本发明专利技术涉及一种氧/煤喷吹制备电石及乙烯的工艺和系统。所述工艺包括如下步骤：(1)电石制备；(2)CO变换、脱碳制氢；(3)乙炔发生；(4)乙炔加氢反应；(5)深冷分离。本发明专利技术在电石冶炼过程中喷吹氧气和煤粉，由于氧煤不完全燃烧产生的热量可辐射到弧光难以达到的位置，相对传统电石炉炉内热量分布更加均匀，降低电石炉电耗及电石生产周期；喷入的煤粉可以替代部分焦炭，从而降低了电石生产成本；同时，本发明专利技术还充分利用富含CO的电石冶炼尾气，通过CO变换反应将其制得氢气用于乙炔加氢反应的氢源，不仅有助于减少环境污染，而且可以大大提高经济效益。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种氧/煤喷吹制备电石及乙烯的工艺和系统，属于煤化工
技术介绍
乙烯是石油化学工业的一种主要原料，目前制备工艺主要是石脑油的裂解制烯烃和煤制烯烃。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年国内乙稀消费量为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。煤烯烃工艺主要由煤气化制合成气、合成气制取甲醇、甲醇制烯烃组成。但是该工艺技术流程长、工艺复杂、投资大，碳排放量高、尤其是对于水的需求大导致在缺水的区域无法进行。本专利技术提供一种利用电石法制备乙炔进而加氢反应得到乙烯，不同于煤制烯烃过程，电石制乙烯过程流程短、投资小、碳排放量低，尤其是乙炔选择性加氢过程不需要水为反应原料，水作为反应器冷却和升温介质，可分别循环使用。而电石生产主要有电弧法和氧热法。目前工业电石生产主要采用电弧法，但在电石制备过程中，电弧无法作用到炉内周边或部分区域作用效果差，造成炉内热量分布不均匀，导致生产电耗高，原料焦炭用量大，电石成本居高不下。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种氧/煤喷吹制备电石及乙烯工艺，通过控制煤氧比例，使二者在特定条件下不完全燃烧释放大量热量，促使电石炉内热量分布均匀，降低电耗，同时还取代部分兰炭(焦炭)用量，并将所得CO制成氢气，从而降低电石生产成本，大大提高经济效益。为了实现上述目的，本专利技术采用如下方案:—种氧/煤喷吹制备电石及乙烯工艺，包括如下步骤:(I)电石制备将焦炭和石灰投入带有氧/煤喷吹枪的电石炉中冶炼，送电起弧的同时向炉内喷吹氧气和煤粉，氧气与煤粉燃烧产生热量，当炉内温度达2000?2200°C时，焦炭和石灰在电弧热、和燃烧热作用下反应生成电石CaCV^电石冶炼尾气；(2) CO变换、脱碳制氢冶炼处理生成的电石冶炼尾气中的CO与蒸汽发生CO变换反应，所得产物经脱碳、冷却分离得到氢气；(3)乙炔发生步骤(I)所得电石与水进行反应得到乙炔及电石渣，乙炔经冷却、净化、中和后送至乙炔加氢反应工序；(4)乙炔加氢反应在浆态床反应器中，步骤(2)所得氢气与步骤(3)制得的乙炔以体积比3?10:1混合，在催化剂作用下发生乙炔选择性加氢反应；(5)深冷分离采用压缩和深度冷却方法将乙炔加氢反应所得产物进行深冷分离得到产物乙烯。本专利技术在电石冶炼过程中喷吹混合氧/煤，由于氧煤不完全燃烧产生的热量可辐射到弧光难以达到的位置，相对传统电石炉炉内热量分布更加均勾，降低电石炉电耗及电石生产周期；喷入的煤粉可以替代部分焦炭，从而降低了电石生产成本；同时，本专利技术还充分利用富含CO的电石冶炼尾气，通过CO变换反应将其制得氢气用于乙炔加氢反应的氢源，不仅有助于减少环境污染，而且可以大大提高经济效益。本专利技术所述工艺中，步骤⑴中，所述选自长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、贫煤、瘦煤中的一种或多种。本专利技术所述工艺中，步骤(I)中，所述煤粉通入量为130?200kg/t电石，所述氧气通入量为70?145Nm3/t电石；以吨/m3计，所述煤粉与氧气的质量体积比为1:350-1000，优选为1:500-750 ;二者在特定条件下不完全燃烧释放大量的热量，传递到炉内周边很多电弧不能作用或者作用效果非常差的地方，从而提高电石炉内热量分布的均匀性，降低电石生产电耗；而且，喷入的部分煤粉C与氧化钙发生还原反应，可以降低兰炭(焦炭)使用量，降低电石生产成本，同时产生大量富含CO的烟气，并将富含CO的烟气经变换反应产生的氢气作为乙炔加氢制乙烯的氢源，富含CO的烟气经变换反应产生的C02与电石渣发生碳化学反应，制成纳米碳酸I丐。