CN104803819B - 一种利用粉煤制取乙烯的方法及系统 - Google Patents
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- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
本发明属于煤化工领域，提出一种利用粉煤制取乙烯的方法，包括步骤：1)热解提质，2)变压吸附提氢，3)冶炼生产电石，4)CO变换脱碳制氢，5)乙炔发生，6)乙炔加氢反应，7)深冷分离，获得乙烯和其他烃类产品。本发明使用价格低廉的中低阶粉状原煤，替代价格高昂的块状焦碳、兰炭、无烟煤等优质资源作为生产电石的原料，工艺能耗低，热解过程中获得高附加值的焦油和热解气副产物，提高工艺整体经济性；热解后的热解固体产物采用热送工艺，充分利用其显热，降低电石炉电耗；利用热解气体产物变压吸附得到的氢气和电石炉尾气变换后得到的氢气用于乙炔加氢反应，电石炉的另一产物和CO2反应生成纳米碳酸钙，减少了环境污染。
Description
技术领域
本发明属于煤化工领域，具体涉及一种用粉煤制取乙烯的方法及系统。
背景技术
乙烯是石油化学工业的一种主要原料，巨大的需求量进一步巩固了其重要性。2015-2020年世界乙烯产能增速将提高至4.1％左右，需求增速则提高到4.0％，需求和产能增速相当，装置开工率相当。2015年国内乙烯总产能将达到2200万t/a左右，2020年国内乙烯产能进一步增加到3250万t/a，预计到2020年国内乙烯消费量为4800万吨，需求大于产能，这对于石油储备并不丰富的我国来说形成了严重的战略威胁。因此，寻求另一种新的来源和工艺方法制备大宗基础有机化工原料-乙烯，在工业生产领域替代石油作为原料，能够很大程度上缓解我国对于石油的依赖性。国内外正积极开发原料来源更丰富的乙烯生产路线，其中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，但是上述工艺技术流程长、工艺复杂、投资大，尤其是对于水的需求大导致在缺水的区域无法进行。
我国煤炭资源储量丰富，低阶煤占我国已探明储量的55％，其中褐煤占总量的13％，长焰煤、弱黏煤、不黏煤等低变质烟煤占总量的42％。低阶煤具有碳含量低，水分高，挥发分高，易粉化自燃，浸水、落下强度差等特点，不适宜远距离输送，限制了低阶煤的直接利用，制约了其液化、气化和干馏等转化利用。若将低阶煤热解提质后可得到优质的半焦、煤焦油和煤气等多种煤基产品，提高了低阶煤的可靠性和利用率，具有工艺简单，建设投资少，生产成本低，产品可综合利用等特点。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本发明提供一种利用粉煤制乙烯的工艺，该工艺以廉价的粉煤为制电石的碳素原料，以粉煤热解提质中热解气经变压吸附(PSA)得到的氢气和电石炉尾气经变换产生的氢气作为乙炔加氢制乙烯的氢源，电石炉尾气经变换反应产生的CO2与电石渣发生碳化学反应，制成纳米碳酸钙。
本发明还提出一种利用粉煤制取乙烯的系统。
实现本发明目的技术方案为：
一种利用粉煤制取乙烯的方法，包括步骤：
1)热解提质
将粉煤和生石灰粉料充分混合、成型，将得到的成型固体原料进行热解处理，得到热解气体产物和热解固体产物；
2)变压吸附提氢
所述热解气体产物经气液分离得到焦油，气相经变压吸附获得氢气；
