CN112592264A - 一种利用煤和副产煤气生产丁二酸、pbs的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明本公开了一种利用煤和副产煤气生产丁二酸、PBS的系统及方法，属于化工技术领域，解决现有技术中生产成本高、经济性差的问题。本发明的一种利用煤气生产丁二酸的系统，包括石灰煅烧设备、褐煤提质设备、气化设备、电石生产设备、乙炔生产设备、气体处理设备、丁二酸生产设备。本发明的利用煤气生产PBS的系统，包括利用煤气生产丁二酸的系统，以及甲醇生产设备，甲醛生产设备，丁二醇生产设备，PBS生产设备。本发明设计科学，构思巧妙，充分利用煤和副产煤气，将生产丁二酸、1,4‑丁二醇及PBS的各中间原料产业链有机地耦合起来，使原料、中间产品、副产品得到充分利用，可最大限度地降低生产成本，提高工厂竞争力和经济效益。

Description

一种利用煤和副产煤气生产丁二酸、PBS的系统及方法
技术领域
本发明属于化工技术领域，具体涉及一种利用煤和副产煤气生产丁二酸、PBS的系统及方法。
背景技术
PBS(聚丁二酸丁二醇酯)是一种可生物降解的新型环保材料，是由丁二酸和1,4-丁二醇合成的聚酯加工而成，其中丁二酸是对其成本起到决定性作用的原料，每吨PBS消耗原料丁二酸0.62吨。随着限塑令等国家环境保护政策的出台，在政策引领下，今后PBS的市场份额将不断扩大。预计未来五年内我国对PBS的需求将达到300万吨/年，丁二酸市场需求为204万吨/年，远期PBS和丁二酸的市场将会达到千万吨级的规模。
目前，国内丁二酸的产能不足5万吨，每年都需要进口丁二酸，有限的丁二酸产能成为PBS产业发展的瓶颈。而且丁二酸的价格高企，其最近五年的市场均价达到13000元/吨，使得PBS可降解塑料生产成本高企，与类似性能的材料在市场和效益上的竞争力相比处于弱势。
现有技术中，丁二酸的生产方法主要有生物法、电解法和催化加氢法。这些方法中，生物法生产效率低、产品提取和纯化工艺复杂、生产成本昂贵；顺酐电解法存在电极腐蚀严重、电解槽维修困难、投资成本高和占地面积大等问题，限制了丁二酸的大规模生产；顺酐催化加氢法以顺酐为原料，顺酐的产业链较长，其市场规模也不足以满足PBS产业所需丁二酸的原料供给，且顺酐价格较高，导致丁二酸成本高企。总体上，目前丁二酸的生产方法都存在生产成本高、经济性差等问题，导致可降解塑料PBS生产成本高，竞争力差。
因此，设计一种生产丁二酸及PBS的系统及方法，能最大限度地降低生产成本、提高工厂竞争力和经济效益，成为所属技术领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的之一在于，提供一种以煤和副产煤气为原料生产丁二酸的系统，解决现有技术中生产成本高、经济性差的问题。
本发明的目的之二在于，提供一种以煤和副产煤气为原料生产PBS的系统，该系统中包括了生产丁二酸的系统。
本发明的目的之三在于，提供一种采用生产丁二酸的系统生产丁二酸的方法。
本发明的目的之四在于，提供一种采用生产PBS的系统生产丁二酸及PBS的方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的一种利用煤和副产煤气生产丁二酸的系统，包括石灰煅烧设备、褐煤提质设备、从褐煤提质设备接出的气化设备、同时从石灰煅烧设备及褐煤提质设备接出的电石生产设备、从电石生产设备接出的乙炔生产设备、同时从褐煤提质设备、气化设备以及电石生产设备接出的气体处理设备、从乙炔生产设备及气体处理设备接出的丁二酸生产设备。
本发明的部分实施方案中，石灰煅烧设备与电石生产设备之间连接有第一石灰物料输送线，第一石灰输送物料线用于将石灰煅烧设备产出的石灰输入电石生产设备中；
或/和褐煤提质设备与气化设备之间连接有焦油输送线和第二兰炭物料输送线，焦油输送线、第二兰炭物料输送线分别用于将褐煤提质设备产出的焦油、部分兰炭输入至气化设备中生成粗煤气；
或/和褐煤提质设备与电石生产设备之间连接有第一兰炭物料输送线，第一兰炭物料输送线用于将褐煤提质设备产出的部分兰炭输入到电石生产设备中生产电石；
