由煤制备芳香烃的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了由煤制备芳香烃的系统和方法。系统包括：混料装置；成型装置；旋转床，其干燥区和热解区内均设置有多个蓄热式辐射管；油气分离装置，其具有热解油气入口、煤焦油出口和热解气出口；净化装置，其具有净化热解气出口；电石炉，其具有尾气出口；乙炔发生器，其具有乙炔出口；多个乙炔反应管，多个乙炔反应管设置在旋转床的热解区内且位于多个蓄热式辐射管下方，乙炔反应管具有反应气体入口和混合气体产物出口，反应气体入口与净化热解气出口、乙炔出口和尾气出口相连；气体分离装置。该系统采用低阶煤制备芳烃，实现了低价值的低阶煤到高附加值的芳烃的转化，解决了由于石油资源有限导致的芳香烃产量限制的问题。

Systems and methods for the preparation of aromatic hydrocarbons from coal

The invention discloses a system and method for preparing aromatic hydrocarbons from coal. The system comprises a mixing device; forming device; rotating bed, drying and pyrolysis zone are equipped with a plurality of regenerative radiant tube; oil and gas separation device, which has oil and gas, coal tar pyrolysis entrance outlet and a hot gas outlet; purification device, its purification gas exports; calcium carbide furnace, the with the tail gas outlet; acetylene generator, which has a plurality of acetylene acetylene outlet; reaction tube, a plurality of acetylene reaction tube is arranged in the rotating bed in the pyrolysis zone and is located in a regenerative radiant tube below the acetylene tube has a reaction gas entrance and mixed gas exports, reaction gas and pyrolysis gas purification entrance exit, acetylene exit and exhaust gas separation device connected to the outlet. The system uses low rank coal to prepare aromatics, which realizes low value conversion of low rank coal to high value-added aromatics and solves the problem of aromatics yield limitation due to limited oil resources.

