一种带水分回收系统的用低阶煤生产轻质芳烃的系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用低阶煤生产轻质芳烃的系统，该系统包含混合器、压球机、旋转床热解装置、电石炉、乙炔发生器、油气分离器、净化装置、乙炔制芳烃反应器、分离系统、自然沉降器、蒸发浓缩器和混合罐。本发明专利技术还涉及使用该系统生产轻质芳烃的方法。本发明专利技术由煤制芳烃，解决了由于石油资源有限带来的芳烃产量限制的问题，实现了从低价值的低阶煤到高附加值的芳烃的转变过程。

【技术实现步骤摘要】
一种带水分回收系统的用低阶煤生产轻质芳烃的系统及方法
本专利技术涉及由低阶煤制备轻质芳烃的组合工艺，更具体地，涉及一种用低阶煤生产轻质芳烃的系统及方法。
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都是非常重要的化工基础原料，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。现有技术中利用煤干馏产物煤焦油制取轻质芳烃的方法，该方法将煤焦油切割成<200℃轻质馏分和>200℃重质馏分，轻质馏分进入两个固定床加氢反应器进行选择性加氢，所得的产物经气提、蒸馏、溶剂萃取等过程得到苯、甲苯、二甲苯等轻质芳烃。该方法用煤焦油替代石油制取轻质芳烃，是芳烃生产的有利补充。但是，煤干馏所得的煤焦油产量较低，一般小于5％，而煤焦油中<200℃馏分不到30％，高温煤焦油中轻质组分含量更低，因此该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问题。因此，为了克服现有技术中的技术缺陷，需要一种由中或低阶煤生产苯等轻质芳烃的技术。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种用低阶煤生产轻质芳烃的系统及方法。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种带水分回收系统的用低阶煤生产轻质芳烃的系统，包含：混合器，该混合器包含第一物料进口和第二物料出口；旋转床热解装置，包括第二物料进口，第三物料出口和第一气体出口，第二物料进口与第二物料出口相连；电石炉，该电石炉包含第三物料进口、第四物料出口和第二气体出口，电石炉的三物料进口与旋转床热解装置的第三物料出口相连；乙炔发生器，该乙炔发生器包含第四物料进口、第三气体出口和第五物料出口，乙炔发生器的第四物料进口与电石炉的第四物料出口相连；乙炔发生器的第三气体出口用于排出生成的乙炔；乙炔制芳烃反应器，该乙炔制芳烃反应器具有进料管线、气体分布器、反应套管、加热炉和出料管线；进料管线设置有入口和出口，入口用于通入包含第三气体的气体物料；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；反应套管内填充用于蓄热的陶瓷蜂窝体；反应套管贯穿加热炉，加热炉正对反应套管的中部；出料管线与反应套管的下端连通；水分回收系统，包括自然沉降器和蒸发浓缩器，自然沉降器具有第五物料进口和第六物料出口，第五物料进口与乙炔发生器的第五物料出口相连；蒸发浓缩器具有第六物料进口和第四气体出口，第六物料进口与自然沉降器的第六物料出口相连。进一步地，第二物料进口与第二物料出口之间设置有压球装置，压球装置用于对第二物料压球。进一步地，乙炔制芳烃反应器的进料管线的入口可断开式地连接混合罐，混合罐用于混合通入乙炔制芳烃反应器的气体。进一步地，蒸发浓缩器的第四气体出口与乙炔制芳烃反应器的进料管线的入口设置为可断开式连接。进一步地，乙炔制芳烃反应器的反应套管的内径、反应套管的长度和加热炉的长度的比例为(2-10)：70：40。另一方面，本专利技术提供一种使用如上所述的系统生产芳烃的方法，包括以下步骤：1)原料混合和热解：将生石灰粉末和低阶煤粉末在混合器中混合得混合粉料，混合粉料进入旋转床热解装置进行热解，得到热解油气和提质后物料；2)生产电石：提质后物料进入电石炉中生产电石和一氧化碳；3)生产乙炔：将步骤2)得到的电石在乙炔发生器中与水反应，得到乙炔和电石渣浆；4)回收电石渣浆中的水分：使步骤3)所得的电石渣浆进入自然沉降器经过自然沉降后得到上清液，使上清液进入蒸发浓缩器进行蒸发浓缩得到水蒸气；5)连续生产轻质芳烃：向乙炔制芳烃反应器通入，包含来自步骤3)的乙炔在内的气体，进行热反应和催化反应，制得芳烃。进一步地，当方法在步骤5)芳烃的生产连续进行一段时间且乙炔制芳烃反应器中产生积炭时，方法还包括步骤6)乙炔制芳烃反应器的再生过程：停止通入反应气，通入步骤4)得到的水蒸气，水蒸汽高温下与积炭反应，去除积炭后，可继续通入反应气重复步骤5)的过程。进一步地，步骤1)中，混合粉料进入旋转床热解装置之前，先通过压球装置对混合粉料进行压球。进一步地，步骤5)中，热反应的温度为850～1100℃；催化反应的温度为350～600℃。进一步地，步骤5)中向乙炔制芳烃反应器通入包含步骤3)中得到的乙炔在内的气体，包括：使步骤3)中得到的乙炔在混合罐中与氢气、甲烷和二氧化碳混合得反应气，并将反应气通入乙炔制芳烃反应器中。本专利技术中“可断开式连接”是指非固定连接，这样的连接方式是指：当需要连接时能够连接，需要断开时能够断开。根据本专利技术的具体实施方式，提供一种用低阶煤生产轻质芳烃的系统，包含：混合器，该混合器包含第一进口和第一出口；压球机，该压球机包含第二进口和第二出口，压球机的第二进口与混合器的第一出口相连；旋转床热解装置，该旋转床热解装置包含第三球团进口、第三球团出口和第三气体出口，旋转床热解装置的第三球团进口与压球机的第二出口相连；电石炉，该电石炉包含第四球团进口、第四电石出口和第四气体出口，电石炉的第四球团进口与旋转床热解装置的第三球团出口相连；第四气体出口用于排出一氧化碳；乙炔发生器，该乙炔发生器包含第五进口、第五出口和电石渣浆出口，乙炔发生器的第五进口与电石炉的第四电石出口相连；乙炔发生器的第五出口用于排出生成的乙炔；油气分离器，该油气分离器包含第六进口、第六出口和煤焦油出口，油气分离器的第六进口与旋转床热解装置的第三气体出口相连；净化装置，该净化装置包含第七进口和多个第七出口，多个第七出口用于排出净化分离出的氢气、甲烷和二氧化碳气体，净化装置的第七进口与油气分离器的第六出口相连；乙炔制芳烃反应器，该乙炔制芳烃反应器具有进料管线、气体分布器、反应套管、加热炉和出料管线；进料管线设置有入口和出口，入口用于通入从净化装置分离出的氢气和甲烷以及二氧化碳、从电石炉排出的一氧化碳以及从乙炔发生器制得的乙炔；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；反应套管内填充用于蓄热的陶瓷蜂窝体；反应套管贯穿加热炉，加热炉正对反应套管的中部；出料管线与反应套管的下端连通；分离系统，该分离系统与乙炔制芳烃反应器的出料管线相连，用于分离乙炔制芳烃反应器的产物；自然沉降器，该自然沉降器具有第九进口、浓缩液进口、电石渣出口和上清液出口，自然沉降器的第九进口与乙炔发生器的电石渣浆出口相连；蒸发浓缩器，该蒸发浓缩器具有上清液进口、浓缩液出口和水蒸汽出口，蒸发浓缩器的上清液进口与自然沉降器的上清液出口相连，蒸发浓缩器的浓缩液出口与自然沉降器的浓缩液进口相连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带水分回收系统的用低阶煤生产轻质芳烃的系统，其特征在于，包含：混合器，所述混合器包含第一物料进口和第二物料出口；旋转床热解装置，包括第二物料进口，第三物料出口和第一气体出口，所述第二物料进口与所述第二物料出口相连；电石炉，所述电石炉包含第三物料进口、第四物料出口和第二气体出口，所述电石炉的所述三物料进口与所述旋转床热解装置的所述第三物料出口相连；乙炔发生器，所述乙炔发生器包含第四物料进口、第三气体出口和第五物料出口，所述乙炔发生器的所述第四物料进口与所述电石炉的所述第四物料出口相连；所述乙炔发生器的所述第三气体出口用于排出生成的乙炔；乙炔制芳烃反应器，所述乙炔制芳烃反应器具有进料管线、气体分布器、反应套管、加热炉和出料管线；所述进料管线设置有入口和出口，所述入口用于通入包含所述第三气体的气体物料；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用于蓄热的陶瓷蜂窝体；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；所述出料管线与所述反应套管的下端连通；水分回收系统，包括自然沉降器和蒸发浓缩器，所述自然沉降器具有第五物料进口和第六物料出口，所述第五物料进口与所述乙炔发生器的所述第五物料出口相连；所述蒸发浓缩器具有第六物料进口和第四气体出口，所述第六物料进口与所述自然沉降器的第六物料出口相连。...

