一种具有混芳脱苯功能的由煤制备芳烃的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种具有混芳脱苯功能的由煤制备芳烃的系统，包括旋转床热解装置、电石炉、乙炔发生器、油气分离装置、洗苯塔、气体分离装置、乙炔制芳烃反应器、分离系统、脱苯蒸馏装置。本发明专利技术解决了由于石油资源有限带来的芳烃产量限制的问题，实现了从低价值的煤到高附加值的芳烃的转变过程。

Method and system for preparing aromatic hydrocarbon from coal by mixing aromatic and benzene removing function

The invention discloses a mixed aromatic benzene removal function by coal preparation of aromatic systems, including rotating bed pyrolysis device, calcium carbide furnace, acetylene generator, oil and gas separation device, benzene washing tower, gas separation device, acetylene aromatics reactor and separation system, the removal of benzene distillation device. The invention solves the problem of limiting the yield of aromatics brought about by the limited petroleum resources, and realizes the conversion process from low value coals to high added value aromatics.

【技术实现步骤摘要】
一种具有混芳脱苯功能的由煤制备芳烃的方法及系统
本专利技术涉及轻质芳烃的制备领域，具体涉及一种具有混芳脱苯功能的由煤制备芳烃的方法及系统。
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。现有技术的利用煤干馏产物煤焦油制取轻质芳烃的方法，所产轻质芳烃产量较少，没有充分利用煤炭资源来生产芳烃，不能从根本上解决石油资源匮乏带来的芳烃产量降低的问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种具有混芳脱苯功能的由煤制备芳烃的方法及系统。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供一种具有混芳脱苯功能的由煤制备芳烃的系统，包括：旋转床热解装置、电石炉、乙炔发生器、油气分离装置、洗苯塔、气体分离装置、乙炔制芳烃反应器、分离系统、脱苯蒸馏装置，其中，所述旋转床热解装置的出料口连通至所述电石炉的物料入口，所述电石炉的电石出口连通至所述乙炔发生器的物料入口；所述旋转床热解装置的热解油气出口连通至所述油气分离装置的物料入口，所述油气分离装置的热解气出口连通至所述洗苯塔的物料入口，所述洗苯塔的气体出口连通至所述气体分离装置的气体入口；所述气体分离装置的氢气出口、甲烷出口和二氧化碳出口，所述电石炉的气体出口，所述乙炔发生器的气体出口分别连通至所述乙炔制芳烃反应器的进料管线；所述乙炔制芳烃反应器的出料管线连通至所述分离系统，所述分离系统的轻质芳烃出口连通至所述脱苯蒸馏装置，所述脱苯蒸馏装置的第一出口连通至所述洗苯塔的洗油(在本文中，术语“洗油”和“残留液”可互换使用)入口，所述脱苯蒸馏装置的第二出口用于排出粗苯；所述乙炔制芳烃反应器包括进料管线、气体分布器、反应套管、加热炉和出料管线，其中，所述进料管线和所述出料管线分别设置在所述反应套管的上端和下端，所述进料管线设置有入口和出口；所述气体分布器设置在所述反应套管的内部且位于所述反应套管的上端并且与所述进料管线的出口连通；所述反应套管内填充陶瓷蜂窝体；所述反应套管贯穿所述加热炉，所述加热炉正对所述反应套管的中部；所述进料管线分别连通所述气体分离装置的氢气出口、甲烷出口和二氧化碳出口，所述电石炉的气体出口，以及所述乙炔发生器的气体出口；所述出料管线连通至所述分离系统。进一步地，所述系统还包括气体混合装置，所述气体混合装置的气体出口与所述乙炔制芳烃反应器的进料管线相连，所述气体混合装置的气体入口与所述气体分离装置的氢气出口、甲烷出口和二氧化碳出口相连。进一步地，所述系统还包括压球装置，所述压球装置的出料口连通至所述旋转床热解装置的进料口。进一步地，所述系统还包括净化装置，所述乙炔发生器的气体出口连接所述净化装置的气体入口，所述净化装置的气体出口连接所述乙炔制芳烃反应器的进料管线。进一步地，所述反应套管的内径、所述反应套管的长度和所述加热炉的长度的比为(2-10):70:40，优选为1:14:8。