一种粉煤热解耦合电石生产和乙炔发生的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种粉煤热解耦合电石生产和乙炔发生的系统和方法，该系统包括分段式热处理单元、电石冶炼单元、富氢还原气分离单元、乙炔发生单元；分段式热处理单元中，热解区包括反应原料入口和高温混合固体出口，焦油催化裂解区包括生石灰入口和高温生石灰出口，热解气除尘区包括富氢还原气出口；电石冶炼单元包括混合粉料入口、富氧气体喷嘴以及电石出口；富氢还原气分离单元包括富氢还原气入口、氢气出口、热解煤气出口；乙炔发生单元包括电石入口、水入口以及乙炔出口。本发明专利技术的分段式热处理装置，能对粉煤的热解、焦油裂解及热解气除尘一体化处理，其与电石冶炼、富氢还原气分离、乙炔发生、乙炔加氢耦合后，实现了热解产品的综合高效利用。

System and method for pulverized coal pyrolysis coupling calcium carbide production and acetylene generation

The invention relates to a system and method for pyrolysis of pulverized coal production of calcium carbide and acetylene coupling occurs, the system includes a segmented heat treatment unit, calcium carbide smelting unit, a hydrogen rich reducing gas separation unit, acetylene generating unit; sectional type heat treatment unit, the pyrolysis zone including the reaction raw material entrance and high temperature mixed solid exports, tar the catalytic cracking zone including lime lime entrance and high-temperature pyrolysis gas exports, dust and gas exports reduction area includes hydrogen rich; calcium carbide smelting unit includes a mixed powder, calcium carbide and oxygen enriched gas nozzle entrance exit; gas separation unit including a gas entrance, a hydrogen outlet, the pyrolysis gas export reduction of hydrogen rich hydrogen rich acetylene generating unit includes a reduction; calcium carbide, acetylene and water entrance entrance exit. Sectional type heat treatment device of the invention, the pulverized coal pyrolysis and tar cracking and pyrolysis gas and dust removal, and the calcium carbide smelting and reduction of hydrogen rich gas separation, acetylene, acetylene hydrogenation coupling, to achieve a comprehensive and efficient use of pyrolysis products.

【技术实现步骤摘要】
一种粉煤热解耦合电石生产和乙炔发生的系统和方法
本专利技术涉及化工
，尤其涉及一种粉煤热解耦合电石生产和乙炔发生的系统和方法。
技术介绍
煤热解是在一定的温度、绝氧环境下对煤进行加热，从而使煤中的挥发份分解，产生热解固体、热解气和焦油的过程，是实现煤炭分质梯级利用的关键步骤。但是，目前大多数煤热解所得荒煤气均经过水喷淋后进行油气分离，这样一方面导致高温热解气携带热量未得到充分利用，造成能量浪费；另一方面，焦油以重质焦油为主，且含尘量较大，存在焦油利用困难、价值不高的问题；同时，高温半焦的再利用效率较低，未能实现热解产品的综合利用。
技术实现思路
