CN107964410A - 一种煤热解生产半焦工艺联产乙二醇的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种煤热解生产半焦工艺联产乙二醇的装置及方法，属于化工技术领域。装置的双床气化生产单元包括气化炉，原料处理装置与煤热解装置连通，煤热解装置与成型装置和净化塔均连通，气化炉与煤热解装置连通；净化塔依次与变压吸附提取氢气单元和变压吸附提取一氧化碳单元连通，脱氢反应器与变压吸附提取一氧化碳单元连通，羰化反应器与反应预热器连通，加热器与羰化反应器连通，加热器与加氢反应器和变压吸附提取氢气单元均连通。此方法通过上述装置完成，方法简单，能够同时生产半焦和乙二醇，对煤热解过程中的副产物进行利用，提高经济效益。

Description

一种煤热解生产半焦工艺联产乙二醇的装置及方法
技术领域
本发明涉及化工技术领域，具体而言，涉及一种煤热解生产半焦工艺联产乙二醇的装置及方法。
背景技术
半焦具有低灰、低硫、低磷、高化学活性、高比电阻、低三氧化二铝的优良特性，可广泛应用于冶炼铁合金、电石、高炉喷吹、合成氨生产、民用环保燃料等行业。生产冶金焦及铸造焦需要焦煤、瘦煤、肥煤等煤种进行配料，焦炭价格高、其性能又不能满足铁合金、电石、合成氨等行业的需求。
半焦的性能完全可以超过冶金焦在铁合金、电石、合成氨等行业的质量技术指标要求，而且半焦的价格低，仅为冶金焦单价的1/3，半焦已成为这些行业的专用焦。以半焦替代冶金焦用于铁合金、电石、合成氨等行业，既能降低生产成本又能提高产品质量，同时也是对当地煤炭资源就地转化充分有效的利用。
传统煤热解工艺在生产过程中会产生大量尾气，尾气中含有50％左右的一氧化碳，还含有大量粉尘和少量氢气、二氧化碳、氮气、甲烷、氧气，另外还有硫化物、磷化物、碳化物、钙镁氧化物、煤焦油等十几种成份。通常情况下，是经过除尘处理后，直接排放或用做燃料，随着湿法除尘技术的成熟，快速煤热解尾气的综合利用空间也越来越大，但若要进一步分离其中的CO、CH4、H2等组分，使其变成可生产合成氨和甲醇等化工产品的原料气，不仅投资大，运行成本高，而且可供选择的成熟技术也很少。
传统煤热解技术有待进一步改善，热解尾气的综合利用也有待进一步研发。
发明内容
本发明的目的在于提供一种煤热解生产半焦工艺联产乙二醇的装置，能够同时生产半焦和乙二醇，对煤热解过程中的副产物进行利用，提高经济效益。
本发明的另一目的在于提供一种煤热解生产半焦工艺联产乙二醇的方法，方法简单，能够同时生产半焦和乙二醇，对煤热解过程中的副产物进行利用，提高经济效益。
本发明是采用以下技术方案实现的：
一种煤热解生产半焦工艺联产乙二醇的装置，包括双床气化生产单元、煤热解生产半焦单元、变压吸附提取氢气单元、变压吸附提取一氧化碳单元和乙二醇生产单元；
双床气化生产单元包括气化炉，煤热解生产半焦单元包括原料处理装置、煤热解装置、成型装置和净化塔，原料处理装置与煤热解装置连通，煤热解装置与成型装置和净化塔均连通，气化炉与煤热解装置连通；
净化塔依次与变压吸附提取氢气单元和变压吸附提取一氧化碳单元连通，乙二醇生产单元包括脱氢反应器、羰化反应器、加热器和加氢反应器，脱氢反应器与变压吸附提取一氧化碳单元连通，羰化反应器与反应预热器连通，加热器与羰化反应器连通，加热器与加氢反应器和变压吸附提取氢气单元均连通。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述原料处理装置包括干燥装置和破碎装置，干燥装置与破碎装置通过第一带式输送机连通，破碎装置与热解装置通过第二带式输送机连通。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述热解装置包括料仓和热解炉，破碎装置通过提料斗与料仓连通，料仓通过螺旋输送装置与热解炉连通，热解炉与成型装置和净化塔均连通。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述煤热解生产半焦单元还包括喷淋塔，喷淋塔与热解炉连通，热解炉、喷淋塔和净化塔依次连通。