口相连，所述快速热解装置的顶部具有煤入口和热解油气出口，所述螺旋进料器的出口与所述煤入口相连；蓄热式辐射管，所述蓄热式辐射管设置在所述快速热解装置的腔体内且沿所述腔体内的高度方向多层布置，每层具有多根沿水平方向彼此平行均匀分布的蓄热式辐射管；乙炔反应管，所述乙炔反应管设置在所述快速热解装置的腔体内且沿所述腔体内的高度方向多层布置，每层具有多根沿水平方向彼此平行均匀分布的乙炔反应管；螺旋出料器，所述螺旋出料器与位于所述快速热解装置底端的半焦出口相连，压球装置，所述压球装置具有半焦入口、生石灰与粘结剂入口和物料球团出口，所述半焦入口与所述螺旋出料器相连；电石炉，所述电石炉具有物料球团入口、一氧化碳出口和电石出口，所述物料球团入口与所述物料球团出口相连；乙炔发生器，所述乙炔发生器具有电石入口和乙炔出口，所述电石入口与所述电石出口相连，所述乙炔出口与所述快速热解装置内的乙炔反应管的入口相连；以及分馏装置，所述分馏装置具有含有芳烃的混合物入口、气体产物出口、轻质芳烃出口和重质芳烃出口，所述含有芳烃的混合物入口与所述快速热解装置内的乙炔反应管的出口相连。根据本专利技术上述实施例的由中低阶粉煤制备轻质芳烃的系统，可以首先利用快速热解装置对中低阶粉煤进行热解处理得到热解油气和半焦，将半焦和生石灰在压球装置内进行成型处理后利用电石炉进行电石反应制备电石，然后将电石供给至乙炔发生器中制备乙炔，并将乙炔通入乙炔反应管中进行聚合反应，最后利用分馏装置对反应产物进行分馏处理，最终得到气体产物、轻质芳烃和重质芳烃。因此，通过采用本专利技术上述实施例的由中低级粉煤制备轻质芳烃的系统，可以将中低阶粉煤的热解与乙炔制芳烃反应进行有效耦合，采用中低阶粉煤为原料制备乙炔，并利用乙炔制备轻质芳烃。由此，不仅可以有效解决由于石油资源匮乏导致轻质芳烃产量受限的问题，实现中低阶粉煤的高效、清洁利用以及轻质芳烃的工业化生产，并降低生产轻质芳烃的成本，还能够进一步提高中低阶粉煤的热解和乙炔制芳烃反应的效率。另外，根据本专利技术上述实施例的由中低阶粉煤制备轻质芳烃的系统还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，由中低阶粉煤制备轻质芳烃的系统进一步包括：油气分离装置，所述油气分离装置具有热解油气入口、煤焦油出口和热解气出口，所述热解油气入口与所述快速热解装置的热解油气出口相连；净化装置，所述净化装置具有热解气入口、氢气和甲烷气体出口、二氧化碳出口、一氧化碳和轻质烃类出口，所述热解气入口与所述热解气出口相连，所述氢气和甲烷气体出口和所述二氧化碳出口分别与所述快速热解装置内的乙炔反应管的入口相连。由此，可以进一步对热解油气进行有效利用，进而进一步提高中低阶粉煤的利用率。在本专利技术的一些实施例中，快速热解装置中，每层乙炔反应管设置在所述相邻两层蓄热式辐射管之间，且所述蓄热式辐射管的延伸方向与所述乙炔反应管的延伸方向垂直。由此，不仅可以实现更好的热场分割并保持快速热解装置腔体内的温度场均匀，还能增加中低阶粉煤在快速热解装置腔体内的停留时间，使中低阶粉煤能够充分热解。在本专利技术的一些实施例中，所述乙炔反应管的外表面具有碱金属涂层。由此，可以有效促进中低阶粉煤的热解以及热解油气的高温分解。在本专利技术的一些实施例中，乙炔反应管外表面的碱金属涂层的厚度为100-200μm。由此，可以进一步促进中低阶粉煤的热解以及热解油气的高温分解。在本专利技术的一些实施例中，乙炔反应管外表面的碱金属涂层由碱金属和γ-Al2O3组成，所述碱金属与γ-Al2O3的质量比为1：(6-20)。由此，可以进一步促进中低阶粉煤的热解以及热解油气的高温分解。在本专利技术的一些实施例中，所述蓄热式辐射管的外径为200-300mm。由此，可以使中低阶粉煤的热解和乙炔制芳烃反应能够在均匀的温度场下顺利进行。在本专利技术的一些实施例中，所述乙炔反应管的外径为100-300mm。由此，可以促进乙炔制芳烃反应的顺利进行。根据本专利技术的第二个方面，本专利技术还提出了一种利用上述由中低阶粉煤制备轻质芳烃的系统制备轻质芳烃的方法，包括：利用所述螺旋进料器将所述进料斗内的中低阶粉煤加入所述快速热解装置内进行热解处理，以便得到热解油气和半焦；将由所述螺旋出料器排出的半焦与生石灰和粘结剂在所述压球装置内进行成型处理，以便得到物料球团；将所述物料球团供给至所述电石炉内进行电石反应，以便得到电石和一氧化碳；将所述电石供给至所述乙炔发生器内进行反应，以便得到乙炔；将所述乙炔通入所述快速热解装置内的乙炔反应管中，利用所述快速热解装置的温度场进行反应并放热，以便得到含有芳烃的混合物；将所述含有芳烃的混合物供给至所述分馏装置内进行分馏处理，以便分别得到气体产物、轻质芳烃和重质芳烃。通过采用本专利技术上述实施例的由中低级粉煤制备轻质芳烃的方法，可以将中低阶粉煤的热解与乙炔制芳烃反应进行有效耦合，采用中低阶粉煤为原料制备乙炔，并利用乙炔制备轻质芳烃。