CN103992200A - 兰炭经电石获取电石气加氢生产乙烯的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种兰炭经电石获取电石气加氢生产乙烯的工艺方法。由煤基或天然气基的合成气生产甲醇或二甲醚生产以乙烯和丙烯为主的低碳烯烃工艺，流程长、工艺复杂、投资大。本发明将兰炭干燥筛分后与石灰粉混合，在密闭电石炉内产出电石，电石炉尾气通过PSA得到氢气；得到的电石与水反应生产电石气；电石气与氢气按比例混合后压缩，进入电石气加氢反应器内在钯系加银助剂催化剂的作用下发生电石气加氢反应，反应后的气体经冷却后通过精馏装置进行净化得到乙烯气体。本发明的乙烯生产工艺可缓解兰炭和电石的供需矛盾，扩大兰炭、电石的工业应用范围，丰富乙烯生产方法，克服当前乙烯生产方法工艺流程长、投资高以及水量需求大的缺点。

Description

兰炭经电石获取电石气加氢生产乙烯的工艺方法
技术领域
    本发明属于煤化工技术领域，具体涉及一种兰炭经电石获取电石气加氢生产乙烯的工艺方法。
背景技术
兰炭又称半焦，是以优质侏罗纪不粘煤和弱粘煤为原料，通过中低温干馏（600～800℃）工艺生产制得的优质焦炭，兰炭产品广泛应用于电石、铁合金、化肥造气、生铁冶炼、高炉喷吹等生产领域和城市居民洁净用煤。在我国兰炭主要消费领域中电石领域消费量占兰炭总消费量的80%以上，其他领域消费量总和不超过20%。目前我国已经形成兰炭产能7000万吨左右，其中陕西4000万吨、新疆2000万吨、内蒙古和宁夏1000万吨。据统计市场对兰炭的需求总量约3700万吨，年平均开工率不足53%。随着“兰炭—电石—聚氯乙烯”产业链中各产业市场低迷程度的加剧、利益倒挂，兰炭产业、电石产业过剩的局面将进一步加强，开拓新的消费市场是兰炭和电石企业的当务之急。电石生产对兰炭各化学成分范围的要求如下表（质量百分数）：
乙烯是重要的大宗化工产品之一，生产主要依靠轻石脑油原料的管式炉水蒸气裂解工艺。由于原油资源的短缺和价格的日益提高，石脑油资源已经越来越显得不足，低碳烯烃的生产成本越来越高。寻找其他方法获取低碳烯烃得到了重视，国内外正积极开发原料来源更丰富的乙烯生产路线，其中由煤基或天然气基的合成气生产甲醇或二甲醚生产以乙烯和丙烯为主的低碳烯烃工艺目前主要有美国U0P公司的MT0技术、美国ExxonMobil公司的MT0技术 、德国LurgiMTP工艺和中国科学院大连化物所的DMTO技术。但是以上工艺技术流程长、工艺复杂、投资大，尤其对于水的需求大，导致中小企业和缺水的区域无法进行。
发明内容
本发明的目的是提供一种兰炭经电石获取电石气加氢生产乙烯的工艺方法，能有效克服当前石油法制乙烯和煤基甲醇制乙烯工艺流程长、投资高、水量需求大的缺点。
本发明所采用的技术方案是：
兰炭经电石获取电石气加氢生产乙烯的工艺方法，其特征在于：
由以下步骤实现：
步骤一：采用密闭电石炉生产工艺生产电石：
兰炭经过干燥和筛分，使兰炭水分量降至质量分数1%、颗粒粒径控制在5-25mm；与石灰粉以质量比为0.65:1的比例混合，进入密闭电石炉内进行反应，出电石炉的电石经过冷却、净化后备用；电石炉尾气通过变压吸附得到氢气，剩余气体返回密闭电石炉作燃料；
步骤二：电石气获取：
将步骤一得到的电石与水以质量比为4.2-4.8：1的比例在电石发生器内混合进行水合反应生产电石气，所得粗电石气通过冷却净化，使得电石气中的总硫量降至0.1ppm、总磷量降至0.1ppm、总砷量降至0.1ppm，备用；
步骤三：电石气加氢：
步骤二得到的电石气与步骤一得到的氢气，通过计量控制氢/炔体积比为（2-7）：1混合后，经过往复式压缩机或离心式压缩机压缩至1-4Mpa，经过换热使得混合气体的温度在50-250℃范围内，进入电石气加氢反应器内在钯系加银助剂催化剂的作用下发生电石气加氢反应，反应后的气体经冷却后通过精馏装置进行净化得到乙烯气体。
步骤三中的电石气加氢反应器为固定床反应器，由多段床层构成，并且各段之间设置冷却系统和氢气补给，反应产生的热量通过蒸汽发生系统产生蒸汽进行回收利用。