3)冶炼生产电石
将经过热解后的热解固体产物直接热送至电石炉，使热解固体产物在电石炉中进行冶炼处理，获得液态电石；
电石炉中生成尾气的反应为：
3C+CaO→CaC2+CO (1)
4)CO变换、脱碳制氢
电石炉尾气中的CO与蒸汽经过CO变换，CO变换后的产物经脱碳、冷却分离后得到氢气；
CO变换产生CO2的反应为：
CO+H2O→CO2+H2 (2)
5)乙炔发生
冷却步骤3)所得液态电石，冷却后的电石与水进行反应，产生乙炔气，并排出电石渣，反应生成的乙炔气送入乙炔加氢反应工序；
6)乙炔加氢反应
粉煤的热解气体产物经步骤2)变压吸附提氢后的氢气与步骤3)电石炉尾气经CO变换后产生的氢气混合，再与乙炔以3～10:1的体积比例混合进入乙炔加氢反应工序的浆态床反应器，进行乙炔选择性催化加氢反应；
7)深冷分离
对乙炔加氢反应的产物进行深冷分离，采用压缩和深度冷却方法进行分离得到产物乙烯。
其中，所述粉煤为低阶粉煤，选自长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、贫煤、瘦煤中的一种或多种，经破碎和筛分至3～5mm，之后磨至150μm以下，所述生石灰粉料为经过破碎和筛分至3～5mm、再磨至150μm以下的粉末状生石灰。
其中，步骤1)中粉煤和生石灰粉料按照质量比(1-1.2):1进行混合。
步骤1)中，成型固体原料送在800～900℃的热解过程中，粉煤与生石灰通过热解处理，脱除了粉煤中的部分硫和汞等有害元素，而且热解过程中能副产大量的焦油和热解煤气。热解煤气经PSA提氢后用于乙炔加氢反应，提氢后的热解煤气作为热解装置的燃料，极大提高了整体工艺的经济性；热解后的～800℃原料棒经过与电石炉连接的导管直接热送至电石炉内，充分利用热解的原料棒的显热，提高工艺整体热效率，并降低电石炉电耗。
步骤2)中，每个吸附器内装填有吸附材料，其中一台吸附器通过热解煤气时，热解煤气中的杂质组分被吸附剂吸附而获得高纯度的氢气，氢气纯度≥99.99％，同时其它吸附器处于吸附床再生的不同阶段，各台吸附器定时切换，交替吸附和再生，使热解煤气不断输入，产品氢气不断输出。
其中，步骤1)中的热解温度是800～900℃。步骤3)中将经过热解后热解固体产物温度为600～800℃，步骤3)所述电石炉中的冶炼温度是1600～2000℃。
其中，步骤2)中变压吸附提氢后的气相残余作为燃料为热解处理提供热量。
其中，步骤4)中，电石炉尾气首先经过净化，再与蒸汽混合，所述电石炉尾气与蒸汽混合的体积比为(1.2～3):1，在240～300℃温度下发生CO变换反应，所述净化包括：电石炉尾气被压缩到后通过过滤器和脱硫槽，除去电石炉尾气中的萘、焦油类杂质，并将总硫脱至0.02ppm；脱碳后所述氢气中二氧化碳含量低于10ppm。
其中，步骤5)中，将所述电石破碎为粒度80～350mm，(可控制小于80mm的电石不超过总质量的5％)，送入乙炔发生器与水进行反应，反应生成的乙炔气经冷却、净化脱除乙炔气中磷化氢，硫化氢后，再除去乙炔气中的酸雾，净化后的乙炔气中气中磷化氢含量低于0.1ppm、硫化氢含量低于0.1ppm、砷化氢含量低于0.1ppm和水的含量低于80ppm。
其中，所述步骤4)中脱碳塔内醇胺溶液为MDEA、二异丙醇胺(DIPA)、MDEA、MEA的混合物、加入烷基醇胺和硼酸盐的碳酸钾溶液或是环丁砜与二异丙醇胺的混合物中的一种或多种。
