[发明专利]一种粉煤制备乙烯的方法及系统

权利要求书

1.一种以粉煤为原料制备乙烯的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)热解提质及冶炼生产电石

将粉煤和生石灰粉料按照固定碳与氧化钙的摩尔比为(2.6-2.8):1进行混合、成型，所得成型固体原料进入转底电石炉的热解炉腔内进行热解处理，热解温度为500～1000℃，热解时间为15～60min；得到固体产物和热解气体产物；所述固体产物直接进入转底电石炉的冶炼炉腔内进行冶炼处理，冶炼温度为1200～1380℃，冶炼时间为35～60min；最终得到固态电石、电石冶炼尾气；

(2)变压吸附提氢

热解处理生成的热解气体产物净化后经变压吸附得到氢气；所得氢气纯度≥99.99％；提氢后的热解气体产物回收作为热解装置的燃料；

(3)CO变换、脱碳制氢

冶炼处理生成的电石冶炼尾气中的CO与蒸汽发生CO变换反应，所得产物经脱碳、冷却分离得到氢气；脱碳后所述氢气中二氧化碳含量低于10ppm；

(4)乙炔发生

步骤(1)所得固态电石与水进行反应得到乙炔及电石渣，乙炔经冷却、净化、中和后送至乙炔加氢反应工序；

(5)乙炔加氢反应

步骤(3)所得氢气与步骤(2)所得氢气合并，再与步骤(4)制得的乙炔以体积比3～10:1混合，在催化剂作用下发生乙炔选择性加氢反应；

(6)深冷分离

采用压缩和深度冷却方法将乙炔加氢反应所得产物进行深冷分离得到产物乙烯。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述粉煤为低阶粉煤，选自长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、贫煤、瘦煤中的一种或多种；所述粉煤经破碎和筛分至1mm，之后磨至30μm以下；所述生石灰粉料为经过破碎和筛分至1mm、再磨至30μm以下的粉末状生石灰。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，将所述电石破碎至粒度为200～400mm，送入乙炔发生器中与水进行反应，生成的乙炔气经冷却、净化脱除其中的磷化氢、硫化氢，再经碱中和去除其中的酸雾。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中，所述催化剂采用钯为主活性组分、银和钌为助剂、三氧化二铝为载体的催化剂，所述加氢反应条件为：反应压力为0.2～1.5MPa，反应温度为140～220℃。

5.根据权利要求1～4任一所述的方法，其特征在于，将步骤(3)产生的CO₂通入步骤(4)得到的电石渣中进行碳化反应得到碳酸钙，再经表面改性、脱水、干燥得到50～100nm的纺锤状的纳米碳酸钙。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述转底电石炉分为2个区域，即热解炉腔和与热解炉腔下部相连通的冶炼炉腔，同时还包括设置于所述热解炉腔外周墙内壁且在转底电石炉料板上方的多个辐射管燃烧器。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述转底电石炉分为2个区域，即热解炉腔和与热解炉腔下部相连通的冶炼炉腔，同时还包括设置于所述热解炉腔外周墙内壁且在转底电石炉料板上方的多个辐射管燃烧器。

8.一种以粉煤为原料制备乙烯方法的装置，其特征在于，包括热解提质及冶炼生产电石单元、变压吸附提氢单元、CO变换脱碳制氢单元、乙炔发生单元、乙炔加氢反应单元；

其中，所述热解提质及冶炼生产电石单元为转底电石炉，所述转底电石炉包括热解炉腔、与热解炉腔直接相连通的冶炼炉腔及多个辐射管燃烧器；其中，所述多个所述辐射管燃烧器设置于所述热解炉腔处的外周墙的内壁上且位于转底电石炉料板的上方；

所述热解炉腔的煤气出口与变压吸附提氢单元的进气口管道连接，所述冶炼炉腔的尾气出口与CO变换脱碳制氢单元的进气口管道连接；所述转底电石炉的出料口与乙炔发生单元的进料口管道连接；

所述变压吸附提氢单元的出气口与所述CO变换脱碳制氢单元的出气口经管道合并后与乙炔加氢反应单元的氢气进口管道连接；

所述乙炔发生单元的乙炔气体出口与乙炔加氢反应单元的乙炔进口管道连接；

所述系统还包括一深冷分离单元，所述深冷分离单元通过管道与乙炔加氢反应单元的气体产物出口相连接。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述系统还包括电石渣碳化单元，所述电石渣碳化单元分别与乙炔发生单元的电石渣出口及CO变换脱碳制氢单元的CO₂出口连接。