CN207362104U - 一种利用焦炉煤气生产乙二醇的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种利用焦炉煤气生产乙二醇的装置，具体包括焦炉煤气非催化转化单元、低温甲醇洗单元、气体分离单元和乙二醇合成单元，其中，气体分离单元包含CO深冷分离单元和PSA‑H2单元。本实用新型利用焦化厂生产过程中向外排放的焦炉煤气，使其转化为附加值更高的乙二醇产品，变废为宝，既利用了能源，又解决了环境污染的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及化工技术与装置领域，尤其涉及一种利用焦炉煤气生产乙二醇的装置。
背景技术
乙二醇(EG)是一种重要的有机化工原料，主要用来生产聚酯纤维(PET)、塑料、橡胶、聚酯漆、胶粘剂、非离子表面活性剂、乙醇胺及炸药，也大量用作溶剂、润滑剂、增塑剂和防冻剂等。乙二醇是我国石化产品中少有的供不应求的品种。
目前，工业上实现商业应用的乙二醇生产技术主要有两种：石油路线和非石油路线。所谓的石油路线是指首先由石油加工得到乙烯，再由乙烯氧化生成环氧乙烷，得到的环氧乙烷进一步水合生产乙二醇。所谓的非石油路线是指以碳一化合物为原料制取乙二醇的路线，该工艺符合我国煤多、气少、缺油的能源结构，对于我国能源的合理利用，减少对石油的依赖，缓解乙烯供应量的不足等都具有极其深远的意义，同时打破了乙二醇生产依赖石油的单一工艺路线。
现有的合成气生产乙二醇的路线主要有直接合成法和间接合成法。其中，直接合成法反应条件较苛刻，压力在10MPa以上，而且用昂贵的铑作催化剂，另外反应的转化率和选择性都较低。由于此技术在开发高性能催化剂及缓和反应条件、催化剂的连续循环使用及与产品分离的研究上受阻，目前，合成气直接合成乙二醇技术仍处于实验室阶段。而合成气间接法合成乙二醇，即从一氧化碳出发，偶联得到草酸酯，然后经草酸酯催化加氢制乙二醇的碳一路线，是近来被公认为技术性和经济性较好的一种工艺路线。
我国是生产焦炭的大国，焦炉煤气是在高温炼焦过程中产生的副产品，其主要组成为氢气、一氧化碳和甲烷，还含有少量的二氧化碳以及硫化物等，但焦炉煤气无法有效利用。目前，对于焦炉煤气的处理，大多数企业都是点火炬烧掉，或引入锅炉烧掉，这样既污染环境又浪费了宝贵的H2和CO资源。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种有效利用焦炉煤气中的H2与CO资源生产乙二醇的装置。
实用新型内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是设计一种充分回收利用废物资源焦炉煤气解决乙二醇生产的原料紧缺和限制，降低生产成本，提高经济效益，且提升焦炉煤气的附加值，实现循环经济的利用焦炉煤气生产乙二醇的装置；不仅将能源与环境的发展相结合起来，而且将传统的炼焦行业与化学工业有机的结合起来，这对于调整我国的化工产业结构和能源结构，具有重要的意义。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种利用焦炉煤气生产乙二醇的装置，其特征在于，包括焦炉煤气转化单元、气体净化单元、气体分离单元和乙二醇合成单元，其中，焦炉煤气转化单元包含转化炉，气体净化单元包含低温甲醇洗系统和为低温甲醇洗系统供冷的丙烯制冷系统，气体分离单元包括深冷分离系统和变压吸附系统，乙二醇合成单元包含依次连接的酯化及吸收单元、DMO合成单元、DMO分离净化单元、DMO加氢单元和EG分离单元；转化炉的输出口与低温甲醇洗系统的输入口连通，低温甲醇洗系统的输出口与深冷分离系统的输入口连通；深冷分离系统的输出口分为两路，第一路为CO产品出口，其与酯化及吸收单元的输入口连通，第二路为富H2的混合气体出口，其与变压吸附系统的输入口连通，变压吸附系统的输出口为H2产品出口，其与DMO加氢单元的加氢入口连通。
进一步地，还包括预处理单元，预处理单元包含重力除尘器和电捕焦油器，预处理单元能够使焦炉煤气在进入焦炉煤气转化单元前得到除尘和除焦，预处理单元的输出口与转化炉的输入口连通。
进一步地，转化炉具有耐火砖结构，焦炉煤气在转化炉转化，采用的是非催化部分氧化工艺，耐火砖结构能够提高转化炉的保温功能并且提高使用寿命。
进一步地，低温甲醇洗系统设有再生系统，进行甲醇再生及循环利用。