进一步地，所述步骤4)中脱碳塔内醇胺溶液反应后，从脱碳塔底部进入再生塔在105～110℃进行再生，再生后的醇胺溶液经换热、冷却后进入脱碳塔内循环使用。
进一步地，步骤5)产生的电石渣用水洗涤，再使渣、水分离，分离后的电石渣与电石炉尾气变换产生的CO2碳化反应生成碳酸钙，碳酸钙经表面改性、脱水、干燥后得到50～100nm的纺锤状的纳米碳酸钙。
所述步骤5)中反应生成的乙炔气经洗涤冷却后进入清净塔用0.11％～0.12％次氯酸钠溶液喷淋清洗，然后进入碱中和塔，碱中和塔中喷淋10％～14％的NaOH溶液，然后乙炔气被增压和冷凝，送入乙炔加氢反应工序。
其中，步骤5)产生的电石渣用水洗涤，然后用板框式压滤机挤压，使渣、水分离(分离后的水流回回水池中作为生产用水)，分离后的电石渣与电石炉尾气变换产生的CO2反应生成纳米碳酸钙。
其中，步骤5)产生的电石渣将电石渣经洗涤、粗筛、除去机械杂质后过滤、干燥筛分至125μm以下之后在1050℃煅烧，煅烧过的电石渣冷却后加入水，水与氧化钙的质量比为20～40:1，得到氢氧化钙浆液，之后在氢氧化钙溶液中通入步骤4)电石炉尾气变换后产生的CO2进行碳化得到碳酸钙溶液，碳酸钙溶液经十二烷基磺酸钠表面改性、脱水、干燥后得到粒径为50～100nm的纺锤状的纳米碳酸钙。
优选地，步骤6)的乙炔加氢反应中，所述催化剂采用钯为主活性组分、银和钌为助剂、三氧化二铝为载体的催化剂，反应压力为0.2～1.5MPa，反应温度为140～220℃。
步骤6)乙炔加氢反应工序采用浆态床作为反应器，反应过程中通过控制反应的温度为140～220℃。
其中，所述步骤7)中，乙烯精馏塔底部的液相产品进入脱丙烷塔，脱丙烷塔气相产品进入丙烯精馏塔得到丙烯产品，液相产品进入脱丁烷塔，脱丁烷塔气相产品进入反丁烯精馏塔，塔顶得到反丁烯产品，液相产品为混合的C5等产品。
一种利用粉煤制取乙烯的系统，包括热解提质单元、变压吸附提氢单元、冶炼生产电石单元、CO变换脱碳制氢单元、乙炔发生单元，乙炔加氢反应单元、以及深冷分离单元；
所述热解提质单元包括热解装置，所述热解装置设置有热解气出口和出料口，所述热解气出口连接所述变压吸附提氢单元；
所述变压吸附提氢单元设置有氢气出口；
所述冶炼生产电石单元包括电石炉，所述电石炉设置有进料口和尾气出口，所述电石炉的进料口与所述热解提质单元的出料口连接；
CO变换脱碳制氢单元设有进气口、氢气出口和CO2出口，所述CO变换脱碳制氢单元的进气口与所述电石炉的尾气出口相连，所述CO变换脱碳制氢单元的进气口还连接有蒸汽管道；
所述乙炔加氢反应单元包括浆态床反应器，所述浆态床反应器设置有乙炔进口、气体产物出口，所述变压吸附提氢单元的氢气出口和所述CO变换脱碳制氢单元的氢气出口均连接进入浆态床反应器的氢气管路；所述浆态床反应器的乙炔进口连接所述乙炔发生单元；所述气体产物出口连接所述深冷分离单元；
所述乙炔发生单元设置有电石渣出口。
进一步地，所述系统还包括电石渣碳化单元，所述乙炔发生器的电石渣出口连接所述电石渣碳化单元，所述CO变换脱碳制氢单元的CO2出口连接所述电石渣碳化单元。
进一步地，所述热解装置设置有燃料进口，所述变压吸附提氢单元的气相残余出口与所述热解装置的燃料进口相连。
本发明的有益效果在于：
