由低阶煤制备苯的方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了由低阶煤制备苯的方法和系统，其中方法包括：(1)将低阶煤进行干燥和破碎处理；(2)将石灰石在石灰窑内进行烧制处理；(3)将生石灰进行破碎处理；(4)将低阶煤粉末和生石灰粉末进行混合和压球处理得到物料球团；(5)将物料球团供给至旋转床热解装置内进行热解处理得到热解球团、煤焦油和含有氢气、甲烷、一氧化碳和轻质烃类的热解气；(6)将热解球团进行电石反应得到电石和一氧化碳；(7)将电石经在乙炔发生器内与水反应得到乙炔；(8)将乙炔、荒煤气中的氢气和甲烷、二氧化碳、一氧化碳通入乙炔制苯反应器中发生反应，获得苯并副产乙烯。该方法能够实现利用煤最大化制备苯，从而实现从低价值的煤到高附加值苯的转化。

【技术实现步骤摘要】
由低阶煤制备苯的方法和系统
本专利技术涉及冶金
，具体而言，本专利技术涉及一种由低阶煤制备苯的方法和系统。
技术介绍
我国的能源格局一直是富煤、贫油、少气，煤炭储量可达世界煤炭储量的17％。其中褐煤、长焰煤等低阶煤资源储量丰富，占我国煤炭储量及煤炭产量50％以上，但由于低阶煤水含量高，直接燃烧或气化效率低且现有技术无法充分利用其资源价值，导致了煤炭资源的巨大浪费。2015年4月国家能源局发布了《煤炭清洁高效利用行动计划(2015-2020)》，将煤炭分质分级利用地位显著提高，大力倡导低阶煤提质技术的研发和示范。因此，开发低阶煤的清洁高效利用新途径具有十分重大的显示意义。苯、甲苯和二甲苯等轻质芳烃为最重要的化工基础原料之一，广泛应用于生产橡胶、纤维、塑料和染料等化工产品。目前，芳烃主要来源于石油化工中的催化重整和烃类热解，仅有约10％来源于煤炭化工。但是目前石油资源越来越匮乏，因此，开发新的由低阶煤生产苯等轻质芳烃的技术势在必行。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种由低阶煤制备苯的方法和系统，利用该方法和系统能够实现利用低阶煤最大化制备苯，极大地提高了苯的产量，从而实现从低价值的低阶煤到高附加值的苯的转化，且具有流程简单、加工难度低、工艺成本低且经济性高的优点。在本专利技术的第一方面，本专利技术提出了由低阶煤制备苯的方法，包括：(1)将低阶煤进行干燥和破碎处理，以便得到低阶煤粉末；(2)将所述石灰石在石灰窑内进行烧制处理，以便得到生石灰和二氧化碳；(3)将生石灰进行破碎处理，以便得到生石灰粉末；(4)将所述低阶煤粉末和所述生石灰粉末进行混合和压球处理，以便得到物料球团；(5)将所述物料球团供给至旋转床热解装置内进行热解处理，以便得到热解球团、煤焦油和含有氢气、甲烷、一氧化碳和轻质烃类的热解气；(6)将所述热解球团供给至电石炉进行电石反应，以便得到电石和一氧化碳；(7)将所述电石经破碎后在乙炔发生器内与水反应，以便得到乙炔；以及(8)将所述乙炔、步骤(5)产生的热解气中的氢气和甲烷、步骤(2)产生的二氧化碳以及步骤(6)产生的一氧化碳通入乙炔制苯反应器中并发生反应，以便获得苯并副产乙烯。另外，根据本专利技术上述实施例的由低阶煤制备苯的方法还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述低阶煤为挥发分大于35wt％的低品质煤。在本专利技术的一些实施例中，所述低阶煤粉末的平均粒径为不高于20微米，优选不高于10微米。在本专利技术的一些实施例中，所述生石灰粉末的平均粒径不高于20微米，优选不高于10微米。在本专利技术的一些实施例中，步骤(4)中，所述低阶煤粉末与所述生石灰粉末的质量比为1：(1.1-1.4)。在本专利技术的一些实施例中，步骤(4)中，所述物料球团的平均粒径为10-40mm。在本专利技术的一些实施例中，步骤(5)中，所述提质处理是在600-1000摄氏度的温度下进行12小时完成的。