一种具有污水回用功能由粉煤制备轻质芳烃的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种具有污水回用功能的由粉煤制备芳烃的系统，其特征在于，包括快速热解装置、油气分离装置、净化装置、脱硫脱氮装置、混料罐、压球装置、电石炉、乙炔发生器、乙炔制芳烃反应器和分离系统。本发明专利技术还公开了一种由粉煤制备轻质芳烃的方法，采用上述系统和方法，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，实现了低阶煤的清洁高效利用。

A system and method for producing light aromatic hydrocarbons from pulverized coal with sewage reuse function

The invention discloses a functional wastewater by coal powder preparation system of aromatics, characterized by fast pyrolysis device, including oil and gas separation device, cleaning device, desulfurization and denitrification equipment, mixing tank, pressure ball device, calcium carbide furnace, acetylene generator, acetylene reactor and aromatic hydrocarbon separation system. The invention also discloses a method for preparing light aromatics by pulverized coal system, the system and method, from coal to aromatics, solve the aromatic oil production limited resources limit caused by problems, to achieve the efficient use of low rank coal cleaning.

【技术实现步骤摘要】
一种具有污水回用功能由粉煤制备轻质芳烃的系统和方法
本专利技术涉及一种由中低阶粉煤制备轻质芳烃的组合工艺，更具体地，涉及一种中低阶粉煤经过快速热解装置后与生石灰混合生产电石，利用电石法生产乙炔，再由乙炔生产轻质芳烃的系统和方法。
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现实意义。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
本专利技术的目的主要是解决中低阶粉煤清洁高效利用和芳烃需求增长的问题，提供一种低阶煤与生石灰生产乙炔、氢气等，再由乙炔生产轻质芳烃的系统和方法，具体地，为了实现上述目的，本文提供了一种由粉煤制备轻质芳烃的系统，包括：快速热解装置、油气分离装置、净化装置、电石炉、乙炔发生器、乙炔制芳烃反应器；其中，所述快速热解装置包括粉煤进口、热解油气出口和半焦出口；所述油气分离装置包括热解油气进口、进水口、煤焦油出口、热解气出口和污水出口，所述热解油气进口与所述快速热解装置的所述热解油气出口相连；所述净化装置包括热解气进口、以及多个气体出口，所述热解气进口与所述热解气出口相连，所述多个气体出口用于排出分离的气体；所述电石炉包括物料入口、电石出口、一氧化碳出口，所述物料入口用于送入生石灰和来自所述快速热解装置的半焦；所述乙炔发生器包括电石入口、乙炔出口，所述电石入口与所述电石炉的电石出口相连；所述乙炔制芳烃反应器包括自上而下依次密封连接的进料管线、气体分布器、反应套管和出料管线，以及加热炉，所述进料管线与所述乙炔出口、所述一氧化碳出口、所述净化装置的所述多个气体出口可断开式连接，所述反应套管中填装有陶瓷蜂窝体，所述反应套管贯穿设置在所述加热炉内部且所述加热炉正对所述反应套管的中部。