一种利用粉煤制取乙烯的方法及系统技术方案

本发明专利技术属于煤化工领域，提出一种利用粉煤制取乙烯的方法，包括步骤：1)热解提质，2)变压吸附提氢，3)冶炼生产电石，4)CO变换脱碳制氢，5)乙炔发生，6)乙炔加氢反应，7)深冷分离，获得乙烯和其他烃类产品。本发明专利技术使用价格低廉的中低阶粉状原煤，替代价格高昂的块状焦碳、兰炭、无烟煤等优质资源作为生产电石的原料，工艺能耗低，热解过程中获得高附加值的焦油和热解气副产物，提高工艺整体经济性；热解后的热解固体产物采用热送工艺，充分利用其显热，降低电石炉电耗；利用热解气体产物变压吸附得到的氢气和电石炉尾气变换后得到的氢气用于乙炔加氢反应，电石炉的另一产物和CO2反应生成纳米碳酸钙，减少了环境污染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于煤化工领域，具体涉及一种用粉煤制取乙烯的方法及系统。
技术介绍
乙烯是石油化学工业的一种主要原料，巨大的需求量进一步巩固了其重要性。2015-2020年世界乙烯产能增速将提高至4.1%左右，需求增速则提高到4.0%，需求和产能增速相当，装置开工率相当。2015年国内乙烯总产能将达到2200万t/a左右，2020年国内乙烯产能进一步增加到3250万t/a，预计到2020年国内乙烯消费量为4800万吨，需求大于产能，这对于石油储备并不丰富的我国来说形成了严重的战略威胁。因此，寻求另一种新的来源和工艺方法制备大宗基础有机化工原料-乙烯，在工业生产领域替代石油作为原料，能够很大程度上缓解我国对于石油的依赖性。国内外正积极开发原料来源更丰富的乙烯生产路线，其中煤基或天然气基的合成气生产甲醇或二甲醚生产以乙烯和丙烯为主的低碳烯烃工艺，但是上述工艺技术流程长、工艺复杂、投资大，尤其是对于水的需求大导致在缺水的区域无法进行。我国煤炭资源储量丰富，低阶煤占我国已探明储量的55%，其中褐煤占总量的13%，长焰煤、弱黏煤、不黏煤等低变质烟煤占总量的42%。低阶煤具有碳含量低，水分高，挥发分高，易粉化自燃，浸水、落下强度差等特点，不适宜远距离输送，限制了低阶煤的直接利用，制约了其液化、气化和干馏等转化利用。若将低阶煤热解提质后可得到优质的半焦、煤焦油和煤气等多种煤基产品，提高了低阶煤的可靠性和利用率，具有工艺简单，建设投资少，生产成本低，产品可综合利用等特点。
技术实现思路
针对现有技术的不足之处，本专利技术提供一种利用粉煤制乙烯的工艺，该工艺以廉价的粉煤为制电石的碳素原料，以粉煤热解提质中热解气经变压吸附(PSA)得到的氢气和电石炉尾气经变换产生的氢气作为乙炔加氢制乙烯的氢源，电石炉尾气经变换反应产生的CO2与电石渣发生碳化学反应，制成纳米碳酸钙。本专利技术还提出一种利用粉煤制取乙烯的系统。实现本专利技术目的技术方案为:一种利用粉煤制取乙烯的方法，包括步骤:I)热解提质将粉煤和生石灰粉料充分混合、成型，将得到的成型固体原料进行热解处理，得到热解气体产物和热解固体产物；2)变压吸附提氢所述热解气体产物经气液分离得到焦油，气相经变压吸附获得氢气；3)冶炼生产电石将经过热解后的热解固体产物直接热送至电石炉，使热解固体产物在电石炉中进行冶炼处理，获得液态电石；电石炉中生成尾气的反应为:3C+CaO — CaC2+CO (I)4) CO变换、脱碳制氢电石炉尾气中的CO与蒸汽经过CO变换，CO变换后的产物经脱碳、冷却分离后得到氢气；CO变换产生0)2的反应为:CCHH2O — C02+H2 (2)5)乙炔发生冷却步骤3)所得液态电石，冷却后的电石与水进行反应，产生乙炔气，并排出电石渣，反应生成的乙炔气送入乙炔加氢反应工序；6)乙炔加氢反应粉煤的热解气体产物经步骤2)变压吸附提氢后的氢气与步骤3)电石炉尾气经CO变换后产生的氢气混合，再与乙炔以3?10:1的体积比例混合进入乙炔加氢反应工序的浆态床反应器，进行乙炔选择性催化加氢反应；7)深冷分离对乙炔加氢反应的产物进行深冷分离，采用压缩和深度冷却方法进行分离得到产物乙烯。其中，所述粉煤为低阶粉煤，选自长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、贫煤、瘦煤中的一种或多种，经破碎和筛分至3?5_，之后磨至150 μ m以下，所述生石灰粉料为经过破碎和筛分至3?5mm、再磨至150 μm以下的粉末状生石灰。其中，步骤I)中粉煤和生石灰粉料按照质量比(1-1.2):1进行混合。