CN1117138C - 煤连续焦化与等离子体热解制乙炔组合工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明煤连续焦化与等离子体热解制乙炔组合工艺属于煤化工与一碳化学研究领域，其特征在于提供一种煤连续焦化与等离子体热解制乙炔组合工艺。将煤采用外加热连续焦化，一段高温热解气直接作为等离子体热解制乙炔的原料，二段高温热解气部分作为等离子体热解制乙炔的成流气，低能耗地生产乙炔和焦炭，部分高温热解气和乙炔尾气作为煤连续焦化的加热燃料。
Description
一、技术领域
本发明一种煤连续焦化与等离子体热解制乙炔组合工艺属于煤化工与一碳化学研究领域。
二、背景技术
采用等离子体反应器，由煤粉直接生产乙炔，可以从根本上解决“三废”的污染问题。更重要的是每公斤乙炔的电耗与电石法相当，且无需焦碳和石灰石作为原料。由于我国的煤储量相当丰富而石油资源短缺，发展煤化工对于我国化学工业的发展有着特别的意义。但煤直接等离子体热解制乙炔由于煤的固有特性使解决收率、能耗和长周期运行问题的难度加大。首先煤加工成适宜粒径分布的煤粉需要一定的能耗，并且易污染环境；煤粉预热困难，用流化床输送需要特殊的设备和能耗；其次煤粉进入等离子体高温射流中，先要预热到高温放出挥发性物质，然后才是发生自由基反应生成乙炔等。这其中一部分煤粉不能进入等离子体射流高温区，被旋转气流离心抛向反应器壁，受热发粘逐渐形成积焦；一部分煤粉部分甚至全部尚未反应，离开高温区形成高温残煤经急冷分离离开反应体系。后一部分煤粉占总原料份额较大，约70％，从宏观上看，只是经历了先加热再冷却的热循环，白白消耗了大量的能量，而其本身未发生变化，对制乙炔没有产生贡献。另外煤直接等离子体热解制乙炔对煤种还有较高的要求，等离子体发生器也是成流气经电弧由低温加到高温形成等离子体射流。
煤焦化是煤有效利用和增值的主要手段之一，其产品焦碳是冶金、铸造、有色金属冶炼、化学等工业的优质能源和工业原料，其副产品荒煤气是制取煤焦油、煤气和芳烃类化工产品的主要原料。但现有煤焦化工艺主要是外加热间歇式技术，设备不可避免的泄漏，造成环境污染严重；工人劳动繁重、工作环境差；设备单位处理能力小，投资大，吨焦投资大约1000元左右；荒煤气回收过程复杂，余热利用率极差。连续焦化是近年来俄罗斯和日本正在开发的焦化新技术，具有连续进料、连续出焦，煤分段热解焦化，设备管路密封无泄漏，污染小，设备单位处理能力大，投资小，焦碳质量好，热解气可以分段取出等优点，但高温热解气处理还需先冷却脱焦油，部分再预热作为焦化燃料，焦油在加热进行分离生产化工产品。
从煤直接等离子体热解制乙炔和连续焦化工艺单独来看均存在能量有效利用率差的缺陷，但两个工艺能量利用存在着互补性。
三、发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的不足而提供一种煤连续焦化与等离子体热解制乙炔组合工艺。
本发明提供的一种煤连续焦化与等离子体热解制乙炔组合工艺是将煤采用外加热连续焦化，一段富烃高温热解气直接作为等离子体热解制乙炔的原料，部分二段富氢高温热解气作为等离子体热解制乙炔的成流气，低能耗地生产乙炔和焦碳，部分二段高温热解气和乙炔尾气作为煤连续焦化的加热燃料。
本发明所说的等离子体是直流电弧热等离子体。
本发明提供的一种煤连续焦化与等离子体热解制乙炔组合工艺，利用了煤连续焦化产生的不同阶段高温热解气作为等离子体热解制乙炔的原料和成流气，充分、合理地利用了热解气热量和品质，也是等离子体产生的高品质能量得以合理利用，简化了焦化工艺流程，提高了焦化尾气热量回收率和煤的附加值，气相进料有利于混合，减少或抑制了反应器壁上生焦，保证了等离子体热解连续和长周期运行；热解气作为原料和成流气，处理能力、转化率和乙炔收率大幅度上升，产品气精制成本和能耗大大降低；整个装置的乙炔能耗降低50％以上，接近于天然气等离子体热解制乙炔的能耗。
四、具体实施方式
本发明用以下实施例来进行说明。
实施例，将煤加压0.01MPa-0.5MPa用螺旋输送机连续加入立式连续焦化炉，煤在重力作用下向下移动。经中间火道预热、软化、干馏，放出400℃-800℃的一段富烃热解气。干馏半焦继续下移进入炭化段高温煅烧放出1000℃-1300℃的二段富氢热解气生成高温焦碳。高温焦碳经干法熄焦后进入液封焦槽，最后由刮板出焦机刮出得到焦碳。部分1000℃-1300℃的二段高氢热解气引入等离子体热解制乙炔的等离子体发生器作为成流气形成氢等离子体射流，400℃-800℃的一段富烃热解气引入等离子体热解制乙炔的等离子发生器作为热解原料，反应生成气经激冷后分离乙炔，乙炔尾气和剩余部分的二段热解气作为燃料从立式连续焦化炉底部分段送入中间火道燃烧，为煤焦化提供热量。
Claims (3)
1、一种煤连续焦化与等离子体热解制乙炔组合工艺，其特征在于是将煤连续焦化工艺和等离子体热解制乙炔工艺通过高温热解气组合，生产乙炔和焦碳，其工艺步骤为：将煤加压0.01MPa-0.5MPa用螺旋输送机连续加入立式连续焦化炉，煤在重力作用下向下移动。经中间火道预热、软化、干馏，放出400℃-800℃的一段富烃热解气。干馏半焦继续下移进入炭化段高温煅烧放出1000℃-1300℃的二段富氢热解气生成高温焦碳。高温焦碳经干法熄焦后进入液封焦槽，最后由刮板出焦机刮出得到焦碳。部分1000℃-1300℃的二段富氢热解气引入等离子体热解制乙炔的等离子体发生器作为成流气形成氢等离子体射流，400℃-800℃的一段富烃热解气引入等离子体热解制乙炔的等离子发生器作为热解原料，反应生成气经激冷后分离乙炔，乙炔尾气和剩余部分的二段热解气作为燃料从立式连续焦化炉底部分段送入中间火道燃烧，为煤焦化提供热量。
2、根据权利要求1所提供的一种煤连续焦化与等离子体热解制乙炔组合工艺，其特征在于连续焦化是分段取出高温热解气，一段富烃高温热解气直接作为等离子体热解制乙炔的原料，二段富氢高温热解气部分作为等离子体热解制乙炔的成流气，部分高温热解气和乙炔尾气作为煤连续焦化的加热燃料。
3、根据权利要求1所提供的一种煤连续焦化与等离子体热解制乙炔组合工艺，其特征在于所说的等离子体是直流电弧热等离子体。
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