一種兩段式電石爐粉煤制乙烯的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種兩段式電石爐粉煤制乙烯的系統(tǒng)，屬于煤化工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]乙烯是石油化學(xué)工業(yè)的一種主要原料，目前制備工藝主要是石腦油的裂解制烯烴和煤制烯烴。2015年國內(nèi)乙烯總產(chǎn)能將達(dá)到2200萬t/a左右，2020年國內(nèi)乙烯產(chǎn)能進(jìn)一步增加到3250萬t/a，預(yù)計到2020年國內(nèi)乙烯消費量為4800萬噸，需求大于產(chǎn)能，這對于石油儲備并不豐富的我國來說形成了嚴(yán)重的戰(zhàn)略威脅。因此，尋求另一種新的來源和工藝方法制備大宗基礎(chǔ)有機(jī)化工原料-乙烯，在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域替代石油作為原料，能夠很大程度上緩解我國對于石油的依賴性。煤烯烴工藝主要由煤氣化制合成氣、合成氣制取甲醇、甲醇制烯烴組成。但是該工藝技術(shù)流程長、工藝復(fù)雜、投資大，碳排放量高、尤其是對于水的需求大導(dǎo)致在缺水的區(qū)域無法進(jìn)行。本發(fā)明提供一種利用電石法制備乙炔進(jìn)而加氫反應(yīng)得到乙烯，不同于煤制烯烴過程，電石制乙烯過程流程短、投資小、碳排放量低，尤其是乙炔選擇性加氫過程不需要水為反應(yīng)原料，水作為反應(yīng)器冷卻和升溫介質(zhì)，可分別循環(huán)使用。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的是提供一種兩段式電石爐粉煤制乙烯的系統(tǒng)，利用其制備乙烯，可降低電耗，實現(xiàn)副產(chǎn)物的充分利用，不僅有助于減少環(huán)境污染，形成電石渣的回收利用系統(tǒng)，而且可以大大提高經(jīng)濟(jì)效益。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0005]—種兩段式電石爐粉煤制乙烯的系統(tǒng)，包括兩段式電石生產(chǎn)單元、C0變換脫碳制氫單元、乙炔發(fā)生單元、乙炔吸收單元、乙炔加氫反應(yīng)單元；
[0006]其中，所述兩段式電石生產(chǎn)單元為兩段式電石爐，其包括管道連通的上段熱解爐腔和下段冶煉爐腔，且下段冶煉爐腔內(nèi)設(shè)有加熱裝置；
[0007]所述兩段式電石生產(chǎn)單元的出氣口與CO變換脫碳制氫單元的進(jìn)氣口管道連接，所述兩段式電石生產(chǎn)單元的電石出料口與乙炔發(fā)生單元的進(jìn)料口管道連接；
[0008]所述乙炔發(fā)生單元的出氣口與乙炔吸收單元的進(jìn)氣口管道相連；
[0009]所述乙炔加氫反應(yīng)單元的進(jìn)氣口與所述C0變換脫碳制氫單元的氫氣出氣口管道連接，其液相進(jìn)口與所述乙炔吸收單元的液相出口管道相連；
[0010]所述系統(tǒng)還包括一深冷分離單元，其通過管道與乙炔加氫反應(yīng)單元的氣體產(chǎn)物出口相連接。
