CN101734985A

CN101734985A - 等离子体裂解煤生产乙炔衍生物和甲醇的方法

Info

Publication number: CN101734985A
Application number: CN 200810175342
Authority: CN
Inventors: 唐复兴; 朱从军; 熊新阳; 万振国
Original assignee: Xinjiang Tianye Group Co Ltd
Current assignee: Xinjiang Tianye Group Co Ltd
Priority date: 2008-11-05
Filing date: 2008-11-05
Publication date: 2010-06-16

Abstract

本发明涉及一种等离子体裂解煤生产乙炔衍生物和甲醇的方法，包括如下次序的步骤：等离子裂解煤工段、气固液分离工段、裂解气净化工段、裂解气分离工段、乙炔下游衍生物工段、水煤浆预处理工段，水煤气发生工段、煤气净化处理工段，甲醇合成工段；煤粉经过等离子裂解煤工段后，气相进入裂解气净化工段处理之后乙炔进入下游衍生物工段制得乙炔衍生物；固液两相经水煤浆预处理工段形水煤浆进入水煤气发生工段经处理后送入甲醇合成工段制得到甲醇产品。工艺生产合理，可与乙炔、甲醇及其衍生物合成工艺组合使用，也可单独使用，还可以生产氯乙烯，维尼纶，聚乙烯醇、乙炔、碳黑等工艺，水煤浆还可用于IGCC发电。

Description

等离子体裂解煤生产乙炔衍生物和甲醇的方法

技术领域

本发明属于煤化工领域，涉及一种乙炔衍生物和甲醇的生产方法，特别是一种等离子体裂解煤生产乙炔下游产品和甲醇的方法。

背景技术

众所周知，乙炔是一种重要的基本有机化工原料，其参加反应可以生成许多化工产品，传统工艺主要以电石水解法和天然气部分氧化法生产乙炔，其衍生物也都是以生产的成品乙炔再次参加反应制的；电石水解法技术经过多年的发展已经非常成熟，但由于工艺流程长、工作环境恶劣、水资源浪费大、环境污染严重等原因使此工艺在国外已经被淘汰；与之比较天然气部分氧化法在经济上比电石法要具备优势，但必须配备合成氨或甲醇装置，而且工艺设备复杂、资金投入大、需要使用大量的催化剂，同时因为天然气资源在我国分布不均匀，气体输送成本高，其推广价值和经济效益前景也不被看好；另外，甲醇也是极为重要的有机化工原料，在化工、医药、轻工、纺织及运输等行业都有广泛的应用，其衍生物产品发展前景广阔，比如在化工生产中，甲醇可用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲胺、甲基叔丁基醚(MTBE)、聚乙烯醇(PVA)、硫酸二甲酯、对苯二甲酸二甲酯(DMT)、二甲醚、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲醇等，可见其在化工领域的重要性。但是，目前甲醇的生产都是以天然气为原料，天然气的分布不均匀和资源短缺在很大程度上使甲醇生产成本居高不下，也制约了甲醇工业的发展。

所以，提供一种对乙炔和甲醇两种有机原料低成本、高效益的生产工艺将具有非常重要的意义，事实上，在近20年来，随着科技的不断提升等离子技术很快的被运用于各个行业，煤裂解、煤气化就是其中之一，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，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、能耗低等优点，但是，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。在等离子体煤裂解制乙炔的过程中，会产生多种成分复杂的混合气体比如常见的乙炔、二氧化碳、一氧化碳、乙烯等气体，以及气、固、液三相的综合利用率低、能源浪费严重，因此如何高效利用混合气、提高煤的综合效利将尤为重要。

发明内容

本发明目的在于解决现有技术中乙炔、甲醇生产成本高、经济效益差、工艺复杂、同时对于等离子体法煤快速裂解后气、固、液三相的综合利用率低、能源浪费严重、煤的综合高效低等问题，进而提供了一种对乙炔、甲醇生产成本低、经济效益高以及对等离子体裂解煤所产生气、固、液利用较为彻底、能耗低、工艺设计合理的等离子体裂解煤生产乙炔衍生物和甲醇的方法。

