一种煤分质利用制备油品和乙炔的系统的制作方法

本实用新型属于有机化工技术领域，具体涉及一种煤分质利用制备油品和乙炔的系统。

背景技术：

乙炔是一种非常重要的有机化工原料，在石油乙烯工业普遍应用以前，通过乙炔的一系列化学反应可以衍生出乙烯、氯乙烯、三氯乙烯、醋酸乙烯、丙烯腈、聚丙烯腈、氯丁橡胶等化工产品。此外，乙炔在金属加工、焊接、切割等领域也起着非常重要的作用。

工业生产乙炔的传统方法有电石水解法和甲烷部分氧化法，这两种方法发展时间较长，工艺比较成熟，但是缺点明显。电石水解法耗能高、对设备要求高、污染严重，发达国家于十多年前陆续关闭了此法的生产装置。我国90％以上的乙炔通过电石水解法获得，但随着产业政策和能源政策的调整，电石水解法的发展空间日益压缩。甲烷部分氧化法虽然污染较小，但技术复杂、投资大，且我国天然气资源非常匮乏。

煤炭是我国的主要化石能源，煤炭的高效清洁利用是缓解石油短缺、确保能源安全的关键。等离子体裂解烷烃乙炔技术出现于20世纪初期，该技术利用氢等离子体高温、高焓、富含活性离子的特点。整个工艺过程中不额外产生CO2，用水少且可循环利用。因此，该技术是一种典型的清洁、高效的烷烃转化过程，具有良好的发展前景。

等离子体裂解煤的工艺过程是将煤粉在氢等离子体裂解环境下产生乙炔、乙烯等工业原料气体，既能打破电石法制乙炔的传统，又是一种高效利用煤炭资源的有效途径。但等离子体裂解煤固体产物产出量极大，能否有效利用直接影响等离子体裂解煤制乙炔整套工艺的经济性。固体产物碳含量高、反应性强、初始孔隙率高，是一种宝贵的碳素资源。若直接将固体产物作燃料使用，其粒径小，操作困难，容易造成粉尘污染；若丢弃或置之不理，既是资源浪费，又容易造成环境污染。因此不管是从经济角度还是从资源利用、环境保护的角度考虑，等离子体裂解煤固体产物的利用研究都具有重大的意义。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术的不足，提供一种煤分质利用制备油品和乙炔的系统，将煤热解、热解气制氢、半焦高温裂解制乙炔等技术相耦合，提高原料煤的有效利用率，实现了煤炭的分质梯级利用；为煤炭的利用提供了一条有效途径同时，降低过程的能耗，既减小资源浪费，又避免了环境污染。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种煤分质利用制备油品和乙炔的系统，包括：干馏单元、油气分离单元、等离子体裂解单元、淬冷单元、多相分离单元和焦油加氢单元，其中，

所述干馏单元的半焦出口与所述等离子体裂解单元的半焦进口连接，对半焦进行裂解；

所述干馏单元的高温油气出口与所述油气分离单元的油气进口连接，用于分离高温油气中的焦油；

所述等离子体裂解单元、淬冷单元、多相分离单元依次连接，将半焦裂解后的裂解产物依次进行淬冷和气体分离，分别得到氢气混合气和乙炔；

所述焦油加氢单元具有焦油入口和氢气入口一，所述油气分离单元的焦油出口与所述焦油入口连接，将焦油送至所述焦油加氢单元中制备油品。

进一步的，还包括：热解气制氢单元，所述热解气制氢单元的入口与所述油气分离单元的热解气出口连接，所述热解气制氢单元的出口分别与所述氢气入口一和设在所述等离子体裂解单元的氢气入口二连接。