或/和褐煤提质设备与气体处理设备之间连接有干馏煤气输送线，干馏煤气输送线用于将褐煤提质设备产出的干馏煤气输入到气体处理设备中；
或/和气化设备与气体处理设备之间连接有粗煤气输送线，粗煤气输送线用于将气化设备产出的粗煤气输入到气体处理设备中；
或/和电石生产设备与气体处理设备之间连接有电石尾气输送线，电石尾气输送线用于将电石生产设备产出的电石尾气输入到气体处理设备中；
或/和电石生产设备与乙炔生产设备之间连接有电石物料输送线，电石物料输送线用于将电石生产设备产出的电石输入到乙炔生产设备中；
或/和乙炔生产设备与丁二酸生产设备之间连接有用于为丁二酸生产设备输送乙炔的第一乙炔输送管；气体处理设备与丁二酸生产设备之间连接有分别用于为丁二酸生产设备输送H2和CO的第一氢气输送管和一氧化碳输送管。
本发明的部分实施方案中，丁二酸生产设备连接有丁二酸出料线；
优选地，气化设备连接有用于向气化设备输入氧气的氧气输入管；
优选地，气体处理设备上连接有氢气出料管；更优选地，氢气出料管与氢能源加氢站连接，用于向氢能源加氢站提供加氢车辆用氢气。
本发明的部分实施方案中，还包括有从乙炔生产设备接出的电石渣煅烧设备，以及同时从石灰煅烧设备和电石渣煅烧设备接出的重质碳酸钙生产设备。
本发明的部分实施方案中，电石渣煅烧设备与乙炔生产设备之间连接有电石渣物料输送线，用于将乙炔生产设备产出的电石渣输入到电石渣煅烧设备中；
或/和电石渣煅烧设备与电石生产设备之间连接有第二石灰输送线，用于将电石渣煅烧设备产出的部分石灰输入至电石生产设备中；
或/和重质碳酸钙生产设备与电石渣煅烧设备之间连接有第三石灰输送线，重质碳酸钙生产设备与石灰煅烧设备之间连接有石灰窑气输送管，电石渣煅烧设备产出的部分石灰、与石灰窑气在重质碳酸钙生产设备中反应生产重质碳酸钙；
优选地，电石渣煅烧设备连接有石灰排放线，用于将电石渣煅烧设备产出的部分石灰输出生产脱硫剂。
本发明的一种利用煤和副产煤气生产PBS的系统，包括上述的利用煤和副产煤气生产丁二酸的系统，以及从气体处理设备接出的甲醇生产设备，从甲醇生产设备接出的甲醛生产设备，同时从气体处理设备、甲醛生产设备以及乙炔生产设备接出的丁二醇生产设备，同时从丁二酸生产设备和丁二醇生产设备接出的PBS生产设备。
本发明的部分实施方案中，气体处理设备与甲醇生产设备之间连接有合成气输送管，合成气输送管用于将气体处理设备产出的合成气输入到甲醇生产设备中生产甲醇；
或/和甲醇生产设备与甲醛生产设备之间连接有甲醇输送管，甲醇输送管用于将甲醇生产设备产出的甲醇输入甲醛生产设备中生产甲醛；
或/和气体处理设备与丁二醇生产设备之间连接有第二氢气输送管；甲醛生产设备之与丁二醇生产设备之间连接有甲醛输送管；乙炔生产设备与丁二醇生产设备之间连接有第二乙炔输送管；
或/和PBS生产设备与丁二醇生产设备之间连接有丁二醇输送管，PBS生产设备与丁二酸生产设备之间连接有丁二酸输送管；
或/和丁二醇生产设备连接有丁二醇出料管。
本发明的一种利用煤和副产煤气生产丁二酸的方法，采用上述的利用煤和副产煤气生产丁二酸的系统，具体包括以下步骤：
步骤1.以石灰石为原料，在石灰煅烧设备中煅烧生产石灰，副产石灰窑气；
步骤2.以褐煤为原料，在褐煤提质设备中采用褐煤提质的方式生产兰炭，副产干馏煤气和焦油；
步骤3.将步骤1产出的石灰与步骤2产出的部分兰炭引入电石生产设备中反应，生产出电石，副产电石尾气；
步骤4.将步骤2产出的焦油和部分兰炭引入气化设备，与氧气反应，产出粗煤气；
步骤5.将粗煤气、干馏煤气、电石尾气引入气体处理设备，净化提纯，产出CO和H2；
步骤6.将步骤3中产出的电石引入到乙炔生产设备中反应，生产乙炔，副产电石渣；
步骤7.将步骤5所得的CO、H2与步骤6中产出的乙炔分别引入到丁二酸生产设备中反应，生产丁二酸；
进一步地，H2生产丁二酸有余量时，用于向氢能源加氢站提供加氢车辆用氢气；
进一步地，将步骤6得到的电石渣引入到电石渣煅烧设备中反应，产出石灰；所得石灰输入到电石生产设备中用于生产电石；