一种等离子体裂解煤生产乙炔衍生物和甲醇的方法，包括如下次序的步骤：等离子裂解煤工段、气固液分离工段、裂解气净化工段、裂解气分离工段、乙炔下游衍生物工段、水煤浆预处理工段，水煤气发生工段、煤气净化处理工段，甲醇合成工段；煤粉经过等离子裂解煤工段后，所得气固液三相混合物进入气固液分离工段被分成两个大系统：气相进入裂解气净化工段，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，其次进入裂解气分离阶段，此工段采用溶剂吸收和变压吸附将乙炔和氢气分别分离出来；之后乙炔进入乙炔下游衍生物工段制得乙炔衍生物；另一系统固液两相经水煤浆预处理工段形成适合气化的水煤浆，进入水煤气发生工段，所得水煤气经煤气净化处理工段处理后送入甲醇合成工段制得到工业甲醇产品。

所述的等离子体裂解煤生产乙炔衍生物和甲醇的方法，裂解煤所产生的气相成分包括：炔烃、烯烃、烷烃、高级烯炔烃、硫化物、氰化物、氢气、惰性气体、碳氧化合物、苯等气体。

所述的等离子体裂解煤生产乙炔衍生物和甲醇的方法，等离子体裂解煤所产生的气相气体体积组分为：炔烃：7％～16％、烯烃：1％～5％、氢气：60～82％、烷烃：0.1％～5％、高级烯炔烃：≤1.5％、硫化物≤0.20％、碳氧化合物：0.1～20％、苯：≤0.1％、惰性气体：0.4～10％、灰分：≤150mg/Nm3，确定物质含量，便于分离提取。

所述的等离子体裂解煤生产乙炔衍生物和甲醇的方法，等离子体裂解煤所产生的裂解气中的乙炔分离提浓采用溶剂吸收法，溶剂可选用的有二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基-1，2吡咯烷酮、丁内酯和液氨等，吸附彻底，经济效益高。

所述的等离子体裂解煤生产乙炔衍生物和甲醇的方法，其裂解气分离工段可采用变压吸附或膜分离工艺和设备将氢气单独分离出来，分离简单容易操作，进一步提高其经济效益。

所述的等离子体裂解煤生产乙炔衍生物和甲醇的方法，等离子体裂解煤所产生的裂解气乙炔和氢气提纯后，乙炔的纯度≥99％，氢气的纯度≥99％，其浓度可随下游工序的要求调节，便于生产下游产品。

所述的等离子体裂解煤生产乙炔衍生物和甲醇的方法，等离子体裂解煤所产生的水煤浆灰熔点在1000～1300℃之间；水煤浆预处理工段，水煤气发生工段、煤气净化处理工段采用成熟的湿法煤气化工艺；甲醇合成装置采用成熟的甲醇合成装置，节约成本，降低了投资的风险。

所述的等离子体裂解煤生产乙炔衍生物和甲醇的方法，水煤浆浓度20％～80％，煤粉粒度为80％～96％，灰熔点1000℃～1300℃，内在水分≤8％，灰分≤13％。

本发明采用等离子裂解煤技术将裂解煤所产生的气固液三相通过现有技术和设备分离开来进而进行化学反应达到生产目的，提高了煤的经济效益和利用率，并且同时达到了生产乙炔及其衍生物和甲醇的目的，提高了经济效益、降低了生产成本，对等离子体裂解煤所产生气、固、液较为彻底、经济效益高、能耗低、工艺生产合理。

具体来讲，本发明大部分设备使用现有装置，大大减少了投资；而且采用了溶剂吸收法分离出的乙炔纯度高，品质好，可完全适用于乙炔下游衍生物的生产，开拓了煤经济利用价值，含碳组分的气体和多余的氢气返回生产系统中循环利用，降低了成本，进一步增加了经济效益；另外，出来的水煤浆只需在水煤浆预处理工段进行适当的配煤、成浆处理即可送入水煤浆气化装置流程短，投资少，并且乙炔衍生物工段、水煤浆气化和甲醇合成工段装置成熟可靠降低了投资的风险，所得产品附加值高，回报率高。

本发明可与现有乙炔衍生物合成工艺组合使用，比如生产聚氯乙烯，维尼纶，聚乙烯醇、乙炔碳黑，也可单独使用生产乙炔、乙烯，也可直接用于生产氯乙烯。水煤浆可用于生产甲醇及其甲醇衍生物，也可用于IGCC发电。