进一步的，所述多相分离单元包括：乙炔出口和氢气混合气出口，所述氢气混合气出口与所述等离子体裂解单元的氢气混合气入口连接。

进一步的，还包括：预处理单元，其与所述干馏单元连接，将原煤进行干燥和破碎处理，得到粒度小于100目，水分低于15%的煤粉后，送至所述干馏单元。

进一步的，所述干馏单元内的干馏温度为650-1000℃；

所述干馏单元排出的高温油气中氢气、一氧化碳、甲烷的体积含量分别为15-25%、10-20%、28-35%；

所述干馏单元排出的高温半焦中碳与氢气的摩尔比为1:1至3:1。

进一步的，所述等离子体裂解单元的工作温度为1700-2500℃。

本实用新型的有益效果在于：将煤热解、热解气制氢、半焦高温裂解制乙炔等技术相耦合，提高原料煤的有效利用率，实现了煤炭的分质梯级利用；为煤炭的利用提供了一条有效途径同时，降低过程的能耗，既减小资源浪费，又避免了环境污染。

附图说明

图1为本实用新型煤分质利用制备油品和乙炔的系统示意图。

图2为本实用新型煤分质利用制备油品和乙炔的方法示意图。

其中，1.原料煤仓 2.干馏单元 3.等离子体裂解单元 4.淬冷单元 5.多相分离单元 6.油气分离单元 7.热解气制氢 8.焦油加氢单元 a.原料煤 b.焦油 c.高温半焦 d.氢气 e.乙炔 f.油品。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。请注意，下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了，图1为本实用新型煤分质利用制备油品和乙炔的系统示意图，如图1所示，包括：干馏单元、油气分离单元、等离子体裂解单元、淬冷单元、多相分离单元、热解气制氢单元和焦油加氢单元，其中，所述干馏单元的半焦出口与所述等离子体裂解单元的半焦进口连接，对半焦进行裂解；所述干馏单元的高温油气出口与所述油气分离单元的油气进口连接，用于分离高温油气中的焦油；所述等离子体裂解单元、淬冷单元、多相分离单元依次连接，将半焦裂解后的裂解产物依次进行淬冷和气体分离，分别得到氢气混合气和乙炔；所述焦油加氢单元具有焦油入口和氢气入口一，所述油气分离单元的焦油出口与所述焦油入口连接，将焦油送至所述焦油加氢单元中制备油品，所述热解气制氢单元的入口与所述油气分离单元的热解气出口连接，所述热解气制氢单元的出口分别与所述氢气入口一和设在所述等离子体裂解单元的氢气入口二连接。

干燥的煤粉进入干馏单元进行干馏，得到半焦和高温油气，干馏的温度为650-1000℃，高温油气中氢气、一氧化碳、甲烷的体积含量分别为15-25%、10-20%、28-35%；向等离子体裂解单元通入氢气，并将所述高温半焦直接送至等离子体裂解单元中，高温半焦遇到氢等离子体后发生裂解，裂解的温度为1700-2500℃，优选为1800-2100℃，得到裂解产物，将所述裂解产物依次进行淬冷和气体分离处理后，分别得到乙炔和氢气混合气，其中，高温半焦中的碳（以碳元素计量）与氢气的摩尔比范围为1:1至3:1；将所述高温油气送至油气分离单元中进行油气分离，得到焦油和热解气；对热解气送至制氢单元，得到氢气，将制得的氢气分两部分，一部分作为焦油加氢原料，并将所述焦油送至所述焦油加氢单元中制备油品，另一部分用作为半焦等离子体裂解的气体介质；向焦油加氢单元中通入氢气。

由此，本实用新型的系统将煤热解，热解气制氢、半焦高温裂解制乙炔等技术相耦合，提高原料煤的有效利用率，实现了煤炭的分质梯级利用；为煤炭的利用提供了一条有效途径同时，降低过程的能耗，既减小资源浪费，又避免了环境污染。

