用于有效利用过量电能的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种系统，其包括通过部分氧化至少一种烃制备乙炔的第一装置、电热制备乙炔的第二装置、和从气体料流分离乙炔的分离装置，其中所述第一装置产生第一含乙炔产物气体流，所述第二装置产生第二含乙炔产物气体流，所述分离装置进料有第一产物气体流和第二产物气体流。所述系统可以有效使用过量电能，原因在于电热制备乙炔的装置通过过量电能操作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种用于有效利用过量电能的设备和方法，其中电能用于制备乙炔。可再生能源例如风能和太阳能的利用对于发电正前所未有地日益重要。电能通常经由长范围、超级区域供电电网加上超越国界(简称为电网)而被带到大量用户。既然电能不可在电网自身中以显著程度储存，则送入电网的电能必须与用户端的电力需求(称作负荷)相匹配。已知负荷以时间依赖方式波动，特别是依赖于天、周天的时间或者甚至年的时间。为了稳定和可靠供电，需要连续等量的能量产生和能量消耗。发生的任何短期偏差通过正或负控制能源或控制能量的方式平衡。在产生可再生能量设备的情况下，困难在于在特定类型例如风能和太阳能情况下，能量产生不发生于每一时间点并且不能以确定的方式控制而是根据一天的时间和天气条件经受波动，该波动仅可以有限的程度预知并且通常不与特定时间下电能的需求相匹配。来自波动的可再生能量的能量输出和实际消耗之间的差额通常通过其它发电站例如气、煤和核能设备提供。随着波动的可再生能量和它们所代表的能量供应比例的逐渐扩张，其能量输出和实际消耗之间越来越大的偏差必须要被平衡。因此，目前气电设备和同样难以增加的煤电设备以部分负荷操作或者完全关闭以补偿该波动。因为这种发电厂操作的可变模式与相当可观的额外成本相关，替代措施的研发已研究一段时间。在过量电能的情况下，作为改变发电厂的能量输出的替代或者除改变发电厂的能量输出之外，一种方式为利用过量电能用于电热制备乙炔。其<br>一个实例为Hülschemicalworks的乙炔设备，其具有19个平行设置的弧形反应器且其中操作中的弧形反应器的数量依赖于电能的供应而变化。虽然用于电热制备乙炔的弧形反应器可快速开启和关闭，但从电热制备乙炔中获得的产物气体流中有效且经济地移除乙炔需要高度恒定的产物气体流。Hülschemicalworks的乙炔设备(乙炔产能为120000t/a)因此包含用于产物气体流、总体积为350000m3的缓冲储存器。然而，如此尺寸的缓冲储存器的构造和操作在技术上是昂贵且复杂的，并且涉及安全风险。因此需要过量电能可通过制备乙炔得以利用、并不具有上述方法缺点的设备和方法。本专利技术提供一种用于有效利用过量电能的设备，包括：用于通过部分氧化至少一种烃制备乙炔、产生第一含乙炔产物气体流的第一装置，用于电热制备乙炔、产生第二含乙炔产物气体流的第二装置，和用于从气体料流分离乙炔的分离装置，第一产物气体流和第二产物气体流进料至其中。本专利技术额外提供一种用于有效利用过量电能的方法，其中，在根据本专利技术的设备中，用于电热制备乙炔的装置使用过量电能操作。本专利技术进一步提供一种用于提供控制电网能量的方法，其中，在根据本专利技术的设备中，用于通过部分氧化至少一种烃制备乙炔的第一装置和用于电热制备乙炔的第二装置均在部分负荷下操作；为了提供控制能量，改变用于电热制备乙炔的第二装置的输出，和使用控制装置，以分离装置中被分离的乙炔总量维持于指定范围之内的方式调整用于通过部分氧化至少一种烃制备乙炔的第一装置的输出。本专利技术的设备包括用于通过部分氧化至少一种烃制备乙炔、产生第一含乙炔产物气体流的第一装置。该第一装置可包括一个或多个其中乙炔通过部分氧化产生的设备。如果第一装置包括多个用于产生乙炔的设备，则它们优选平行设置并可彼此独立地操作。使用多个平行设置的单元允许乙炔制备的逐步改变同时通过开启和关闭各个单元而在各个单元中维持最优操作条件并避免因部分负荷操作导致的功效损失。作为本专利技术设备的第一装置，可使用现有技术已知用于通过部分氧化制备乙炔的全部装置，实例为Sachsse-Bartholome方法装置和BASF浸没火焰法(submergedflameprocess)装置，从Ullman′sEncyclopediaofIndustrialChemistry，第5版，第A1卷，第107-110和113-114页已知，或者从GB1,000,480的Montecatini方法装置已知。用于通过部分氧化制备乙炔的第一装置优选包括至少一个进料有至少一种烃和氧气的混合物的燃烧器。