进一步地，还包括燃料气管网，燃料气管网与变压吸附系统的输出口之间连接有驰放气管道，用于将经过变压吸附系统分离出的尾气排出，燃烧其中的可燃尾气。
进一步地，转化炉顶部设置有工艺烧嘴，氧气通过工艺烧嘴同轴射流进入转化炉内进行非催化部分氧化反应。
进一步地，低温甲醇洗系统设有再生系统，进行甲醇再生及循环利用。
进一步地，气体分离单元还包括分子筛吸附器，所述分子筛吸附器设置在所述深冷分离系统之前，所述分子筛吸附器能够过滤气体中的甲醇和二氧化碳。
进一步地，还设置有第一压缩装置，焦炉煤气进入焦炉煤气转化单元之前，通过第一压缩装置进行增压。
进一步地，还设置有第二压缩装置，焦炉煤气从深冷分离系统进入乙二醇合成单元之前，通过第二压缩装置进行增压。
通过本实用新型的利用焦炉煤气生产乙二醇的装置，采用焦炉煤气生产乙二醇，开创了新的乙二醇生产原料来源；充分回收利用焦炉煤气中的CO和H2，使其转化为附加值更高的乙二醇产品，变废为宝，既利用了能源，又解决了环境污染的问题；开创了绿色碳一化学路线生产乙二醇的新局面，进一步发展了乙二醇的非石油化生产路线。
以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本实用新型的焦炉煤气生产乙二醇装置的系统结构框图。
具体实施方式
如图1所示为本实用新型揭示的焦炉煤气生产乙二醇装置的一个实施例，该装置包括预处理单元(A)、焦炉煤气转化单元(B)、气体净化单元(C)、气体分离单元(D)和乙二醇合成单元(E)。
预处理单元(A)包含重力除尘器(1)和电捕焦油器(2)，预处理单元(A)能够使焦炉煤气在进入焦炉煤气转化单元(B)前得到除尘和除焦，焦炉煤气在预处理单元(A)中处理顺序优选为先进入重力除尘器(1)再进入电捕焦油器(2)，这样的好处是减少管路中的灰尘，有益于提高设备寿命、便于保养；焦炉煤气转化单元(B)包含转化炉(3)；气体净化单元(C)包含低温甲醇洗系统(5)和丙烯制冷系统(6)；气体分离单元(D)包括深冷分离系统(7)和变压吸附系统(8)；乙二醇合成单元(E)包括酯化及吸收单元(11)、DMO合成单元(12)、DMO分离净化单元(13)、DMO加氢单元(14)和EG分离单元(15)。
转化炉(3)的输出口与低温甲醇洗系统(5)的输入口连通，低温甲醇洗系统(5)的输出口与深冷分离系统(7)的输入口连通，在低温甲醇洗系统(5)上设置有能够降低反应温度的丙烯制冷系统(6)；深冷分离系统(7)的输出口分为两路，一路与变压吸附系统(8)的输入口连通，另一路与酯化及吸收单元(11)的输入口连通；酯化及吸收单元(11)的输出口与DMO合成单元(12)的输入口连通，DMO合成单元(12)的输出口与DMO分离净化单元(13)的输入口连通，DMO加氢单元(14)具有两个入口，其中第一入口为DMO入口与DMO分离净化单元(13)的输出口连通，第二入口为加氢入口与变压吸附系统(8)的输出口连通，DMO加氢单元(14)的输出口与EG分离单元(15)的输入口连通。
该装置还包括燃料气管网(9)，燃料气管网(9)与变压吸附系统(8)的输出口之间连接有驰放气管道，用于将经过变压吸附系统(8)分离出的尾气排出，燃烧其中的可燃尾气。
转化炉(3)具有耐火砖结构，焦炉煤气在转化炉(3)转化，转化炉(3)顶部设置有工艺烧嘴，氧气通过工艺烧嘴同轴射流进入转化炉(3)内进行非催化部分氧化反应，耐火砖结构能够提高转化炉的保温功能并且提高使用寿命。
低温甲醇洗系统(5)设有再生系统，进行甲醇再生及循环利用。
还设置有第一压缩机(4)和第二压缩机(10)，焦炉煤气进入焦炉煤气转化单元(B)之前，通过第一压缩装置(4)进行增压，焦炉煤气从深冷分离系统(7)进入乙二醇合成单元(E)之前，通过第二压缩装置(10)进行增压。
结合上述实施例，本实用新型提供了一种利用焦炉煤气生产乙二醇的工艺，具体步骤为：
(a)焦炉煤气在进入转化装置前，首先经过重力除尘器(1)除尘，再经过电捕焦油器(2)进一步除焦；
(b)经步骤(a)处理的焦炉煤气，经第一压缩机(4)加压至2.0～5.0MPaG左右，并加入适量保护蒸汽后，与来自空分装置的氧气通过设置于转化炉(3)顶部的工艺烧嘴同轴射流进入转化炉(3)内进行非催化部分氧化反应，反应条件为2.0～5.0MPaG，800～1500℃，焦炉煤气转化是在有耐火砖结构的转化炉(3)中进行；
