一种利用粉煤制取乙烯的系统技术方案

本实用新型专利技术属于煤化工领域，提出一种利用粉煤制取乙烯的系统，包括热解提质单元、变压吸附提氢单元、冶炼生产电石单元、CO变换脱碳制氢单元、乙炔发生器，乙炔加氢反应单元浆态床反应器、深冷分离单元以及电石渣碳化单元；热解提质单元包括热解装置，所述热解装置底部设置有导管与所电石炉连接；热解装置顶部有热解气排出管路连接变压吸附提氢单元；乙炔加氢反应单元包括浆态床反应器。本实用新型专利技术可使用价格低廉的中低阶粉状原煤，所提出的系统，具有流程短、占地面积少、能耗低、投资少及减少CO2排放等优点，生成的气相产品中乙烯占75～85％，反丁烯占15～20％其余为乙烷、丙烯和C5+等副产物，反应后气体经深冷分离后，氢气循环使用。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于煤化工领域，具体涉及一种用粉煤制取乙烯的系统。
技术介绍
乙烯是石油化学工业的一种主要原料，巨大的需求量进一步巩固了其重要性。2015-2020年世界乙烯产能增速将提高至4.1%左右，需求增速则提高到4.0%，需求和产能增速相当，装置开工率相当。2015年国内乙烯总产能将达到2200万t/a左右，2020年国内乙烯产能进一步增加到3250万t/a，预计到2020年国内乙烯消费量为4800万吨，需求大于产能，这对于石油储备并不丰富的我国来说形成了严重的战略威胁。因此，寻求另一种新的来源和工艺方法制备大宗基础有机化工原料-乙烯，在工业生产领域替代石油作为原料，能够很大程度上缓解我国对于石油的依赖性。国内外正积极开发原料来源更丰富的乙烯生产路线，其中煤基或天然气基的合成气生产甲醇或二甲醚生产以乙烯和丙烯为主的低碳烯烃工艺，但是上述工艺技术流程长、工艺复杂、投资大，尤其是对于水的需求大导致在缺水的区域无法进行。我国煤炭资源储量丰富，低阶煤占我国已探明储量的55%，其中褐煤占总量的13%，长焰煤、弱黏煤、不黏煤等低变质烟煤占总量的42%。低阶煤具有碳含量低，水分高，挥发分高，易粉化自燃，浸水、落下强度差等特点，不适宜远距离输送，限制了低阶煤的直接利用，制约了其液化、气化和干馏等转化利用。若将低阶煤热解提质后可得到优质的半焦、煤焦油和煤气等多种煤基产品，提高了低阶煤的可靠性和利用率，具有工艺简单，建设投资少，生产成本低，产品可综合利用等特点。
技术实现思路
针对现有技术的不足之处，本技术提供一种利用粉煤制取乙烯的系统。实现本技术目的技术方案为:一种利用粉煤制取乙烯的系统，包括热解提质单元、变压吸附提氢单元、冶炼生产电石单元、CO变换脱碳制氢单元、乙炔发生单元，乙炔加氢反应单元、以及深冷分离单元；所述热解提质单元包括热解装置，所述热解装置设置有热解气出口和出料口，所述热解气出口连接所述变压吸附提氢单元；所述变压吸附提氢单元设置有氢气出口 ；所述冶炼生产电石单元包括电石炉，所述电石炉设置有进料口和尾气出口，所述电石炉的进料口与所述热解提质单元的出料口连接；CO变换脱碳制氢单元设有进气口、氢气出口和CO2出口，所述CO变换脱碳制氢单元的进气口与所述电石炉的尾气出口相连；所述CO变换脱碳制氢单元的进气口还连接有蒸汽管道； 所述乙炔加氢反应单元包括浆态床反应器，所述浆态床反应器设置有乙炔进口、气体产物出口，所述变压吸附提氢单元的氢气出口和所述CO变换脱碳制氢单元的氢气出口均连接进入浆态床反应器的氢气管路；所述浆态床反应器的乙炔进口连接所述乙炔发生单元；所述气体产物出口连接所述深冷分离单元；所述乙炔发生单元设置有电石渣出口。进一步地，所述系统还包括电石渣碳化单元，所述乙炔发生器的电石渣出口连接所述电石渣碳化单元，所述CO变换脱碳制氢单元的0)2出口连接所述电石渣碳化单元。其中，所述变压吸附提氢单元包括顺次连接的激冷装置、初冷器、气液分离器、电捕焦油器、洗苯塔和变压吸附系统，所述变压吸附系统由2-6台并联的吸附器构成。其中，所述乙炔发生单元包括乙炔发生器、清净塔、碱中和塔以及冷凝干燥装置，乙炔发生器底部设置有乙炔气体出口，所述乙炔气体出口通过管路顺次连接有清净塔、碱中和塔、冷凝干燥装置，所述冷凝干燥装置通过管路连接乙炔加氢反应单元的乙炔进口。优选地，所述乙炔发生器内设有双层筛板，上层筛板的板条的间距为300mm，下层筛板的板条的间距为80mmo其中，所述浆态床反应器为有夹套的反应器，反应器内的顶部设有气液分离器、反应器底部设有气体分布器、指形管换热器位于气体分布器上方，冷凝器介于气液分离器和指形管换热器之间。其中，所述深冷分离单元包括依次连接的闪蒸装置、脱乙烷塔、乙烯精馏塔、脱丙烷塔、丙烯精馏塔、脱丁烷塔、反丁烯精馏塔。