更进一步地，电石渣煅烧设备产出的一部分石灰用于生产电石，一部分石灰引入到重质碳酸钙生产设备中与步骤1副产的石灰窑气反应生产重质碳酸钙，另一部分石灰排出用于生产脱硫剂。
本发明的一种利用煤和副产煤气生产PBS的方法，采用上述的利用煤和副产煤气生产PBS的系统，具体包括以下步骤：
S1.以石灰石为原料，在石灰煅烧设备中煅烧生产石灰，副产石灰窑气；
S2.以煤为原料，在褐煤提质设备中采用褐煤提质的方式生产兰炭，副产干馏煤气和焦油；
S3.将S1中产出的石灰与S2产出的部分兰炭引入电石生产设备中反应，生产出电石，副产电石尾气；
S4.将S2产出的焦油与部分兰炭引入气化设备，与氧气反应，产出粗煤气；
S5.将粗煤气、干馏煤气、电石尾气引入气体处理设备，净化提纯，产出CO、H2及合成气；
S6.将S3中产出的电石引入到乙炔生产设备中反应，生产乙炔，副产电石渣；
S7.将S5所得的CO、部分H2与S6产出的部分乙炔分别引入到丁二酸生产设备中反应，生产丁二酸；
S8.将S5所得的合成气到甲醇生产设备中反应生成甲醇，所得甲醇再进入甲醛生产设备中反应产出甲醛；
S9.将S5产出的部分H2、S6产出的部分乙炔、S8产出的甲醛、引入到丁二醇生产设备中反应，生成丁二醇；
S10.将S7产出的丁二酸和S9产出的丁二醇引入PBS生产设备中反应，生产PBS；
本发明的部分实施方案中，将S6得到的电石渣引入到电石渣煅烧设备中反应，产出石灰；所得石灰输入到电石生产设备中用于生产电石；
更进一步地，电石渣煅烧设备产出的一部分石灰用于生产电石，一部分石灰引入到重质碳酸钙生产设备中与S1副产的石灰窑气反应生产重质碳酸钙，另一部分石灰排出用于生产脱硫剂；
进一步地，H2有余量时，用于向氢能源加氢站提供加氢车辆用氢气。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明设计科学，构思巧妙，充分利用煤和副产煤气，将生产丁二酸、1,4-丁二醇及PBS的各中间原料产业链有机地耦合起来，使原料、中间产品、副产品得到充分利用，可最大限度地降低生产成本，提高工厂竞争力和经济效益。
附图说明
附图1为本发明利用煤和副产煤气生产丁二酸的系统结构示意图。
附图2为本发明利用煤和副产煤气生产PBS的系统结构示意图。
附图3为本发明生产丁二酸的示意图。
附图4为本发明生产PBS的示意图。
附图5为本发明生产1,4-丁二醇及PBS的示意图。
其中，附图标记对应的名称为：
1-石灰煅烧设备、2-褐煤提质设备、3-气化设备、4-电石生产设备、5-乙炔生产设备、6-气体处理设备、7-丁二酸生产设备、8-电石渣煅烧设备、9-甲醇生产设备、10-甲醛生产设备、11-丁二醇生产设备、12-PBS生产设备、13-重质碳酸钙生产设备、14-氢能源加氢站、101-第一石灰物料输送线、102-第一兰炭物料输送线、103-电石物料输送线、104-焦油输送线、105-干馏煤气输送线、106-氧气输入管、107-粗煤气输送线、108-一氧化碳输送管、109-第一氢气输送管、110-电石尾气输送线、111-第一乙炔输送管、112-电石渣物料输送线、113-石灰窑气输送管、114-合成气输送管、115-甲醇输送管、116-甲醛输送管、117-第二氢气输送管、118-第二乙炔输送管、119-丁二醇输送管、120-丁二醇出料管、121-丁二酸输送管、122-丁二酸出料线、123-PBS出料线、124-第二石灰输送线、125-第三石灰输送线、126-第二兰炭物料输送线、127-氢气出料管。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此其不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；当然的，还可以是机械连接，也可以是电连接；另外的，还可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
如附图1所示，本发明提供的利用煤和副产煤气生产丁二酸的系统，结构简单、设计科学合理，使用方便。
本发明的利用煤和副产煤气生产丁二酸的系统，包括石灰煅烧设备1、褐煤提质设备2、气化设备3、电石生产设备4、气体处理设备6、乙炔生产设备5和丁二酸生产设备7。