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述成型装置包括余热锅炉装置和深度冷却装置，热解炉通过螺旋出料机与余热锅炉装置连通，余热锅炉装置与深度冷却装置连通。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述乙二醇生产单元还包括酯化反应器，酯化反应器与羰化反应器连通。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述乙二醇生产单元还包括反应预热器，反应预热器分别与脱氢反应器和羰化反应器连通。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述乙二醇生产单元还包括甲醇蒸馏塔，甲醇蒸馏塔的进气端与加氢反应器连通，甲醇蒸馏塔的塔顶与酯化反应器连通。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述变压吸附提取一氧化碳单元包括多个吸附塔，每个吸附塔均与变压吸附提取氢气单元和脱氢反应器连通。
一种煤热解生产半焦工艺联产乙二醇的方法，包括如下步骤：
S1、将燃料煤通过双床气化生产单元的气化炉处理得到燃料气；
S2、使用原料处理装置将原料煤干燥、粉碎并运送至煤热解装置中，燃料气燃烧，为煤热解装置提供能源使粉碎的原料煤热解，后运输在成型装置加入助剂进行煤半焦成型，煤热解装置中的副产物运送至净化塔中净化；
S3、净化后的副产物通入变压吸附提取氢气单元进行氢气的提取，后通入变压吸附提取一氧化碳单元进行一氧化碳的提取；
S4、提取的一氧化碳先经过脱氢反应器脱氢，再通入羰化反应器反应生成草酸酯和一氧化氮，将草酸酯通入加热器中，并将氢气也通入加热器中加热，后将草酸酯和氢气一起通入加氢反应器中反应得到乙二醇。
本发明的较佳实施例提供的煤热解生产半焦工艺联产乙二醇的装置的有益效果是：通过气化炉对燃料煤进行处理，使其变成燃气，对煤热解装置提供能量，先对原料煤进行处理，进入煤热解装置以后，对其进行热解，在成型装置中成型形成可以进行销售的半焦。而对其副产物在净化塔中进行净化，出去颗粒杂质和一些废气，再在变压吸附提取氢气单元中提取氢气，变压吸附提取一氧化碳单元中提取一氧化碳，将提取的一氧化碳通入脱氢反应中，除去一氧化碳中微量的氢气，使羰化反应能够正常进行，并与提取出来的氢气进行加氢反应，生成乙二醇。此装置使用褐煤生产半焦，使半焦的生产成本降低、工艺能耗低、热效率高、环境友好，解决了副产物的粉尘污染的问题，能够同时生成半焦和乙二醇，提高了副产物的利用率，变废为宝，生产成本低，经济效益可观。
本发明提供的煤热解生产半焦工艺联产乙二醇的方法的有益效果是：方法简单，能够同时生产半焦和乙二醇，对煤热解过程中的副产物进行利用，提高经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图也属于本发明的保护范围。
图1为本发明实施例1提供的煤热解生产半焦工艺联产乙二醇的装置的流程图；
图2为本发明实施例1提供的双床气化生产单元的流程图；
图3为本发明实施例1提供的煤热解生产半焦单元的流程图；
图4为本发明实施例1提供的乙二醇生产单元的流程图。
图标：100-双床气化生产单元；200-煤热解生产半焦单元；300-变压吸附提取氢气单元；400-变压吸附提取一氧化碳单元；500-乙二醇生产单元；110-燃料煤预处理设备；111-筛分设备；112-破碎设备；113-储煤仓；120-螺旋给料机；130-气化炉；131-旋风分离器；133-联合热回收器；138-强制气化床；132-螺旋除渣机；134-低温旋风分离器；135-袋式除尘器；136-间接冷却器；137-加压机；210-原料处理装置；211-干燥装置；212-破碎装置；220-热解装置；221-料仓；222-热解炉；230-成型装置；231-余热锅炉装置；232-深度冷却装置；240-喷淋塔；250-净化塔；510-脱氢反应器；520-羰化反应器；530-加热器；540-加氢反应器；550-酯化反应器；560-反应预热器；570-甲醇蒸馏塔；580-精馏塔。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
