[发明专利]制备烯烃和芳烃的系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于化工材料制备方法技术领域，具体而言，本发明涉及制备烯烃和芳烃的系统及方法。

背景技术

芳烃和烯烃都是重要的石油化工原料，其下游产品广泛的应用于环境、能源、工业、生物等领域。然而，烯烃主要是由石油烃裂解的方法制得，芳烃来源于煤和石油，煤干馏过程中能生成多种芳烃，世界总产量中90％以上的芳烃主要从石油产品中提取。我国富煤缺油少气，石油对外依存度高，这对于石油储备并不丰富的我国来说形成了严重的战略威胁。因此，寻求另一种新的来源和工艺方法制备大宗基础化工原料——芳烃和烯烃，以在工业生产领域替代石油作为原料，能够很大程度上缓解我国对于石油的依赖性。随着石油资源日益枯竭，发展煤化工为原料的化工过程成为替代石油化工路线的重要过程。在煤化工技术中，以煤为原料通过甲醇制烯烃即煤基甲醇制烯烃，是以煤为原料合成甲醇后再通过甲醇制取乙烯、丙烯等烯烃的技术，但煤制烯烃投资大、融资难度大、原材料及能耗大、水耗高，尤其是对于水的需求大导致在缺水的区域无法进行。

因此，现有制备烯烃和芳烃的技术有待进一步改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种制备烯烃和芳烃的系统和方法，该系统具有流程短、占地面积少、能耗低、投资少及等CO₂排量较少等优点，且采用该系统所得的乙炔的转化率为99％以上，苯的收率为54％以上，乙烯的收率为37％以上。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备烯烃和芳烃的系统。根据本发明的实施例，所述系统包括：

预处理单元，所述预处理单元具有低阶煤入口、生石灰入口和混合球团出口；

热解装置，所述热解装置具有混合球团入口、热解油气出口和热解固体出口，所述混合球团入口与所述混合球团出口相连；

电石冶炼装置，所述电石冶炼装置具有热解固体入口、尾气出口和液态电石出口，所述热解固体入口与所述热解固体出口相连；

脱硫装置，所述脱硫装置具有热解油气入口、尾气入口和脱硫气出口，所述热解油气入口与所述热解油气出口相连，所述尾气入口与所述尾气出口相连；

变换装置，所述变换装置具有脱硫气入口、水蒸汽入口和变换气出口，所述脱硫气入口与所述脱硫气出口相连；

乙炔发生装置，所述乙炔发生装置具有电石入口、水入口、乙炔气出口和电石渣出口，所述电石入口与所述液态电石出口相连；

芳烃-烯烃反应装置，所述芳烃-烯烃反应装置具有变换气入口、乙炔气入口和含芳烃烯烃气体出口，所述变换气入口与所述变换气出口相连，所述乙炔气入口与所述乙炔气出口相连。

根据本发明实施例的制备烯烃和芳烃的系统通过将低阶煤与生石灰进行预处理，使得低阶煤和生石灰充分接触，从而增加后续热解装置中混合球团的热解效率；然后通过热解处理可以脱除混合球团中低阶煤中的部分硫和汞等有害元素，得到热解油气和热解固体，并将所得热解固体热送至电石冶炼装置，从而可以充分利用热解固体的显热，提高整个系统的热效率，并降低电石冶炼装置的能耗，在电石冶炼装置中，热解固体中的碳和氧化钙反应，得到含有一氧化碳的尾气和液态电石碳化钙，而热解过程中得到的热解油气和电石冶炼过程中得到的尾气供给至脱硫装置中进行处理，热解油气和尾气中的H₂S、COS和CS₂被除去，使得最后所得的脱硫气中的硫含量降至0.03ppm以下；然后将脱硫气供给至变换装置中，脱硫气中的一氧化碳与水蒸汽接触，得到含有甲烷、二氧化碳和氢气的变换气；而电石冶炼装置中得到的液态电石在乙炔发生装置中，遇水立即发生激烈反应，得到乙炔气和电石渣；然后将所得含有甲烷、二氧化碳和氢气的变换气与乙炔气供给至芳烃-烯烃反应装置，可制得含芳烃和烯烃气体。由此，采用该系统可以将价格低廉的低阶煤替代价格昂贵的块状焦炭、兰炭、无烟煤等优质资源作为电石生产的碳素原料，可以显著降低电石生产成本，进而降低烯烃和芳烃的生产成本，并且该系统具有流程短、占地面积少、能耗低、投资少及等CO₂排量较少等优点，且采用该系统所得的乙炔的转化率为99％以上，苯的收率为54％以上，乙烯的收率为37％以上。

另外，根据本发明上述实施例的制备烯烃和芳烃的系统，还可以具有如下附加的技术特征：