【技术实现步骤摘要】
由煤制备芳香烃的系统和方法
本专利技术涉及能源化工领域，具体而言，本专利技术涉及由煤制备芳香烃的系统和方法。
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，现有的由煤制备芳香烃的手段仍有待研究。
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由煤制备芳香烃的系统和方法。该系统采用低阶煤作为原料制备芳香烃，实现了从低价值的低阶煤到高附加值的芳香烃的转化，解决了由于石油资源有限导致的芳香烃产量限制的问题。在本专利技术的第一方面，本专利技术提出了一种由煤制备芳香烃的系统。根据本专利技术的实施例，该系统包括：混料装置，所述混料装置具有生石灰粉末入口、低阶煤粉末入口和混合物料出口；成型装置，所述成型装置具有混合物料入口和混合球团出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连；旋转床，所述旋转床内具有进料区、干燥区、热解区和出料区，其中，所述干燥区和所述热解区内均设置有多个蓄热式辐射管，所述进料区具有混合球团入口，所述混合球团入口与所述混合球团出口相连，所述干燥区具有水蒸气出口，所述热解区具有热解油气出口，所述出料区具有提质球团出口；油气分离装置，所述油气分离装置具有热解油气入口、煤焦油出口和热解气出口，所述热解油气入口与所述热解油气出口相连；净化装置，所述净化装置具有热解气入口和净化热解气出口，所述热解气入口与所述热解气出口相连；电石炉，所述电石炉具有提质球团入口、电石出口和尾气出口，所述提质球团入口与所述提质球团出口相连；乙炔发生器，所述乙炔发生器具有电石入口、水入口和乙炔出口，所述电石入口与所述电石出口相连；多个乙炔反应管，所述多个乙炔反应管设置在所述旋转床的所述热解区内且位于所述多个蓄热式辐射管下方，所述乙炔反应管具有反应气体入口和混合气体产物出口，所述反应气体入口分别与所述乙炔出口、所述净化热解气出口和所述尾气出口相连；气体分离装置，所述气体分离装置具有混合气体产物入口、轻质芳烃出口、乙烯出口和重质芳烃出口，所述混合气体产物入口与所述混合气体产物出口相连。根据本专利技术实施例的由煤制备芳香烃的系统通过将生石灰粉末和低阶煤粉末供给至混料装置中进行混合处理，并将得到混合物料供给至成型装置中进行成型处理，得到混合球团，再将混合球团供给至旋转床中，使混合球团随着旋转床底盘的转动，依次经过旋转床的干燥区和热解区，混合球团在干燥区进行干燥处理，干燥产生的水蒸气由水蒸气出口排出，经过干燥处理的混合球团进入热解区进行热解处理，得到热解油气和提质球团；进而将热解油气供给至油气分离装置中进行油气分离处理，以便将热解油气分离为煤焦油和以二氧化碳、氢气、甲烷等气体为主要成分的热解气，并将热解气供给至净化装置中进行净化处理，得到净化热解气；同时，将提质球团供给至电石炉中进行电石反应，以便得到电石和以一氧化碳为主要成分的尾气，将电石和水供给至乙炔发生器中进行水解反应，得到乙炔；进一步地，将炉顶气、乙炔和净化炉顶气供给至设置在旋转床热解区内的多个乙炔反应管中，并进行聚合反应，以便得到轻质芳烃、乙烯和重质芳烃的混合气体产物，再将该混合气体产物供给至气体分离装置中进行分离处理，即可分离得到轻质芳烃产品，并副产乙烯和重质芳烃。由此，该系统采用低阶煤作为原料制备芳香烃，实现了从低价值的低阶煤到高附加值的芳香烃的转化，解决了由于石油资源有限导致的芳香烃产量限制的问题；同时，该系统通过将旋转床与乙炔反应管耦合，减少了乙炔制芳烃反应器的投资，并充分利用了旋转床的温度场，从而显著降低了能耗。另外，根据本专利技术上述实施例的由煤制备芳香烃的系统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，所述乙炔反应管为直线型空心管，在所述热解区内的每个蓄热式辐射管的正下方设置有1～2个所述乙炔反应管。在本专利技术的一些实施例中，所述乙炔反应管与上方所述蓄热式辐射管之间的距离为H1，所述乙炔反应管与下方物料层之间的距离为H2，H1:H2＝1:(1～3)。在本专利技术的一些实施例中，所述乙炔反应管的材质为陶瓷。在本专利技术的一些实施例中，所述乙炔反应管的外壁具有催化剂涂层，所述催化剂涂层由碱金属和γ-Al2O3形成，所述碱金属与所述γ-Al2O3的质量比为1:(10～40)。在本专利技术的一些实施例中，所述催化剂涂层的厚度为20～100μm。在本专利技术的第二方面，本专利技术提出了一种采用上述实施例的由煤制备芳香烃的系统制备芳香烃的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括：将生石灰粉末和低阶煤粉末供给至混料装置中进行混合处理，以便得到混合物料；将所述混合物料供给至成型装置中进行成型处理，以便得到混合球团；将所述混合球团供给至旋转床中进行干燥处理和热解处理，以便得到水蒸气、提质球团和热解油气；将所述热解油气供给至油气分离装置中进行油气分离处理，以便得到煤焦油和热解气；将所述热解气供给至净化装置中进行净化处理，以便得到净化热解气；将所述提质球团供给至电石炉中进行电石反应，以便得到电石和炉顶气；将所述电石和水供给至电石炉中进行水解反应，以便得到乙炔；将所述炉顶气、所述乙炔和所述净化热解气供给至乙炔反应管中进行聚合反应，以便得到混合气体产物；将所述混合气体产物供给至气体分离装置中进行分离处理，以便得到轻质芳烃、乙烯和重质芳烃。由此，根据本专利技术实施例的制备芳香烃的方法通过将生石灰粉末和低阶煤粉末供给至混料装置中进行混合处理，并将得到混合物料供给至成型装置中进行成型处理，得到混合球团，再将混合球团供给至旋转床中，使混合球团随着旋转床底盘的转动，依次经过旋转床的干燥区和热解区，混合球团在干燥区进行干燥处理，干燥产生的水蒸气由水蒸气出口排出，经过干燥处理的混合球团进入热解区进行热解处理，得到热解油气和提质球团；进而将热解油气供给至油气分离装置中进行油气分离处理，以便将热解油气分离为煤焦油和以二氧化碳、氢气、甲烷等气体为主要成分的热解气，并将热解气供给至净化装置中进行净化处理，得到净化热解气；同时，将提质球团供给至电石炉中进行电石反应，以便得到电石和以一氧化碳为主要成分的炉顶气，将电石和水供给至乙炔发生器中进行水解反应，得到乙炔；进一步地，将炉顶气、乙炔和净化炉顶气供给至设置在旋转床热解区内的多个乙炔反应管中，并进行聚合反应，以便得到轻质芳烃、乙烯和重质芳烃的混合气体产物，再将该混合气体产物供给至气体分离装置中进行分离处理，即可分离得到轻质芳烃产品，并副产乙烯和重质芳烃。由此，该方法采用低阶煤作为原料制备芳香烃，实现了从低价值的低阶煤到高附加值的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由煤制备芳香烃的系统，其特征在于，包括：混料装置，所述混料装置具有生石灰粉末入口、低阶煤粉末入口和混合物料出口；成型装置，所述成型装置具有混合物料入口和混合球团出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连；旋转床，所述旋转床内具有进料区、干燥区、热解区和出料区，其中，所述干燥区和所述热解区内均设置有多个蓄热式辐射管，所述进料区具有混合球团入口，所述混合球团入口与所述混合球团出口相连，所述干燥区具有水蒸气出口，所述热解区具有热解油气出口，所述出料区具有提质球团出口；油气分离装置，所述油气分离装置具有热解油气入口、煤焦油出口和热解气出口，所述热解油气入口与所述热解油气出口相连；净化装置，所述净化装置具有热解气入口和净化热解气出口，所述热解气入口与所述热解气出口相连；电石炉，所述电石炉具有提质球团入口、电石出口和尾气出口，所述提质球团入口与所述提质球团出口相连；乙炔发生器，所述乙炔发生器具有电石入口、水入口和乙炔出口，所述电石入口与所述电石出口相连；多个乙炔反应管，所述多个乙炔反应管设置在所述旋转床的所述热解区内且位于所述多个蓄热式辐射管下方，所述乙炔反应管具有反应气体入口和混合气体产物出口，所述反应气体入口分别与所述乙炔出口、所述净化热解气出口和所述尾气出口相连；气体分离装置，所述气体分离装置具有混合气体产物入口、轻质芳烃出口、乙烯出口和重质芳烃出口，所述混合气体产物入口与所述混合气体产物出口相连。...