面临上述技术问题，本专利技术旨在设计一种分段式热处理装置，实现粉煤的热解、焦油裂解及热解气除尘的一体化处理，并将其与电石冶炼、富氢还原气分离、乙炔发生、乙炔加氢进行耦合，以实现热解产品的综合高效利用。为实现上述目的，本专利技术提出一种粉煤热解耦合电石生产和乙炔发生的系统，包括分段式热处理单元、电石冶炼单元、富氢还原气分离单元、乙炔发生单元；其中，所述分段式热处理单元使用的装置为蓄热式下行床反应器，所述蓄热式下行床反应器包括热解区、焦油催化裂解区以及热解气除尘区；其中，该反应器被隔热墙划分为左侧和右侧，右侧又被隔热板划分为上下两部分，该反应器的左侧即为所述热解区，该反应器的右侧上部即为所述热解气除尘区，该反应器的右侧下部即为所述焦油催化裂解区；所述热解区设置有反应原料入口和高温混合固体出口，所述焦油催化裂解区设置有生石灰入口和高温生石灰出口，所述热解气除尘区设置有富氢还原气出口；所述电石冶炼单元包括混合粉料入口、富氧气体喷嘴、电石炉气出口以及电石出口，所述混合粉料入口和所述高温混合固体出口、所述高温生石灰出口均相连；所述富氢还原气分离单元包括富氢还原气入口、氢气出口、热解煤气出口、吸附材料进口以及吸附材料出口，所述富氢还原气入口和所述富氢还原气出口相连；所述乙炔发生单元包括电石入口、水入口、乙炔出口、溢流口以及电石渣出口，所述电石入口和所述电石出口相连。进一步地，所述系统还包括乙炔加氢单元，所述乙炔加氢单元包括乙炔与氢气混合气入口、冷却液体入口、冷却液体出口、气体产物出口，所述乙炔与氢气混合气入口和所述乙炔出口、所述氢气出口均相连，所述气体产物出口与深冷分离装置相连。具体地，所述乙炔加氢单元使用的装置为浆态床反应器；所述浆态床反应器内由下到上设置有气体分离器、催化剂床层，所述冷却液体入口管上设置有交错排列的多个喷嘴。更具体地，所述电石冶炼单元使用的装置为气流床；所述富氢还原气分离单元使用的装置为变压吸附提氢反应器。所述乙炔发生单元使用的装置为乙炔发生器。进一步地，所述蓄热式下行床反应器设置有多层辐射管，所述辐射管设置在所述热解区和所述焦油催化裂解区。任一层所述辐射管沿所述反应器水平方向均匀分布，且所述多层辐射管沿所述反应器的竖直方向上下分布。更进一步地，所述热解区还设置有防爆口。优选地，所述隔热墙设置在所述蓄热式下行床反应器横向宽度的2/3处并垂直贯穿于该反应器内，所述隔热板设置在所述蓄热式下行床反应器右侧区垂直方向的1/3处。具体地，所述隔热墙设置有连通构件，所述连通构件设置在所述隔热墙纵向下部。所述隔热板上设置有连通件，所述连通件设置在所述隔热板的中间。具体地，所述生石灰入口设置在隔热板下方的侧壁上。更具体地，所述除尘区内部设置有颗粒床除尘器和颗粒床除尘装置。其中，所述颗粒床除尘器设置在所述隔热板的上方，位于所述隔热板和所述富氢还原气出口之间。所述颗粒床除尘装置与所述富氢还原气出口固定相连。其中，颗粒床除尘器或颗粒床除尘装置内装有5-10mm的过滤介质。该过滤介质可以是蓄热陶瓷颗粒。进一步地，所述蓄热式下行床反应器的所述热解区还包括热解煤气入口，所述热解煤气入口与所述富氢还原气分离单元的所述热解煤气出口相连。具体地，所述系统还包括吸附材料再生装置，所述吸附材料进口、所述吸附材料出口均和所述吸附材料再生装置相连。进一步地，所述电石入口通过电石冷却破碎装置与所述电石出口相连。本专利技术还提出一种粉煤热解耦合电石生产和乙炔发生的方法，其特征在于，包括步骤：A.分段式热处理：在所述热解区将粉煤作为反应原料进行热解处理产生高温荒煤气和高温混合固体；所述高温荒煤气进入所述焦油催化裂解区后，预热生石灰，裂解焦油，得到高温生石灰和热解气；所述热解气进入所述热解气除尘区进行除尘净化，得到富氢还原气；B.电石生产：将所述高温混合固体及高温生石灰混合后得到的混合粉料喷入所述电石冶炼单元，并通入含氧气体进行反应，生成电石；C.富氢还原气净化分离：将所述富氢还原气在所述富氢还原气分离单元进行分离处理，得到氢气和热解煤气；D.乙炔发生：将所述电石输至所述乙炔发生单元，与水反应生成乙炔，并排出电石渣。进一步地，所述方法还包括：将所述氢气与所述乙炔混合后输至所述乙炔加氢单元进行乙炔选择性催化加氢反应，并对产物进行深冷分离，得到乙烯。具体地，所述乙炔混合前经过冷却、净化、中和过程，除去其中的磷化氢、硫化氢、砷化氢以及酸雾。更具体地，所述加氢反应的催化剂为负载型催化剂，所述负载型催化剂的活性组分和助催化剂为贵金属催化剂，所述负载型催化剂的载体为金属氧化物。优选地，所述加氢反应温度控制在140-220℃，反应压力0.5-1.5MPa。进一步地，所述步骤A中，所述反应原料还包括生石灰粉；优选地，所述粉煤的粒度控制在≤1mm，所述生石灰粉的粒度≤3mm；更优选地，所述粉煤与所述生石灰粉的质量比为1:0.5-0.6。进一步地，所述步骤B中，将所述富氢还原气分离后得到的所述热解煤气作为燃料输至所述蓄热式下行床反应器的所述热解区。优选地，所述热解区的温度控制在750-850℃，热解时间即物料由炉顶落至炉底的时间6s-12s。