实施例1
图1为本实施例提供的煤热解生产半焦工艺联产乙二醇的装置的流程图。请参阅图1，本实施例中，煤热解生产半焦工艺联产乙二醇的装置包括双床气化生产单元100、煤热解生产半焦单元200、变压吸附提取氢气单元300、变压吸附提取一氧化碳单元400和乙二醇生产单元500。通过双床气化生产单元100为煤热解生产半焦单元200提供热能，生产半焦，并得到副产物，将副产物先进行变压吸附提取氢气单元300进行提取氢气，再进行变压吸附提取一氧化碳单元400提取一氧化碳，将一氧化碳和氢气通入乙二醇生产单元500中进行乙二醇的生产。能够同时生成半焦和乙二醇，提高了副产物的利用率，变废为宝，生产成本低，经济效益可观。
类似的实施方式还可以是：将副产物先进行变压吸附提取一氧化碳单元400进行提取一氧化碳，再进行变压吸附提取氢气单元300提取氢气，将氢气和一氧化碳通入乙二醇生产单元500中进行乙二醇的生产。
图2为本实施例提供的双床气化生产单元100的流程图。请一并参阅图1和图2，本实施例中，双床气化生产单元100包括燃料煤预处理设备110、气化炉130和净化设备，燃料煤预处理设备110通过螺旋给料机120与气化炉130连通，气化炉130与净化设备连通。通过气化炉130对燃料煤进行处理，使其变成燃料气，对煤热解装置220提供能量。
优选地，燃料煤预处理设备110包括依次连通的筛分设备111、破碎设备112和储煤仓113，先将燃料煤经过筛分装置进行初级筛分，除去粒径大于30mm以上的块煤，块煤另外使用；初级筛分合格的粉煤(粒径30mm以下)输送到破碎设备112，经破碎后达到8mm以下，通过皮带机输送到储煤仓113。
储煤仓113中的煤由螺旋给料机120加入到气化炉130内。即，储煤仓113经皮带输送机运输到提升机煤仓，由双级斗式提升机输送到中间煤仓，经锁气阀控制加入煤仓，煤仓的煤由螺旋给料机120加入气化炉130内。
气化炉130内煤炭在高温炉料、高温气化剂加热作用下迅速升温，同时与高温空气中的氧发生氧化反应，煤炭迅速热解，热解后的半焦在氧化气与热解气的作用下呈流化态上升，上升过程中气化炉130内高温的半焦与气化剂进行气化反应生成燃料气，同时热解气中的焦油在半焦的催化作用下全部列解成燃料气。
净化设备包括旋风分离器131、联合热回收器133、强制气化床138和螺旋除渣机132，旋风分离器131与气化炉130、联合热回收器133和强制气化床138均连通，气化炉130和螺旋除渣机132连通。燃料气上升到气化炉130的顶部夹带有飞灰进入旋风分离器131。分离下来的飞灰进入返料强制气化床138，在床内设有特殊装置，在喷入的高温气化剂作用下，形成沟流与涡流，使高灰、纯炭返料与通入的高温气化剂强制气化反应，反应后的气态物料与固态物料呈流化态返回气化炉，如此而形成整体的循环状态。
气化炉130内底部的炉渣，经螺旋除渣机132到两级渣仓缓冲，再经冷渣机冷却到90℃，由皮带机输送到提升机斗，最后输送到炉渣仓外售。旋风分离机出来的950℃燃料气，含尘量约为33g/Nm3，高温燃料气去联合热回收器133，燃料气中显热在联合热回收器133中回收，燃料气的温度降到150℃后进入低温旋风分离器134，进一步分离飞灰，出来的燃料气含尘约为5g/Nm3的进入袋式除尘器135，经袋式除尘器135后燃料气的含尘量达到20mg/Nm3，再去间接冷却器136，在循环水的间接冷下，燃料气温度降到35～45℃，经加压机137加压后去下工段。
联合热回收器133分离出来的飞灰，经过冷灰机冷却后由浓相仓泵输送至灰仓，袋式除尘器135分离下来的飞灰由浓相仓泵直接输送至灰仓，飞灰去飞灰处理系统。
本实施例中，筛分装置111用于对燃料煤进行筛分，破碎装置112用于将筛分装置111筛分合格的燃料煤(即粒径小于30mm)破碎，储煤仓113用于储存破碎的燃料煤，螺旋给料机120用于将破碎的燃料煤运输到气化炉130中，气化炉130用于生产燃料气，燃料气夹带飞灰从气化炉130的出气口进入旋风分离器131的进气口，旋风分离器131用于分离气化炉130内的燃料气和飞灰，强制气化床138用于接收旋风分离器131分离出来的飞灰，螺旋除渣机132用于除去气化炉130底部的炉渣，联合热回收器133用于接收旋风分离器131分离出来的燃料气，并对燃料气进行降温，低温旋风分离器134分离联合热回收器133内的燃料气，并分离出飞灰，将燃料气转入袋式除尘器135的进气口，间接冷却器136用于冷却燃料气，加压机137用于对燃料气加压，使其进入热解装置220中。