本发明的气化设备3从褐煤提质设备2接出，具体地说，气化设备3与褐煤提质设备2之间连接有焦油输送线104和第二兰炭物料输送线126，所述焦油输送线104用于将褐煤提质设备2产出的焦油引入气化设备3中；第二兰炭物料输送线126用于将褐煤提质设备2产出的部分兰炭输入至气化设备3中；
本发明的电石生产设备4同时从石灰煅烧设备1及褐煤提质设备2接出，具体地说，所述石灰煅烧设备1与电石生产设备4之间连接有第一石灰物料输送线101，所述褐煤提质设备2与电石生产设备4之间连接有第一兰炭物料输送线102；所述第一石灰输送物料线101用于将石灰煅烧设备1产出的石灰输入电石生产设备4中；所述第一兰炭物料输送线102用于将褐煤提质设备2产出的部分兰炭输入到电石生产设备4中。
本发明的气体处理设备6同时从褐煤提质设备2、气化设备3以及电石生产设备4接出，具体地说，所述气体处理设备6与褐煤提质设备2之间连接有干馏煤气输送线105，所述气体处理设备6与气化设备3之间连接有粗煤气输送线107，所述气体处理设备6与电石生产设备4之间连接有电石尾气输送线110。
所述干馏煤气输送线105用于褐煤提质设备2产出的干馏煤气输入到气体处理设备6中，所述粗煤气输送线107用于将气化设备3产出的粗煤气输入到气体处理设备6中，所述电石尾气输送线110用于将电石生产设备4产出的电石尾气输入到气体处理设备6中。
本发明的气化设备3连接有氧气输入管106，用于将氧气输入至气化设备3中。
本发明的乙炔生产设备5从电石生产设备4接出，具体地说，所述电石生产设备4与乙炔生产设备5之间连接有电石物料输送线103，所述电石物料输送线103用于将电石生产设备4产出的电石输入到乙炔生产设备5中。
本发明的丁二酸生产设备7从乙炔生产设备5及气体处理设备6接出，具体地说，所述气体处理设备6与丁二酸生产设备7之间连接有分别用于为丁二酸生产设备7输送H2和CO的第一氢气输送管109和一氧化碳输送管108；所述乙炔生产设备5与丁二酸生产设备7之间连接有用于为丁二酸生产设备7输送乙炔的第一乙炔输送管111。所述丁二酸生产设备7连接有丁二酸出料线122。
优选地，气体处理设备6上连接有氢气出料管127；氢气出料管127与氢能源加氢站14连接，用于向氢能源加氢站提供加氢车辆用氢气。
作为优选，本发明的利用煤气生产丁二酸的系统还包括有电石渣煅烧设备8和重质碳酸钙生产设备13。
所述电石渣煅烧设备8从乙炔生产设备5接出，具体地说，所述电石渣煅烧设备8与乙炔生产设备5之间连接有电石渣物料输送线112，用于将乙炔生产设备5产出的电石渣输入到电石渣煅烧设备8中。
所述电石渣煅烧设备8与电石生产设备4之间连接有第二石灰输送线124，用于将电石渣煅烧设备产出的部分石灰输入至电石生产设备4中；
所述重质碳酸钙生产设备13从乙炔生产设备5和电石渣煅烧设备8接出，具体地说，所述重质碳酸钙生产设备13与电石渣煅烧设备8之间连接有第三石灰输送线125，所述重质碳酸钙生产设备13石灰煅烧设备1之间连接有石灰窑气输送管113，所述电石渣煅烧设备8产出的部分石灰、与石灰窑气在重质碳酸钙生产设备13中反应生产重质碳酸钙。
所述电石渣煅烧设备8还连接有石灰排放线，用于将电石渣煅烧设备8产出的部分石灰输出生产脱硫剂。
实施例2
如附图2所示，本发明提供的利用煤和副产煤气生产PBS的系统，采用该系统可以根据需要生产丁二酸、1,4-丁二醇及PBS，将生产PBS的各中间原料有机地耦合起来，以最大限度地降低生产成本、提高工厂竞争力和经济效益。
本发明的用煤和副产煤气生产PBS的系统，包括用实施例1的生产丁二酸的系统、以及甲醇生产设备9、甲醛生产设备10、丁二醇生产设备11和PBS生产设备12。
所述甲醇生产设备9从气体处理设备6接出，甲醛生产设备10从甲醇生产设备9接出；具体地说，甲醇生产设备9从气体处理设备6之间连接有用于向甲醇生产设备9输入合成气的合成气输送管114，甲醛生产设备10与甲醇生产设备9之间连接有用于向甲醛生产设备10输入甲醇的甲醇输送管115。
