CN106365937B - 一种乙炔的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明以煤为原料，先在移动床反应器加热使煤热解，热解气通过旋风除尘后再陶瓷过滤除尘，使热解气中粉尘含量气中粉尘含量满足等离子乙炔生产工艺的要求。除尘后的热解气进入等离子乙炔发生器生产乙炔，反应产物用变温吸附剂经变温吸附（TSA）一步法实现了炭黑、硫、磷、氟、氯等杂质的脱除，净化后的气体经脱重后通过吸收提浓得到产品纯度>99.5%的乙炔，同时副产氢气。本方法简单易行。既避免了煤直接进料导致结块堵塞乙炔发生器，又避免了粉尘的大量夹、杂质种类繁多给后续生产带来不利影响。本发明克服了现有技术不能解决的难题，使等离子强化煤制乙炔技术向工业化生产迈进了一步。
Description
技术领域
本发明属于化工领域，具体为一种乙炔的生产方法。
背景技术
乙炔是有机合成工业的重要基本原料，可制取聚氯乙烯、氯丁橡胶、聚乙烯醇、乙炔炭黑、三氯乙烯、甲基丁炔醇、丙炔纯等，也作钢铁的脱硫剂，还用于金属切割和焊接气体。我国是世界上第一大乙炔生产国，主要通过电石法得到乙炔产品。我国共有电石生产企业450多家， 2010年电石产能2200万吨，产量1500万吨。仅按密闭式电石产量1000万吨计，每年共产生电石炉尾气40亿Nm3以上，有53万吨粉尘、6000吨焦油、1810吨磷化物、6500吨硫化物等有毒物排入大气。与电石乙炔法相比，等离子强化煤制乙炔单位综合能耗下降20％～30％，资源消耗量下降50％，且技术过程清洁，环境友好，是电石乙炔产业升级的发展方向，有望成为今后替代电石法获取乙炔的重要途径。
美国、俄罗斯、中国陆续开展了兆瓦级的等离子体裂解煤制乙炔中试研究，都取得了较好的试验结果，但由于诸多瓶颈问题，迄今为止未见工业化的报道。
目前等离子强化煤制乙炔工艺过程中，主要存在以下技术瓶颈：一是现有的方法采用煤直接进入等离子反应器生产乙炔，高温下煤容易结焦结块，导致等离子反应器堵塞；二是该方法中产品气中粉尘夹带量大，硫、磷、氟、氯等杂质种类繁多，脱除困难，导致后续乙炔吸收提浓工作无法开展。
发明内容
本发明的目的在于针对以上技术问题，提供一种可缓解国内电石法乙炔生产和环境之间矛盾的乙炔的生产方法，该方法简单易行。以上方法既避免了煤直接进料导致结块堵塞乙炔发生器，又避免了粉尘的大量夹杂、杂质种类繁多给后续生产带来不利影响。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种乙炔的生产方法，该方法以煤为原料，先在移动床反应器加热使煤热解，热解气通过旋风除尘后再陶瓷过滤除尘，使热解气中粉尘含量气中粉尘含量≤0.1 mg/ Nm3，完全能满足等离子乙炔生产工艺的要求。除尘后的热解气进入等离子乙炔发生器生产乙炔，反应产物用自制变温吸附剂经变温吸附（TSA）一步法实现了炭黑、硫、磷、氟、氯等杂质的脱除，然后脱重，最后通过吸收提浓得到产品纯度>99.5%的乙炔，同时副产氢气。
本发明生产方法的具体过程是：
粉煤通过移动床反应器在中温条件下进行热解，逸出富烃热解气，该中温富烃热解气经旋风和陶瓷过滤除尘后得热解原料气，引入等离子乙炔反应器。干馏半焦进入碳化段进行高温煅烧得到焦炭和富氢热解气，该高温富氢热解气经旋风和陶瓷过滤除尘后引入等离子体发生器作为成流气形成氢等离子射流，进行等离子热解制乙炔反应，反应产物冷却后进入净化工序用变温吸附剂进行炭黑、硫、磷、氟、氯等杂质的脱除，净化后的气体用脱重剂吸收掉丙二烯、乙烯基乙炔、丁二炔等重组分，最后进入乙炔提浓塔，用乙炔吸收剂进行吸收-解析提浓，得到合格的乙炔产品，未吸收的气体经变压吸附（PSA） 除去烃，得到产品氢气，富烃的PSA解析气返回反应系统作为原料使用。