本实施例中，经加压机137加压后的燃料气进入煤热解生产半焦单元200。图3为本实施例提供的煤热解生产半焦单元200的流程图。请一并参阅图1和图3，本实施例中，煤热解生产半焦单元200包括原料处理装置210、煤热解装置220、成型装置230和净化塔250，原料处理装置210与煤热解装置220连通，煤热解装置220与成型装置230和净化塔250均连通，气化炉130与煤热解装置220连通，即经加压器加压后的燃料气进入煤热解装置220中，给煤热解装置220提供热能。先对原料煤进行处理，进入煤热解装置220以后，对其进行热解，在成型装置230中成型形成可以进行销售的半焦，而对其副产物在净化塔250中进行净化，出去颗粒杂质和一些废气。
原料处理装置210包括干燥装置211和破碎装置212，干燥装置211与破碎装置212通过第一带式输送机连通，破碎装置212与热解装置220通过第二带式输送机连通。原料煤从堆煤场运输至干燥装置211，原料煤干燥后，经第一带式输送机运至破碎装置212，将原料煤破碎到符合热解需要的粒径要求后，再经第二带式输送机运至热解炉222。
热解装置220包括料仓221和热解炉222，破碎装置212通过提料斗与料仓221连通，料仓221通过螺旋输送装置与热解炉222连通，热解炉222与成型装置230和净化塔250均连通。煤热解生产半焦单元200还包括喷淋塔240，喷淋塔240与热解炉222连通，热解炉222、喷淋塔240和净化塔250依次连通。破碎后的原料煤经提料斗送至热解装置220料仓221，然后通过料仓221下部的螺旋输送装置送至热解炉222热解，热解产生热态半焦和热解油气。
具体地，半焦工艺流程为：原料煤热解产生热态半焦，热态半焦从热解炉222底部排出，进螺旋出料机。螺旋出料机有两方面作用，一是密封热解炉222，防止热解油气从下排料口溢出；二是输送和冷却热态半焦，将热态半焦进行初步冷却后输送至冷渣机。经冷渣机冷却后的半焦进半焦储罐储存，可以进行半焦的售卖。而热解气除尘工艺过程产生的细半焦通过下部收集斗储存。
成型装置230包括余热锅炉装置231和深度冷却装置232，热解炉222通过螺旋出料机与余热锅炉装置231连通，余热锅炉装置231与深度冷却装置232连通。螺旋出料机可以密封热解装置220，防止热解油气从下排料口溢出；同时，可以输送和冷却热态半焦，将热态半焦进行初步冷却后输送至冷渣机。
在热解炉222末端，完成热解反应的550℃左右的高温半焦，通过螺旋出料机从旋转床炉底刮挂出，进入冷却工段，半焦冷却工段分为两级：前一级为余热锅炉段，将高温半焦由550℃冷却至200℃并产生二次蒸汽；后一级为深度冷却段，采用循环冷却水将半焦冷却至50℃排出系统。
在余热锅炉装置231内，高温半焦由顶部加入余热锅炉装置231的换热腔体内筒，与布置在腔体内筒的热管换热器吸热管间接换热后，逐渐冷却并由底部放料阀排出至深度冷却装置232内。在余热锅炉装置231的外筒内，热管换热器的放热管将热量传导给高温热水并最终产生低压饱和蒸汽，并汇集至锅筒引出，送至原料煤的干燥装置211作为热源。
在深度冷却装置232，仍然采用热管换热器进行间接换热，采用循环冷却水冷却半焦至50℃，然后由深度冷却床底部排出设备，形成冷却的半焦产品，可以进行售卖。
热解气工艺流程：原料煤经热解后产生热解油气，经二级旋风除尘，除去高温油气中的细小颗粒物后进喷淋塔240，在喷淋塔240内热解油气经循环油水混合物直接喷淋冷却，将热解油气中的焦油冷凝下来，剩下的热解气由喷淋塔240下方侧部出气口排出后，经煤气引风机进煤气净化塔250，净化后的煤气进煤气储罐储存。
在喷淋塔240内，通过循环冷却介质将热解产生的焦油喷淋冷却下来。把产生的油水混合物输送至焦油储罐。将喷淋塔240和冷却塔所有的油水混合物送至焦油储罐静置分层，上层为轻质焦油，中层为水，下层为重质焦油，热解焦油总量由轻质焦油和重质焦油组成。
