一种用煤热解气制备丙烯酸低碳醇酯的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用煤热解气制备丙烯酸低碳醇酯的方法，包括步骤：将高温煤热解气经过油气分离换热装置进行降温冷却；将油气分离后的煤热解气中的粉尘固体除去；将干燥后的尾气中的硫、氧杂质脱除；将脱硫脱氧后的煤热解气进一步提纯，除去煤热解气中的氢气和甲烷气体，得到纯化CO气体；将除尘后的尾气中水分除去，将干燥后的纯化CO气体加压至反应压力；将加压后的CO气体作为羰基化原料，在反应器中与乙炔和低碳醇通过催化剂反应生成丙烯酸低碳醇酯。通过上述方法，使煤热解气中大量的一氧化碳气体得到利用，得到丙烯酸低碳醇酯产品。另外，本发明专利技术中高温煤热解气直接与反应器换热，在降低煤热解气温度的同时给反应器加热，有效利用热量，节约成本。

【技术实现步骤摘要】
一种用煤热解气制备丙烯酸低碳醇酯的方法和系统
本专利技术涉及化工领域，并且更具体地涉及一种用煤热解气制备丙烯酸低碳醇酯的方法以及实施该方法的系统。
技术介绍
低阶煤热解后的煤热解气成分主要以CO和H2为主，大约占到80％左右。热解气中含尘量大，炉尘具有粘、轻、细不易捕集的特点。而且热解气具有本身的潜热和显热，同时又具有难以除尘净化的大量粉尘。传统煤气的处理工艺是将煤气直接冷却，得到含尘煤焦油，煤焦油再加热进行加工，不仅能耗巨大，同时冷却过程中有废水废渣污染；或用氨水喷淋荒煤气降温、除尘，导致焦油中含尘量很高，同时带来废水和废渣污染，并且浪费了煤气的物理显热。不完善的尾气净化和利用技术不但对能源是极大的浪费，而且对于环境污染是相当大的危害。因此，需要一种完善的尾气净化和利用技术，将煤热解气中的有效资源进行利用而且又不会对环境造成危害。丙烯酸酯类是重要的精细化工原料之一，主要用作有机合成中间体及合成高分子材料的单体。比较重要的酯有丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯等。这些丙烯酸低碳醇酯与许多乙烯基单体共聚形成的聚合体产品，在织物和塑料的改性、皮革的加工和纤维等方面具有广泛的用途。它们与丙烯酸及丙烯酸盐的各种聚合物一起，构成丙烯酸系列化工产品，是制备高分子化合物的重要单体。
技术实现思路
本专利技术为了解决目前煤热解气利用率较低，污染环境的问题，提供一种用煤热解气制备丙烯酸低碳醇酯的方法和系统。根据本专利技术，提供一种用煤热解气制备丙烯酸低碳醇酯的方法，包括以下步骤：1)油气分离：使煤热解气通过例如油气分离装置，除去煤热解气中的液体组分并使煤热解气的温度降低；2)旋风分离：通过例如旋风分离装置除去煤热解气中的固体物质除去；3)净化：通过例如净化装置除去煤热解气中的硫、氧杂质；4)CO提纯：将步骤3)中得到的煤热解气使用提纯装置进一步提纯，除去煤热解气中的氢气和甲烷气体，得到纯化CO气体；5)气体干燥：将步骤4)中的纯化CO气中的水分通过干燥装置进行除去；6)CO气体加压：将步骤5)中得到的干燥的纯化CO气体经过压缩机加压至反应压力；7)反应：将步骤6)中的CO气体作为羰基化原料，在反应器中与乙炔和低碳醇通过催化剂反应生成丙烯酸低碳醇酯。进一步地，该步骤7)中乙炔先溶解在溶剂中，然后与低碳醇和CO气体反应。进一步地，上述溶剂选自以下中的一种或多种：四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、丙酮、乙酰丙酮。进一步地，该步骤7)中催化剂为含有镍的化合物或络合物。进一步地，该步骤7)中反应的温度为180℃-250℃，进一步地，该步骤7)中反应的压力为5MPa-10MPa。根据本专利技术的另一方面，还提供一种采用上述方法制备丙烯酸低碳醇酯的系统，该系统包括依次相连的油气分离装置、旋风分离装置、净化装置、提纯装置、干燥装置、压缩机和反应器。根据本专利技术的一个实施例，反应器具有气体进口、液体进口和排出口。排出口用于排出产物丙烯酸低碳醇酯及未反应的气体物料。根据本专利技术的一个实施例，反应器的排出口连接冷凝装置，该冷凝装置具有气体出口和液体出口，该气体出口用于排出未反应的气体物料，该液体出口用于排出产物丙烯酸低碳醇酯。所述油气分离装置用于分离煤热解气中的焦油，通过从油气分离装置顶部喷入换热媒介或在内部设置装有换热媒介的管道使高温的煤热解气冷却，使焦油液化将其从气体中分离。优选地，油气分离装置设置有换热装置，换热装置的换热介质出口连接换热管道，通过换热管道对反应器加热。根据本专利技术的一个实施例，换热管道可通过以下方式对反应器加热：换热管道与反应器不连通，换热管道通过接触或热辐射直接对反应器加热；或者换热管道与反应器连通，通过向反应器输送换热管道中的换热介质对反应器加热。当换热管道与反应器外层联通时，所述反应器具有外层和内腔，换热管道与所述反应器的外层连通，向反应器外层输送换热介质。所述反应器的所述液体进口和所述气体进口均通入至反应器内腔。旋风分离装置，用于除去煤热解气中的固体物质。净化装置用于除去煤热解气中的硫、氧杂质。进一步地，当换热管道通过热辐射对反应器加热时，反应器是单层反应器，反应器的液体进口和气体进口均通入至反应器内。进一步地，换热管道上设置有流量阀用于控制换热介质的流量，进而控制换热管道对反应器的加热程度。根据本专利技术的一个实施例，提纯装置为变压吸附装置、变温吸附装置、深冷分离装置和膜分离装置中的至少一个。根据本专利技术的一个实施例，压缩机为气体压缩机。