[0011]本實用新型所述的系統(tǒng)通過上下兩段式電石爐將熱解工藝與電石生產(chǎn)工藝有機(jī)結(jié)合，實現(xiàn)了電石生產(chǎn)工藝的連續(xù)化和熱能有效利用，特別是電石爐尾氣進(jìn)入熱解上段進(jìn)行換熱，有效降低整體生產(chǎn)能耗；由于熱解氣體產(chǎn)物和電石爐尾氣的混合尾氣進(jìn)行變換反應(yīng)，所得氫氣完全用于乙炔加氫反應(yīng)作為氫源，通過嚴(yán)格控制原料粉煤和生石灰粉料的配比，保證了所述氫氣與電石法生產(chǎn)的乙炔的體積比，以使整個加氫反應(yīng)完全無需外供氫氣。
[0012]作為本實用新型另一實施方式，所述兩段式電石生產(chǎn)單元的下段也可以是燃?xì)馊鄯譅t，其在本實用新型中的作用與下段冶煉爐腔相同。
[0013]為了充分利用制備過程中的廢棄物，本實用新型所述系統(tǒng)還包括電石渣碳化單元，其分別與乙炔發(fā)生單元的電石渣出口及C0變換脫碳制氫單元的0)2出口連接。
[0014]本實用新型所述系統(tǒng)中，所述C0變換脫碳制氫單元包括混合尾氣凈化裝置、C0變換裝置、脫碳裝置；其中，所述混合尾氣凈化裝置包括順序連接的吸附過濾器、氧化鐵脫硫槽、離心式壓縮機(jī)、升溫爐、預(yù)鐵鉬加氫反應(yīng)器、一級鐵鉬加氫反應(yīng)器、一級氧化鋅脫硫槽、鎳鈷鉬加氫反應(yīng)器和二級氧化鋅脫硫槽；所述脫碳裝置包括脫碳塔和再生塔，所述二級氧化鋅脫硫槽通過管道連接所述脫碳塔的底部，所述脫碳塔頂部設(shè)置有醇胺溶液進(jìn)口，脫碳塔底部設(shè)置有醇胺溶液出口，所述醇胺溶液出口通過管路連接再生塔，再生塔的醇胺溶液出口與脫碳塔的醇胺溶液進(jìn)口相連，再生塔頂部設(shè)置的0)2出口連接所述電石渣碳化單元。作為本實用新型優(yōu)選的實施方式，其中混合尾氣凈化裝置的出氣口還與兩段式電石生產(chǎn)單元的下段冶煉爐腔的燃料進(jìn)口管道連接。
[0015]本實用新型所述系統(tǒng)中，所述乙炔發(fā)生單元包括乙炔發(fā)生器、清凈塔、堿中和塔以及冷凝干燥裝置；其中，乙炔發(fā)生器底部設(shè)置有出氣口，其通過管路順次連接有清凈塔、堿中和塔、冷凝干燥裝置，所述冷凝干燥裝置的乙炔氣體出口通過管路連接乙烯制備單元。優(yōu)選地，所述乙炔發(fā)生器內(nèi)設(shè)有雙層篩板，上層篩板的板條的間距為300mm，下層篩板的板條的間距為80mm。
[0016]本實用新型所述系統(tǒng)中，所述乙炔加氫反應(yīng)單元原則上可選擇本領(lǐng)域技術(shù)人員所掌握的可實現(xiàn)本實用新型所述效果的反應(yīng)器；在本實用新型中優(yōu)選漿態(tài)床反應(yīng)器；所述漿態(tài)床反應(yīng)器設(shè)置有液相進(jìn)口、氣相進(jìn)口、氣相出口及液相出口；其中，所述漿態(tài)床反應(yīng)器內(nèi)的頂部設(shè)有氣液分離器、反應(yīng)器底部設(shè)有氣體分布器、指形管換熱器位于氣體分布器上方，冷凝器介于氣液分離器和指形管換熱器之間。利用液相溶劑將乙炔氣吸收后以液態(tài)進(jìn)入漿態(tài)床反應(yīng)器內(nèi)，可避免因乙炔聚合而引起的爆炸危險。
[0017]本實用新型所述系統(tǒng)中，所述深冷分離單元包括依次連接的閃蒸裝置、脫乙烷塔、乙烯精餾塔、脫丙烷塔、丙烯精餾塔、脫丁烷塔、反丁烯精餾塔。
[0018]利用本實用新型所述的系統(tǒng)以粉煤為原料制備乙烯包括如下步驟:
[0019](1)兩段式電石生產(chǎn)