本专利技术所述工艺中，步骤(2)中，净化后的电石冶炼尾气中总硫脱至0.02ppm;所述脱碳的溶液选自N-甲基二乙醇胺(MDEA)、二异丙醇胺(DIPA)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)和乙醇胺(MEA)的混合物、加入烷基醇胺和硼酸盐的碳酸钾溶液、环丁砜与二异丙醇胺的混合物；脱碳后所述氢气中二氧化碳含量低于lOppm。作为本专利技术优选的实施方式，在步骤(2)中，所述电石冶炼尾气在进行CO变换反应之前，可先将其热量回收用于乙炔加氢反应器的升温。具体的是在乙炔加氢反应中设一气液换热单元，将电石冶炼尾气与乙炔加氢反应器夹套中的导热油在气液换热单元中进行换热，换热后的导热油升温至140-220°C，从而充分利用电石冶炼尾气中的热量。本专利技术所述方法中，步骤(3)中，将所述电石破碎至粒度为200?400mm，送入乙炔发生器中与水进行反应，生成的乙炔气经冷却、净化脱除其中的磷化氢、硫化氢，再经碱中和去除其中的酸雾；所述净化后的乙炔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。本专利技术所述方法中，步骤⑷中，所述催化剂采用粒径为20?100 μπι，钯为主活性组分、银和钌为助剂、三氧化二铝为载体的催化剂；所述加氢反应条件为:反应压力为0.2?1.5MPa，反应温度为140?220°C。本专利技术所述方法中，步骤⑴中，所述电石制备单元为电弧电石炉，包括炉体、炉盖、进料口和电石炉气出口 ；其中，所述炉体的顶壁和/或侧壁嵌入多支可上下调节高度的氧/煤喷吹枪，所述氧/煤喷吹枪包括煤粉喷管和沿所述煤粉喷管的周向分布的多个氧气喷管，所述氧/煤喷吹枪枪体为铜材质，内置蛇形冷却水管。由于所述喷吹枪在所述电石炉内长度可调，在冶炼过程中，氧煤喷吹枪底部置于熔池上部、非熔池区域，可以避免燃料喷管、氧气喷管和电石吸出管的折断，以及燃料喷吹过程电极底部的氧化，降低电极损耗。为了充分利用制备过程中的废弃物，将步骤(2)产生的0)2通入步骤(3)得到的电石渣中进行碳化反应得到碳酸钙，再经表面改性、脱水、干燥得到50?10nm的纺锤状的纳米碳酸钙。本专利技术还提供实现上述氧/煤混合喷吹制备电石及乙烯工艺的系统，包括依次连接的电石制备单元、乙炔发生单元、乙炔加氢反应单元、深冷分离单元；其中，还包括CO变换脱碳制氢单元，其进气口与电石制备单元的电石冶炼尾气出口管道连接，其氢气出气口与乙炔加氢反应单元管道连接。本专利技术所述的系统中，所述电石制备单元为电弧电石炉，包括炉体、炉盖、进料口和电石炉气出口，其中，所述炉体的顶壁和/或侧壁嵌入多支可上下调节高度的氧/煤喷吹枪，所述氧/煤喷吹枪包括煤粉喷管和沿所述煤粉喷管的周向分布的多个氧气喷管，所述氧/煤喷吹枪内还布置蛇形冷却水管。通过在电石炉侧壁或炉顶设置喷吹枪，可避免现有电石炉电极较易折断，燃料喷吹过程中电极底部易氧化，电极损耗大的情况。为了充分利用制备过程中的废弃物，本专利技术所述系统还包括电石渣碳化单元，其分别与乙炔发生单元的电石渣出口及CO变换脱碳制氢单元的CO2出口连接。本专利技术所述系统中，所述CO变换脱碳制氢单元包括电石冶炼尾气净化装置、CO变换装置、脱碳装置；其中，所述电石冶炼尾气净化装置包括顺序连接的吸附过滤器、氧化铁脱硫槽、离心式压缩机、升温炉、预铁钼加氢反当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种氧/煤喷吹制备电石及乙烯的工艺，其特征在于，包括如下步骤：(1)电石制备将焦炭和石灰投入带有氧/煤喷吹枪的电石炉中冶炼，送电起弧的同时向炉内喷吹氧气和煤粉，氧气与煤粉燃烧产生热量，当炉内温度达2000～2200℃时，焦炭和石灰在电弧热和燃烧热作用下反应生成电石CaC2与电石冶炼尾气；(2)CO变换、脱碳制氢冶炼处理生成的电石冶炼尾气中的CO与蒸汽发生CO变换反应，所得产物经脱碳、冷却分离得到氢气；(3)乙炔发生步骤(1)所得电石与水进行反应得到乙炔及电石渣，乙炔经冷却、净化、中和后送至乙炔加氢反应工序；(4)乙炔加氢反应在浆态床反应器中，步骤(2)所得氢气与步骤(3)制得的乙炔以体积比3～10:1混合，在催化剂作用下发生乙炔选择性加氢反应；(5)深冷分离采用压缩和深度冷却方法将乙炔加氢反应所得产物进行深冷分离得到产物乙烯。
【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，邓君，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
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