步骤三中，钯系加银助剂催化剂为Pd/Al2O3-Ag。
本发明具有以下优点：
通过本发明提供的兰炭经电石获取电石气加氢生产乙烯工艺，可以缓解兰炭和电石供需矛盾，扩大兰炭、电石的工业应用范围，丰富乙烯生产方法，克服了当前乙烯生产方法如石油法乙烯和煤基甲醇制乙烯的工艺流程长、投资高以及水量需求大的缺点，同时延伸了产品产业链、提高了企业产品附加值，增加了企业效益。 
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
本发明所涉及的兰炭经电石获取电石气加氢生产乙烯的工艺方法，由以下步骤实现：
步骤一：采用密闭电石炉生产工艺生产电石：
兰炭经过干燥和筛分，使兰炭水分量降至质量分数1%、颗粒粒径控制在5-25mm；与石灰粉以质量比为0.65:1的比例混合，进入密闭电石炉内进行反应，出电石炉的电石经过冷却、净化后备用；电石炉尾气通过变压吸附（PSA）得到氢气，剩余气体返回密闭电石炉作燃料；
步骤二：电石气获取：
将步骤一得到的电石与水以质量比为4.2-4.8：1的比例在电石发生器内混合进行水合反应生产电石气，所得粗电石气通过冷却净化，使得电石气中的总硫量降至0.1ppm、总磷量降至0.1ppm、总砷量降至0.1ppm，备用；
步骤三：电石气加氢：
步骤二得到的电石气与步骤一得到的氢气，通过计量控制氢/炔体积比为（2-7）：1混合后，经过往复式压缩机或离心式压缩机压缩至1-4Mpa，经过换热使得混合气体的温度在50-250℃范围内，进入电石气加氢反应器内在钯系加银助剂催化剂Pd/Al2O3-Ag的作用下发生电石气加氢反应，反应后的气体经冷却后通过精馏装置进行净化得到乙烯气体。
步骤三中的电石气加氢反应器为固定床反应器，由多段床层构成，并且各段之间设置冷却系统和氢气补给，反应产生的热量通过蒸汽发生系统产生蒸汽进行回收利用。
实施例1：
本实施例的原料兰炭主要组成具体见下表：（兰炭 4000kg/h，温度 40℃）
步骤一：采用密闭电石炉生产工艺生产电石：
兰炭经过干燥和筛分，使兰炭水分量降至质量分数1%、颗粒粒径控制在5-10mm；与石灰粉以质量比为0.65:1的比例混合，进入密闭电石炉内进行反应，出电石炉的电石经过冷却、净化后备用；电石炉尾气通过变压吸附（PSA）得到氢气，剩余气体返回密闭电石炉作燃料；获得电石5714.286kg/h。
步骤二：电石气获取：
将步骤一得到的电石与水以质量比为4.2-4.8：1的比例在电石发生器内混合进行水合反应生产电石气，所得粗电石气通过冷却净化，使得电石气中的总硫量降至0.1ppm、总磷量降至0.1ppm、总砷量降至0.1ppm，备用；获得电石气1991.04kg/h。
步骤三：电石气加氢：
步骤二得到的电石气与步骤一得到的氢气，通过计量控制氢/炔体积比为2：1混合后，经过往复式压缩机或离心式压缩机压缩至1Mpa，经过换热使得混合气体的温度在50℃范围内，进入电石气加氢反应器内在钯系加银助剂催化剂Pd/Al2O3-Ag的作用下发生电石气加氢反应，反应后的气体经冷却后通过精馏装置进行净化得到乙烯气体。获得乙烯气体2190.144kg/h。
步骤三中的电石气加氢反应器为固定床反应器，由多段床层构成，并且各段之间设置冷却系统和氢气补给，反应产生的热量通过蒸汽发生系统产生蒸汽进行回收利用。
实施例2：
本实施例的原料兰炭主要组成具体见下表：（兰炭 4000kg/h，温度 40℃）
步骤一：采用密闭电石炉生产工艺生产电石：
兰炭经过干燥和筛分，使兰炭水分量降至质量分数1%、颗粒粒径控制在10-20mm；与石灰粉以质量比为0.65:1的比例混合，进入密闭电石炉内进行反应，出电石炉的电石经过冷却、净化后备用；电石炉尾气通过变压吸附（PSA）得到氢气，剩余气体返回密闭电石炉作燃料；获得电石6153.846kg/h。
步骤二：电石气获取：