粉煤制乙烯工艺不仅提供一种新型的粉煤制备乙烯工艺，拓展煤化工路线，为进一步发展乙烯下游精细化工产品提供一条技术路线，同时也为石脑油制乙烯中乙炔除杂的过程提供一种高效的方法；使用价格低廉的粉状原煤，替代价格高昂的块状焦碳、兰炭、无烟煤等优质资源，作为生产电石的碳素原料，工艺能耗低，而且热解过程中获得高附加值的焦油和热解气副产物，有效提高工艺整体经济性；热解后的固体产物采用热送工艺，充分利用其显热，提高工艺整体热效率，并降低电石炉电耗；充分利用热解气体产物变压吸附得到的氢气和电石炉尾气变换后得到的氢气用于乙炔加氢反应，通过控制原料粉煤和生石灰粉料的配比，保证了所述氢气与电石法生产的乙炔的体积比，完全无需外供氢气；电石炉尾气变换后的另一产物CO2与电石制乙炔的固废物电石渣反应生成纳米碳酸钙，不仅有助于减少环境污染，而且可以大大提高经济效益。
本发明提出的粉煤制乙烯工艺，具有流程短、占地面积少、能耗低、投资少及减少CO2排放等优点，生成的气相产品中乙烯占75～85％，反丁烯占15～20％其余为乙烷、丙烯和C5+等副产物，反应后气体经深冷分离后，氢气循环使用。
总而言之，粉煤制乙烯过程不同于其他煤化工过程的二氧化碳高排放和对水资源的严重依赖，是典型的低碳、清洁煤转化过程，对推动我国煤资源清洁利用及乙炔化工产业的绿色可持续发展、节能减排具有重要的意义。
附图说明
图1：粉煤制乙烯的工艺流程图。
图2：粉煤制乙烯的系统图。
具体实施方式
现以以下最佳实施例来说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1：
见图2，一种利用粉煤制取乙烯的系统，包括热解提质单元、PSA提氢单元、冶炼生产电石单元、CO变换脱碳制氢单元、乙炔发生单元，乙炔加氢反应单元、深冷分离单元以及电石渣碳化单元；
所述热解提质单元包括热解装置，所述热解装置的出料口与所述电石炉连接；所述热解装置顶部设置有热解气出口，所述热解气出口连接所述变压吸附提氢单元；所述变压吸附提氢单元设置有氢气出口；热解装置设置有燃料进口，变压吸附提氢单元的气相残余出口与热解装置的燃料进口相连。
所述电石炉顶部设置有电石炉尾气出口，电石炉尾气出口所连接的尾气管路出口与CO变换装置入口相连，CO变换装置入口还连接有蒸汽管道，CO变换装置设有氢气和CO2出口；CO经变换后的H2经过净化后送往乙炔加氢反应单元，CO2送往电石渣碳化单元；
所述乙炔加氢反应单元包括浆态床反应器，所述浆态床反应器设置有乙炔进口、气体产物出口，所述PSA提氢单元的氢气出口和所述CO变换脱碳制氢装置的氢气出口均连接进入浆态床反应器的氢气管路；所述浆态床反应器的乙炔进口连接所述乙炔发生器；所述气体产物出口连接所述深冷分离单元，所述乙炔发生器底部设置有电石渣出口，所述电石渣出口连接所述电石渣碳化单元。
本实施例中，PSA提氢单元设置有4台并联的吸附器构成的变压吸附系统，生产时采用一台吸附器吸附、另外三台再生的运行方式。
本实施例中，乙炔发生器内部设有双层筛板(水位在上层筛板上方)，上层筛板的板条的间距为300mm，盛大于300mm的电石与水反应，下层筛板的板条的间距为80mm，盛大于80mm的电石与水反应，小于80mm的电石或粉末会溢流到副发生器中再次反应。这样大大提高了乙炔发生器的工作效率，提高电石利用率。
实施例2
采用实施例1的系统，用粉煤制备乙烯的工艺：
粉煤为长焰煤，经破碎和筛分至3～5mm，之后磨至50μm，生石灰为经过破碎和筛分至3～5mm、再磨至50μm，成为粉末状生石灰，粉煤和生石灰粉料按照质量比1.06:1进行混合。
