一种两段式电石炉粉煤制乙烯的系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种两段式电石炉粉煤制乙烯的系统。所述系统包括两段式电石生产单元、CO变换脱碳制氢单元、乙炔发生单元、乙炔吸收单元、乙炔加氢反应单元；其中，所述两段式电石生产单元为两段式电石炉，所述两段式电石炉包括连通的上段热解炉腔和下段冶炼炉腔，且下段冶炼炉腔内设有加热装置。本实用新型专利技术采取上下两段式电石炉将热解工艺与电石生产工艺有机结合，实现了电石生产的连续化和热能有效利用，降低了生产能耗；并且采用本实用新型专利技术所述系统以价格低廉的中低阶粉煤作为碳素原料，不仅降低了生产成本，而且增大了原料表面积，提高反应活性，降低了电石冶炼温度；同时，热解过程中获得高附加值的焦油和热解气副产物，提高了工艺整体经济性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种两段式电石炉粉煤制乙烯的系统，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。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。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种两段式电石炉粉煤制乙烯的系统，利用其制备乙烯，可降低电耗，实现副产物的充分利用，不仅有助于减少环境污染，形成电石渣的回收利用系统，而且可以大大提高经济效益。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案:—种两段式电石炉粉煤制乙烯的系统，包括两段式电石生产单元、C0变换脱碳制氢单元、乙炔发生单元、乙炔吸收单元、乙炔加氢反应单元；其中，所述两段式电石生产单元为两段式电石炉，其包括管道连通的上段热解炉腔和下段冶炼炉腔，且下段冶炼炉腔内设有加热装置；所述两段式电石生产单元的出气口与CO变换脱碳制氢单元的进气口管道连接，所述两段式电石生产单元的电石出料口与乙炔发生单元的进料口管道连接；所述乙炔发生单元的出气口与乙炔吸收单元的进气口管道相连；所述乙炔加氢反应单元的进气口与所述C0变换脱碳制氢单元的氢气出气口管道连接，其液相进口与所述乙炔吸收单元的液相出口管道相连；所述系统还包括一深冷分离单元，其通过管道与乙炔加氢反应单元的气体产物出口相连接。本技术所述的系统通过上下两段式电石炉将热解工艺与电石生产工艺有机结合，实现了电石生产工艺的连续化和热能有效利用，特别是电石炉尾气进入热解上段进行换热，有效降低整体生产能耗；由于热解气体产物和电石炉尾气的混合尾气进行变换反应，所得氢气完全用于乙炔加氢反应作为氢源，通过严格控制原料粉煤和生石灰粉料的配比，保证了所述氢气与电石法生产的乙炔的体积比，以使整个加氢反应完全无需外供氢气。作为本技术另一实施方式，所述两段式电石生产单元的下段也可以是燃气熔分炉，其在本技术中的作用与下段冶炼炉腔相同。为了充分利用制备过程中的废弃物，本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C0变换脱碳制氢单元的0)2出口连接。本技术所述系统中，所述C0变换脱碳制氢单元包括混合尾气净化装置、C0变换装置、脱碳装置；其中，所述混合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、预铁钼加氢反应器、一级铁钼加氢反应器、一级氧化锌脱硫槽、镍钴钼加氢反应器和二级氧化锌脱硫槽；所述脱碳装置包括脱碳塔和再生塔，所述二级氧化锌脱硫槽通过管道连接所述脱碳塔的底部，所述脱碳塔顶部设置有醇胺溶液进口，脱碳塔底部设置有醇胺溶液出口，所述醇胺溶液出口通过管路连接再生塔，再生塔的醇胺溶液出口与脱碳塔的醇胺溶液进口相连，再生塔顶部设置的0)2出口连接所述电石渣碳化单元。作为本技术优选的实施方式，其中混合尾气净化装置的出气口还与两段式电石生产单元的下段冶炼炉腔的燃料进口管道连接。本技术所述系统中，所述乙炔发生单元包括乙炔发生器、清净塔、碱中和塔以及冷凝干燥装置；其中，乙炔发生器底部设置有出气口，其通过管路顺次连接有清净塔、碱中和塔、冷凝干燥装置，所述冷凝干燥装置的乙炔气体出口通过管路连接乙烯制备单元。优选地，所述乙炔发生器内设有双层筛板，上层筛板的板条的间距为300mm，下层筛板的板条的间距为80mm。