将步骤一得到的电石与水以质量比为4.2-4.8：1的比例在电石发生器内混合进行水合反应生产电石气，所得粗电石气通过冷却净化，使得电石气中的总硫量降至0.1ppm、总磷量降至0.1ppm、总砷量降至0.1ppm，备用；获得电石气2144.197kg/h。
步骤三：电石气加氢：
步骤二得到的电石气与步骤一得到的氢气，通过计量控制氢/炔体积比为5：1混合后，经过往复式压缩机或离心式压缩机压缩至2Mpa，经过换热使得混合气体的温度在150℃范围内，进入电石气加氢反应器内在钯系加银助剂催化剂Pd/Al2O3-Ag的作用下发生电石气加氢反应，反应后的气体经冷却后通过精馏装置进行净化得到乙烯气体。获得乙烯气体2358.6167kg/h。
步骤三中的电石气加氢反应器为固定床反应器，由多段床层构成，并且各段之间设置冷却系统和氢气补给，反应产生的热量通过蒸汽发生系统产生蒸汽进行回收利用。
实施例3：
本实施例的原料兰炭主要组成具体见下表：（兰炭 4000kg/h，温度 40℃）
步骤一：采用密闭电石炉生产工艺生产电石：
兰炭经过干燥和筛分，使兰炭水分量降至质量分数1%、颗粒粒径控制在20-25mm；与石灰粉以质量比为0.65:1的比例混合，进入密闭电石炉内进行反应，出电石炉的电石经过冷却、净化后备用；电石炉尾气通过变压吸附（PSA）得到氢气，剩余气体返回密闭电石炉作燃料；获得电石6666.667kg/h。
步骤二：电石气获取：
将步骤一得到的电石与水以质量比为4.2-4.8：1的比例在电石发生器内混合进行水合反应生产电石气，所得粗电石气通过冷却净化，使得电石气中的总硫量降至0.1ppm、总磷量降至0.1ppm、总砷量降至0.1ppm，备用；获得电石气2322.882kg/h。
步骤三：电石气加氢：
步骤二得到的电石气与步骤一得到的氢气，通过计量控制氢/炔体积比为7：1混合后，经过往复式压缩机或离心式压缩机压缩至4Mpa，经过换热使得混合气体的温度在250℃范围内，进入电石气加氢反应器内在钯系加银助剂催化剂Pd/Al2O3-Ag的作用下发生电石气加氢反应，反应后的气体经冷却后通过精馏装置进行净化得到乙烯气体。获得乙烯气体2555.17kg/h。
步骤三中的电石气加氢反应器为固定床反应器，由多段床层构成，并且各段之间设置冷却系统和氢气补给，反应产生的热量通过蒸汽发生系统产生蒸汽进行回收利用。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (3)

1.兰炭经电石获取电石气加氢生产乙烯的工艺方法，其特征在于：
由以下步骤实现：
步骤一：采用密闭电石炉生产工艺生产电石：
兰炭经过干燥和筛分，使兰炭水分量降至质量分数1%、颗粒粒径控制在5-25mm；与石灰粉以质量比为0.65:1的比例混合，进入密闭电石炉内进行反应，出电石炉的电石经过冷却、净化后备用；电石炉尾气通过变压吸附得到氢气，剩余气体返回密闭电石炉作燃料；
步骤二：电石气获取：
将步骤一得到的电石与水以质量比为4.2-4.8：1的比例在电石发生器内混合进行水合反应生产电石气，所得粗电石气通过冷却净化，使得电石气中的总硫量降至0.1ppm、总磷量降至0.1ppm、总砷量降至0.1ppm，备用；
步骤三：电石气加氢：
步骤二得到的电石气与步骤一得到的氢气，通过计量控制氢/炔体积比为（2-7）：1混合后，经过往复式压缩机或离心式压缩机压缩至1-4Mpa，经过换热使得混合气体的温度在50-250℃范围内，进入电石气加氢反应器内在钯系加银助剂催化剂的作用下发生电石气加氢反应，反应后的气体经冷却后通过精馏装置进行净化得到乙烯气体。
2.根据权利要求1所述的兰炭经电石获取电石气加氢生产乙烯的工艺方法，其特征在于：
步骤三中的电石气加氢反应器为固定床反应器，由多段床层构成，并且各段之间设置冷却系统和氢气补给，反应产生的热量通过蒸汽发生系统产生蒸汽进行回收利用。
3.根据权利要求2所述的兰炭经电石获取电石气加氢生产乙烯的工艺方法，其特征在于：
步骤三中，钯系加银助剂催化剂为Pd/Al2O3-Ag。
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