[0020]將粉煤和生石灰粉料混合、成型，所得成型固體原料進(jìn)入兩段式電石爐的上段熱解爐腔進(jìn)行中高溫?zé)峤馓幚?，得到固體產(chǎn)物和熱解氣體產(chǎn)物；所述固體產(chǎn)物進(jìn)入兩段式電石爐的下段冶煉爐腔進(jìn)行電石生產(chǎn)，最終得到電石、電石尾氣；
[0021]所得電石尾氣向上再進(jìn)入兩段式電石爐的上段與其中的成型固體原料進(jìn)行換執(zhí).nw ，
[0022](2) C0變換、脫碳制氫
[0023]在兩段式電石爐的上段換熱后的電石尾氣與熱解氣體產(chǎn)物混合得到混合尾氣，經(jīng)過凈化后，一部分混合尾氣中的C0與蒸汽發(fā)生C0變換反應(yīng)，所得產(chǎn)物經(jīng)脫碳、冷卻分離得到氫氣；
[0024](3)乙炔發(fā)生
[0025]步驟⑴所得電石與水進(jìn)行反應(yīng)得到乙炔及電石渣，乙炔經(jīng)冷卻、凈化后送至乙炔加氫反應(yīng)工序；
[0026](4)乙炔加氫反應(yīng)
[0027]在一定壓力下，采用液相溶劑吸收步驟(3)制得的乙炔，再將吸收乙炔的液相溶劑與步驟(2)所得氫氣一并送入加氫反應(yīng)器；
[0028](5)深冷分離
[0029]采用壓縮和深度冷卻方法將乙炔加氫反應(yīng)所得產(chǎn)物進(jìn)行深冷分離得到產(chǎn)物乙烯。
[0030]采取上下兩段式電石爐將熱解工藝與電石生產(chǎn)工藝有機(jī)結(jié)合，實現(xiàn)了電石生產(chǎn)工藝的連續(xù)化和熱能有效利用，從而有效降低電石生產(chǎn)能耗；并且以價格低廉的中粉煤作為碳素原料，不僅降低成本，而且增大了原料表面積，增加了反應(yīng)活性，降低了電石冶煉溫度，有效減少工藝能耗；同時，熱解過程中獲得高附加值的焦油和熱解氣副產(chǎn)物，提高了工藝整體經(jīng)濟(jì)性，此外采用液相溶劑吸收乙炔，避免了乙炔聚合爆炸危險，并實現(xiàn)高壓反應(yīng)，從而提尚裝置的生廣能力。
[0031]其中，步驟(1)中，所述上段熱解爐腔處理條件為:溫度為600?1000°C，時間為30?90min ;所述下段冶煉爐腔處理條件為:溫度為1400°C?1750°C，時間為5?30min。冶煉產(chǎn)生的尾氣不斷上升至上段熱解爐腔內(nèi)，向上段熱解爐腔內(nèi)投入成型后的粉煤和生石灰粉料進(jìn)行熱解處理，熱解所得的固體產(chǎn)物帶有大量顯熱不斷下降至下段冶煉爐腔內(nèi)進(jìn)行冶煉，冶煉產(chǎn)生的尾氣又不斷上升與上段爐腔內(nèi)物料換熱，以維持熱解溫度，從而有效實現(xiàn)電石冶煉尾氣顯熱回收利用，提高電石生產(chǎn)工藝能源利用效率。
[0032]其中，步驟(1)中，所述粉煤為粉煤，選自長焰煤、氣煤、肥煤、焦煤、貧煤、瘦煤中的一種或多種；所述粉煤和生石灰粉料進(jìn)入兩段式電石爐前需破碎至20?100 μm。
[0033]其中，步驟(1)中，所述粉煤和生石灰粉料按照質(zhì)量比(1-1.2:1):1進(jìn)行混合。
[0034]其中，步驟(2)中，所述凈化后的混合尾氣中總硫脫至0.02ppm，具體凈化過程為:混合尾氣經(jīng)循環(huán)氨水冷激溫度降至80°C，再經(jīng)高效氣液分離、文氏塔與電捕焦等步驟分離回收其中所含焦油與萘，最后經(jīng)過螺桿壓縮機(jī)壓縮到0.8MpaG后進(jìn)入吸附過濾器，進(jìn)一步除去萘、焦油等雜質(zhì)后進(jìn)入氧化鐵脫硫槽，脫除大部分無機(jī)硫和部分有機(jī)硫，之后經(jīng)過離心式壓縮機(jī)壓縮