本技术所述系统中，所述乙炔加氢反应单元原则上可选择本领域技术人员所掌握的可实现本技术所述效果的反应器；在本技术中优选浆态床反应器；所述浆态床反应器设置有液相进口、气相进口、气相出口及液相出口；其中，所述浆态床反应器内的顶部设有气液分离器、反应器底部设有气体分布器、指形管换热器位于气体分布器上方，冷凝器介于气液分离器和指形管换热器之间。利用液相溶剂将乙炔气吸收后以液态进入浆态床反应器内，可避免因乙炔聚合而引起的爆炸危险。本技术所述系统中，所述深冷分离单元包括依次连接的闪蒸装置、脱乙烷塔、乙烯精馏塔、脱丙烷塔、丙烯精馏塔、脱丁烷塔、反丁烯精馏塔。利用本技术所述的系统以粉煤为原料制备乙烯包括如下步骤:(1)两段式电石生产将粉煤和生石灰粉料混合、成型，所得成型固体原料进入两段式电石炉的上段热解炉腔进行中高温热解处理，得到固体产物和热解气体产物；所述固体产物进入两段式电石炉的下段冶炼炉腔进行电石生产，最终得到电石、电石尾气；所得电石尾气向上再进入两段式电石炉的上段与其中的成型固体原料进行换执.nw ，(2) C0变换、脱碳制氢在两段式电石炉的上段换热后的电石尾气与热解气体产物混合得到混合尾气，经过净化后，一部分混合尾气中的C0与蒸汽发生C0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⑴所得电石与水进行反应得到乙炔及电石渣，乙炔经冷却、净化后送至乙炔加氢反应工序；(4)乙炔加氢反应在一定压力下，采用液相溶剂吸收步骤(3)制得的乙炔，再将吸收乙炔的液相溶剂与步骤(2)所得氢气一并送入加氢反应器；(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。采取上下两段式电石炉将热解工艺与电石生产工艺有机结合，实现了电石生产工艺的连续化和热能有效利用，从而有效降低电石生产能耗；并且以价格低廉的中粉煤作为碳素原料，不仅降低成本，而且增大了原料表面积，增加了反应活性，降低了电石冶炼温度，有效减少工艺能耗；同时，热解过程中获得高附加值的焦油和热解气副产物，提高了工艺整体经济性，此外采用液相溶剂吸收乙炔，避免了乙炔聚合爆炸危险，并实现高压反应，从而提尚装置的生广能力。其中，步骤(1)中，所述上段热解炉腔处理条件为:温度为600?1000°C，时间为30?90min ;所述下段冶炼炉腔处理条件为:温度为1400°C?1750°C，时间为5?30min。冶炼产生的尾气不断上升至上段热解炉腔内，向上段热解炉腔内投入成型后的粉煤和生石灰粉料进行热解处理，热解所得的固体产物带有大量显热不断下降至下段冶炼炉腔内进行冶炼，冶炼产生的尾气又不断上升与上段炉腔内物料换热，以维持热解温度，从而有效实现电石冶炼尾气显热回收利用，提高电石生产工艺能源利用效率。其中，步骤(1)中，所述粉煤为粉煤，选自长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、贫煤、瘦煤中的一种或多种；所述粉煤和生石灰粉料进入两段式电石炉前需破碎至20?100 μm。其中，步骤(1)中，所述粉煤和生石灰粉料按照质量比(1-1.2:1):1进行混合。其中，步骤(2)中，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种两段式电石炉粉煤制乙烯的系统，其特征在于，包括两段式电石生产单元、CO变换脱碳制氢单元、乙炔发生单元、乙炔吸收单元、乙炔加氢反应单元；其中，所述两段式电石生产单元为两段式电石炉，所述两段式电石炉包括连通的上段热解炉腔和下段冶炼炉腔，且下段冶炼炉腔内设有加热装置；所述两段式电石生产单元的出气口与CO变换脱碳制氢单元的进气口管道连接，所述两段式电石生产单元的电石出料口与乙炔发生单元的进料口管道连接；所述乙炔发生单元的出气口与乙炔吸收单元的进气口管道相连；所述乙炔加氢反应单元的进气口与所述CO变换脱碳制氢单元的氢气出气口管道连接，其液相进口与所述乙炔吸收单元的液相出口管道相连；所述系统还包括一深冷分离单元，其通过管道与乙炔加氢反应单元的气体产物出口相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：余海鹏，史雪君，车中山，张顺利，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：新型
国别省市：北京;11