所述丁二醇生产设备11同时从气体处理设备6、甲醛生产设备10及乙炔生产设备5接出，具体地说，所述气体处理设备6与丁二醇生产设备11之间连接有用于向丁二醇生产设备11输入氢气的第二氢气输送管117；所述甲醛生产设备10之与丁二醇生产设备11之间连接有用于向丁二醇生产设备11输入甲醛的甲醛输送管116；所述乙炔生产设备5与丁二醇生产设备11之间连接有用于向丁二醇生产设备11输入乙炔的第二乙炔输送管118。
所述PBS生产设备12同时从丁二酸生产设备7和丁二醇生产设备11接出，具体地说，所述PBS生产设备12与丁二醇生产设备11之间连接有用于向PBS生产设备12输入1,3-丁二醇的丁二醇输送管119，所述PBS生产设备12与丁二酸生产设备7之间连接有用于向PBS生产设备12输入丁二酸的丁二酸输送管121。
作为优选，所述PBS生产设备12上连接用PBS出料线123；
所述丁二酸生产设备7上连接有丁二酸出料线122；
所述丁二醇生产设备11连接有丁二醇出料管120。
实施例3
本发明的提供的采用实施例1的利用煤和副产煤气生产丁二酸的系统生产丁二酸的方法，其步骤如下：
步骤1.以石灰石为原料，在石灰煅烧设备中煅烧生产石灰，副产石灰窑气；
步骤2.以褐煤为原料，在褐煤提质设备中采用褐煤提质的方式生产兰炭，副产干馏煤气和焦油；
步骤3.将步骤1产出的石灰与步骤2产出的部分兰炭引入电石生产设备中反应，生产出电石，副产电石尾气；
步骤4.将步骤2产出的焦油与部分兰炭引入气化设备，与氧气反应，产出粗煤气；
步骤5.将粗煤气、干馏煤气、电石尾气引入气体处理设备，净化提纯，产出CO和H2；
步骤6.将步骤3中产出的电石引入到乙炔生产设备中反应，生产乙炔，副产电石渣；
步骤7.将步骤5所得的CO、H2与步骤6中产出的乙炔分别引入到丁二酸生产设备中反应，生产丁二酸。
如附图3所示，以煤为原料，生产丁二酸产品，同时副产氢能源加氢站氢气为例。原料为10吨煤，经褐煤提质产出兰炭6吨、煤焦油0.6吨和干馏煤气2504Nm3。以石灰石10.7吨为原料，经过筛分煅烧生产石灰6.0吨，并副产石灰窑气。
6吨兰炭和7.5吨石灰(其中1.5吨石灰来自于电石渣煅烧所得)反应生产出电石7.5吨，副产电石尾气3004Nm3。煤焦油0.6吨经气化生产粗煤气1682Nm3。干馏煤气、电石尾气和粗煤气经净化提纯生产CO 3738Nm3和H2 6906Nm3，其中3738Nm3 CO、213Nm3 H2与2.1吨乙炔经双羰基两步法反应产出丁二酸7.1吨。剩余6693Nm3 H2用作氢能源加氢站新能源汽车加氢用氢气，每年可为2.6辆氢燃料电池汽车加氢。电石乙炔生产过程中产生的电石渣7.5吨，经过脱水煅烧生成石灰，1.8吨石灰用作生产脱硫剂，1.5吨石灰循环回电石装置作为原料，剩余电石渣与石灰窑气反应生产重质碳酸钙4.2吨作为塑料橡胶添加剂。
实施例4
本发明的提供的采用实施例2的利用煤和副产煤气生产PBS的系统生产PBS的方法，其步骤如下：
S1.以石灰石为原料，在石灰煅烧设备中煅烧生产石灰，副产石灰窑气；
S2.以煤为原料，在褐煤提质设备中采用褐煤提质的方式生产兰炭，副产干馏煤气和焦油；
S3.将S1中产出的石灰与S2产出的部分兰炭引入电石生产设备中反应，生产出电石，副产电石尾气；
S4.将S2产出的焦油与部分兰炭引入气化设备，与氧气反应，产出粗煤气；
S5.将粗煤气、干馏煤气、电石尾气引入气体处理设备，净化提纯，产出CO、H2及合成气；
S6.将S3中产出的电石引入到乙炔生产设备中反应，生产乙炔，副产电石渣；
S7.将S5所得的CO、部分H2与S6产出的部分乙炔分别引入到丁二酸生产设备中反应，生产丁二酸；
S8.将S5所得的合成气到甲醇生产设备中反应生成甲醇，所得甲醇再进入甲醛生产设备中反应产出甲醛；
S9.将S5产出的部分H2、S6产出的部分乙炔、S8产出的甲醇、引入到丁二醇生产设备中反应，生成丁二醇；
S10.将S7产出的丁二酸和S9产出的丁二醇引入PBS生产设备中反应，生产PBS。
作为优选，将S6得到的电石渣引入到电石渣煅烧设备中反应，产出石灰；所得石灰输入到电石生产设备中用于生产电石；