在本专利技术的一些实施例中，步骤(7)中，将所述电石破碎至粒径不高于80mm，优选将所述电石破碎至粒径为50～80mm。在本专利技术的一些实施例中，步骤(8)中，所述反应是在600～1000摄氏度下进行的，优选地，所述反应是在850～950摄氏度下进行的。在本专利技术的一些实施例中，步骤(8)中，所述乙炔、所述氢气、所述甲烷、所述二氧化碳和所述一氧化碳的体积比为(1～2)：(1～4)：(1～2)：(1～3)：(0.5～1)。根据本专利技术的第二方面，本专利技术还提出了实施前面所述的由低阶煤制备苯的方法的系统，包括：低阶煤破碎装置，所述低阶煤破碎装置具有低阶煤入口和低阶煤粉末出口；石灰窑，所述石灰窑内具有预热区和烧制区，所述预热区具有石灰石入口，所述烧制区具有生石灰出口和二氧化碳出口；生石灰破碎装置，所述生石灰破碎装置具有生石灰入口和生石灰粉末出口，所述生石灰入口与所述生石灰出口相连；压球装置，所述压球装置具有低阶煤粉末入口、生石灰粉末入口和物料球团出口，所述低阶煤粉末入口与所述低阶煤粉末出口相连，所述生石灰粉末入口与所述生石灰粉末出口相连；旋转床热解装置，所述旋转床热解装置具有物料球团入口、热解球团出口、煤焦油出口和热解气出口，所述物料球团入口与所述物料球团出口相连；电石炉，所述电石炉具有热解球团入口、电石出口和一氧化碳出口，所述热解球团入口与所述热解球团出口相连；电石破碎装置，所述电石破碎装置具有电石入口和电石碎料出口，所述电石入口与所述电石出口相连；乙炔发生器，所述乙炔发生器具有电石碎料入口、水入口和乙炔出口，所述电石碎料入口与所述电石碎料出口相连；乙炔制苯反应器，所述制苯反应器具有乙炔入口，二氧化碳入口、一氧化碳入口、氢气入口、甲烷入口和苯产物出口，所述乙炔入口与所述乙炔发生器的乙炔出口相连，所述二氧化碳入口与所述石灰窑的二氧化碳出口相连，所述一氧化碳入口与所述电石炉的一氧化碳出口相连，所述氢气入口和甲烷入口分别与所述旋转床热解装置的热解气出口相连；分离装置，所述分离装置具有苯产物入口、乙烯出口和苯出口，所述苯产物入口与所述苯产物出口相连。在本专利技术的一些实施例中，上述系统进一步包括：净化分离装置，所述净化分离装置设置在所述旋转床热解装置的热解气出口与所述乙炔制苯反应器的氢气入口和甲烷入口之间，所述净化分离装置适于分离出所述热解气中的氢气和甲烷。附图说明图1是根据本专利技术一个实施例的由低阶煤制备苯的方法流程示意图；图2是根据本专利技术一个实施例的由低阶煤制备苯的系统结构示意图。图3是根据本专利技术一个实施例的由低阶煤制备苯的系统结构示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提出了由低阶煤制备苯的方法，包括：(1)将低阶煤进行干燥和破碎处理，以便得到低阶煤粉末；(2)将石灰石在石灰窑内进行烧制处理，以便得到生石灰和二氧化碳；(3)将生石灰进行破碎处理，以便得到生石灰粉末；(4)将低阶煤粉末和生石灰粉末进行混合和压球处理，以便得到物料球团；(5)将物料球团供给至旋转床热解装置内进行热解处理，以便得到热解球团、煤焦油和含有氢气、甲烷、一氧化碳和轻质烃类的热解气；(6)将热解球团供给至电石炉进行电石反应，以便得到电石和一氧化碳；(7)将电石经破碎后在乙炔发生器内与水反应，以便得到乙炔；以及(8)将乙炔、步骤(5)产生的热解气中的氢气和甲烷、步骤(2)产生的二氧化碳以及步骤(6)产生的一氧化碳通入乙炔制苯反应器中并发生反应，以便获得苯并副产乙烯。