通过净化塔250主要是粗略的净化半焦生产的副产物，除去粉尘和一些有害气体。净化塔250依次与变压吸附提取氢气单元300和变压吸附提取一氧化碳单元400连通，可以先提取副产物中的氢气，再提取副产物中的一氧化碳，以便后续乙二醇的生产。
本实施例中，干燥装置211用于干燥褐煤，破碎装置212用于破碎干燥以后的褐煤，热解炉222用于接收双床气化生产单元100的燃料气并燃烧提供能量，以便热解破碎的褐煤，热解炉222中产生热态半焦和热解油气，喷淋塔240用于喷淋热解油气，后使用净化塔250用于净化热解油气，以便得到热解尾气；成型装置230用于对热态半焦成型，生成成品半焦，优选地，先使用余热锅炉装置231加入助剂使热态半焦初步成型，再使用深度冷却装置232对其进一步冷却，得到成品半焦。
优选地，将净化塔250中净化后的副产物送至变压吸附提取氢气单元300，采用十塔流程，简称10-2-4PSA工艺，即采用十台吸附器，二塔同时进料，四次均压，顺放冲洗循环操作工艺，即可制得合格的氢气。
更佳地，在氢气提取以后，继续通入变压吸附提取一氧化碳单元400，在一个工作周期中，吸附塔依次经历：吸附、均压降压、置换、逆向放压、抽真空、均压升压、预吸附、终充压等工艺过程。
变压吸附提取一氧化碳单元400包括多个吸附塔，每个吸附塔均与变压吸附提取氢气单元300和脱氢反应器510连通。本实施例中，变压吸附提取一氧化碳单元400采用十塔流程，简称10-2-4PSA工艺，即采用十台吸附器，二塔同时进料，四次均压，顺放冲洗循环操作工艺所有程控阀门的切换动作均由DCS控制完成，即可制得合格的一氧化碳。
将变压吸附提取氢气单元300的解析气送入变压吸附工序的吸附塔中，在预定的吸附压力下，混合气中的CO被专用吸附剂吸附下来，H2、CH4、N2等未被吸附的组份作为吸附尾气从吸附塔顶流出，并进入煤热解生产半焦单元200。当吸附塔中的CO传质区前沿到达吸附塔的预定位置后，关闭吸附塔的原料气进口阀门和吸附尾气出口阀门，吸附塔停止吸附步骤，开始转入再生过程，即专用吸附剂吸附的CO被释放出来。
结束吸附步骤后，将吸附塔依次与处于低压的吸附塔连通，将吸附塔空间内的有用组分回收。均压降压结束后，用部分CO产品气顺着吸附方向自吸附塔底导入吸附塔，将吸附塔内残存的杂质组份顺向置换出去，从而使吸附塔内的CO达到要求的纯度。由于置换尾气中的CO含量很高，为了回收这部分气体，将置换尾气流出系统前先通过一个处于升压过程的吸附塔，这样可以回收一部分CO，即预吸附步骤。
经过以上一系列的操作步骤，吸附塔内的CO纯度已经达到产品规格要求，此时打开吸附塔底部的逆向放压阀门，逆着吸附方向将吸附塔压力降至常压，逆放气进入逆放气缓冲罐。
逆向放压结束后，用真空泵逆着吸附方向对吸附塔进行抽真空，使被吸附的CO得以彻底地解析，解析下来的CO进入产品气缓冲罐。来自其它塔的置换尾气，进入该吸附塔进行预吸附以回收部分CO，减少CO的损失。在预吸附步骤完成后，用来自其它吸附塔的较高压力气体依次对该吸附塔进行均压升压，使吸附塔的压力逐渐升高，最终相互连通的吸附塔的压力相等。
经历了以上各个均压升压步骤的吸附塔还未达到预定的吸附压力，为了使吸附塔可以平稳地切换到下一次吸附，用处于吸附步骤的吸附塔的吸附尾气将吸附塔压力升至预定的吸附压力。至此，吸附塔完成了一个完整的吸附-再生循环过程，并为下一个循环过程做好了准备。
乙二醇生产单元500包括脱氢反应器510、羰化反应器520、加热器530和加氢反应器540，脱氢反应器510与变压吸附提取一氧化碳单元400连通，羰化反应器520与反应预热器560连通，加热器530与羰化反应器520连通，加热器530与加氢反应器540和变压吸附提取氢气单元300均连通。
即提取出来的一氧化碳气体通入脱氢反应器510中，进行一氧化碳中微量氢气的去除，使羰化反应能够正常进行，并与提取出来的氢气进行加氢反应，生成乙二醇。