本专利技术使用的低碳醇为C1-C6的醇类。采用以上技术方案，本专利技术与现有技术相比具有如下优点：本专利技术将煤热解气净化提纯后得到的CO气体与乙炔在反应器中与低碳醇反应直接得到丙烯酸低碳醇酯。通过上述处理，本专利技术使煤热解气中大量的一氧化碳气体得到利用；本专利技术将乙炔溶解在溶剂中反应，避免了乙炔在高温高压条件下爆炸的危险，并且保证床层温度稳定，不会发生催化剂床层飞温；通过换热，高温的煤热解气的热量用于加热反应器，有效利用热量，节约成本。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点在与附图结合对实施例进行的描述中将更加明显并容易理解，其中：图1示出了根据本专利技术的方法制备丙烯酸低碳醇酯的流程的示意性框图；图2示出了根据本专利技术的用煤热解气制备丙烯酸低碳醇酯的系统的示意图。具体实施方式应当理解，在示例性实施例中所示的本专利技术的实施例仅是说明性的。虽然在本专利技术中仅对少数实施例进行了详细描述，但本领域技术人员很容易领会在未实质脱离本专利技术主题的教导情况下，多种修改是可行的。相应地，所有这样的修改都应当被包括在本专利技术的范围内。在不脱离本专利技术的主旨的情况下，可以对以下示例性实施例的设计、操作条件和参数等做出其他的替换、修改、变化和删减。图2中实线仅用于示意实物连接关系，虚线仅用于示意换热管道的走向。参照图1，本专利技术的用煤热解气制备丙烯酸低碳醇酯的方法，包括以下步骤：1)油气分离：将由煤热解装置热解的高温煤热解气经过油气分离装置1除去气体中的液体组分(例如可以是焦油)，高温煤热解气的热量通过设置在油气分离装置1中的换热装置冷却，换热装置的热量输送至反应器7且用于向反应器7加热；2)旋风分离：将步骤1)中除去液体组分的煤热解气中的固体物质(例如粉尘)通过旋风分离装置2除去；3)净化：将步骤2)中除去固体物质后的煤热解气中的硫、氧杂质通过净化装置3脱除；4)CO提纯：将步骤3)中得到的煤热解气使用提纯装置4进一步提纯，除去煤热解气中的氢气和甲烷气体，得到纯化CO气体；提纯装置4为变压吸附装置、变温吸附装置、深冷分离装置和膜分离装置中的至少一个。5)气体干燥：将步骤4)中的纯化CO气中的水分通过干燥装置5进行除去；6)CO气体加压：将步骤5)中得到的干燥的纯化CO气体经过压缩机6加压至反应压力；7)反应：乙炔先溶解在溶剂中，然后将步骤6)中的CO气体作为羰基化原料，在反应器7中与乙炔和低碳醇通过催化剂，在反应的温度为180℃-250℃，反应的压力为5MPa-10MPa反应生成丙烯酸低碳醇酯。根据本专利技术的一个实施例，上述溶剂选自以下中的一种或多种：四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、丙酮、乙酰丙酮。根据本专利技术的一个实施例，该步骤7)中催化剂为含有镍的化合物或络合物。本专利技术采用上述方法处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用煤热解气制备丙烯酸低碳醇酯的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)油气分离：除去煤热解气中的液体组分并使煤热解气的温度降低；2)旋风分离：除去煤热解气中的固体物质；3)净化：除去煤热解气中的硫、氧杂质；4)CO提纯：将步骤3)中得到的煤热解气使用提纯装置进一步提纯，除去煤热解气中的氢气和甲烷气体，得到纯化CO气体；5)气体干燥：将步骤4)中的纯化CO气中的水分通过干燥装置进行除去；6)CO气体加压：将步骤5)中得到的干燥的纯化CO气体经过压缩机加压至反应压力；7)反应：将步骤6)中的CO气体作为羰基化原料，在反应器中与乙炔和低碳醇通过催化剂反应生成丙烯酸低碳醇酯。

【技术特征摘要】
1.一种用煤热解气制备丙烯酸低碳醇酯的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)油气分离：除去煤热解气中的液体组分并使煤热解气的温度降低；2)旋风分离：除去煤热解气中的固体物质；3)净化：除去煤热解气中的硫、氧杂质；4)CO提纯：将步骤3)中得到的煤热解气使用提纯装置进一步提纯，除去煤热解气中的氢气和甲烷气体，得到纯化CO气体；5)气体干燥：将步骤4)中的纯化CO气中的水分通过干燥装置进行除去；6)CO气体加压：将步骤5)中得到的干燥的纯化CO气体经过压缩机加压至反应压力；7)反应：将步骤6)中的CO气体作为羰基化原料，在反应器中与乙炔和低碳醇通过催化剂反应生成丙烯酸低碳醇酯。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤7)中乙炔先溶解在有机溶剂中，然后与所述低碳醇和CO气体反应。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤7)中催化剂为含有镍的化合物或络合物。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤7)中反应的温度为180℃-250℃。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴黎阳，史雪君，余海鹏，苏二强，黄伟，史东军，吴道洪，
申请(专利权)人：北京华福工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11