由此，采用本专利技术实施例的由低阶煤制备苯的方法，首先由煤制芳烃，解决了由于石油资源有限带来的芳烃产量限制的问题，实现了从低价值的低阶煤到高附加值的芳烃的转变过程；其次，将低阶煤粉末与生石灰粉末混合后压球，再进行后续反应，显著提高了煤与生石灰的接触面积，提高反应效率，可利用低阶煤本身具有的粘结性，减少压球的难度；另外，低阶煤和生石灰球团进入旋转床热解装置热解提质，热解效率更高，气体产物可作为燃料气和乙炔制苯反应原料气；提质煤与生石灰生产电石本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由低阶煤制备苯的方法，其特征在于，包括：(1)将低阶煤进行干燥和破碎处理，以便得到低阶煤粉末；(2)将所述石灰石在石灰窑内进行烧制处理，以便得到生石灰和二氧化碳；(3)将生石灰进行破碎处理，以便得到生石灰粉末；(4)将所述低阶煤粉末与所述生石灰粉末进行混合和压球处理，以便得到物料球团；(5)将所述物料球团供给至旋转床热解装置内进行热解处理，以便得到热解球团、煤焦油和含有氢气、甲烷、一氧化碳和轻质烃类的热解气；(6)将所述热解球团供给至电石炉进行电石反应，以便得到电石和一氧化碳；(7)将所述电石经破碎后在乙炔发生器内与水反应，以便得到乙炔；以及(8)将所述乙炔、步骤(2)产生的二氧化碳、步骤(5)产生的热解气中的氢气和甲烷以及步骤(6)产生的一氧化碳通入乙炔制苯反应器中并发生反应，以便获得苯并副产乙烯。

【技术特征摘要】
1.一种由低阶煤制备苯的方法，其特征在于，包括：(1)将低阶煤进行干燥和破碎处理，以便得到低阶煤粉末；(2)将所述石灰石在石灰窑内进行烧制处理，以便得到生石灰和二氧化碳；(3)将生石灰进行破碎处理，以便得到生石灰粉末；(4)将所述低阶煤粉末与所述生石灰粉末进行混合和压球处理，以便得到物料球团；(5)将所述物料球团供给至旋转床热解装置内进行热解处理，以便得到热解球团、煤焦油和含有氢气、甲烷、一氧化碳和轻质烃类的热解气；(6)将所述热解球团供给至电石炉进行电石反应，以便得到电石和一氧化碳；(7)将所述电石经破碎后在乙炔发生器内与水反应，以便得到乙炔；以及(8)将所述乙炔、步骤(2)产生的二氧化碳、步骤(5)产生的热解气中的氢气和甲烷以及步骤(6)产生的一氧化碳通入乙炔制苯反应器中并发生反应，以便获得苯并副产乙烯。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述低阶煤为挥发分大于35wt％的低品质煤。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述低阶煤粉末的平均粒径为不高于20微米，优选不高于10微米，任选地，所述生石灰粉末的平均粒径不高于20微米，优选不高于10微米。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，将所述低阶煤粉末与所述生石灰粉末按照质量比1：(1.1-1.4)进行所述混合处理，任选地，所述物料球团的平均粒径为10-40mm。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中，所述热解处理的温度为600-800摄氏度，时间为1-2小时。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(7)中，将所述电石破碎至粒径不高于80mm，优选将所述电石破碎至粒径为50～80mm。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(8)中，所述反应是在600～1000摄氏度下进行的，优选地，所述反应是在850～950摄氏度下进行的。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(8)中，所述乙炔、所述氢气、所...

【专利技术属性】
技术研发人员：许梅梅，闫琛洋，朱元宝，史雪君，杜少春，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