本专利技术还提供一种使用上述系统制备轻质芳烃的方法，包括以下步骤：(1)将生石灰粉末和中低阶煤粉末混合得到混合粉料，将所述混合粉料投入旋转床热解装置中进行热解提质，得到热解油气和提质后的球团；(2)步骤(1)中得到的热解油气经过油气分离装置进行油气分离后，得到热解气和煤焦油；将热解气经过洗苯塔脱除轻质烃类后，将脱除轻质烃类的热解气在气体分离装置中进行气体分离净化后，得到氢气、甲烷和二氧化碳、一氧化碳和其它轻质烃类；(3)将步骤(1)得到的所述提质后的球团投入电石炉中，得到电石和一氧化碳；(4)将步骤(2)得到的电石投入乙炔发生器中，与水反应，得到乙炔；(5)将步骤(2)得到的二氧化碳、氢气和甲烷、步骤(3)得到的一氧化碳和步骤(4)中得到的乙炔混合，通入乙炔制芳烃反应器进行热反应和催化反应，得到产物，所述产物经过分离系统后，得到轻质芳烃、重质芳烃和乙烯；(6)将步骤(5)中得到的轻质芳烃在脱苯蒸馏装置中进行蒸馏，得到苯和残留液，将所述残留液返回至洗苯塔重复利用。进一步地，步骤(4)中得到的乙炔，步骤(2)得到的一氧化碳首先与二氧化碳、氢气和甲烷在气体混合装置中混合得到混合原料气，然后将所述混合原料气通入所述乙炔制芳烃反应器中。进一步地，步骤(1)还包括：将所述混合粉料投入压球装置，得到球团，将所得球团投入所述旋转床热解装置中进行热解提质。进一步地，步骤(4)还包括：乙炔发生器中电石与水反应，得到的气体经净化装置净化，得到乙炔。进一步地，步骤(5)中，所述热反应的温度为850～1100℃；所述催化反应的温度为350～600℃。与现有技术相比，本专利技术的技术方案的有益技术效果为：(1)由低阶煤制芳烃，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。(2)低阶煤和生石灰球团进入旋转床热解装置提质，气体产物可作为燃料气和乙炔制芳烃反应的原料气；提质煤与生石灰生产电石，制备乙炔，作为乙炔制芳烃反应器的原料气，实现了低阶煤的清洁高效利用。(3)乙炔制芳烃反应器耦合了热反应和催化反应，提高了轻质芳烃产率，同时利用脱苯后的轻质芳烃洗脱热解气中的苯等轻质烃，提高轻质芳烃的收率。附图说明图1是本专利技术的由中低阶煤制备轻质芳烃的系统的示意图；图2是本专利技术的乙炔制芳烃反应器的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例及附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1和2所示，本专利技术提供了一种具有混芳脱苯功能的由煤制备芳烃的系统，包括压球装置、旋转床热解装置、电石炉、乙炔发生器、油气分离装置、洗苯塔、气体分离装置、乙炔制芳烃反应器、分离系统、脱苯蒸馏装置。其中，压球装置的出料口连通至旋转床热解装置的进料口，旋转床热解装置的出料口连通至电石炉的物料入口，电石炉的电石出口连通至乙炔发生器物料入口；旋转床热解装置的热解油气出口连通至油气分离装置的物料入口，油气分离装置的热解气出口连通至洗苯塔的物料入口，洗苯塔的气体出口连通至气体分离装置的气体入口；气体分离装置的氢气出口、甲烷出口和二氧化碳出口，电石炉的气体出口，乙炔发生器的气体出口分别连通至乙炔制芳烃反应器的进料管线；乙炔制芳烃反应器的出料管线连通至分离系统，分离系统的轻质芳烃出口连通至脱苯蒸馏装置，脱苯蒸馏装置的第一出口连通至洗苯塔的洗油入口，脱苯蒸馏装置的第二出口用于排出粗苯。在一优选实施例中，如图2所示，乙炔制芳烃反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有混芳脱苯功能的由煤制备芳烃的系统，其特征在于，包括：旋转床热解装置、电石炉、乙炔发生器、油气分离装置、洗苯塔、气体分离装置、乙炔制芳烃反应器、分离系统、脱苯蒸馏装置，其中，所述旋转床热解装置的出料口连通至所述电石炉的物料入口，所述电石炉的电石出口连通至所述乙炔发生器的物料入口；所述旋转床热解装置的热解油气出口连通至所述油气分离装置的物料入口，所述油气分离装置的热解气出口连通至所述洗苯塔的物料入口，所述洗苯塔的气体出口连通至所述气体分离装置的气体入口；所述气体分离装置的氢气出口、甲烷出口和二氧化碳出口，所述电石炉的气体出口，所述乙炔发生器的气体出口分别连通至所述乙炔制芳烃反应器的进料管线；所述乙炔制芳烃反应器的出料管线连通至所述分离系统，所述分离系统的轻质芳烃出口连通至所述脱苯蒸馏装置，所述脱苯蒸馏装置的第一出口连通至所述洗苯塔的洗油入口，所述脱苯蒸馏装置的第二出口用于排出粗苯；所述乙炔制芳烃反应器包括进料管线、气体分布器、反应套管、加热炉和出料管线，其中，所述进料管线和所述出料管线分别设置在所述反应套管的上端和下端，所述进料管线设置有入口和出口；所述气体分布器设置在所述反应套管的内部且位于所述反应套管的上端并且与所述进料管线的出口连通；所述反应套管内填充陶瓷蜂窝体；所述反应套管贯穿所述加热炉，所述加热炉正对所述反应套管的中部；所述进料管线分别连通所述气体分离装置的氢气出口、甲烷出口和二氧化碳出口，所述电石炉的气体出口，以及所述乙炔发生器的气体出口；所述出料管线连通至所述分离系统。...