更进一步地，电石渣煅烧设备产出的一部分石灰用于生产电石，一部分石灰引入到重质碳酸钙生产设备中与S1副产的石灰窑气反应生产重质碳酸钙，另一部分石灰排出用于生产脱硫剂；
进一步地，H2有余量时，用于向氢能源加氢站提供加氢车辆用氢气。
如附图4所示，以煤为原料，只生产单一PBS产品。原料为10吨煤，经褐煤提质产出兰炭6.5吨、煤焦油0.6吨和干馏煤气2500Nm3。以石灰石9.3吨为原料，经过筛分煅烧生产石灰5.2吨，并副产石灰窑气。5.2吨兰炭和6.5吨石灰(其中1.3吨石灰来源于电石渣脱水煅烧)反应生产出电石6.5吨，副产电石尾气2609Nm3。其余兰炭1.3吨和煤焦油0.6吨经气化生产粗煤气5333Nm3。干馏煤气、电石尾气和粗煤气经净化提纯生产合成气6485Nm3、CO1716Nm3和H2 1772Nm3，合成气经合成精馏产出甲醇2.4吨，甲醇经部分氧化产出甲醛5.5吨，甲醛作为1,4-丁二醇(BDO)生产的原料。电石与水反应经净化产出的乙炔中，其中0.98吨乙炔与1716Nm3 CO、98Nm3 H2经双羰基两步法反应产出丁二酸3.3吨；另一部分乙炔0.87吨与5.5吨甲醛、1674Nm3 H2经炔化、加氢、精馏等工艺产出1,4-丁二醇2.7吨。2.7吨丁二醇与3.3吨丁二酸经聚合产出PBS 5.1吨。电石乙炔生产过程中产生的电石渣6.5吨，经过脱水煅烧生成石灰，1.6吨石灰用作生产脱硫剂，1.3吨石灰循环回电石装置作为原料，剩余电石渣与石灰窑气反应生产重质碳酸钙3.6吨作为塑料橡胶添加剂。
如附图5所示，以煤为原料，生产PBS产品，同时副产1,4-丁二醇产品。原料为10吨煤，经褐煤提质产出兰炭6.7吨、煤焦油0.6吨和干馏煤气2500Nm3。以石灰石8.9吨为原料，经过筛分煅烧生产石灰5.0吨，并副产石灰窑气。5吨兰炭和6.3吨(其中1.3吨石灰来源于电石渣脱水煅烧)石灰反应生产出电石6.3吨，副产电石尾气2500Nm3。其余兰炭1.7吨和煤焦油0.6吨经气化生产粗煤气6350Nm3。干馏煤气、电石尾气和粗煤气经净化提纯生产合成气6600Nm3、CO1506 Nm3和H2 1845Nm3，合成气经合成精馏产出甲醇2.5吨，甲醇经部分氧化产出甲醛5.8吨，甲醛作为BDO生产的原料。电石与水反应经净化产出的乙炔中，其中0.86吨乙炔与1506Nm3 CO、85Nm3 H2经双羰基两步法反应产出丁二酸2.9吨；另一部分乙炔0.91吨与5.8吨甲醛、1760Nm3 H2经炔化、加氢、精馏等工艺产出1,4-丁二醇2.8吨。其中2.4吨丁二醇与2.9吨丁二酸经聚合产出PBS 4.6吨。剩余的0.40吨1,4-丁二醇作为产品。电石乙炔生产过程中产生的电石渣6.3吨，经过脱水煅烧生成石灰，1.6吨石灰用作生产脱硫剂，1.3吨石灰循环回电石装置作为原料，剩余电石渣与石灰窑气反应生产重质碳酸钙3.4吨作为塑料橡胶添加剂。
最后应说明的是：以上各实施例仅仅为本发明的较优实施例用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，当然更不是限制本发明的专利范围；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；也就是说，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内；另外，将本发明的技术方案直接或间接的运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种利用煤和副产煤气生产丁二酸的系统，其特征在于，包括石灰煅烧设备(1)、褐煤提质设备(2)、从褐煤提质设备(2)接出的气化设备(3)、同时从石灰煅烧设备(1)及褐煤提质设备(2)接出的电石生产设备(4)、从电石生产设备(4)接出的乙炔生产设备(5)、同时从褐煤提质设备(2)、气化设备(3)以及电石生产设备(4)接出的气体处理设备(6)、同时从乙炔生产设备(5)及气体处理设备(6)接出的丁二酸生产设备(7)。
2.根据权利要求1所述的一种利用煤和副产煤气生产丁二酸的系统，其特征在于，