1)热解提质
长焰煤、生石灰粉料充分混合后挤压成型为30mm*25mm*13mm的原料棒，将原料棒送至900℃的热解装置，热解产生的气相产物包括焦油和热解煤气；经过热解后温度为800℃的固体产物送至电石炉内；热解煤气中的氢气所占的体积比例为42％，如果在同样的工艺条件不添加生石灰粉料，煤热解获得的热解煤气中的氢气所占的体积比例为30％，由此可见生石灰粉料的添加能够提高煤热解过程的氢气产率。
2)变压吸附(PSA)提氢
热解产生的气相产物激冷至85℃后经过气液分离，气相再冷却至22℃，85℃气液分离出焦油经过电捕焦油器进一步除掉气相中夹带的焦油，得到脱除焦油后的热解煤气，经洗苯塔脱除苯，之后进入有4台并联的吸附器构成的变压吸附系统，获得纯度为99.99％的氢气。变压吸附提氢后的气相残余作为燃料为热解处理提供热量。
3)冶炼生产电石
将经过热解后的所述800℃的固体产物直接热送至电石炉中，使所述固体产物在电石炉中加热至1800℃进行冶炼处理，热解后的固体产物在电石炉被还原、融化成电石，液态电石通过炉口流入1t锅包内，运到浇筑间进行冷却之后送至乙炔发生器。
4)CO变换、脱碳制氢
电石炉尾气首先经过螺杆压缩机压缩到0.8MpaG后进入吸附过滤器，除去电石炉尾气中的萘、焦油等杂质，脱除萘、焦油等的电石炉尾气进入氧化铁脱硫槽，脱除大部分无机硫和部分有机硫，之后经过离心式压缩机压缩至3.5MPaG，进入升温炉和预铁钼和一级铁钼加氢反应器，使电石尾气中的大部分有机硫转化为无机硫，之后进入一级氧化锌脱硫槽，脱除其中的硫化氢，最后进入镍钴钼加氢反应器和二级氧化锌脱硫槽，使气体中的总硫脱至0.02ppm；
蒸汽与净化后的电石炉尾气以2:1的比例混合，预热到250℃后经过变换产生氢气，变换得到的氢气经分离器除去游离的液体及夹带的固体杂质后进入脱碳塔的底部，与由塔顶自上而下流动的醇胺溶液逆流接触，脱除其中的酸气成分，经出口分离器除去氢气中可能携带的溶液液滴，出脱碳塔氢气中二氧化碳含量低于10ppm，送往乙炔加氢反应工段的浆态床反应器；
醇胺溶液为MDEA(N-甲基二乙醇胺)42％的水溶液。
5)乙炔发生
步骤3)生产的电石经电石破碎机破碎至粒度80～350mm(控制小于80mm的电石占总质量5％以下)，送入乙炔发生器与水进行反应，乙炔发生器内部设有双层筛板上层筛板的板条的间距为300mm，盛大于300mm的电石与水反应，下层筛板的板条的间距为80mm，盛大于80mm的电石与水反应，小于80mm的电石或粉末会溢流到副发生器中再次反应。电石与水接触水解后产生乙炔气，经副发生器上的高效水洗冷却塔洗涤后，进入正水封，并排出电石渣，反应生成的乙炔气进入清净塔脱除乙炔气中的磷化氢、硫化氢和砷化氢，出清净塔的乙炔气中磷化氢含量低于0.1ppm、硫化氢含量低于0.1ppm和砷化氢含量低于0.1ppm，脱除磷化氢、硫化氢和砷化氢和乙炔气进入碱中和塔除去乙炔气中的酸雾，脱除酸雾后的乙炔气经增压和冷凝后脱除乙炔气中的水分，脱水后的乙炔气中水的含量为70ppm，送入乙炔加氢反应工序。
本步骤产生的电石渣由发生器排出入渣浆搅拌池，由泥浆泵抽到板框式压滤机挤压，使渣、水分离，分离后的水流回回水池中作为生产用水，电石渣与电石炉尾气变换产生的CO2反应生成纳米碳酸钙。
6)乙炔加氢反应