(c)经步骤(b)处理后，再经回收热量、水洗涤后温度为30～60℃的粗合成气进入低温甲醇洗系统(5)，粗合成气进入低温甲醇洗系统(5)的吸收塔的底部后，在塔内与至上而下的低温甲醇(-50℃～-60℃)逆流接触，脱除气体中的H2S、COS和CO2，此外，还设置了一套再生系统，进行甲醇再生及循环利用，丙烯制冷系统(6)为低温甲醇洗提供所需的冷量；
(d)净化后气体经回收冷量后，首先进入分子筛吸附器，脱除其中微量的甲醇和二氧化碳，分子筛吸附净化后的原料气，经过过滤器过滤掉机械杂质后进入冷箱，经过深冷分离系统(7)后得到满足乙二醇装置要求的CO，富氢气出CO深冷分离装置(7)后送PSA-H2变压吸附系统(8)，H2的制备采用变压吸附的工艺，CO深冷分离系统(7)出来的压力为2.0～5.0MPaG，温度为40℃的富H2，经过PSA系统(8)提纯后，得到满足生产要求的H2，送往乙二醇生产装置，驰放气经管道送燃料气管网(9)作尾气处理，消除污染后排放；
(e)经过(d)处理的CO，经第二压缩机(10)加压后，送入乙二醇合成单元(E)，CO依次通过酯化及吸收单元(11)、DMO合成单元(12)、DMO分离净化单元(13)、DMO加氢单元(14)和EG分离单元(15)。具体地，在酯化及吸收单元(11)中，硝酸还原亚硝酸钠生成氮氧化物，然后，氮氧化物与氧气、甲醇反应合成亚硝酸甲酯(MN)；DMO合成单元(12)中，亚硝酸甲酯与一氧化碳偶联生成草酸二甲酯(DMO)；草酸二甲酯经过DMO分离净化单元(13)去除前面反应产生的杂质，分离出纯度高的草酸二甲酯；在DMO加氢单元(14)中，通入步骤(d)得到的H2，草酸二甲酯催化加氢生成乙二醇。乙二醇合成单元(E)采用气相偶联反应合成草酸酯、草酸酯加氢制备乙二醇的生产工艺，经过该步骤，通过EG分离单元(15)最终得到满足要求的乙二醇产品。
以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种利用焦炉煤气生产乙二醇的装置，其特征在于，包括焦炉煤气转化单元、气体净化单元、气体分离单元和乙二醇合成单元，
焦炉煤气转化单元包含转化炉，气体净化单元包含低温甲醇洗系统和为低温甲醇洗系统供冷的丙烯制冷系统，气体分离单元包括深冷分离系统和变压吸附系统，乙二醇合成单元包含依次连接的酯化及吸收单元、DMO合成单元、DMO分离净化单元、DMO加氢单元和EG分离单元；
转化炉的输出口与低温甲醇洗系统的输入口连通，低温甲醇洗系统的输出口与深冷分离系统的输入口连通；深冷分离系统的输出口分为两路，第一路为CO产品出口，其与酯化及吸收单元的输入口连通，第二路为富H2的混合气体出口，其与变压吸附系统的输入口连通，变压吸附系统的输出口为H2产品出口，其与DMO加氢单元的加氢入口连通。
2.如权利要求1所述的利用焦炉煤气生产乙二醇的装置，其特征在于，还包括预处理单元，所述预处理单元包含重力除尘器和电捕焦油器，焦炉煤气进入所述焦炉煤气转化单元前先进入所述预处理单元除尘和除焦。
3.如权利要求1所述的利用焦炉煤气生产乙二醇的装置，其特征在于，所述转化炉具有耐火砖结构。
4.如权利要求1所述的利用焦炉煤气生产乙二醇的装置，其特征在于，所述转化炉顶部设置有工艺烧嘴，氧气通过所述工艺烧嘴同轴射流进入转化炉内进行非催化部分氧化反应。
5.如权利要求1所述的利用焦炉煤气生产乙二醇的装置，其特征在于，所述低温甲醇洗系统设有再生系统，进行甲醇再生及循环利用。
6.如权利要求1所述的利用焦炉煤气生产乙二醇的装置，其特征在于，所述气体分离单元还包括分子筛吸附器，所述分子筛吸附器设置在所述深冷分离系统之前，所述分子筛吸附器能够过滤气体中的甲醇和二氧化碳。
7.如权利要求1所述的利用焦炉煤气生产乙二醇的装置，其特征在于，还设置有第一压缩机，焦炉煤气进入所述焦炉煤气转化单元之前，通过所述第一压缩机进行增压。
8.如权利要求1所述的利用焦炉煤气生产乙二醇的装置，其特征在于，还设置有第二压缩机，焦炉煤气从所述深冷分离系统进入所述乙二醇合成单元之前，通过所述第二压缩机进行增压。
9.如权利要求1所述的利用焦炉煤气生产乙二醇的装置，其特征在于，还包括燃料气管网，所述燃料气管网与所述变压吸附系统的输出口之间连接有驰放气管道。
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