焦油裂解区的温度800-900℃；热解气除尘区的温度为550-650℃。具体地，所述焦油裂解区加入所述生石灰的质量与所述热解区所述粉煤的质量比为0.4-0.6:1。优选地，所述步骤B中，所述混合粉料与所述生石灰的反应温度为1750-2000℃。优选地，所述步骤D中，乙炔发生前，将所述电石的粒度破碎至80-300mm。采用本专利技术的技术方案有如下优点：(1)采用分段式蓄热式下行床作为粉煤热解装置，并采用辐射管内置外热的加热方式，辐射管置于炉膛内部，而加热载体与热解物料隔绝，所得油气与加热介质隔离，热解气品质高；(2)粉煤与部分生石灰共热解，显著提高热解气中的氢气组分含量，为后续乙炔加氢工艺提供低成本氢源；(3)粉煤热解产生的荒煤气依次经过焦油裂解区和除尘区，将其中的焦油裂解为热解气，并进行除尘净化，提高了热解产品的品质及附加值，解决了焦油品质差，利用困难的问题；(4)将热解产生的高温混合固体与生石灰热料混合，采用密闭保温输送装置直接输送至电石生产装置，采用氧热法生产电石，可实现高温混合固体的综合高效利用及系统热量的充分利用；(5)充分利用热解气中氢气组分含量高及电石法生产乙炔成本低的优势，通过热解气与热解固体下游产品的有机耦合，最终获得高附加值乙烯产品，实现了中低阶煤炭的综合高效利用。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粉煤热解耦合电石生产和乙炔发生的系统，包括分段式热处理单元、电石冶炼单元、富氢还原气分离单元、乙炔发生单元；其中，所述分段式热处理单元使用的装置为蓄热式下行床反应器，所述蓄热式下行床反应器包括热解区、焦油催化裂解区以及热解气除尘区；其中，该反应器被隔热墙划分为左侧和右侧，其右侧又被隔热板划分为上下两部分；该反应器的左侧即为所述热解区，该反应器的右侧上部即为所述热解气除尘区，该反应器右侧下部即为所述焦油催化裂解区；所述热解区设置有反应原料入口和高温混合固体出口，所述焦油催化裂解区设置有生石灰入口和高温生石灰出口，所述热解气除尘区设置有富氢还原气出口；所述电石冶炼单元包括混合粉料入口、富氧气体喷嘴、电石炉气出口以及电石出口，所述混合粉料入口和所述高温混合固体出口、所述高温生石灰出口均相连；所述富氢还原气分离单元包括富氢还原气入口、氢气出口、热解煤气出口、吸附材料进口以及吸附材料出口，所述富氢还原气入口和所述富氢还原气出口相连；所述乙炔发生单元包括电石入口、水入口、乙炔出口、溢流口以及电石渣出口，所述电石入口和所述电石出口相连。

【技术特征摘要】
1.一种粉煤热解耦合电石生产和乙炔发生的系统，包括分段式热处理单元、电石冶炼单元、富氢还原气分离单元、乙炔发生单元；其中，所述分段式热处理单元使用的装置为蓄热式下行床反应器，所述蓄热式下行床反应器包括热解区、焦油催化裂解区以及热解气除尘区；其中，该反应器被隔热墙划分为左侧和右侧，其右侧又被隔热板划分为上下两部分；该反应器的左侧即为所述热解区，该反应器的右侧上部即为所述热解气除尘区，该反应器右侧下部即为所述焦油催化裂解区；所述热解区设置有反应原料入口和高温混合固体出口，所述焦油催化裂解区设置有生石灰入口和高温生石灰出口，所述热解气除尘区设置有富氢还原气出口；所述电石冶炼单元包括混合粉料入口、富氧气体喷嘴、电石炉气出口以及电石出口，所述混合粉料入口和所述高温混合固体出口、所述高温生石灰出口均相连；所述富氢还原气分离单元包括富氢还原气入口、氢气出口、热解煤气出口、吸附材料进口以及吸附材料出口，所述富氢还原气入口和所述富氢还原气出口相连；所述乙炔发生单元包括电石入口、水入口、乙炔出口、溢流口以及电石渣出口，所述电石入口和所述电石出口相连。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括乙炔加氢单元，所述乙炔加氢单元包括乙炔与氢气混合气入口、冷却液体入口、冷却液体出口、气体产物出口，所述乙炔与氢气混合气入口和所述乙炔出口、所述氢气出口均相连，所述气体产物出口与深冷分离装置相连。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述蓄热式下行床反应器设置有多层辐射管，所述辐射管设置在所述热解区和所述焦油催化裂解区；任一层所述辐射管沿所述反应器水平方向均匀分布，且所述多层辐射管沿所述反应器的竖直方向上下分布。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述隔热墙设置有连通构件，所述连通构件设置在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘维娜，丁力，郭启海，马志远，吴道洪，
申请(专利权)人：神雾环保技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11