本发明所述粉煤在中温条件下进行热解，其中温加热温度范围为400-800℃，优选为600--800℃，所述高温煅烧的温度范围为800-1300℃，优选为800-1100℃；
本发明所述的等离子热解制乙炔反应温度为1200-2500℃；
本发明所述的变温吸附剂为负载钠、钾、铯、钙和/或镁离子的活性炭基和/或硅胶基吸附剂中的至少一种, 金属负载量为0.1-20%（wt），优选0.2-15%（wt）。
本发明所述的脱重剂为柴油和碳链大于8的烷烃中的至少一种。
本发明所述的乙炔吸收剂为二甲基甲酰胺（DMF）、N－甲基吡咯烷酮（NMP）和液氨中的至少一种；
本发明所述的溶剂吸收温度为0-60℃，优选20-50℃；解析温度为80-200℃，优选100-180℃。
本发明的积极效果是：
（一）、粉煤先在移动床反应器内热解，热解气经过两道除尘工序，除尘后再进乙炔反应器进行反应，反应产物用TSA一步法同时实现了多种类杂质的脱除，工艺简单易行。
（二）、以上方法既避免了煤直接进料导致结块堵塞乙炔发生器，又避免了粉尘的大量夹、杂质种类繁多给后续生产带来不利影响。
（三）、克服了现有技术不能解决的难题，使等离子强化煤制乙炔技术向工业化生产迈进了一大步。
附图说明
图1为本发明中乙炔生产方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。
实施例1：
将粉煤以9 kg/h 的速率加入移动床，在800℃进行中温热解，逸出富烃热解气，该热解气经旋风加陶瓷过滤除尘后得到粉尘含量为0.06mg/ Nm3的热解原料气，引入等离子乙炔反应器。干馏半焦在重力作用下向下移动，进入碳化段进行1300℃高温煅烧得到焦炭和富氢热解气，该热解气经旋风+陶瓷过滤除尘后粉尘含量为0.02mg/Nm3，引入功率为180kw的等离子体发生器作为成流气形成氢等离子射流，在1600℃进行等离子热解制乙炔反应，反应产物冷却后进入净化工序用负载1.5%(wt)镁离子的活性炭变温吸附剂进行炭黑、硫、磷、氟、氯等杂质的脱除，净化后的气体用柴油吸收掉丙二烯、乙烯基乙炔、丁二炔等重组分，最后进入乙炔提浓塔，在20℃用N-甲基吡咯烷酮和二甲基甲酰胺复合液进行吸收,140℃进行解析提浓，每小时得到纯度为99.6%的乙炔产品3.36 kg,未吸收的气体经PSA 除去烃，得到产品氢气，富烃的PSA解析气返回反应系统作为原料气使用。
实施例2：
将粉煤以9 kg/h 的速率加入移动床，在780℃进行中温热解，逸出富烃热解气，该热解气经旋风加陶瓷过滤除尘后得到粉尘含量为0.08mg/ Nm3的热解原料气，引入等离子乙炔反应器。干馏半焦在重力作用下向下移动，进入碳化段进行1100℃高温煅烧得到焦炭和富氢热解气，该热解气经旋风+陶瓷过滤除尘后粉尘含量为0.01mg/ Nm3，引入功率为180kw的等离子体发生器作为成流气形成氢等离子射流，在1800℃进行等离子热解制乙炔反应，反应产物冷却后进入净化工序用负载4.3%(wt)钙离子的硅胶变温吸附剂进行炭黑、硫、磷、氟、氯等杂质的脱除，净化后的气体用十六烷吸收掉丙二烯、乙烯基乙炔、丁二炔等重组分，最后进入乙炔提浓塔，在40℃用N-甲基吡咯烷酮和二甲基甲酰胺复合液进行吸收,150℃进行解析提浓，每小时得到纯度为99.7%的乙炔产品3. 28 kg,未吸收的气体经PSA除去烃，得到产品氢气，富烃的PSA解析气返回反应系统作为原料气使用。
