煤制芳烃的方法技术

本发明专利技术涉及一种将煤转变为芳烃的系统，主要解决目前石油资源日渐枯竭的情况下，如何将煤转变为有更高应用价值的芳烃的技术问题；本发明专利技术通过采用煤制芳烃的方法，依次包括以下步骤：a)将含有煤的物料和碱性金属氧化物混合，在煤制电石单元制备得含有电石的物料；b)将含有电石的物料在电石制乙炔单元与水反应，生成含有乙炔的气体，同时得到含有碱性金属的物质部分回收至煤制电石单元重复利用，将产生的乙炔气体送入乙炔制芳烃单元；c)将电石制乙炔单元生产的含乙炔的物质在催化条件下发生反应生成含有芳烃的物质的技术方案；该方法较好地解决了上述技术问题，可应用于将煤转变为芳烃的工业生产中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，具体地讲涉及一种以煤等含碳物料、含碱金属或碱土金属物料和含水物料为原料，经过三段法生产芳烃的方法。
技术介绍
分子中含有一个或多个苯环的烃类，简称芳烃，芳烃是重要的有机化工原料，传统技术主要由石脑油重整的方法生产芳烃。随着人类社会的发展，人们对芳烃的需求量逐渐增加，但是目前石化资源的日渐枯竭，有必要开拓新的碳源和更先进的芳烃制备技术，将天然气、煤、生物质等碳源转变为人们需求的芳烃。煤炭资源是我国特有的资源之一，以煤化工代替石油化工是我国能源发展和产业结构调整的方向之一。在现有技术中，人们已成功将煤转化为甲醇(CN101302139A，CN102009951A)，并以甲醇和部分石油化工产品(如甲苯等)反应制取工业价值更高的二甲苯等化工原料(L.D.Zhang, J.H.Gao, J.X.Hu, W.H.Li, J.G.Wang, LanthanumOxides-1mproved Catalytic Performance of ZSM-5 in Toluene Alkylat1n withMethanol, Catalysis Letters 130 (2009) 355-36L )，但是该方法并没有完全摆脱对石油资源的依赖性，且目前该方法的甲醇利用率，即碳原子经济性较差。有人专利技术了将甲醇直接转变为芳烃的技术(CN1880288A，CN101607858A, CN102199069A, CN102199446A,CN102416342A, EP0005287A1, EP0090284A1, JP5058918A, NL7703214A),目前该方法已经有工业装置建成投产，但是由于甲醇分子中含有氧原子，以及反应条件的局限性，从甲醇到芳烃的过程中产生很多副产物，导致芳烃收率不高，碳原子经济性较差。因此，有必要开发将煤炭资源转变为芳烃的新技术。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是将煤转变为芳烃的问题。本专利技术提供一种，以煤等含碳物料、含碱金属物料和含水物料为原料，经过煤制电石、电石制乙炔、乙炔制芳烃的三段法生产芳烃，该方法具有工艺流程简单、碳原子经济型高等优点。为了解决上述问题，专利技术人经过深入细致的研究和反复设计、实验，设计出一种即使和实验室研究又适合工业规模装置的将煤转变为芳烃的方法，本专利技术采用的技术方案如下:一种，依次包括以下步骤: a)将含有煤的物料和含有碱性金属元素的物料混合，在煤制电石单元制备得含有电石的物料； b)将含有电石的物料在电石制乙炔单元与水反应，生成含有乙炔的气体，同时得到含有碱性金属元素的产物，含有碱性金属元素的产物部分回收至煤制电石单元重复利用，将产生的乙炔气体送入乙炔制芳烃单元； c)将电石制乙炔单元生产的含乙炔的物质在催化剂条件下发生反应，生成含有芳烃的物质。在上述技术方案中，优选的技术方案，a)步骤反应产物电石作为b)步骤的原料，b)步骤得到的含有碱性金属的产物返回至a)步骤，b)步骤得到的含有乙炔的产物作为c)步骤的原料，c)步骤生产出含有芳烃的产物；煤制电石单元采用含有焦炭和氧化钙的物料做原料，反应温度在1500?2500°C ;电石制乙炔单元中，以含有电石的物料与含有水的物料进行反应，电石物料与水的摩尔比为0.6，生成含有乙炔的产物；含有碱性金属的物质经分离、烘干后，部分回收至煤制电石单元重复利用；乙炔制芳烃单元中，以含有乙炔的气体为原料，乙炔含量为50%，以氧化硅负载的铜做催化剂，反应生成含有芳烃的物质。在该技术方案中，含有煤的物料至少含有煤、焦炭、煤焦油、重油、橡胶中的至少一种。