【技术特征摘要】
1.一种由煤制备芳香烃的系统，其特征在于，包括：混料装置，所述混料装置具有生石灰粉末入口、低阶煤粉末入口和混合物料出口；成型装置，所述成型装置具有混合物料入口和混合球团出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连；旋转床，所述旋转床内具有进料区、干燥区、热解区和出料区，其中，所述干燥区和所述热解区内均设置有多个蓄热式辐射管，所述进料区具有混合球团入口，所述混合球团入口与所述混合球团出口相连，所述干燥区具有水蒸气出口，所述热解区具有热解油气出口，所述出料区具有提质球团出口；油气分离装置，所述油气分离装置具有热解油气入口、煤焦油出口和热解气出口，所述热解油气入口与所述热解油气出口相连；净化装置，所述净化装置具有热解气入口和净化热解气出口，所述热解气入口与所述热解气出口相连；电石炉，所述电石炉具有提质球团入口、电石出口和尾气出口，所述提质球团入口与所述提质球团出口相连；乙炔发生器，所述乙炔发生器具有电石入口、水入口和乙炔出口，所述电石入口与所述电石出口相连；多个乙炔反应管，所述多个乙炔反应管设置在所述旋转床的所述热解区内且位于所述多个蓄热式辐射管下方，所述乙炔反应管具有反应气体入口和混合气体产物出口，所述反应气体入口分别与所述乙炔出口、所述净化热解气出口和所述尾气出口相连；气体分离装置，所述气体分离装置具有混合气体产物入口、轻质芳烃出口、乙烯出口和重质芳烃出口，所述混合气体产物入口与所述混合气体产物出口相连。2.根据权利要求1所述的由煤制备芳香烃的系统，其特征在于，所述乙炔反应管为直线型空心管，在所述热解区内的每个蓄热式辐射管的正下方设置有1～2个所述乙炔反应管。3.根据权利要求2所述的由煤制备芳香烃的系统，其特征在于，所述乙炔反应管与上方所述蓄热式辐射管之间的距离为H1，所述乙炔反应管与下方物料层之间的距离为H2，H1:...

【专利技术属性】
技术研发人员：许梅梅，闫琛洋，史学君，吴道洪，
申请(专利权)人：神雾科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11