所述石灰煅烧设备(1)与电石生产设备(4)之间连接有第一石灰物料输送线(101)，所述第一石灰输送物料线(101)用于将石灰煅烧设备(1)产出的石灰输入电石生产设备(4)中；
或/和所述褐煤提质设备(2)与气化设备(3)之间连接有焦油输送线(104)和第二兰炭物料输送线(126)，所述焦油输送线(104)、第二兰炭物料输送线(126)分别用于将褐煤提质设备(2)产出的焦油、部分兰炭输入至气化设备(3)中生成粗煤气；
或/和所述褐煤提质设备(2)与电石生产设备(4)之间连接有第一兰炭物料输送线(102)，所述第一兰炭物料输送线(102)用于将褐煤提质设备(2)产出的部分兰炭输入到电石生产设备(4)中生产电石；
或/和所述褐煤提质设备(2)与气体处理设备(6)之间连接有干馏煤气输送线(105)，所述干馏煤气输送线(105)用于将褐煤提质设备(2)产出的干馏煤气输入到气体处理设备(6)中；
或/和所述气化设备(3)与气体处理设备(6)之间连接有粗煤气输送线(107)，所述粗煤气输送线(107)用于将气化设备(3)产出的粗煤气输入到气体处理设备(6)中；
或/和所述电石生产设备(4)与气体处理设备(6)之间连接有电石尾气输送线(110)，所述电石尾气输送线(110)用于将电石生产设备(4)产出的电石尾气输入到气体处理设备(6)中；
或/和所述电石生产设备(4)与乙炔生产设备(5)之间连接有电石物料输送线(103)，所述电石物料输送线(103)用于将电石生产设备(4)产出的电石输入到乙炔生产设备(5)中；
或/和所述乙炔生产设备(5)与丁二酸生产设备(7)之间连接有用于为丁二酸生产设备(7)输送乙炔的第一乙炔输送管(111)；所述气体处理设备(6)与丁二酸生产设备(7)之间连接有分别用于为丁二酸生产设备(7)输送H2和CO的第一氢气输送管(109)和一氧化碳输送管(108)。
3.根据权利要求2所述的一种利用煤和副产煤气生产丁二酸的系统，其特征在于，所述丁二酸生产设备(7)连接有丁二酸出料线(122)；
优选地，所述气化设备(3)连接有用于向气化设备(3)输入氧气的氧气输入管(106)；
优选地，所述气体处理设备(6)上连接有氢气出料管(127)；更优选地，所述氢气出料管(127)与氢能源加氢站(14)连接，用于向氢能源加氢站提供加氢车辆用氢气。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种利用煤和副产煤气生产丁二酸的系统，其特征在于，还包括有从乙炔生产设备(5)接出的电石渣煅烧设备(8)，以及同时从石灰煅烧设备(1)和电石渣煅烧设备(8)接出的重质碳酸钙生产设备(13)。
5.根据权利要求4所述的一种利用煤和副产煤气生产丁二酸的系统，其特征在于，所述电石渣煅烧设备(8)与乙炔生产设备(5)之间连接有电石渣物料输送线(112)，用于将乙炔生产设备(5)产出的电石渣输入到电石渣煅烧设备(8)中；
或/和所述电石渣煅烧设备(8)与电石生产设备(4)之间连接有第二石灰输送线(124)，用于将电石渣煅烧设备(8)产出的部分石灰输入至电石生产设备(4)中；
或/和所述重质碳酸钙生产设备(13)与电石渣煅烧设备(8)之间连接有第三石灰输送线(125)，所述重质碳酸钙生产设备(13)石灰煅烧设备(1)之间连接有石灰窑气输送管(113)，所述电石渣煅烧设备(8)产出的部分石灰、与石灰窑气在重质碳酸钙生产设备(13)中反应生产重质碳酸钙；
优选地，所述电石渣煅烧设备(8)连接有石灰排放线，用于将电石渣煅烧设备(8)产出的部分石灰输出生产脱硫剂。
6.一种利用煤和副产煤气生产PBS的系统，其特征在于，包括权利要求1-5任意一项所述的利用煤气生产丁二酸的系统，以及从气体处理设备(6)接出的甲醇生产设备(9)，从甲醇生产设备(9)接出的甲醛生产设备(10)，同时从气体处理设备(6)、甲醛生产设备(10)以及乙炔生产设备(5)接出的丁二醇生产设备(11)，同时从丁二酸生产设备(7)和丁二醇生产设备(11)接出的PBS生产设备(12)。
7.根据权利要求6所述的一种利用煤和副产煤气生产PBS的系统，其特征在于，