进一步地，所述系统还包括脱硫脱氮装置，所述脱硫脱氮装置包括污水进口和净化水出口，所述污水进口与所述油气分离装置的污水出口相连。进一步地，所述系统还包括换热器，所述净化水出口连接所述换热器；所述换热器具有水蒸气出口；所述水蒸气出口与所述乙炔制芳烃反应器的进料管线可断开式连接。进一步地，所述系统还包括氮气罐，所述氮气罐用于向所述乙炔制芳烃反应器的进料管线输送氮气。本专利技术中，“可断开式连接”是指非固定连接，这样的连接方式在需要连接时可以连接，在需要断开时也可以断开。另一方面，本专利技术提供一种采用上述系统由粉煤制备芳烃的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)使粉煤进入快速热解装置进行提质，得到半焦和热解油气，所述热解油气经油气分离装置分离后得到热解气、煤焦油和污水，所述热解气经净化装置净化后得到氢气、甲烷、二氧化碳、一氧化碳、轻质烃类；(2)使生石灰与步骤(1)得到的所述半焦一起送入电石炉中反应，得到电石和一氧化碳；(3)使步骤(2)得到的电石在乙炔发生器中与水反应，得到乙炔；(4)将步骤(1)中得到的二氧化碳、氢气、甲烷，步骤(2)得到的一氧化碳和步骤(3)中得到的乙炔加入乙炔制芳烃反应器中进行热反应和催化反应，得到的液相产物即芳烃。进一步地，所述方法还包括污水净化：通过脱硫脱氮装置对步骤(1)中的污水净化得到净化水。任选，当步骤(4)所述的反应过程进行一段时间且所述乙炔制芳烃反应器中存在积炭时，所述方法还包括：步骤5)反应器在线再生步骤：所述净化水经换热器换热得到水蒸气，向所述乙炔制芳烃反应器中通入所述水蒸气与积炭反应，去除积炭，使反应器在线再生，所述在线再生结束后继续步骤(4)。进一步地，步骤5)中，向所述乙炔制芳烃反应器中通入所述水蒸气之前，先通过所述乙炔制芳烃反应器的进料管线向所述乙炔制芳烃反应器中吹扫氮气。进一步地，步骤(2)混合粉料中所述半焦与所述生石灰的质量比为1:1～1:2。进一步地，步骤(4)中，所述热反应的温度为850～1100℃，所述催化反应的温度为350～600℃。根据本专利技术的具体实施方式，提供了一种由粉煤制备轻质芳烃的系统，包括：快速热解装置、油气分离装置、净化装置、脱硫脱氮装置、混料罐、压球装置、电石炉、乙炔发生器、乙炔制芳烃反应器和分离系统；其中，快速热解装置包括粉煤进口、热解油气出口和半焦出口；油气分离装置包括热解油气进口、进水口、煤焦油出口、热解气出口和污水出口，热解油气进口与快速热解装置的热解油气出口相连；净化装置包括热解气进口、以及多个气体出口，热解气进口与热解气出口相连，多个气体出口用于排出分离的气体，包括二氧化碳、氢气和甲烷；脱硫脱氮装置包括污水进口和净化水出口，污水进口与油气分离装置的污水出口相连；混料罐包括半焦入口、生石灰入口和混合粉料出口，半焦入口与快速热解装置的半焦出口相连；压球装置包括混合粉料入口和球团出口，混合粉料入口与混料罐的混合粉料出口相连；电石炉包括球团入口、电石出口、一氧化碳出口，球团入口与压球装置的球团出口相连；乙炔发生器包括电石入口、乙炔出口，电石入口与电石炉的电石出口相连；乙炔制芳烃反应器包括自上而下依次密封连接的进料管线、进料密封元件、气体分布器、反应套管、出料密封元件和出料管线，以及加热炉，进料管线与乙炔出口、一氧化碳出口、净化装置的多个出口相连，反应套管中填装有陶瓷蜂窝体，反应套管贯穿设置在加热炉内部且加热炉正对反应套管的中部；分离系统包括入口、以及多个出口，多个出口用于排出分离的氢气、乙烯、轻质芳烃和重质芳烃，入口与乙炔制芳烃反应器的出料管线相连。更进一步地，净化水出口连接换热器；换热器具有水蒸气出口；水蒸气出口与乙炔制芳烃反应器的进料管线可断开式连接。更进一步地，还包括氮气罐，氮气罐的氮气出口与乙炔制芳烃反应器的进料管线可断开式连接。