低阶粉煤的热解煤气经步骤2)的净化PSA提氢后的氢气与电石炉尾气变换后的氢气与乙炔以6:1的比例混合进入乙炔加氢反应工序的浆态床反应器，在催化剂的作用下进行乙炔选择性加氢反应，生成乙烯等产物；乙炔加氢反应工序采用带有夹套、气体分布器、指形管换热器、冷凝器和气液分离器的浆态床作为反应器，催化剂采用20～100μm的钯为主活性组分、银和钌为助剂、三氧化二铝为载体的催化剂，反应压力为1.5MPa，反应的温度控制在180℃，浆态床上部的冷凝器，将蒸发的液相溶剂冷凝，冷凝的液相溶剂回流到浆态床内，浆态床反应器的顶部的气液分离器将反应产物中夹带的99％的液相溶剂与反应产物分离，落回浆态床内，反应产物从反应器顶部气体出口出浆态床反应器，进入深冷分离工序。
7)深冷分离
将乙炔加氢的产物压缩至3.8MPa，然后深度冷却至163～169℃，在氢气罐中分离出氢气，各闪蒸罐的液相进去脱乙烷塔，脱乙烷塔气相产品进入乙烯精馏塔得到乙烯产品，液相产品进入脱丙烷塔，脱丙烷塔气相产品进入丙烯精馏塔得到丙烯产品，液相产品进入脱丁烷塔，脱丁烷塔气相产品进入反丁烯精馏塔，塔顶得到反丁烯产品，液相产品为混合的C5及以上的烃。
8)电石渣碳化
将电石渣经洗涤、粗筛、除去机械杂质后过滤、干燥筛分至125μm以下之后在1050℃煅烧，煅烧过的电石渣冷却后加入水，水与氧化钙的质量比为30：1，得到氢氧化钙浆液，之后在氢氧化钙溶液中通入电石炉尾气变换后产生的CO2进行碳化得到碳酸钙溶液，碳酸钙溶液经十二烷基磺酸钠表面改性、脱水、干燥后得到粒径为50～100nm的纺锤状的纳米碳酸钙。
实施例3
采用实施例1的系统，用粉煤制备乙烯的工艺：
粉煤为长焰煤，经破碎和筛分至3～5mm，之后磨至100μm，生石灰为经过破碎和筛分至3～5mm、再磨至100μm，成为粉末状生石灰，粉煤和生石灰粉料按照质量比1.16:1进行混合。
1)热解提质
粉煤、生石灰充分混合后挤压成型为直径为30mm的球团，将球团送至900℃的热解装置，热解产生的气相产物包括焦油和热解煤气；经过热解后温度为780℃的固体产物送至电石炉内；热解煤气中的氢气所占的体积比例为38％，如果在同样的工艺条件不添加生石灰粉料，煤热解获得的热解煤气中的氢气所占的体积比例为30％，由此可见生石灰粉料的添加能够显著提高煤热解过程的氢气产率。
2)PSA提氢
热解产生的气相产物激冷至85℃后经过气液分离，气相再冷却至22℃，经过电捕焦油器进一步除掉气相中夹带的焦油，得到脱除焦油后的热解煤气，经洗苯塔脱除苯，之后进入有6台并联的吸附器构成的变压吸附系统，获得纯度为99.99％的氢气；
3)冶炼生产电石
将经过热解后的780℃的固体产物直接热送至电石炉中，使所述固体产物在电石炉中加热至1800℃进行冶炼处理，热解后的固体产物在电石炉被还原、融化成电石，液态电石通过炉口流入1t锅包内，运到浇筑间进行冷却之后送至乙炔发生器。
4)CO变换、脱碳制氢
电石炉尾气净化工艺同实施例2；
蒸汽与净化后的电石炉尾气以2.5:1的比例混合，预热到250℃后经过变换产生氢气，变换得到的氢气经分离器除去游离的液体及夹带的固体杂质后进入脱碳塔的底部，与由塔顶自上而下流动的醇胺溶液逆流接触，脱除其中的酸气成分，经出口分离器除去氢气中可能携带的溶液液滴，出脱碳塔氢气中二氧化碳含量低于10ppm，送往乙炔加氢反应工段的浆态床反应器；
醇胺溶液为MDEA(N-甲基二乙醇胺)42％的水溶液。
5)乙炔发生