【技术特征摘要】
1.一种具有混芳脱苯功能的由煤制备芳烃的系统，其特征在于，包括：旋转床热解装置、电石炉、乙炔发生器、油气分离装置、洗苯塔、气体分离装置、乙炔制芳烃反应器、分离系统、脱苯蒸馏装置，其中，所述旋转床热解装置的出料口连通至所述电石炉的物料入口，所述电石炉的电石出口连通至所述乙炔发生器的物料入口；所述旋转床热解装置的热解油气出口连通至所述油气分离装置的物料入口，所述油气分离装置的热解气出口连通至所述洗苯塔的物料入口，所述洗苯塔的气体出口连通至所述气体分离装置的气体入口；所述气体分离装置的氢气出口、甲烷出口和二氧化碳出口，所述电石炉的气体出口，所述乙炔发生器的气体出口分别连通至所述乙炔制芳烃反应器的进料管线；所述乙炔制芳烃反应器的出料管线连通至所述分离系统，所述分离系统的轻质芳烃出口连通至所述脱苯蒸馏装置，所述脱苯蒸馏装置的第一出口连通至所述洗苯塔的洗油入口，所述脱苯蒸馏装置的第二出口用于排出粗苯；所述乙炔制芳烃反应器包括进料管线、气体分布器、反应套管、加热炉和出料管线，其中，所述进料管线和所述出料管线分别设置在所述反应套管的上端和下端，所述进料管线设置有入口和出口；所述气体分布器设置在所述反应套管的内部且位于所述反应套管的上端并且与所述进料管线的出口连通；所述反应套管内填充陶瓷蜂窝体；所述反应套管贯穿所述加热炉，所述加热炉正对所述反应套管的中部；所述进料管线分别连通所述气体分离装置的氢气出口、甲烷出口和二氧化碳出口，所述电石炉的气体出口，以及所述乙炔发生器的气体出口；所述出料管线连通至所述分离系统。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括气体混合装置，所述气体混合装置的气体出口与所述乙炔制芳烃反应器的进料管线相连，所述气体混合装置的气体入口与所述气体分离装置的氢气出口、甲烷出口和二氧化碳出口相连。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括压球装置，所述压球装置的出料口连通至所述旋转床热解装置的进料口。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括净化装置，所述乙炔...

【专利技术属性】
技术研发人员：许梅梅，闫琛洋，于家琳，史雪君，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