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：等离子裂解煤工段1、气固液分离工段2、裂解气净化工段3、裂解气分离工段4、乙炔下游衍生物工段5、水煤浆预处理工段6、水煤气发生工段7、煤气净化处理工段8、甲醇合成工段9；自等离子裂解煤工段1的三相混合物，在气固液分离工段2中三相分离得到裂解气，裂解气在裂解气净化工段3中去了裂解气中的灰分、氰化氢、硫化氢、二氧化碳、苯、焦油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、一氧化碳和甲烷；裂解气分离工段4首先利用溶剂选择性吸收乙炔，得到产品乙炔气，分离乙炔后的气体进入变压吸附或膜分离装置得到产品氢气、产品乙炔送入乙炔下游衍生物工段5，合成聚氯乙烯，维尼纶，聚乙烯醇或乙炔碳黑等。产品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；另一部分用于水煤浆气化后水煤气中一氧化碳和氢气的比例调节合成甲醇；剩余的氢气当化工原料和燃料出售。在气固液分离工段2中三相分离得到的浓度为20％～80％，煤粉粒度为80％～96％，灰熔点1000℃～1300℃，内在水分≤8％，灰分≤13％的水煤浆送入水煤浆预处理工段6配煤调节后进入水煤气发生工段7得到粗水煤气，粗水煤气主要是一氧化碳、氢气、二氧化碳等，粗水煤气在煤气净化处理工段8后得到适合甲醇合成工段需要的氢气和一氧化碳配比，然后在甲醇合成工段9后得到产品甲醇。

Claims

1.一种等离子体裂解煤生产乙炔衍生物和甲醇的方法，其特征包括如下次序的步骤：等离子裂解煤工段、气固液分离工段、裂解气净化工段、裂解气分离工段、乙炔下游衍生物工段、水煤浆预处理工段，水煤气发生工段、煤气净化处理工段，甲醇合成工段；煤粉经过等离子裂解煤工段后，所得气固液三相混合物进入气固液分离工段被分成两个大系统：气相进入裂解气净化工段，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，其次进入裂解气分离阶段，此工段采用溶剂吸收和变压吸附将乙炔和氢气分别分离出来；之后乙炔进入乙炔下游衍生物工段制得乙炔衍生物；另一系统固液两相经水煤浆预处理工段形成适合气化的水煤浆，进入水煤气发生工段，所得水煤气经煤气净化处理工段处理后送入甲醇合成工段制得到工业甲醇产品。

2.按权利要求1所述的等离子体裂解煤生产乙炔衍生物和甲醇的方法，其特征在于裂解煤所产生的气相成分包括：炔烃、烯烃、烷烃、高级烯炔烃、硫化物、氰化物、氢气、惰性气体、碳氧化合物、苯等气体。

3.按权利要求2所述的等离子体裂解煤生产乙炔衍生物和甲醇的方法，其特征在于等离子体裂解煤所产生的气相气体体积组分为：炔烃：7％～16％、烯烃：1％～5％、氢气：60～82％、烷烃：0.1％～5％、高级烯炔烃：≤1.5％、硫化物≤0.20％、碳氧化合物：0.1～20％、苯：≤0.1％、惰性气体：0.4～10％、灰分：≤150mg/Nm3。

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中的乙炔分离提浓采用溶剂吸收法，溶剂可选用的有二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基-1，2吡咯烷酮、丁内酯和液氨等。

5.按权利要求1或2所述的等离子体裂解煤生产乙炔衍生物和甲醇的方法，其特征在于裂解气分离工段可采用变压吸附或膜分离工艺和设备将氢气单独分离出来。

6.按权利要求5所述的等离子体裂解煤生产乙炔衍生物和甲醇的方法，其特征在于等离子体裂解煤所产生的裂解气乙炔和氢气提纯后，乙炔的纯度≥99％，氢气的纯度≥99％，其浓度可随下游工序的要求调节。

7.按权利要求6所述的等离子体裂解煤生产乙炔衍生物和甲醇的方法，其特征在于等离子体裂解煤所产生的水煤浆灰熔点在1000～1300℃之间；水煤浆预处理工段，水煤气发生工段、煤气净化处理工段采用成熟的湿法煤气化工艺；甲醇合成装置采用成熟的甲醇合成装置。

8.按权利要求7所述的等离子体裂解煤生产乙炔衍生物和甲醇的方法，其特征在于水煤浆浓度20％～80％，煤粉粒度为80％～96％，灰熔点1000℃～1300℃，内在水分≤8％，灰分≤13％。