由此，不仅可以有效解决由于石油资源匮乏导致轻质芳烃产量受限的问题，实现中低阶粉煤的高效、清洁利用以及轻质芳烃的工业化生产，并降低生产轻质芳烃的成本，还能够进一步提高中低阶粉煤的热解和乙炔制芳烃反应的效率。在本专利技术的一些实施例中，由中低级粉煤制备轻质芳烃的方法进一步包括：将所述热解油气供给至所述油气分离装置内进行分离处理，以便得到煤焦油和热解气；将所述热解气供给至所述净化装置内进行净化处理，以便得到氢气和甲烷混合气、一氧化碳和轻质烃类混合气以及二氧化碳；将所述氢气和甲烷混合气、所述二氧化碳分别通入所述述快速热解装置内的乙炔反应管中进行反应。由此，可以进一步对热解油气进行有效利用，进而进一步提高中低阶粉煤的利用率。在本专利技术的一些实施例中，所述中低阶粉煤的挥发分大于35％。附图说明图1是根据本专利技术一个实施例的由中低阶粉煤制备轻质芳烃的系统的结构示意图。图2是根据本专利技术又一个实施例的由中低阶粉煤制备轻质芳烃的系统的结构示意图。图3是根据本专利技术一个实施例的由中低阶粉煤制备轻质芳烃的方法流程图。图4是根据本专利技术又一个实施例的由中低阶粉煤制备轻质芳烃的方法流程图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由中低阶粉煤制备轻质芳烃的系统，其特征在于，包括：快速热解装置，所述快速热解装置包括：进料斗，所述进料斗设置在所述快速热解装置的上方；螺旋进料器，所述螺旋进料器的入口与所述进料斗的出口相连，所述快速热解装置的顶部具有煤入口和热解油气出口，所述螺旋进料器的出口与所述煤入口相连；蓄热式辐射管，所述蓄热式辐射管设置在所述快速热解装置的腔体内且沿所述腔体内的高度方向多层布置，每层具有多根沿水平方向彼此平行均匀分布的蓄热式辐射管；乙炔反应管，所述乙炔反应管设置在所述快速热解装置的腔体内且沿所述腔体内的高度方向多层布置，每层具有多根沿水平方向彼此平行均匀分布的乙炔反应管；螺旋出料器，所述螺旋出料器与位于所述快速热解装置底端的半焦出口相连，压球装置，所述压球装置具有半焦入口、生石灰与粘结剂入口和物料球团出口，所述半焦入口与所述螺旋出料器相连；电石炉，所述电石炉具有物料球团入口、一氧化碳出口和电石出口，所述物料球团入口与所述物料球团出口相连；乙炔发生器，所述乙炔发生器具有电石入口和乙炔出口，所述电石入口与所述电石出口相连，所述乙炔出口与所述快速热解装置内的乙炔反应管的入口相连；以及分馏装置，所述分馏装置具有含有芳烃的混合物入口、气体产物出口、轻质芳烃出口和重质芳烃出口，所述含有芳烃的混合物入口与所述快速热解装置内的乙炔反应管的出口相连。...

【技术特征摘要】
1.一种由中低阶粉煤制备轻质芳烃的系统，其特征在于，包括：快速热解装置，所述快速热解装置包括：进料斗，所述进料斗设置在所述快速热解装置的上方；螺旋进料器，所述螺旋进料器的入口与所述进料斗的出口相连，所述快速热解装置的顶部具有煤入口和热解油气出口，所述螺旋进料器的出口与所述煤入口相连；蓄热式辐射管，所述蓄热式辐射管设置在所述快速热解装置的腔体内且沿所述腔体内的高度方向多层布置，每层具有多根沿水平方向彼此平行均匀分布的蓄热式辐射管；乙炔反应管，所述乙炔反应管设置在所述快速热解装置的腔体内且沿所述腔体内的高度方向多层布置，每层具有多根沿水平方向彼此平行均匀分布的乙炔反应管；螺旋出料器，所述螺旋出料器与位于所述快速热解装置底端的半焦出口相连，压球装置，所述压球装置具有半焦入口、生石灰与粘结剂入口和物料球团出口，所述半焦入口与所述螺旋出料器相连；电石炉，所述电石炉具有物料球团入口、一氧化碳出口和电石出口，所述物料球团入口与所述物料球团出口相连；乙炔发生器，所述乙炔发生器具有电石入口和乙炔出口，所述电石入口与所述电石出口相连，所述乙炔出口与所述快速热解装置内的乙炔反应管的入口相连；以及分馏装置，所述分馏装置具有含有芳烃的混合物入口、气体产物出口、轻质芳烃出口和重质芳烃出口，所述含有芳烃的混合物入口与所述快速热解装置内的乙炔反应管的出口相连。2.根据权利要求1所述的由中低阶粉煤制备轻质芳烃的系统，其特征在于，其特征在于，进一步包括：油气分离装置，所述油气分离装置具有热解油气入口、煤焦油出口和热解气出口，所述热解油气入口与所述快速热解装置的热解油气出口相连；净化装置，所述净化装置具有热解气入口、氢气和甲烷气体出口、二氧化碳出口、一氧化碳和轻质烃类出口，所述热解气入口与所述热解气出口相连，所述氢气和甲烷气体出口和所述二氧化碳出口分别与所述快速热解装置内的乙炔反应管的入口相连。3.根据权利要求1所述的由中低阶粉煤制备轻质芳烃的系统，其特征在于，每层乙炔反应管设置在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：许梅梅，闫琛洋，史学君，吴道洪，
申请(专利权)人：神雾科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11