步骤3)生产的电石经电石破碎机破碎至粒度200～400mm，送入乙炔发生器与水进行反应。电石与水接触水解后产生乙炔气，经副发生器上的高效水洗冷却塔洗涤后，进入正水封，并排出电石渣，反应生成的乙炔气进入清净塔脱除乙炔气中的磷化氢、硫化氢和砷化氢，出清净塔的乙炔气中磷化氢含量低于0.1ppm、硫化氢含量低于0.1ppm和砷化氢含量低于0.1ppm，脱除磷化氢、硫化氢和砷化氢和乙炔气进入碱中和塔除去乙炔气中的酸雾，脱除酸雾后的乙炔气经增压和冷凝后脱除乙炔气中的水分，脱水后的乙炔气中水的含量为60ppm，送入乙炔加氢反应工序。
6)乙炔加氢反应
粉煤的热解煤气经步骤2)的净化PSA提氢后的氢气与电石炉尾气变换后的氢气与乙炔以8:1的比例混合进入乙炔加氢反应工序的浆态床反应器，在催化剂的作用下进行乙炔选择性加氢反应，生成乙烯等产物；乙炔加氢反应工序的催化剂与实施例2相同，反应压力为1.5MPa，反应温度为200℃；浆态床上部的冷凝器，将蒸发的液相溶剂冷凝，冷凝的液相溶剂回流到浆态床内，浆态床反应器的顶部的气液分离器将反应产物中夹带的99％的液相溶剂与反应产物分离，落回浆态床内，反应产物从反应器顶部气体出口出浆态床反应器，进入深冷分离工序。
7)深冷分离
将乙炔加氢的产物压缩至3.9MPa，深度冷却至163～169℃，在氢气罐中分离出氢气，各闪蒸罐的液相进去脱乙烷塔，脱乙烷塔气相产品进入乙烯精馏塔得到乙烯产品，液相产品进入脱丙烷塔，脱丙烷塔气相产品进入丙烯精馏塔得到丙烯产品，液相产品进入脱丁烷塔，脱丁烷塔气相产品进入反丁烯精馏塔，塔顶得到反丁烯产品，液相产品为混合的C5以上的烃。
8)电石渣碳化
将电石渣经洗涤、粗筛、除去机械杂质后过滤、干燥筛分至125μm以下之后在1050℃煅烧，煅烧过的电石渣冷却后加入水，水与氧化钙的质量比为20：1，得到氢氧化钙浆液，之后在氢氧化钙溶液中通入电石炉尾气变换后产生的CO2进行碳化得到碳酸钙溶液，碳酸钙溶液经十二烷基磺酸钠表面改性、脱水、干燥后得到粒径为50～100nm的纺锤状的纳米碳酸钙。
本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变换、变型都将落在本发明权利要求的范围内。
Claims (10)
1.一种利用粉煤制取乙烯的方法，其特征在于，包括步骤：
1)热解提质
将粉煤和生石灰粉料充分混合、成型，粉煤和生石灰粉料按照质量比(1-1.2):1进行混合；将得到的成型固体原料进行热解处理，得到热解气体产物和热解固体产物，其中热解温度是800～900℃；
2)变压吸附提氢
所述热解气体产物经气液分离得到焦油，气相经变压吸附获得氢气；
3)冶炼生产电石
将经过热解后的热解固体产物直接热送至电石炉，使热解固体产物在电石炉中进行冶炼处理，获得液态电石；
4)CO变换、脱碳制氢
电石炉尾气中的CO与蒸汽经过CO变换，CO变换后的产物经脱碳、冷却分离后得到氢气；
5)乙炔发生
冷却步骤3)所得液态电石，冷却后的电石与水进行反应，产生乙炔气，并排出电石渣，反应生成的乙炔气送入乙炔加氢反应工序；
6)乙炔加氢反应
粉煤的热解气体产物经步骤2)变压吸附提氢后的氢气与步骤3)电石炉尾气经CO变换后产生的氢气混合，再与乙炔以3～10:1的体积比例混合进入乙炔加氢反应工序的浆态床反应器，进行乙炔选择性催化加氢反应；
7)深冷分离