图4为本实施例提供的乙二醇生产单元500的流程图。请一并参阅图1和图4，本实施例中，乙二醇生产单元500还包括酯化反应器550、反应预热器560和甲醇蒸馏塔570，酯化反应器550与羰化反应器520连通，反应预热器560分别与脱氢反应器510和羰化反应器520连通，甲醇蒸馏塔570的进气端与加氢反应器540连通，甲醇蒸馏塔570的塔顶与酯化反应器550连通。
从变压吸附提取一氧化碳单元400来的一氧化碳与外界氧气分别通过管道送入脱氢反应器510，一氧化碳中少量氢气与氧气反应生成水而脱出，脱氢后的一氧化碳气体进入分子筛干燥塔，除去气体中微量的水分后进入羰化反应器520中。
经干燥合格的一氧化碳气体由管道送入反应预热器560，预热后进入羰化反应器520，即一氧化碳先进入脱氢反应器510中进行微量氢气的脱除，再进入分子筛干燥塔中进行干燥，后进入反应预热器560中进行预热，再进入羰化反应器520中反应。
羰化反应器520中，一氧化碳与酯化反应器550中由管道送来的亚硝酸甲酯在0.5MPa的压力下反应生成草酸酯和一氧化氮。经气液分离后一氧化氮由管道送入酯化再生工序，即一氧化氮进入酯化反应器550中，草酸酯进入加氢反应器540中。
将羰化反应器520中得到的草酸酯经泵进入加热器530，通入氢气，一起经加热后去加氢反应器540进行加氢反应，生成粗乙二醇。加氢反应产品接收罐的气体经净化处理后返回加氢反应器540中，粗乙二醇经泵送入甲醇蒸馏塔570回收甲醇，回收甲醇循环回用到酯化反应器550中，回收甲醇后的物料经脱醇、脱脂后送入精馏塔580，得到产品乙二醇。
本实施例中，脱氢反应器510用于脱除一氧化碳中微量的氢气，避免羰化反应器520中催化剂中毒，反应预热器560用于对脱氢反应器510的出气口出来的一氧化碳进行预热，酯化反应器550用于生成亚硝酸甲酯，羰化反应器520用于使亚硝酸甲酯与一氧化碳反应生成草酸酯和一氧化氮，加热器530用于对一氧化碳和氢气加热，加氢反应器540用于生成乙二醇，甲醇蒸馏塔570用于蒸馏乙二醇以便去除其中的甲醇，精馏塔580用于精馏乙二醇以便得到纯净的乙二醇产品。
此装置使用褐煤生产半焦，使半焦的生产成本降低、工艺能耗低、热效率高、环境友好，解决了副产物的粉尘污染的问题，能够同时生成半焦和乙二醇，提高了副产物的利用率，变废为宝，生产成本低，经济效益可观。
实施例2
本实施例还提供一种煤热解生产半焦工艺联产乙二醇的方法，使用实施例1提供的煤热解生产半焦工艺联产乙二醇的装置进行，实施例1的内容同样适用于本实施例，该方法包括如下步骤：
S1、将燃料煤通过双床气化生产单元100的气化炉130处理得到燃料气；即先使用燃料煤经过筛分装置进行初级筛分，除去粒径大于30mm以上的块煤，块煤另外使用；初级筛分合格的粉煤(粒径30mm以下)输送到破碎设备112，经破碎后达到8mm以下，通过皮带机输送到储煤仓113。
储煤仓113中的煤由螺旋给料机120加入到气化炉130内处理得到燃料气，燃料气上升到气化炉130的顶部夹带有飞灰进入旋风分离器131，旋风分离器131出来的950℃燃料气，含尘量约为33g/Nm3，高温燃料气去联合热回收器133，燃料气中显热在联合热回收器133中回收，燃料气的温度降到150℃后进入低温旋风分离器134131，进一步分离飞灰，出来的燃料气含尘约为5g/Nm3的进入袋式除尘器135，经袋式除尘器135后燃料气的含尘量达到20mg/Nm3，再去间接冷却器136，在循环水的间接冷下，燃料气温度降到35～45℃，经加压机137加压后去下工段。
S2、使用原料处理装置210将原料煤干燥、粉碎并运送至煤热解装置220中，燃料气燃烧，为煤热解装置220提供能源使粉碎的原料煤热解，后运输在成型装置230进行煤半焦成型，煤热解装置220中的副产物运送至净化塔250中净化；
即经加压器加压后的燃料气进入煤热解生产半焦单元200，即经加压器加压后的燃料气进入煤热解装置220中，给煤热解装置220提供热能。
原料煤从堆煤场运输至干燥装置211，原料煤干燥后，经第一带式输送机运至破碎装置212，将原料煤破碎到符合热解需要的粒径要求后，再经第二带式输送机运至热解炉222热解，热解产生热态半焦和热解油气。热态半焦从热解炉222底部排出，进螺旋出料机。先进入余热锅炉装置231，在进入深度冷却装置232中得到冷却的半焦产品。