更进一步地，乙炔制芳烃反应器的进料管线设置有入口和出口；气体分布器设置在反应套管的内部且位于反应套管的上端并且与进料管线的出口连通；出料管线与反应套管的下端连通。更进一步地，乙炔制芳烃反应器还包括进料密封元件和出料密封元件，进料密封元件设置在进料管线与反应套管的连接处，出料密封元件设置在出料管线与反应套管的连接处。更进一步地，反应套管为内衬陶瓷的不锈钢反应管。更进一步地，所述反应套管的内径、长度和加热炉长度的比例为(2～10)：70：40，优选为1：14：8。本专利技术还公开了一种采用上述系统由粉煤制备芳烃的方法，包括以下步骤：(1)将粉煤干燥后破碎，进入快速热解装置进行提质，得到半焦和热解油气，所述热解油气经油气分离装置分离后得到热解气、煤焦油和污水，所述热解气经净化装置净化后得到氢气、甲烷、二氧化碳、一氧化碳、轻质烃类，所述污水经所述脱硫脱氮装置处理后得到净化水；(2)步骤(1)得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有污水回用功能的由粉煤制备芳烃的系统，其特征在于，包括：快速热解装置、油气分离装置、净化装置、电石炉、乙炔发生器、乙炔制芳烃反应器；其中，所述快速热解装置包括粉煤进口、热解油气出口和半焦出口；所述油气分离装置包括热解油气进口、进水口、煤焦油出口、热解气出口和污水出口，所述热解油气进口与所述快速热解装置的所述热解油气出口相连；所述净化装置包括热解气进口、以及多个气体出口，所述热解气进口与所述热解气出口相连，所述多个气体出口用于排出分离的气体；所述电石炉包括物料入口、电石出口、一氧化碳出口，所述物料入口用于送入生石灰和来自所述快速热解装置的半焦；所述乙炔发生器包括电石入口、乙炔出口，所述电石入口与所述电石炉的电石出口相连；所述乙炔制芳烃反应器包括自上而下依次密封连接的进料管线、气体分布器、反应套管和出料管线，以及加热炉，所述进料管线与所述乙炔出口、所述一氧化碳出口、所述净化装置的所述多个气体出口可断开式相连，所述反应套管中填装有陶瓷蜂窝体，所述反应套管贯穿设置在所述加热炉内部且所述加热炉正对所述反应套管的中部。

【技术特征摘要】
1.一种具有污水回用功能的由粉煤制备芳烃的系统，其特征在于，包括：快速热解装置、油气分离装置、净化装置、电石炉、乙炔发生器、乙炔制芳烃反应器；其中，所述快速热解装置包括粉煤进口、热解油气出口和半焦出口；所述油气分离装置包括热解油气进口、进水口、煤焦油出口、热解气出口和污水出口，所述热解油气进口与所述快速热解装置的所述热解油气出口相连；所述净化装置包括热解气进口、以及多个气体出口，所述热解气进口与所述热解气出口相连，所述多个气体出口用于排出分离的气体；所述电石炉包括物料入口、电石出口、一氧化碳出口，所述物料入口用于送入生石灰和来自所述快速热解装置的半焦；所述乙炔发生器包括电石入口、乙炔出口，所述电石入口与所述电石炉的电石出口相连；所述乙炔制芳烃反应器包括自上而下依次密封连接的进料管线、气体分布器、反应套管和出料管线，以及加热炉，所述进料管线与所述乙炔出口、所述一氧化碳出口、所述净化装置的所述多个气体出口可断开式相连，所述反应套管中填装有陶瓷蜂窝体，所述反应套管贯穿设置在所述加热炉内部且所述加热炉正对所述反应套管的中部。2.如权利要求1所述的具有污水回用功能的由粉煤制备芳烃的系统，其特征在于，所述系统还包括脱硫脱氮装置，所述脱硫脱氮装置包括污水进口和净化水出口，所述污水进口与所述油气分离装置的污水出口相连。3.如权利要求2所述的具有污水回用功能的由粉煤制备芳烃的系统，其特征在于，所述系统还包括换热器，所述净化水出口连接所述换热器；所述换热器具有水蒸气出口；所述水蒸气出口与所述乙炔制芳烃反应器的进料管线可断开式连接。4.如权利要求1所述的具有污水回用功能的由粉煤制备芳烃的系统，其特征在于，所述系统还包括氮气罐，所述氮气罐用于向所述乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴道洪，许梅梅，闫琛洋，于家琳，史雪君，
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