一种氧/煤喷吹制备电石及乙烯的系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种氧/煤喷吹制备电石及乙烯的系统，属于煤化工技术领域。
【背景技术】
[0002]乙烯是石油化学工业的一种主要原料，目前制备工艺主要是石脑油的裂解制烯烃和煤制烯烃。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年国内乙稀消费量为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。煤烯烃工艺主要由煤气化制合成气、合成气制取甲醇、甲醇制烯烃组成。但是该工艺技术流程长、工艺复杂、投资大，碳排放量高、尤其是对于水的需求大导致在缺水的区域无法进行。本发明提供一种利用电石法制备乙炔进而加氢反应得到乙烯，不同于煤制烯烃过程，电石制乙烯过程流程短、投资小、碳排放量低，尤其是乙炔选择性加氢过程不需要水为反应原料，水作为反应器冷却和升温介质，可分别循环使用。而电石生产主要有电弧法和氧热法。目前工业电石生产主要采用电弧法，但在电石制备过程中，电弧无法作用到炉内周边或部分区域作用效果差，造成炉内热量分布不均匀，导致生产电耗高，原料焦炭用量大，电石成本居高不下。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种氧/煤喷吹制备电石及乙烯的系统，采用该系统制备乙烯时，可通过控制煤氧喷吹量比例，使二者在特定条件下不完全燃烧释放大量热量，促使电石炉内热量分布均匀，降低电耗，同时还替代部分兰炭(焦炭)，并将所得C0制成氢气，使整个加氢反应过程无需外供氢源，降低了电石生产成本，大大提高经济效益。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型采用如下方案:
[0005]—种氧/煤喷吹制备电石及乙烯的系统，包括依次连接的电石制备单元、乙炔发生单元、乙炔加氢反应单元、深冷分离单元；
[0006]其中，还包括C0变换脱碳制氢单元，其进气口与电石制备单元的电石冶炼尾气出口管道连接，其氢气出气口与乙炔加氢反应单元管道连接。
[0007]本实用新型所述的系统中，所述电石制备单元为电弧电石炉，包括炉体、炉盖、进料口和电石炉气出口；其中，所述炉体的顶壁和/或侧壁嵌入多支可上下调节高度的氧/煤喷吹枪，所述氧/煤喷吹枪包括煤粉喷管和沿所述煤粉喷管的周向分布的多个氧气喷管，所述氧/煤喷吹枪内还布置蛇形冷却水管。通过在电石炉侧壁或炉顶设置喷吹枪，可避免现有电石炉电极较易折断，燃料喷吹过程中电极底部易氧化，电极损耗大的情况。
[0008]本实用新型所述系统中，所述C0变换脱碳制氢单元包括电石冶炼尾气净化装置、C0变换装置、脱碳装置；其中，所述电石冶炼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；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。
[0009]本实用新型所述系统中，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；其中，乙炔发生器底部设置有出气口，其通过管路顺次连接有清净塔、碱中和塔、冷凝干燥装置，所述冷凝干燥装置的乙炔气体出口通过管路连接乙烯制备单元。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80mm。
[0010]本实用新型所述系统中，所述乙炔加氢反应单元原则上可选择本领域技术人员所掌握的可实现所述效果的反应器；优选浆态床反应器；所述浆态床反应器设置有乙炔进口、氢气进口、气体产物出口；其中，浆态床反应器的乙炔进口与乙炔发生单元相连，浆态床反应器的氢气进口与氢气合并管道相连，浆态床反应器的气体产物出口与深冷分离单元相连。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。
[0011]本实用新型所述系统中，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。
[0012]为了充分利用制备过程中的废弃物，所述系统还包括电石渣碳化单元，其分别与乙炔发生单元的电石渣出口及C0变换脱碳制氢单元的0)2出口连接。
[0013]采用上述系统制备电石及乙烯的工艺包括如下步骤:
[0014](1)电石制备
[0015]将焦炭和石灰投入带有氧/煤喷吹枪的电石炉中冶炼，送电起弧的同时向炉内喷吹氧气和煤粉，氧气与煤粉燃烧产生热量，当炉内温度达2000?2200°C时，焦炭和石灰在电弧热、和燃烧热作用下反应生成电石CaCV^电石冶炼尾气；
[0016](2) C0变换、脱碳制氢
[0017]冶炼处理生成的电石冶炼尾气中的C0与蒸汽发生C0变换反应，所得产物经脱碳、冷却分离得到氢气；
[0018](3)乙炔发生
[0019]步骤⑴所得电石与水进行反应得到乙炔及电石渣，乙炔经冷却、净化、中和后送至乙炔加氢反应工序；
[0020](4)乙炔加氢反应
[0021]在浆态床反应器中，步骤(2)所得氢气与步骤(3)制得的乙炔以体积比3?10:1混合，在催化剂作用下发生乙炔选择性加氢反应；
[0022](5)深冷分离
[0023]采用压缩和深度冷却方法将乙炔加氢反应所得产物进行深冷分离得到产物乙烯。
[0024]在电石冶炼过程中喷吹混合氧/煤，由于氧煤不完全燃烧产生的热量可辐射到弧光难以达到的位置，相对传统电石炉炉内热量分布更加均勾，降低电石炉电耗及电石生产周期；喷入的煤粉可以替代部分焦炭，从而降低了电石生产成本；同时，充分利用富含C0的电石冶炼尾气，通过C0变换反应将其制得氢气用于乙炔加氢反应的氢源，不仅有助于减少环境污染，而且可以大大提高经济效益。
[0025]其中，步骤⑴中，所述选自长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、贫煤、瘦煤中的一种或多种。
[0026]其中，步骤(1)中，所述煤粉通入量为130?200kg/t电石，所述氧气通入量为70?145Nm3/t电石；以吨/m3计，所述煤粉与氧气的质量体积比为1:350-1000，优选为1:500-750 ;二者在特定条件下不完全燃烧释放大量的热量，传递到炉内周边很多电弧不能作用或者作用效果非常差的地方，从而提高电石炉内热量分布的均匀性，降低电石生产电耗；而且，喷入的部分煤粉C与氧化钙发生还原反应，可以降低兰炭(焦炭)使用量，降低电石生产成本，同时产生大量富含C0的烟气，并将富含C0的烟气经变换反应产生的氢气作为乙炔加氢制乙烯的氢源，富含C0的烟气经变换反应产生的C02与电石渣发生碳化学反应，制成纳米碳酸I丐。
[0027]其中，步骤(2)中，净化后的电石冶炼尾气中总硫脱至(X02ppm;所述脱碳的溶液选自N-甲基二乙醇胺(MDEA)、二异丙醇胺(DIPA)、N_甲基二乙醇胺(MDEA)和乙醇胺(MEA)的混合物、加入烷基醇胺和硼酸盐的碳酸钾溶液、环丁砜与二异丙醇胺的混合物；脱碳后所述氢气中二氧化碳含量低于lOppm。作为优选的实施方式，在步骤(2)中，所述电石冶炼尾气在进行C0变换反应之前，可先将其热量回收用于乙炔加氢反应器的升温。具体的是在乙炔加氢反应中设