CN101671228A

CN101671228A - 一种等离子体裂解煤所产生的裂解气生产氯乙烯的方法

Info

Publication number: CN101671228A
Application number: CN200810149462A
Authority: CN
Inventors: 郭文康; 周军; 熊新阳; 唐复新
Original assignee: Xinjiang Tianye Group Co Ltd
Current assignee: Xinjiang Tianye Group Co Ltd
Priority date: 2008-09-10
Filing date: 2008-09-10
Publication date: 2010-03-17

Abstract

本发明涉及一种等离子体裂解煤所产生的裂解气生产氯乙烯的方法，包括如下次序的步骤：由等离子体裂解煤所产生的裂解气经过裂解气净化工段除去了裂解气中的灰分、氰化氢、硫化氢、苯和裂解气中含的水分，其次进入氢气分离阶段，分离是采用变压吸附(PSA)将氢气单独分离出来，除去氢气的裂解气乙炔的浓度为45～70％；剩余混合气进行化学反应阶段，将上述处理后的裂解气和氯化氢按比例通入到转化器中进行反应，之后再经过压缩冷凝，得到需要的产品；此方法降低了分离难度，提高了经济效益，减少了分离工序、资源浪费和能源消耗，可单独使用，也可与原有工艺配套组合使用。

Description

一种等离子体裂解煤所产生的裂解气生产氯乙烯的方法

技术领域

本发明属于煤化工领域，涉及一种等离子体裂解煤所产生的裂解气生产氯乙烯的方法。

背景技术

目前，在化工领域中，对气体分离方法已有很多报道，变压吸附气体分离技术就是成功的典型之一；另外，在氯碱行业中，现有大多技术都局限于石油电石法生产乙炔进而生产氯乙烯，此方法产品气成分简单，其分离也相对较容易，生产工艺也相对较成熟。但是随着石油电石等能源的短缺，人们就生产氯乙烯从原料方面做了大量研究，如何合理高效利用现有能源将成为氯碱行业发展的关键所在；文献中报道了一种等离子技术：鲍卫仁，关有俊，吕永康，谢克昌.等离子体煤热解与气化工的研究进展[J].现代化工，2003，(12)，笔者认为等离子体应用于煤的热解和气化是煤有效、洁净利用的一条具有潜在应用前景的途径，提高了煤的转化率、热能利用率、煤的洁净利用方面有着显著的优越性，但并未见具体的工艺生产报道。

从所周知，乙炔是合成氯乙烯的只要成分之一，事实上，在近20年来，国内外科学家就对利用等离子体裂解煤制乙炔技术在实验室规模上进行了大量基础研究工作，也取得了丰富的研究成果，等离子体的科学科学性得到了验证。科学研究成果表明等离子体裂解煤制乙炔技术路线具有无环境污染、流程短、能耗低(电石法的70％)等优点，目前采用热等离子体裂解煤制乙炔的工艺技术世界上还处于中试阶段，未见有大规模的产业化装置投入运行的报道。分析原因主要由于反应炉结焦、煤的转化率低和能耗高三个关键技术问题一直没有得到有效的解决。

等离子体煤裂解制乙炔的过程中，能耗主要集中在煤裂解阶段和裂解气分离阶段，尤其是裂解气分离阶段，目前尚未见工艺报道，许多方法都是在摸索中前进，变压吸附技术也未能达到满意的效果，造成这一原因是由于煤裂解产生的裂解气成分复杂，分离困难和分离能源消耗大。因此裂解气的分离是阻碍这个过程进一步发展的一大难题，进而也妨碍了其工业化的步伐。

发明内容

本发明目的在于解决等离子体法煤快速裂解所得到的裂解气成份复杂，分离困难、经济效益差、能耗高等问题；进而提供了一种对等离子体裂解煤所产生的裂解气分离较为彻底、经济效益高、能耗低、工艺生产合理、操作简便的等离子体裂解煤所产生的裂解气生产氯乙烯的方法。

一种等离子体裂解煤所产生的裂解气生产氯乙烯的方法，包括如下次序的步骤：裂解气净化工段、氢气分离阶段、化学反应阶段、压缩冷凝阶段；首先经过裂解气净化工段，此工段除去了裂解气中的灰分、水份、苯及一些氰化物、硫化物等，经过净化工段处理后的裂解气组份为氢气、炔烃、烯烃、烷烃、惰性气体及一氧化碳、二氧化碳等气体；其次进入氢气分离阶段，此分离是采用变压吸附(PSA)将氢气单独分离出来；之后进入化学反应阶段：将裂解气和氯化氢按比例通入到转化器中进行反应，其中氢气、惰性气体、烷烃、一氧化碳、二氧化碳等气体由于物质的原有特性不能与氯化氢反应，只有炔烃和烯烃参加反应；之后再经过压缩冷凝阶段，得到需要的产品。