步骤I)中，成型固体原料送在800?900°C的热解过程中，粉煤与生石灰通过热解处理，脱除了粉煤中的部分硫和汞等有害元素，而且热解过程中能副产大量的焦油和热解煤气。热解煤气经PSA提氢后用于乙炔加氢反应，提氢后的热解煤气作为热解装置的燃料，极大提高了整体工艺的经济性；热解后的?800°C原料棒经过与电石炉连接的导管直接热送至电石炉内，充分利用热解的原料棒的显热，提高工艺整体热效率，并降低电石炉电耗。步骤2)中，每个吸附器内装填有吸附材料，其中一台吸附器通过热解煤气时，热解煤气中的杂质组分被吸附剂吸附而获得高纯度的氢气，氢气纯度多99.99%，同时其它吸附器处于吸附床再生的不同阶段，各台吸附器定时切换，交替吸附和再生，使热解煤气不断输入，产品氢气不断输出。其中，步骤I)中的热解温度是800?900°C。步骤3)中将经过热解后热解固体产物温度为600?800°C，步骤3)所述电石炉中的冶炼温度是1600?2000°C。其中，步骤2)中变压吸附提氢后的气相残余作为燃料为热解处理提供热量。其中，步骤4)中，电石炉尾气首先经过净化，再与蒸汽混合，所述电石炉尾气与蒸汽混合的体积比为(1.2?3): 1，在240?300°C温度下发生CO变换反应，所述净化包括:电石炉尾气被压缩到后通过过滤器和脱硫槽，除去电石炉尾气中的萘、焦油类杂质，并将总硫脱至0.02ppm ;脱碳后所述氢气中二氧化碳含量低于lOppm。其中，步骤5)中，将所述电石破碎为粒度80?350mm，(可控制小于80mm的电石不超过总质量的5% )，送入乙炔发生器与水进行反应，反应生成的乙炔气经冷却、净化脱除乙炔气中磷化氢，硫化氢后，再除去乙炔气中的酸雾，净化后的乙炔气中气中磷化氢含量低于0.lppm、硫化氢含量低于0.lppm、砷化氢含量低于0.1ppm和水的含量低于80ppm。其中，所述步骤4)中脱碳塔内醇胺溶液为MDEA、二异丙醇胺(DIPA)、MDEA、MEA的混合物、加入烷基醇胺和硼酸盐的碳酸钾溶液或是环丁砜与二异丙醇胺的混合物中的一种或多种。进一步地，所述步骤4)中脱碳塔内醇胺溶液反应后，从脱碳塔底部进入再生塔在105?110°C进行再生，再生后的醇胺溶液经换热、冷却后进入脱碳塔内循环使用。进一步地，步骤5)产生的电石渣用水洗涤，再使渣、水分离，分离后的电石渣与电石炉尾气变换产生的CO2碳化反应生成碳酸钙，碳酸钙经表面改性、脱水、干燥后得到50?10nm的纺锤状的纳米碳酸钙。所述步骤5)中反应生成的乙炔气经洗涤冷却后进入清净塔用0.11%?0.12%次氯酸钠溶液喷淋清洗，然后进入碱中和塔，碱中和塔中喷淋10%?14%的NaOH溶液，然后乙炔气被增压和冷凝，送入乙炔加氢反应工序。其中，步骤5)产生的电石渣用水洗涤，然后用板框式压滤机挤压，使渣、水分离(分离后的水流回回水池中作为生产用水)，分离后的电石渣与电石炉尾气变换产生的CO2反应生成纳米碳酸钙当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用粉煤制取乙烯的方法，其特征在于，包括步骤：1)热解提质将粉煤和生石灰粉料充分混合、成型，将得到的成型固体原料进行热解处理，得到热解气体产物和热解固体产物；2)变压吸附提氢所述热解气体产物经气液分离得到焦油，气相经变压吸附获得氢气；3)冶炼生产电石将经过热解后的热解固体产物直接热送至电石炉，使热解固体产物在电石炉中进行冶炼处理，获得液态电石；4)CO变换、脱碳制氢电石炉尾气中的CO与蒸汽经过CO变换，CO变换后的产物经脱碳、冷却分离后得到氢气；5)乙炔发生冷却步骤3)所得液态电石，冷却后的电石与水进行反应，产生乙炔气，并排出电石渣，反应生成的乙炔气送入乙炔加氢反应工序；6)乙炔加氢反应粉煤的热解气体产物经步骤2)变压吸附提氢后的氢气与步骤3)电石炉尾气经CO变换后产生的氢气混合，再与乙炔以3～10:1的体积比例混合进入乙炔加氢反应工序的浆态床反应器，进行乙炔选择性催化加氢反应；7)深冷分离对乙炔加氢反应的产物进行深冷分离，采用压缩和深度冷却方法进行分离得到产物乙烯。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：史雪君，余海鹏，车中山，吴道洪，
申请(专利权)人：北京神雾环境能源科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11