其中，所述CO变换脱碳制氢单元包括电石炉尾气净化装置、CO变换装置、脱碳装置；所述电石炉尾气净化装置包括顺序连接的吸附过滤器、氧化铁脱硫槽、离心式压缩机、升温炉、预铁钼加氢反应器、一级铁钼加氢反应器、一级氧化锌脱硫槽、镍钴钼加氢反应器和二级氧化锌脱硫槽。其中，所述脱碳装置包括脱碳塔和再生塔，所述二级氧化锌脱硫槽通过管道连接所述脱碳塔的底部，所述脱碳塔顶部设置有醇胺溶液进口，脱碳塔底部设置有醇胺溶液出口，所述醇胺溶液出口通过管路连接再生塔，再生塔的醇胺溶液出口与脱碳塔的醇胺溶液进口相连，再生塔顶部设置的0)2出口连接所述电石渣碳化单元。进一步地，所述乙炔发生器底部设置有乙炔气体出口，所述乙炔气体出口通过管路顺次连接有清净塔、碱中和塔、冷凝干燥装置，所述冷凝干燥装置通过管路连接乙炔加氢反应单元的乙炔进口。进一步地，所述热解装置设置有燃料进口，所述变压吸附提氢单元的气相残余出口与所述热解装置的燃料进口相连。采用本技术提出的系统，利用粉煤制取乙烯的方法包括步骤:I)热解提质粉煤、生石灰充分混合后挤压成型为原料棒，将原料棒送至800?900°C的热解装置，热解产生的气相产物包括焦油和热解煤气；经过热解后温度为600?800°C的原料棒送至电石炉内；2)变压吸附提氢热解产生的气相产物激冷至60?85°C后经过气液分离，分为热解煤气和焦油两相，热解煤气进入横管初冷器进行冷却，气相再冷却至22°C，经过电捕焦油器进一步除掉气相中夹带的焦油，得到脱除焦油后的热解煤气，经洗苯塔脱除苯，之后进入变压吸附系统，获得氢气；3)冶炼生产电石热解后的原料棒在电石炉被还原、融化成电石，液态电石冷却之后送至乙炔发生器，电石炉中生成尾气的反应为:3C+CaO — CaC2+CO(I)4) CO变换、脱碳制氢电石炉尾气与蒸汽预热到250°C后经过变换形成氢气并回收其中的反应热副产蒸汽，变换得到的氢气经进入脱碳塔的底部，与由塔顶自上而下流动的醇胺溶液逆流接触，然后送往乙炔加氢反应工段的浆态床反应器；CO变换产生0)2的反应为:CCHH2O — C02+H2(2)5)乙炔发生步骤3)得到的电石送入乙炔发生器与水进行反应，乙炔发生器内部设有双层筛板(水位在上层筛板上方)，上层筛板的板条的间距为300mm，盛大于300mm的电石与水反应，下层筛板的板条的间距为80mm，盛大于80mm的电石与水反应，小于80mm的电石或粉末会溢流到副发生器中再次反应。这样大大提高了乙炔发生器的工作效率，提高电石利用率。电石与水接触水解后产生乙炔气，经副发生器上的高效水洗冷却塔洗涤后，进入正水封，并排出电石渣，反应生成的乙炔气送入乙炔加氢反应工序；6)乙炔加氢反应粉煤的热解煤气经步骤2)的PSA提氢后的氢气与电石炉尾气变换后的氢气与乙炔以3?10:1的比例混合进入乙炔加氢反应工序的浆态床反应器，在催化剂的作用下进行乙炔选择性加氢反应，生成乙烯等产物；催化剂采用20?100 μm的钯为主活性组分、银和钌为助剂、三氧化二铝为载体的催化剂，反应压力为0.2?1.5MPa，反应温度为140?2200C，浆态床上部的冷凝器，将蒸发的液相溶剂冷凝，冷凝的液相溶剂回流到浆态床内，反应产物从反应器顶部气体出口出浆态床反应器，进入深冷分离工序。7)深冷分离将乙炔加氢的产物压缩至3.4?3.9MPa，然后气相逐级冷却和闪蒸，最后冷却至163?本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用粉煤制取乙烯的系统，其特征在于，包括热解提质单元、变压吸附提氢单元、冶炼生产电石单元、CO变换脱碳制氢单元、乙炔发生单元，乙炔加氢反应单元、以及深冷分离单元；所述热解提质单元包括热解装置，所述热解装置设置有热解气出口和出料口，所述热解气出口连接所述变压吸附提氢单元；所述变压吸附提氢单元设置有氢气出口；所述冶炼生产电石单元包括电石炉，所述电石炉设置有进料口和尾气出口，所述电石炉的进料口与所述热解提质单元的出料口连接；CO变换脱碳制氢单元设有进气口、氢气出口和CO2出口，所述CO变换脱碳制氢单元的进气口与所述电石炉的尾气出口相连；所述CO变换脱碳制氢单元的进气口还连接有蒸汽管道；所述乙炔加氢反应单元包括浆态床反应器，所述浆态床反应器设置有乙炔进口、气体产物出口，所述变压吸附提氢单元的氢气出口和所述CO变换脱碳制氢单元的氢气出口均连接进入浆态床反应器的氢气管路；所述浆态床反应器的乙炔进口连接所述乙炔发生单元；所述气体产物出口连接所述深冷分离单元；所述乙炔发生单元设置有电石渣出口。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：史雪君，余海鹏，车中山，吴道洪，
申请(专利权)人：北京神雾环境能源科技集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11