所述的等离子体裂解煤所产生的裂解气生产氯乙烯的方法，煤裂解气成分包括：乙炔、乙烯、硫化氢、氰化氢、氢气、乙烷、一氧化碳、苯、氩气、甲烷、二氧化碳等气体。

所述的等离子体裂解煤所产生的裂解气生产氯乙烯的方法，煤裂解气体积组分为：乙炔：7％～16％、乙烯：1％～5％、硫化氢≤0.20％、氢气：60～82％、乙烷：≤0.20％、一氧化碳：5～20％、苯：≤0.1％、氩气：0.4～10％、甲烷：1～5％、二氧化碳：≤1％、灰分：≤150mg/Nm3；其主要特征为裂解气成份有：乙炔、乙烯、氢气、一氧化碳、氩气、甲烷。

所述的等离子体裂解煤所产生的裂解气生产氯乙烯的方法，氢气的分离是采用变压吸附(PSA)工艺和设备将氢气单独分离出来，分离出来的氢气主要有三个用途，一部分回等离子体快速裂解煤工段循环使用；另一部分与后面分离出的一氧化碳、二氧化碳和甲烷制造甲醇；剩余的氢气当化工原料和燃料出售；采用上述方法成本降低，分离较为彻底，资源回收利用较高。

所述的等离子体裂解煤所产生的裂解气生产氯乙烯的方法，氢气分离阶段除去氢气的裂解气的乙炔的浓度为45～70％，其他气体有氢气、乙炔、乙烯、氩气、一氧化碳、二氧化碳和甲烷。

所述的等离子体裂解煤所产生的裂解气生产氯乙烯的方法，裂解气与氯化氢混合反应的混合比是裂解气中乙炔的量和氯化氢混合摩尔比，乙炔和氯化氢混合摩尔比为：1∶1.05～1.2。

所述的等离子体裂解煤所产生的裂解气生产氯乙烯的方法，其化学反应阶段，化学反应方程式描述如下：

C₂H₂+HCl→C₂H₃Cl

C₂H₄+HCl→C₂H₅Cl

C₂H₃Cl+HCl→C₂H₄Cl₂(副反应)

所述的等离子体裂解煤所产生的裂解气生产氯乙烯的方法，通过压缩冷凝可将化学反应阶段产生的氯乙烯、氯乙烷和二氯乙烷三种物质(液态)与氩气、甲烷、一氧化碳、和二氧化碳四种物质(气态)等沸点低于-35℃物质分离开来，氯乙烯、氯乙烷和二氯乙烷三种物质(液态)再经过精镏系统将以上三中物质单独分离出来；氩气、甲烷、一氧化碳、和二氧化碳四种物质(气态)回等离子体裂解煤系统或去制甲醇工段。氯乙烯去聚合工段作为制作聚氯乙烯，氯乙烷和二氯乙烷作为商品出售或作为生产氯乙烯的原料。

所述的等离子体裂解煤所产生的裂解气生产氯乙烯的方法，其中化学反应阶段和压缩冷凝阶段可利用乙炔法制氯乙烯现有装置，无需增加新的设备，进一步节省了投资，简化了工艺。

本发明是等离子体裂解煤所产生的裂解气通过现有技术和设备将混合气分离开来进而进行化学反应达到生产目的，提高了其经济效益，大大提高了分离效率，降低了能耗，可单独使用，也可与传统氯乙烯工艺组合使用。

具体来讲，采用该方法有一下优点：

1、大部分设备使用现有装置并且能达到分离生产的目的，大大减少了投资。

2、采用变压吸附(PSA)分离出的氢气循环使用，降低了生产成本。

3、分离出的乙炔全部用于生产氯乙烯，增加了经济效益。

4、含碳组分的气体用于生产甲醇或回等离子体裂解煤系统生产乙炔，降低了成本，进一步增加了经济效益。

5、除回系统循环使用和生产甲醇的氢气外，多于出来的氢气当化工原料和燃料出售。

本发明可与产生氯乙烯的原有工艺组合使用生产聚氯乙烯，氯乙烷和二氯乙烷，也可单独使用生产乙炔、乙烯，也可直接用于生产氯乙烯。它还具有工艺设计合理，操作简便可靠的优点。