对乙炔加氢反应的产物进行深冷分离，采用压缩和深度冷却方法进行分离得到产物乙烯。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粉煤为低阶粉煤，选自长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、贫煤、瘦煤中的一种或多种，经破碎和筛分至3～5mm，之后磨至150μm以下，所述生石灰粉料为经过破碎和筛分至3～5mm、再磨至150μm以下的粉末状生石灰。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中粉煤和生石灰粉料按照质量比(1-1.2):1进行混合。
4.根据权利要求1～3任一所述的方法，其特征在于，步骤3)中将经过热解后热解固体产物温度为600～800℃，步骤3)所述电石炉中的冶炼温度是1600～2000℃。
5.根据权利要求1～3任一所述的方法，其特征在于，步骤4)中，电石炉尾气首先经过净化，再与蒸汽混合，所述电石炉尾气与蒸汽混合的体积比为(1.2～3):1，在240～300℃温度下发生CO变换反应，所述净化包括：电石炉尾气被压缩到后通过过滤器和脱硫槽，除去电石炉尾气中的萘、焦油类杂质。
6.根据权利要求1～3任一所述的方法，其特征在于，步骤5)中，将所述电石破碎为粒度80～350mm，送入乙炔发生器与水进行反应，反应生成的乙炔气经冷却、净化脱除乙炔气中磷化氢，硫化氢后，再除去乙炔气中的酸雾。
7.根据权利要求1～3任一的方法，其特征在于，步骤5)产生的电石渣用水洗涤，再使渣、水分离，分离后的电石渣与电石炉尾气变换产生的CO2碳化反应生成碳酸钙，碳酸钙经表面改性、脱水、干燥后得到50～100nm的纺锤状的纳米碳酸钙。
8.根据权利要求1～3任一所述的方法，其特征在于，步骤6)的乙炔加氢反应中，所述催化剂采用钯为主活性组分、银和钌为助剂、三氧化二铝为载体的催化剂，反应压力为0.2～1.5MPa，反应温度为140～220℃。
9.一种利用粉煤制取乙烯的系统，其特征在于，包括热解提质单元、变压吸附提氢单元、冶炼生产电石单元、CO变换脱碳制氢单元、乙炔发生单元、乙炔加氢反应单元、以及深冷分离单元；
所述热解提质单元包括热解装置，所述热解装置设置有热解气出口和出料口，所述热解气出口连接所述变压吸附提氢单元；
所述变压吸附提氢单元设置有氢气出口；
所述冶炼生产电石单元包括电石炉，所述电石炉设置有进料口和尾气出口，所述电石炉的进料口与所述热解提质单元的出料口连接；
CO变换脱碳制氢单元设有进气口、氢气出口和CO2出口，所述CO变换脱碳制氢单元的进气口与所述电石炉的尾气出口相连，所述CO变换脱碳制氢单元的进气口还连接有蒸汽管道；
所述乙炔加氢反应单元包括浆态床反应器，所述浆态床反应器设置有乙炔进口、气体产物出口，所述变压吸附提氢单元的氢气出口和所述CO变换脱碳制氢单元的氢气出口均连接进入浆态床反应器的氢气管路；所述浆态床反应器的乙炔进口连接所述乙炔发生单元；所述气体产物出口连接所述深冷分离单元；
所述乙炔发生单元设置有电石渣出口。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括电石渣碳化单元，所述乙炔发生单元的电石渣出口连接所述电石渣碳化单元，所述CO变换脱碳制氢单元的CO2出口连接所述电石渣碳化单元。
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