煤制电石单兀米用含有煤和碱性金属兀素的物料做原料，反应温度在1500?2500。。。b)步骤得到的含有碱性金属元素的产物，含有碱性金属元素的产物有0.01?99.8w.t.%回收至煤制电石单元重复利用。c)步骤生产出含有芳烃的产物，其中至少含有苯、甲苯、二甲苯、乙苯、萘、甲基萘、二甲基萘中的至少一种。煤制电石单元采用含有碱性金属元素的物质至少含有L1、Na、K、Ca、Mg、Ba元素中的至少一种。电石制乙炔单元中，以含有电石的物料与含有水的物料进行反应，生成含有乙炔的产物；其中电石与水的摩尔比< 2 ;且大于0，优选范围为电石与水的摩尔比< 1，且大于0.05。乙炔制芳烃单元中，以含有乙炔的气体为原料，在催化剂存在的条件下反应生成含有芳烃的物质，催化反应发生所用的催化剂至少含有Cu、Pd、Pt、N1、Co、Fe、Sn元素中的至少一种元素。乙炔制芳烃单元中，所述的含有乙炔的气体中，乙炔的含量为6?100mol%。该方法所述的技术思路和工艺流程简单，碳原子经济性较高，按照本专利所述的方法所能达到的经济指标，可估算一吨煤生产0.825吨焦炭，0.5吨焦炭生产一吨电石，3吨电石生产I吨乙炔；一吨煤生产0.55吨乙炔，按照理论值可转化为0.55吨苯。与现有的煤经甲醇制取芳烃的技术方案相比，一吨煤能产1500多方气，2200立方合成气可制一吨甲醇，一吨煤能产0.682吨甲醇，按照理论值仅可转化为0.277吨苯。【附图说明】图1的工艺流程示意图。图1中I为煤制电石单元，II为电石制乙炔单元，III为乙炔只芳烃单元。I为含煤物料的料仓，2为含碱性金属物料的料仓，3为含煤物料的计量及输送设备，4为余热利用装置，5为环境保护装置，6为物料提升装置，7为含电石物料仓，8为物料输送装置，9为含水原料罐，10为物料输送路线，11为环境保护装置，12为乙炔储存罐，13为乙炔输送设备，14为余热利用装置，15为含有芳烃产物的输送设备，16为芳烃产物的储存仓。图1所示的煤制芳烃的工艺流程中，在煤制电石单元，需要煤等含碳原料做碳源，含碱金属或碱土金属的物质做电石的阳离子源，两种原料可分别储存在原料仓I和2中，经过输送设备3等输送至煤制电石系统，在煤制电石单元还可以加装余热利用装置4和环境保护装置5，所得到的产物可以经输送装置6存储在料仓7中，或者经输送装置8直接输送至电石制乙炔单元；电石制乙炔单元以水罐9中的含水物料和输送装置8输送来的含有电石的物料为原料反应制得含有乙炔气体的产物，并可以经过储存罐12和输送设备13送至下一单元，电石制乙炔单元可以装配环境保护装置11，且反应得到的含有碱金属或碱土金属的副产物可以经过回收通道10输送至原料仓2 ;乙炔制芳烃单元以输送设备13输送来的含乙炔气体为原料，经过反应即可得到富含芳烃的产物，由于乙炔反应生成芳烃为放热反应，在该部分有余热利用装置以吸收利用反应生成的热量，反应产物可以经输送设备15输送至产物罐16中。下面分别以实施实例1-6和附图1，对一种煤制芳烃的系统进行说明，但不仅限于本实施例。【具体实施方式】【实施例1】 以附图1为例，一种煤制方经的系统，包括I，煤制电石单兀、II，电石制乙块单兀、III，乙炔制芳烃单元。在煤制电石单元，需要煤等含碳原料做碳源，含氧化钙的物质做电石的阳离子源，两种原料可分别储存在原料仓I和2中，经过输送设备3等输送至煤制电石系统，煤制电石系统可以采用传统电弧法制电石工艺，也可以采用窑炉等新型工艺，反应温度在1500?2500°C，在煤制电石单元还可以加装余热利用装置4和环境保护装置5，所得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤制芳烃的方法，依次包括以下步骤：a) 将含有煤的物料和含有碱性金属元素的物料混合，在煤制电石单元制备得含有电石的物料；b) 将含有电石的物料在电石制乙炔单元与水反应，生成含有乙炔的气体，同时得到含有碱性金属元素的产物，含有碱性金属元素的产物部分回收至煤制电石单元重复利用，将产生的乙炔气体送入乙炔制芳烃单元；c) 将电石制乙炔单元生产的含乙炔的物质在催化剂条件下发生反应，生成含有芳烃的物质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孔德金，冯刚，祁晓岚，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11