附图说明

图1是本发明实施例1的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明。

参照图1，本实施例1包括如下次序的步骤：分离分为四个阶段，裂解气净化工段1、氢气分离阶段2、化学反应阶段3、压缩冷冷阶段4；由等离子体裂解煤所产生的裂解气一般含有乙炔：7％～16％、乙烯：1％～5％、硫化氢≤0.20％、氢气：60～82％、乙烷：≤0.20％、一氧化碳：5～20％、苯：≤0.1％、氩气：0.4～10％、甲烷：1～5％、二氧化碳：≤1％、灰分：≤150mg/Nm3等气体组分。首先是裂解气净化工段1，此工段除去了裂解气中的灰分、氰化氢、硫化氢、苯和裂解气中含的水分，经过净化工段处理后的裂解气组份为氢气、氩气、乙炔、乙烯、乙烷、一氧化碳、二氧化碳和甲烷；其次进入氢气分离阶段2，分离是采用变压吸附(PSA)将氢气单独分离出来，分离出来的氢气主要有三个用途，一部分回等离子体快速裂解煤工段循环使用，另一部分与后面分离出的一氧化碳、二氧化碳和甲烷制造甲醇，剩余的氢气当化工原料和燃料出售；然后进入化学反应阶段3：除去氢气的裂解气乙炔的浓度为45～70％，其他气体有氢气、乙炔、乙烯、乙烷、氩气、一氧化碳、二氧化碳和甲烷，将裂解气和氯化氢按：1∶1.05～1.2混合摩尔比通入到转化器中进行反应，其中氢气、氩气、乙烷、一氧化碳、二氧化碳和甲烷等气体由于物质的原有特性不能与氯化氢反应，只有乙炔和乙烯参加反应，反应之后再经过压缩冷凝阶段4，压缩冷凝可将氯乙烯、氯乙烷和二氯乙烷三种物质(液态)与氩气、甲烷、一氧化碳、和二氧化碳四种物质(气态)等沸点低于-35℃物质分离开来，氯乙烯、氯乙烷和二氯乙烷三种物质(液态)再经过精镏系统将以上三中物质单独分离出来；氩气、甲烷、一氧化碳、和二氧化碳四种物质(气态)回等离子体裂解煤系统或去制甲醇工段。氯乙烯去聚合工段作为制作聚氯乙烯，氯乙烷和二氯乙烷作为商品出售或作为生产氯乙烯的原料。

实施例2与实施例1的不同之处在于：氢气的分离可采用变温吸附(TSA)。

实施例3与实施例1的不同之处在于：氢气的分离可采用解膜分离等工艺。

Claims

1.一种等离子体裂解煤所产生的裂解气生产氯乙烯的方法，其特征包括如下次序的步骤：裂解气净化工段、氢气分离阶段、化学反应阶段、压缩冷凝阶段；首先经过裂解气净化工段，此工段除去了裂解气中的灰分、水份、苯及一些氰化物、硫化物等，经过净化工段处理后的裂解气组份为氢气、炔烃、烯烃、烷烃、惰性气体及一氧化碳、二氧化碳等气体；其次进入氢气分离阶段，此分离是采用变压吸附(PSA)将氢气单独分离出来；之后进入化学反应阶段：将裂解气和氯化氢按比例通入到转化器中进行反应，其中氢气、惰性气体、烷烃、一氧化碳、二氧化碳等气体由于物质的原有特性不能与氯化氢反应，只有炔烃和烯烃参加反应；之后再经过压缩冷凝阶段，得到需要的产品。

2.按权利要求1所述的等离子体裂解煤所产生的裂解气生产氯乙烯的方法，煤裂解气成分包括：乙炔、乙烯、硫化氢、氰化氢、氢气、乙烷、一氧化碳、苯、氩气、甲烷、二氧化碳等气体。

3.按权利要求2所述的等离子体裂解煤所产生的裂解气生产氯乙烯的方法，煤裂解气体积组分为：乙炔：7％～16％、乙烯：1％～5％、硫化氢≤0.20％、氢气：60～82％、乙烷：≤0.20％、一氧化碳：5～20％、苯：≤0.1％、氩气：0.4～10％、甲烷：1～5％、二氧化碳：≤1％、灰分：≤150mg/Nm3；其主要特征为裂解气成份有：乙炔、乙烯、氢气、一氧化碳、氩气、甲烷。

4.按权利要求1或2所述的等离子体裂解煤所产生的裂解气生产氯乙烯的法，氢气的分离是采用变压吸附(PSA)工艺和设备将氢气单独分离出来。

5.按权利要求4所述的等离子体裂解煤所产生的裂解气生产氯乙烯的方法，氢气分离阶段除去氢气的裂解气的乙炔的浓度为45～70％，其他气体有氢气、乙炔、乙烯、氩气、一氧化碳、二氧化碳和甲烷。

6.按权利要求1至5所述的等离子体裂解煤所产生的裂解气生产氯乙烯的方法，裂解气与氯化氢混合反应的混合比是裂解气中乙炔的量和氯化氢混合摩尔比，乙炔和氯化氢混合摩尔比为：

C₂H₂∶HCl＝1∶1.05～1.2

7.按权利要求6所述的等离子体裂解煤所产生的裂解气生产氯乙烯的方法，可通过压缩冷凝将反应后的混合物分离开来。

8.按权利要求7所述的等离子体裂解煤所产生的裂解气生产氯乙烯的方法，其中化学反应阶段和压缩冷凝阶段可利用乙炔法制氯乙烯现有装置，无需增加新的设备。