热解油气经二级旋风除尘，除去高温油气中的细小颗粒物后进喷淋塔240，在喷淋塔240内热解油气经循环油水混合物直接喷淋冷却，将热解油气中的焦油冷凝下来，剩下的热解气由喷淋塔240下方侧部出气口排出后，经煤气引风机进煤气净化塔250，净化后的煤气进煤气储罐储存。
S3、净化后的副产物通入变压吸附提取氢气单元300进行氢气的提取，后通入变压吸附提取一氧化碳单元400进行一氧化碳的提取；
S4、提取的一氧化碳先经过脱氢反应器510脱氢，再通入羰化反应器520反应生成草酸酯和一氧化氮，将草酸酯通入加热器530中，并将氢气也通入加热器530中加热，后将草酸酯和氢气一起通入加氢反应器540中反应得到乙二醇。
羰化反应器520中，一氧化碳与酯化反应器550中由管道送来的亚硝酸甲酯在0.5MPa的压力下反应生成草酸酯和一氧化氮。经气液分离后一氧化氮由管道送入酯化再生工序，即一氧化氮进入酯化反应器550中，草酸酯进入加氢反应器540中进行加氢反应，生成粗乙二醇。
本实施例中，煤热解生产半焦工艺联产乙二醇的方法是一个连续化生产，通过控制每个工作单元的时间间隔以及助剂的加入量，从而实现连续化成产，并得到得率较高的半焦产品和乙二醇产品。
优选地，使用燃料煤与褐煤的质量比为(1-1.5)：1，褐煤与成型助剂的质量比为1：(0.001-0.003)，羰化反应器中的压力为0.4-0.6MPa，在此条件下，半焦成品和乙二醇成品都能够连续生产，经过煤热解生产半焦单元200、变压吸附提取氢气单元300和变压吸附提取一氧化碳单元400得到的一氧化碳和氢气能够生产更多的乙二醇，具有较高的得率，避免资源的浪费。
具体地，此装置及方法具有以下有益效果：
1.双床气化生产单元100
(1)设置返料气化床，达到较高的碳转化率和气化效率；(2)采用燃料气带出热气化炉130内循环工艺，使热效率可达到91％，冷燃料气可效率达到81％；(3)气化强度大；(4)原料来源广、成本低；(5)设备构造简单、操作控制容易；(6)三废处理简单、环境影响小。
2.煤热解生产半焦单元200
(1)创造性地将褐煤热解工艺与乙二醇生产工艺相耦合。原料适应性广，价格低廉，生产过程中不需焦炭、半焦、无烟煤等优质资源作为原料，只需使用廉价的褐煤，每吨乙二醇生产原料成本降低1000元以上；(2)工艺能耗低、热效率高。采用蓄热式燃烧技术、辐射管加热技术、快速煤热解装置220高温热解技术，每吨半焦降低工艺电耗200度以上；(3)环境友好。该工艺实现了粉状原料的全利用，从源头上解决了热解过程中粉尘污染严重的问题；(4)经济性好。采用低价褐煤作原料，热解过程中能副产大量的焦油和焦炉煤气，极大提高了整体工艺的经济性，每吨乙二醇收益提高1200～1500元；
3.变压吸附提取氢气单元300，采用多次均压工艺，提高装置的氢气收率；综合考虑了原料气处理量、操作压力、合理的吸附塔体积及投资等因素，本PSA制氢装置项目采用延长再生时间的10-2-5/P工艺流程。
4.变压吸附提一氧化碳单元，采用高效一氧化碳吸附剂，多个吸附塔交替工作从而达到连续分离提纯CO的目的，工艺流程先进、原料气适应性好、自动化程度高。
5.乙二醇生产工艺
(1)优等品率达100％；各项质量指标均达到国优标准；(2)合成催化剂的寿命达到2年以上；加氢催化剂的寿命达到3年以上；(3)真正的单系列大装置；(4)投资为同类技术的2/3。
6.通过煤热解生产半焦单元200、变压吸附提取氢气单元300、变压吸附提取一氧化碳单元400、双床气化生产单元100和乙二醇生产单元500相结合，利用低阶褐煤、甲醇和氧气为原料生产半焦、氢气、一氧化碳和乙二醇，形成长而完整的产业链，循环经济特征明显，产品综合竞争能力强。具有投资少、多产、高效、生产过程简单、可连续生产的显著优点。
7.将煤热解装置220的热解气用于提取氢气、进而用于制备乙二醇，变废为宝，环境友好，生产成本低，经济效益可观。
8.将煤热解装置220的热解气用于提取一氧化碳、进而用于制备乙二醇，变废为宝，环境友好，生产成本低，经济效益可观。
9.本发明在生产半焦、乙二醇的同时，副产煤焦油、粗苯、硫磺、硫铵、碳酸二甲酯、混合醇和重质二元醇等高附加值产品，过程更加经济，具有更大的工业化前景。