根据本实用新型的具体实施例，所述多相分离单元包括：乙炔出口和氢气混合气出口，所述氢气混合气出口与所述等离子体裂解单元的氢气混合气入口连接。

根据本实用新型的具体实施例，还包括：预处理单元，其与所述干馏单元连接，将原煤进行干燥和破碎处理，得到粒度小于100目，水分低于15%的煤粉后，送至所述干馏单元。具体的，所述预处理单元的煤粉出料口与所述干馏单元的煤粉进料口连接。

根据本实用新型的具体实施例，干馏单元的入料口与原料煤仓的出料口相连，将来自原料煤仓的原煤进行干馏处理；高温半焦等离子体裂解单元的入料口与干馏单元的半焦出口相连，将来自干馏单元的半焦进行等离子体裂解处理；淬冷单元的入料口与等离子体裂解单元的出口相连，将来自等离子体裂解单元中的气体产物进行淬冷处理；多相分离单元的入料口与淬冷单元的出料口相连，多相分离单元的氢气混合气出口与等离子体裂解单元的氢气混合气入口相连，将来自多相分离单元的氢气混合气进行回用处理；干馏单元的高温油气出口与油气分离单元的入料口相连，将来自干馏单元的高温油气进行气体分离处理；油气分离单元的出料口分别与焦油加氢单元的入料口和热解气制氢单元的入料口相连；制氢单元的氢气出口分别与焦油加氢单元的氢气入口一和等离子体裂解单元的氢气入口二相连。

根据本实用新型的另一方面，图2为本实用新型煤分质利用制备油品和乙炔的方法示意图，如图2所示，本实用新型提供了一种煤分质利用制备油品和乙炔的方法，包括以下步骤：

1）将煤粉送入干馏单元中进行干馏，所述干馏单元内的干馏温度为650-1000℃，分别得到高温半焦和高温油气，所述干馏单元排出的高温油气中氢气、一氧化碳、甲烷的体积含量分别为15-25%、10-20%、28-35%；

2）向等离子体裂解单元通入氢气，并将所述高温半焦直接送至等离子体裂解单元中，高温半焦遇到氢等离子体后发生裂解，得到裂解产物，将所述裂解产物依次进行淬冷和气体分离处理后，分别得到乙炔和氢气混合气，将得到的氢气混合气送至所述等离子体裂解单元中，所述干馏单元排出的高温半焦中碳与氢气的摩尔比为1:1至3:1，所述等离子体裂解单元的工作温度为1700-2500℃；

3）将所述高温油气送至油气分离单元中进行油气分离，得到焦油和热解气；

4）向焦油加氢单元中通入氢气，并将所述焦油送至所述焦油加氢单元中制备油品；

5）将所述热解气送至热解气制氢单元中，制备氢气，制备所得的氢气供所述焦油加氢单元和所述等离子体裂解单元使用。

根据本实用新型的具体实施例，本实用新型还包括：将原煤送至预处理单元中处理为得到粒度小于100目，水分低于15%的煤粉。

实施例一

首先将原料煤进行干燥和破碎处理，得到粒度低于150目，水分为13%的煤粉；然后将干燥煤粉进行干馏处理，得到600摄氏度左右的半焦和高温油气，干馏温度800℃，对高温焦粉和油气分别进行如下处理：

将高温焦粉热装进行保温输送给入等离子体裂解器中，裂解温度为2200℃，产生乙炔及副产的氢气混合气，裂解产物依次进行淬冷、分离处理，得到目标产物，目标产物的乙炔含量在90%左右；

油气深加工处理：将高温油气首先进行分离处理，分别得到焦油和热解气，对热解气进行制氢，得到氢气，将制得的氢气分两部分，一部分作为焦油加氢原料，另一部分用作为高温焦粉等离子体裂解。

综上所述，通过本实用新型的系统，将煤热解，热解气制氢、半焦高温裂解制乙炔等技术相耦合，提高原料煤的有效利用率，实现了煤炭的分质梯级利用；为煤炭的利用提供了一条有效途径同时，降低过程的能耗，既减小资源浪费，又避免了环境污染。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面” 可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、 或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个 或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。