实施例3：
将粉煤以9 kg/h 的速率加入移动床，在800℃进行中温热解，逸出富烃热解气，该热解气经旋风加陶瓷过滤除尘后得到粉尘含量为0.06mg/ Nm3的热解原料气，引入等离子乙炔反应器。干馏半焦在重力作用下向下移动，进入碳化段进行1300℃高温煅烧得到焦炭和富氢热解气，该热解气经旋风+陶瓷过滤除尘后粉尘含量为0.02mg/ Nm3，引入功率为180kw的等离子体发生器作为成流气形成氢等离子射流，在1600℃进行等离子热解制乙炔反应，反应产物冷却后进入净化工序用不负载金属离子的活性炭变温吸附剂进行炭黑、硫、磷、氟、氯等杂质的脱除，净化后的气体用柴油吸收掉丙二烯、乙烯基乙炔、丁二炔等重组分，最后进入乙炔提浓塔，在20℃用N-甲基吡咯烷酮和二甲基甲酰胺复合液进行吸收,140℃进行解析提浓，每小时得到纯度为99.1%的乙炔产品3.39 kg,未吸收的气体经PSA 除去烃，得到产品氢气，富烃的PSA解析气返回反应系统作为原料气使用。
从实施例3可看出，没负载金属的吸附剂对杂质的脱除效果比负载金属的差，产品乙炔的纯度小于99.5%。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种乙炔的生产方法，其特征在于该方法包括以下步骤：以粉煤为原料，通过移动床反应器在中温条件下进行热解，逸出富烃热解气，该富烃热解气经旋风和陶瓷过滤除尘后得热解原料气，将其引入等离子乙炔反应器；干馏半焦进入碳化段进行高温煅烧得到焦炭和富氢热解气，该富氢热解气经旋风和陶瓷过滤除尘后引入等离子体发生器作为成流气形成氢等离子射流，进行等离子热解制乙炔反应，反应产物冷却后进入净化工序用变温吸附剂进行炭黑、硫、磷、氟、氯杂质的脱除，净化后的气体用脱重剂吸收掉丙二烯、乙烯基乙炔、丁二炔类重组分，最后进入乙炔提浓塔，用溶剂进行吸收-解析提浓，得到合格的乙炔产品，未吸收的气体经变压吸附除去烃，得到产品氢气，富烃的变压吸附解析气返回反应系统作为原料使用；所述的变温吸附剂为负载钠离子、钾离子、铯离子、钙离子和/或镁离子的活性炭基和/或硅胶基吸附剂中的至少一种, 金属离子负载量为0.1-20 wt %；所述的乙炔吸收剂为二甲基甲酰胺、N－甲基吡咯烷酮和液氨中的至少一种；所述的用乙炔吸收剂进行吸收-解析提浓，其溶剂吸收温度为0-60℃；解析温度为80-200℃；所述的脱重剂为柴油和碳链大于8的烷烃中的至少一种。
2.根据权利要求1所述乙炔的生产方法，其特征在于：所述粉煤在中温条件下进行热解，其中温加热温度范围为400-800℃。
3.根据权利要求1所述乙炔的生产方法，其特征在于：所述粉煤在中温条件下进行热解，其中温加热温度范围为为600-800℃。
4.根据权利要求1所述乙炔的生产方法，其特征在于：所述干馏半焦进入碳化段进行高温煅烧得到焦炭和富氢热解气，其中高温煅烧的温度范围为800-1300℃。
5.根据权利要求1所述乙炔的生产方法，其特征在于：所述干馏半焦进入碳化段进行高温煅烧得到焦炭和富氢热解气，其中高温煅烧的温度范围为800-1100℃。
6.根据权利要求1所述乙炔的生产方法，其特征在于：所述的等离子热解制乙炔反应温度为1200-2500℃。
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