10.通过技术经济核算，财务内部收益率税后为26.06％，此联产装置与方法的盈利能力能满足行业要求，从联产装置各项效益指标、盈亏平衡分析结果等表明，此联产装置与方法具有较好抗风险能力。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种煤热解生产半焦工艺联产乙二醇的装置，其特征在于，包括双床气化生产单元、煤热解生产半焦单元、变压吸附提取氢气单元、变压吸附提取一氧化碳单元和乙二醇生产单元；
所述双床气化生产单元包括气化炉，所述煤热解生产半焦单元包括原料处理装置、煤热解装置、成型装置和净化塔，所述原料处理装置与所述煤热解装置连通，所述煤热解装置与所述成型装置和所述净化塔均连通，所述气化炉与所述煤热解装置连通；
所述净化塔依次与所述变压吸附提取氢气单元和所述变压吸附提取一氧化碳单元连通，所述乙二醇生产单元包括脱氢反应器、羰化反应器、加热器和加氢反应器，所述脱氢反应器与所述变压吸附提取一氧化碳单元连通，所述羰化反应器与所述反应预热器连通，所述加热器与所述羰化反应器连通，所述加热器与所述加氢反应器和变压吸附所述提取氢气单元均连通。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述原料处理装置包括干燥装置和破碎装置，所述干燥装置与所述破碎装置通过第一带式输送机连通，所述破碎装置与所述热解装置通过第二带式输送机连通。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述热解装置包括料仓和热解炉，所述破碎装置通过提料斗与所述料仓连通，所述料仓通过螺旋输送装置与所述热解炉连通，所述热解炉与所述成型装置和所述净化塔均连通。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述煤热解生产半焦单元还包括喷淋塔，所述喷淋塔与所述热解炉连通，所述热解炉、所述喷淋塔和所述净化塔依次连通。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述成型装置包括余热锅炉装置和深度冷却装置，所述热解炉通过螺旋出料机与所述余热锅炉装置连通，所述余热锅炉装置与所述深度冷却装置连通。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述乙二醇生产单元还包括酯化反应器，所述酯化反应器与所述羰化反应器连通。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述乙二醇生产单元还包括反应预热器，所述反应预热器分别与所述脱氢反应器和所述羰化反应器连通。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述乙二醇生产单元还包括甲醇蒸馏塔，所述甲醇蒸馏塔的进气端与所述加氢反应器连通，所述甲醇蒸馏塔的塔顶与所述酯化反应器连通。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述变压吸附提取一氧化碳单元包括多个吸附塔，每个所述吸附塔均与所述变压吸附提取氢气单元和所述脱氢反应器连通。
10.一种煤热解生产半焦工艺联产乙二醇的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将燃料煤通过双床气化生产单元的气化炉处理得到燃料气；
S2、使用原料处理装置将原料煤干燥、粉碎并运送至煤热解装置中，所述燃料气燃烧，为煤热解装置提供能源使粉碎的原料煤热解，后运输在成型装置加入助剂进行煤半焦成型，煤热解装置中的副产物运送至净化塔中净化；
S3、净化后的副产物通入变压吸附提取氢气单元进行氢气的提取，后通入变压吸附提取一氧化碳单元进行一氧化碳的提取；
S4、提取的所述一氧化碳先经过脱氢反应器脱氢，再通入羰化反应器反应生成草酸酯和一氧化氮，将草酸酯通入加热器中，并将所述氢气也通入加热器中加热，后将草酸酯和氢气一起通入加氢反应器中反应得到乙二醇。
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