一种氧/煤喷吹制备电石及乙烯的系统的制作方法_2

文档序号:10071527阅读:来源:国知局
一气液换热单元,将电石冶炼尾气与乙炔加氢反应器夹套中的导热油在气液换热单元中进行换热,换热后的导热油升温至140-220°C,从而充分利用电石冶炼尾气中的热量。
[0028]其中,步骤(3)中,将所述电石破碎至粒度为200?400mm,送入乙炔发生器中与水进行反应,生成的乙炔气经冷却、净化脱除其中的磷化氢、硫化氢,再经碱中和去除其中的酸雾;所述净化后的乙炔气中磷化氢含量低于0.lppm、硫化氢含量低于0.lppm、砷化氢含量低于0.lppm和水的含量低于80ppm。
[0029]其中,步骤(4)中,所述催化剂采用粒径为20?100 μm,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;所述加氢反应条件为:反应压力为0.2?1.5MPa,反应温度为140?220 °C。
[0030]其中,步骤⑴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/煤喷吹枪枪体为铜材质,内置蛇形冷却水管。由于所述喷吹枪在所述电石炉内长度可调,在冶炼过程中,氧煤喷吹枪底部置于熔池上部、非熔池区域,可以避免燃料喷管、氧气喷管和电石吸出管的折断,以及燃料喷吹过程电极底部的氧化,降低电极损耗。
[0031]为了充分利用制备过程中的废弃物,将步骤(2)产生的0)2通入步骤(3)得到的电石渣中进行碳化反应得到碳酸钙,再经表面改性、脱水、干燥得到50?lOOnm的纺锤状的纳米碳酸钙。
[0032]本实用新型所述的氧煤喷吹制备电石及乙烯的系统通过设置在电石炉内的氧/煤喷吹枪喷入氧气和煤粉,产生大量热量和C0,提高炉内热量分布的均匀性,降低电耗;同时富含CO的烟气经变换反应制得氢气作为加氢反应的氢源,并变换反应产生的co2与电石渣发生碳化学反应制成纳米碳酸钙,有效降低生产成本,提高整体经济效益。所述系统占地面积少、能耗低、投资小且无C02排放,生成的气相产品中乙烯占75?85%,1- 丁烯占2?5%,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,氢气被循环使用。
[0033]总而言之,本实用新型所述的氧/煤喷吹获取电石及乙烯的系统可避免其它煤化工过程存在的二氧化碳高排放和对水资源严重依赖的问题,是典型的低碳、清洁煤转化过程,对推动我国煤资源清洁利用及乙炔化工产业的绿色可持续发展、节能减排具有重要的意义。
【附图说明】
[0034]图1为采用本实用新型所述氧/煤喷吹制备电石及乙烯的系统的工艺流程图。
[0035]图2为本实用新型所述氧/煤喷吹制备电石及乙烯的系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0036]以下实施例用于说明本实用新型,但不用来限制本实用新型的范围。
[0037]实施例1
[0038]—种氧/煤喷吹制备电石及乙烯的系统,如图2所示,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;
[0039]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。
[0040]其中,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。
[0041]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。其中,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。
[0042]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;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。
[0043]其中,所述乙炔加氢反应单元为浆态床反应器;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。
[0044]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。
[0045]实施例2
[0046]—种利用实施例1所述系统制备电石及乙烯的方法,如图1所示,包括如下步骤:
[0047](1)电石制备
[0048]将合格粒度的焦炭和石灰输送到电石生产厂房,经加料机和炉料贮斗进入电石炉中,送电起弧的同时利用安装在电石炉侧壁或炉顶的喷吹枪向炉内喷吹氧气/煤粉混合物,氧气与煤粉燃烧产生大量的热量,其中所述氧气的喷入量为95Nm3/t电石,无烟煤粉的通入量为130kg/t电石;当熔池温度加热到2000-2200°C时,焦炭和石灰在电弧热、电阻热和反应热的作用下在电石炉被还原、融化成电石,电石通过炉口流入It锅包内,运到浇筑间进行冷却,之后送至乙炔发生工序;同时部分煤粉中的碳与石灰发生还原反应生成电石,降低焦炭使用量。
[0049](2) C0变换、脱碳制氢
[0050]净化:富含C0的电石冶炼尾气首先经过螺杆压缩机压缩到0.8MPaG后进入吸附过滤器,除去其中的蔡、焦油等杂质后进入氧化铁脱硫槽脱除大部分无机硫和部分有机硫,之后经过离心式压缩机压缩至3.5MPaG进入升温炉、预铁钼、一级铁钼加氢反应器,使电石冶炼尾气中大部分有机硫转化为无机硫,之后进入一级氧化锌脱硫槽,脱除其中的硫化氢,最后进入镍钴钼加氢反应器和二级氧化锌脱硫槽,使气体中的总硫脱至0.02ppm ;
[0051]经过净化后的电石冶炼尾气利用蒸汽预热到250°C,经C0变换反应形成氢气并回收其中的反应热副产蒸汽,所得氢气经分离器除去游离的液体及夹带的固体杂质后进入脱碳塔的底部,与由塔顶自上而下流动的醇胺溶液逆流接触,脱除其中的酸气成分,经出口分离器除去氢气中可能携带的溶液液滴,出脱碳塔氢气中二氧化碳含量低于lOppm,送往乙炔加氢反应工段的浆态床反应器;脱碳塔底部的醇胺溶液入再生塔进行再生,再生后的醇胺溶液经换热、冷却后进入脱碳塔内循环使用。
[0052](3)乙炔发生
[0053]生成的电石经电石破碎机破碎为粒度200?400mm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。通
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