除了用于通过部分氧化制备乙炔的第一装置之外，本专利技术的设备还包含用于电热制备乙炔、产生第二含乙炔产物气体流的第二装置。该第二装置可包括一个或多个其中电热产生乙炔的设备。如果第二装置包括多个用于产生乙炔的设备，则它们优选平行设置并可彼此独立地操作。使用多个平行设置的单元允许乙炔制备的逐步改变同时通过开启和关闭各个单元而在各个单元中维持最优操作条件并避免因部分负荷操作导致的功效损失。在乙炔的电热制备中，乙炔以烃或碳的吸热反应制备并且进行该反应所需的热量通过电能产生。优选使用气态的或蒸发的烃，特别优选脂肪族烃。特别适合的是甲烷、乙烷、丙烷和丁烷，特别是甲烷。适用于电热制备乙炔的装置从现有技术是已知的，例如已知自Ullmann′sEncyclopediaofIndustrialChemistry，第5版，第A1卷，第115-122卷、DE1900644A1和EP0133982A2。用于电热制备乙炔的装置优选包括电弧反应器。乙炔的电热制备可以单步法进行，其中至少一种烃与气流一起通过电弧。作为可供选择的方法，乙炔的电热制备可以两步法进行，其中氢气通过电弧并且在电弧的下游将至少一种烃进料入电弧中产生的氢等离子体。用于电热制备乙炔的装置优选包含多个平行设置并可彼此独立操作的电弧反应器。本专利技术的设备进一步包含用于从气流分离乙炔的分离装置，该分离装置供以来自用于通过部分氧化至少一种烃制备乙炔的第一装置的第一产物气体流、和来自用于电热制备乙炔的第二装置的第二产物气体流。用于分离乙炔的分离装置优选包含压缩机、压力下操作的吸收塔、和在比吸收塔低的压力下操作的解吸塔。水或适合的溶剂，例如N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺或甲醇，可用于选择性吸收乙炔。适用于分离乙炔的分离装置已知自现有技术，例如已知自Ullmann′sEncyclopediaofIndustrialChemistry，第5版，第A1卷，第110-112页。在一个优选实施方案中，本专利技术的设备进一步包含控制装置，其使第一装置中和第二装置中乙炔的产生以分离装置中分离的乙炔总量维持于指定范围之内的方式相互匹配。分离装置中分离的乙炔总量优选基本维持恒定。为了该目的，控制装置优选包含用于测定第一产物气体流和第二产物气体流的质量流速或体积流速的测量装置，用于测定第一产物气体流和第二产物气体流的乙炔含量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于有效利用过量电能的设备，包括a)用于通过部分氧化至少一种烃制备乙炔、产生第一含乙炔产物气体流的第一装置，b)用于电热制备乙炔、产生第二含乙炔产物气体流的第二装置，和c)用于从气体流分离乙炔的分离装置，第一产物气体流和第二产物气体流进料至其中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.11 DE 102013218175.21.一种用于有效利用过量电能的设备，包括
a)用于通过部分氧化至少一种烃制备乙炔、产生第一含乙炔产物气体
流的第一装置，
b)用于电热制备乙炔、产生第二含乙炔产物气体流的第二装置，和
c)用于从气体流分离乙炔的分离装置，第一产物气体流和第二产物气
体流进料至其中。
2.根据权利要求1的设备，特征在于其进一步包括控制装置，所述控
制装置使第一装置中和第二装置中乙炔的产生以分离装置中分离的乙炔总
量维持于指定范围之内的方式相互匹配。
3.根据权利要求1或2的设备，特征在于用于部分氧化制备乙炔的第
一装置包括至少一个燃烧器，所述燃烧器进料有至少一种烃和氧气的混合
物。
4.根据权利要求1-3任一项的设备，特征在于用于电热制备乙炔的第
二装置包括至少一个弧形反应器。
5.根据权利要求1-4任一项的设备，特征在于用于制备乙炔的第一装
置和第二装置各自包括用于快速冷却产物气体流的装置，并且在这些用于
快速冷却的装置之后得到的气体流进料入用于移除乙炔的分离装置。
6.根据权利要求1-4任一项的设备，特征在于用于制备乙炔的第一装
置和第二装置各自包括用于快速冷却产物气体流的装置和用于移除烟灰的
下游装置，并且在用于移除烟灰的装置之后得到的气体流进料入用于分离
乙炔的分离装置。
7.根据权利要求1-6任一项的设备，特征在于其在用于电热...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·马尔科夫兹，T·文策尔，S·海内克，I·伦特里格，S·利奥夫，
申请(专利权)人：赢创德固赛有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE