CN103483120A

CN103483120A - 一种利用焦炉气和电石炉尾气制备烯烃的方法

Info

Publication number: CN103483120A
Application number: CN201310372861.8A
Authority: CN
Inventors: 李国明; 杨晓丽; 陈磊
Original assignee: Ningxia Baota Petrochemical Technology Industry Development Co Ltd
Current assignee: Pagoda International Petrochemical Engineering Technology Co Ltd
Priority date: 2013-08-23
Filing date: 2013-08-23
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2033-08-23
Also published as: CN103483120B

Abstract

本发明涉及一种利用焦炉气和电石炉尾气制备烯烃的方法，该方法工艺步骤为：将净化后的焦炉气和净化后的电石炉尾气按照CO/H₂摩尔比为1:1~1.2的比例混合，加热后送入反应器中进行催化反应，反应后的气液混合物经降温、汽油分馏塔分离出汽油、碱洗脱去CO₂后，依次通过C3分离塔和C2分馏塔获得丙烯和乙烯。本发明将焦炉气和电石炉尾气同时利用生产烯烃，将废气变为附加值高的烯烃产品，变废为宝，既实现了废旧资源的再利用，节约了能源，减少了环境污染，同时增加了产品附加值，对提高企业经济效益有巨大意义。

Description

一种利用焦炉气和电石炉尾气制备烯烃的方法

技术领域

本发明涉及煤化工尾气利用技术领域，特别是涉及一种利用焦炉气和电石炉尾气制备烯烃的方法。

背景技术

焦炉气和电石炉尾气是煤化工工业生产中常见的尾气。

焦炉气是煤在炼焦炉中经过高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所产生的一种可燃性气体，是炼焦工业的副产品。一般每吨干煤可生产焦炉气300～350m³。其主要成分为氢气（55～60%）和甲烷（23～27%）。由于焦炉煤气中H₂含量高，是重要的氢资源提供者。利用焦炉气制氢气将是未来焦炉气资源化利用的新途径。

电石炉尾气是电石生产过程中产生的尾气。电石炉尾气主要成分是CO，大约占80%左右。每生产1吨电石，产生400～600 m³电石炉尾气。目前电石炉尾气的利用，主要是以电石炉尾气作为化工原料生产高附加值的化工产品，如生产甲醇、合成氨、醋酸等化工产品。

一直以来，焦炉气和电石炉尾气，都是采用炉气直排或点火炬的方式进行处置，不仅浪费了大量能源，也造成环境污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种充分利用废物资源，从而实现资源再利用，节约能源，降低生产成本，提高经济效益，拓宽烯烃生产原料来源的利用焦炉气和电石炉尾气制备烯烃的方法。

为实现上述发明目的所采取的技术方案为：

一种利用焦炉气和电石炉尾气制备烯烃的方法，其特征在于其工艺步骤为：将净化后的焦炉气和净化后的电石炉尾气按照CO/H₂摩尔比为1:1~1.2的比例混合，加热后送入反应器中进行催化反应，反应后的气液混合物经降温、汽油分馏塔分离出汽油、碱洗脱去CO₂后，依次通过C3分离塔和C2分馏塔获得丙烯和乙烯。

所述净化后的焦炉气中H₂含量65~72%，CH₄含量27~30%，CO含量7~9%。

所述净化后的焦炉气的获得过程为：将从炼焦工段来的粗煤气经过除尘、除焦、除萘、脱氨、除苯和脱硫后获得，具体过程为：

（1）从炼焦工段来的粗煤气经除尘后再经气液分离器（约80~85℃），在这里煤气与焦油、氨水得到分离，氨水进循环氨水槽，焦油进焦油槽贮存。粗煤气进冷却器冷至20~22℃，入电捕焦油器捕集焦油雾滴。

（2）粗煤气通过由数个活性炭吸附塔组成的吸附装置除去煤气中的萘，在常温下粗煤气中的萘被活性炭吸附，当吸附达到饱和后可切换到再生操作。

（3）除焦、除萘后的粗煤气进入离心式风机加压后，经煤气预热器预热后进入喷淋式硫铵饱和器，在这里将粗煤气中的氨含量脱至20~25mg/Nm³以下，再经饱和器内的除酸器分离酸雾后送至洗脱苯工段，饱和器母液中的硫铵结晶经离心机分离、干燥后作为产品出售。

（4）来自脱氨后的粗煤气，由下而上经过洗苯塔填料层与塔顶喷淋的循环洗油逆流接触，煤气中的苯被洗油吸收，再经过捕雾器脱除雾滴后送往脱硫工段。洗苯塔底流出的粗苯混合物送脱苯塔分离后入粗苯储槽。

（5）来自洗苯塔以煤气自下而上与脱硫塔上部的碳酸钾及烧碱液逆流接触，煤气中的H₂S、HCN等酸性气体被以上碱液吸收，使煤气中的H₂S含量≤50~100mg/m³，吸收H₂S、HCN的富液，通过真空解吸，其酸性气体送往制酸系统。

（6）经上述工艺净化后的煤气其组分中，H₂含量65~72%，CH₄含量27~30%，CO含量7~9%，其它组分1~3%，该煤气组分可作为制烯烃的H₂来源。

所述净化后的电石炉尾气中CO含量75~85%。

所述净化后的电石炉尾气的获得过程为：将电石炉尾气经降温，除尘，除焦油和脱硫处理后获得，具体过程为：电石炉尾气经空气冷却器降温至250~260℃，再经引风机引入除尘冷却器继续降温至40~50℃后，经罗茨风机升压然后进入CO气柜除尘。从气柜出来的电石炉尾气进入静电除焦器，除去尾气中夹带的煤焦油。然后经罗茨风机升压到250mmHg左右，进入降温塔，温度降到30~35℃。然后进入脱硫塔脱硫，脱硫采用氨水液相催化法，净化后电石炉尾气硫含量＜5.0mg/m³，CO含量达到75~85%左右。

所述混合后的焦炉气和电石炉尾气混合气体加热至290~310℃后送入反应器。

所述催化反应条件为：反应温度为260~360℃，反应压力控制在2.5~3.0MPa，体积空速为2500~2800h^-1，反应催化剂为纳米级复合型铁、锰或铜基催化剂。

所述反应器中分布5-10层催化剂床层。

所述气液混合物降温80~100℃后送入汽油分馏塔。

本发明所采用的纳米级复合型铁、锰或铜基催化剂，对乙烯和丙烯单程选择性为60~65%，CO转化率达98%以上，每100kg该催化剂可产生烯烃120kg，同时副产高品质无硫汽油25~30kg，产物丙烯含量60~70%，乙烯含量20~25%。

本发明将焦炉气和电石炉尾气同时利用生产烯烃，将废气变为附加值高的烯烃产品，变废为宝，既实现了废旧资源的再利用，节约了能源，减少了环境污染，同时增加了产品附加值，对提高企业经济效益有巨大意义。

本发明适用于在同一个生产场所，既有电石产品又有炼焦产品的企业，同时解决了H₂和CO的来源使两者有机结合起来做到资源充分利用、节能增效的效果。

附图说明

图1 焦炉气净化工艺流程；

图2 电石炉尾气净化工艺流程；

图3 焦炉气与电石炉尾气直接合成烯烃工艺流程。

图中个编号代表的意义如下：

1粗煤气 2硫酸铵 3酸雾 4循环洗油 5焦油 6碳酸钾、烧碱液 7酸性气 8净化焦炉气 9电石炉尾气 10煤焦油 11净化电石炉尾气 12汽油 13CO₂ 14丙烯 15乙烷等其他产物 16乙烯。

1-1除尘器 1-2气液分离器 1-3焦油槽 1-4循环氨水槽 1-5冷却器 1-6电捕焦油器 1-7吸附塔 1-8离心式风机 1-9煤气预热器 1-10喷淋式硫酸铵饱和器 1-11离心机 1-12干燥机 1-13洗苯塔 1-14脱苯塔 1-15粗苯储槽 1-16捕雾器 1-17脱硫塔 2-1空气冷却器 2-2引风机 2-3除尘冷却器 2-4罗茨风机 2-5CO气柜 2-6静电除焦器 2-7罗茨风机 2-8降温塔2-9脱硫塔 3-1压缩机 3-2稳压罐 3-3加热器 3-4反应器 3-5冷却器 3-6分馏塔 3-7碱洗塔 3-8C3分离塔 3-9C2分离塔。

具体实施方式

结合附图，对本发明的技术方案进一步说明。

焦炉气的净化过程为：

（1）从炼焦工段来的粗煤气1经除尘器1-1除尘后再经气液分离器1-2（约80~85℃），在这里煤气与焦油、氨水得到分离，氨水进循环氨水槽1-4，焦油5进焦油槽1-3贮存。粗煤气进冷却器1-5冷至20~22℃，入电捕焦油器1-6捕集焦油雾滴，回收至焦油槽1-3。

（2）粗煤气通过由数个活性炭吸附塔1-7组成的吸附装置除去煤气中的萘，在常温下粗煤气中的萘被活性炭吸附，当吸附达到饱和后可切换到再生操作，如10台吸附塔至少1~2台处于再生状态，其它8~9台处在工作状态。

（3）除焦、除萘后的粗煤气进入离心式风机1-8加压后，经煤气预热器1-9预热后进入喷淋式硫铵饱和器1-10，在这里将粗煤气中的氨含量脱至20~25mg/Nm³以下，再经饱和器内的除酸器分离酸雾3后送至洗脱苯工段，饱和器母液中的结晶经离心机1-11分离、干燥机1-12干燥后作为硫酸铵2产品出售。

（4）来自脱氨后的粗煤气，由下而上经过洗苯塔1-13填料层与塔顶喷淋的循环洗油4逆流接触，煤气中的苯被洗油吸收，煤气再经过捕雾器1-16脱除雾滴后送往脱硫工段。洗苯塔底流出的粗苯混合物送脱苯塔1-14分离后入粗苯储槽1-15。

（5）来自捕雾器1-16的煤气自下而上与脱硫塔1-17上部的碳酸钾及烧碱液6逆流接触，煤气中的H₂S、HCN等酸性气体被以上碱液吸收，使煤气中的H₂S含量≤50~100mg/m³，吸收H₂S、HCN的富液，通过真空解吸，其酸性气体7送往制酸系统。

（6）经上述工艺净化后的煤气8组分中，H₂含量65~72%，CH₄含量27~30%，CO含量7~9%，其它组分1~3%，该煤气组分可作为制烯烃的H₂来源。

电石炉尾气的净化处理过程为：

电石炉尾气9经空气冷却器2-1降温至250~260℃，再经引风机2-2引入除尘冷却器2-3经过除尘并继续降温至40~50℃后，经罗茨风机2-4升压然后进入CO气柜2-5除尘。从气柜出来的电石炉尾气进入静电除焦器2-6，除去尾气中夹带的煤焦油10。然后经罗茨风机2-7升压到250mmHg左右，进入降温塔2-8，温度降到30~35℃。然后进入脱硫塔2-9脱硫，脱硫采用氨水液相催化法，净化后电石炉尾气硫含量＜5.0mg/m³，CO含量达到75~85%左右。

净化后的焦炉气和电石炉尾气分别作为制烯烃的H₂和CO原料。

净化后的电石炉尾气11与净化后的焦炉气8通过流量计配制成CO/H₂摩尔比为1:1.1~1.5的混合气体，经压缩机3-1输送至稳压罐3-2中。从稳压罐3-2出来的电石炉尾气经加热器3-3加热到290~310℃左右，进入反应器3-4，反应器材质为16MnR，尺寸可根据催化剂装填量决定其直径和高度，反应催化剂选用纳米级复合型铁、锰、铜基催化剂，该催化剂对乙烯和丙烯的单程选择性为60~65%，CO转化率为98%以上，每100kg该催化剂可产生烯烃120kg以上，同时副产高品质无硫汽油25~30kg。反应器内设有5或5个以上的催化剂床层（一般为5-10层），以保证反应原料与催化剂充分接触，反应温度260~360℃，反应压力2.5~3.0MPa，空速2500~2800h^-1。

（3）从反应器3-4出来的气液混合物通过冷却器3-5冷却至80~100℃，进入汽油分馏塔3-6，塔顶出烯烃、CO₂和一些C3、C4烷烃组分，塔底出高品质无硫汽油产品12。塔顶出的混合物经碱洗塔3-7除去CO₂13，然后送入C3分离塔3-8，塔底分离出丙烯14；塔顶馏出物再进入C2分馏塔3-9塔顶分离出乙烯16。丙烯14和乙烯16产品分别通过冷冻压缩机进入储罐。乙烯、丙烯产品收率均达90~95%。

Claims

1.一种利用焦炉气和电石炉尾气制备烯烃的方法，其特征在于其工艺步骤为：将净化后的焦炉气和净化后的电石炉尾气按照CO/H₂摩尔比为1:1~1.2的比例混合，加热后送入反应器中进行催化反应，反应后的气液混合物经降温、汽油分馏塔分离出汽油、碱洗脱去CO₂后，依次通过C3分离塔和C2分馏塔获得丙烯和乙烯。

2.按照权利要求1所述的利用焦炉气和电石炉尾气制备烯烃的方法，其特征在于所述净化后的焦炉气中H₂含量65~72%，CH₄含量27~30%，CO含量7~9%。

3.按照权利要求1或2所述的利用焦炉气和电石炉尾气制备烯烃的方法，其特征在于所述净化后的焦炉气的获得过程为：将从炼焦工段来的粗煤气经过除尘、除焦、除萘、脱氨、除苯和脱硫后获得。

4.按照权利要求1所述的利用焦炉气和电石炉尾气制备烯烃的方法，其特征在于所述净化后的电石炉尾气中CO含量75~85%。

5.按照权利要求1或4所述的利用焦炉气和电石炉尾气制备烯烃的方法，其特征在于所述净化后的电石炉尾气的获得过程为：将电石炉尾气经降温，除尘，除焦油和脱硫处理后获得。

6.按照权利要求1所述的利用电石炉尾气制备烯烃的方法，其特征在于所述混合后的焦炉气和电石炉尾气混合气体加热至290~310℃后送入反应器。

7.按照权利要求1所述的利用电石炉尾气制备烯烃的方法，其特征在于所述催化反应条件为：反应温度为260~360℃，反应压力控制在2.5~3.0MPa，体积空速为2500~2800h^-1，反应催化剂为纳米级复合型铁、锰或铜基催化剂。

8.按照权利要求1或7所述的利用电石炉尾气制备烯烃的方法，其特征在于所述反应器中分布5-10层催化剂床层。

9.按照权利要求1所述的利用电石炉尾气制备烯烃的方法，其特征在于所述气液混合物降温80~100℃后送入汽油分馏塔。