【技术特征摘要】
1.一种带水分回收系统的用低阶煤生产轻质芳烃的系统，其特征在于，包含：混合器，所述混合器包含第一物料进口和第二物料出口；旋转床热解装置，包括第二物料进口，第三物料出口和第一气体出口，所述第二物料进口与所述第二物料出口相连；电石炉，所述电石炉包含第三物料进口、第四物料出口和第二气体出口，所述电石炉的所述三物料进口与所述旋转床热解装置的所述第三物料出口相连；乙炔发生器，所述乙炔发生器包含第四物料进口、第三气体出口和第五物料出口，所述乙炔发生器的所述第四物料进口与所述电石炉的所述第四物料出口相连；所述乙炔发生器的所述第三气体出口用于排出生成的乙炔；乙炔制芳烃反应器，所述乙炔制芳烃反应器具有进料管线、气体分布器、反应套管、加热炉和出料管线；所述进料管线设置有入口和出口，所述入口用于通入包含所述第三气体的气体物料；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用于蓄热的陶瓷蜂窝体；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；所述出料管线与所述反应套管的下端连通；水分回收系统，包括自然沉降器和蒸发浓缩器，所述自然沉降器具有第五物料进口和第六物料出口，所述第五物料进口与所述乙炔发生器的所述第五物料出口相连；所述蒸发浓缩器具有第六物料进口和第四气体出口，所述第六物料进口与所述自然沉降器的第六物料出口相连。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二物料进口与所述第二物料出口之间设置有压球装置，所述压球装置用于对所述第二物料压球。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述乙炔制芳烃反应器的进料管线的入口可断开式地连接混合罐，所述混合罐用于混合通入所述乙炔制芳烃反应器的气体。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述蒸发浓缩器的所述第四气体出口...

【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