所述气体处理设备(6)与甲醇生产设备(9)之间连接有合成气输送管(114)，所述合成气输送管(114)用于将气体处理设备(6)产出的合成气输入到甲醇生产设备(9)中生产甲醇；
或/和所述甲醇生产设备(9)与甲醛生产设备(10)之间连接有甲醇输送管(115)，所述甲醇输送管(115)用于将甲醇生产设备(9)产出的甲醇输入甲醛生产设备(10)中生产甲醛；
或/和所述气体处理设备(6)与丁二醇生产设备(11)之间连接有第二氢气输送管(117)；所述甲醛生产设备(10)之与丁二醇生产设备(11)之间连接有甲醛输送管(116)；所述乙炔生产设备(5)与丁二醇生产设备(11)之间连接有第二乙炔输送管(118)；
或/和所述PBS生产设备(12)与丁二醇生产设备(11)之间连接有丁二醇输送管(119)，所述PBS生产设备(12)与丁二酸生产设备(7)之间连接有丁二酸输送管(121)；
或/和所述丁二醇生产设备(11)连接有丁二醇出料管(120)。
8.一种用煤和副产煤气生产丁二酸的方法，其特征在于，采用如权利要求1-5任意一项所述的利用煤和副产煤气生产丁二酸的系统，具体包括以下步骤：
步骤1.以石灰石为原料，在石灰煅烧设备(1)中煅烧生产石灰，副产石灰窑气；
步骤2.以褐煤为原料，在褐煤提质设备(2)中采用褐煤提质的方式生产兰炭，副产干馏煤气和焦油；
步骤3.将步骤1产出的石灰与步骤2产出的部分兰炭引入电石生产设备(4)中反应，生产出电石，副产电石尾气；
步骤4.将步骤2产出的焦油和部分兰炭引入气化设备(3)，与氧气反应，产出粗煤气；
步骤5.将所述粗煤气、干馏煤气、电石尾气引入气体处理设备(6)，净化提纯，产出CO和H2；
步骤6.将步骤3中产出的电石引入到乙炔生产设备(5)中反应，生产乙炔，副产电石渣；
步骤7.将步骤5所得的CO、H2与步骤6中产出的乙炔分别引入到丁二酸生产设备(7)中反应，生产丁二酸；
进一步地，H2生产丁二酸有余量时，用于向氢能源加氢站提供加氢车辆用氢气；
进一步地，将步骤6得到的电石渣引入到电石渣煅烧设备(8)中反应，产出石灰；所得石灰输入到电石生产设备(4)中用于生产电石；
更进一步地，电石渣煅烧设备(8)产出的一部分石灰用于生产电石，一部分石灰引入到重质碳酸钙生产设备(13)中与步骤1副产的石灰窑气反应生产重质碳酸钙，另一部分石灰排出用于生产脱硫剂。
9.一种用煤和副产煤气生产PBS的方法，其特征在于，采用如权利要求6或7所述的利用煤和副产煤气生产PBS的系统，具体包括以下步骤：
S1.以石灰石为原料，在石灰煅烧设备(1)中煅烧生产石灰，副产石灰窑气；
S2.以煤为原料，在褐煤提质设备(2)中采用褐煤提质的方式生产兰炭，副产干馏煤气和焦油；
S3.将S1中产出的石灰与S2产出的部分兰炭引入电石生产设备(4)中反应，生产出电石，副产电石尾气；
S4.将S2产出的焦油与部分兰炭引入气化设备(3)，与氧气反应，产出粗煤气；
S5.将所述粗煤气、干馏煤气、电石尾气引入气体处理设备(6)，净化提纯，产出CO、H2及合成气；
S6.将S3中产出的电石引入到乙炔生产设备(5)中反应，生产乙炔，副产电石渣；
S7.将S5所得的CO、部分H2与S6产出的部分乙炔分别引入到丁二酸生产设备(7)中反应，生产丁二酸；
S8.将S5所得的合成气到甲醇生产设备(9)中反应生成甲醇，所得甲醇再进入甲醛生产设备(10)中反应产出甲醛；
S9.将S5产出的部分H2、S6产出的部分乙炔、S8产出的甲醛、引入到丁二醇生产设备(11)中反应，生成丁二醇；
S10.将S7产出的丁二酸和S9产出的丁二醇引入PBS生产设备(12)中反应，生产PBS；
10.根据权利要求9所述的一种用煤和副产煤气生产PBS的方法，其特征在于，将S6得到的电石渣引入到电石渣煅烧设备(8)中反应，产出石灰；所得石灰输入到电石生产设备(4)中用于生产电石；
更进一步地，电石渣煅烧设备(8)产出的一部分石灰用于生产电石，一部分石灰引入到重质碳酸钙生产设备(13)中与S1副产的石灰窑气反应生产重质碳酸钙，另一部分石灰排出用于生产脱硫剂。
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