專利名稱：一種等離子體裂解煤所產(chǎn)生的裂解氣生產(chǎn)氯乙烯的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于煤化工領域，涉及一種等離子體裂解煤所產(chǎn)生的裂解 氣生產(chǎn)氯乙烯的方法。
背景技術：
目前，在化工領域中，對氣體分離方法已有很多報道，變壓吸附
氣體分離技術就是成功的典型之一；另外，在氯堿行業(yè)中，現(xiàn)有大多 技術都局限于石油電石法生產(chǎn)乙炔進而生產(chǎn)氯乙烯，此方法產(chǎn)品氣成 分簡單，其分離也相對較容易，生產(chǎn)工藝也相對較成熟。但是隨著石 油電石等能源的短缺，人們就生產(chǎn)氯乙烯從原料方面做了大量研究， 如何合理高效利用現(xiàn)有能源將成為氯堿行業(yè)發(fā)展的關鍵所在；文獻中 報道了一種等離子技術鮑衛(wèi)仁，關有俊，呂永康，謝克昌.等離子體煤 熱解與氣化工的研究進展[J].現(xiàn)代化工,2003,(12),筆者認為等離子體 應用于煤的熱解和氣化是煤有效、潔凈利用的一條具有潛在應用前景 的途徑，提高了煤的轉化率、熱能利用率、煤的潔凈利用方面有著顯 著的優(yōu)越性，但并未見具體的工藝生產(chǎn)報道。
從所周知，乙炔是合成氯乙烯的只要成分之一，事實上，在近20 年來，國內(nèi)外科學家就對利用等離子體裂解煤制乙炔技術在實驗室規(guī) 模上進行了大量基礎研究工作，也取得了豐富的研究成果，等離子體 的科學科學性得到了驗證。'科學研究成果表明等離子體裂解煤制乙炔 技術路線具有無環(huán)境污染、流程短、能耗低(電石法的70%)等優(yōu)點， 目前采用熱等離子體裂解煤制乙炔的工藝技術世界上還處于中試階段，未見有大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化裝置投入運行的報道。分析原因主要由于 反應爐結焦、煤的轉化率低和能耗高三個關鍵技術問題一直沒有得到
等離子體煤裂解制乙炔的過程中，能耗主要集中在煤裂解階段和 裂解氣分離階段，尤其是裂解氣分離階段，目前尚未見工藝報道，許 多方法都是在摸索中前進，變壓吸附技術也未能達到滿意的效果，造 成這一原因是由于煤裂解產(chǎn)生的裂解氣成分復雜，分離困難和分離能 源消耗大。因此裂解氣的分離是阻礙這個過程進一步發(fā)展的一大難 題，進而也妨礙了其工業(yè)化的步伐。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于解決等離子體法煤快速裂解所得到的裂解氣成
份復雜，分離困難、經(jīng)濟效益差、能耗高等問題；進而提供了一種對 等離子體裂解煤所產(chǎn)生的裂解氣分離較為徹底、經(jīng)濟效益高、能耗低、 工藝生產(chǎn)合理、操作簡便的等離子體裂解煤所產(chǎn)生的裂解氣生產(chǎn)氯乙 烯的方法。
一種等離子體裂解煤所產(chǎn)生的裂解氣生產(chǎn)氯乙烯的方法，包括如 下次序的步驟裂解氣凈化工段、氫氣分離階段、化學反應階段、壓 縮冷凝階段；首先經(jīng)過裂解氣凈化工段，此工段除去了裂解氣中的灰 分、水份、苯及一些氰化物、硫化物等，經(jīng)過凈化工段處理后的裂解 氣組份為氫氣、炔烴、烯烴、烷烴、惰性氣體及一氧化碳、二氧化碳 等氣體；其次進入氫氣分離階段，此分離是采用變壓吸附(PSA)將 氫氣單獨分離出來；之后進入化學反應階段將裂解氣和氯化氫按例通入到轉化器中進行反應，其中氫氣、惰性氣體、烷烴、 一氧化碳、 二氧化碳等氣體由于物質(zhì)的原有特性不能與氯化氫反應，只有炔烴和 烯烴參加反應；之后再經(jīng)過壓縮冷凝階段，得到需要的產(chǎn)品。
所述的等離子體裂解煤所產(chǎn)生的裂解氣生產(chǎn)氯乙烯的方法，煤裂 解氣成分包括乙炔、乙烯、硫化氫、氰化氫、氫氣、乙烷、 一氧化 碳、苯、氬氣、甲垸、二氧化碳等氣體。
所述的等離子體裂解煤所產(chǎn)生的裂解氣生產(chǎn)氯乙烯的方法，煤裂 解氣體積組分為乙炔7% 16%、乙烯1% 5%、硫化氫《0.20%、
氫氣60 82%、乙烷《0.20%、 一氧化碳5 20%、苯《0.1%、 氬氣0. 4 腦、甲烷1 5%、 二氧化碳《1%、灰分《150mg/Nm3; 其主要特征為裂解氣成份有乙炔、乙烯、氫氣、 一氧化碳、氬氣、甲垸。
所述的等離子體裂解煤所產(chǎn)生的裂解氣生產(chǎn)氯乙烯的方法，氫氣
的分離是采用變壓吸附(PSA)工藝和設備將氫氣單獨分離出來，分
離出來的氫氣主要有三個用途， 一部分回等離子體快速裂解煤工段循
環(huán)使用；另一部分與后面分離出的一氧化碳、二氧化碳和甲烷制造甲 醇；剩余的氫氣當化工原料和燃料出售；采用上述方法成本降低，分 離較為徹底，資源回收利用較高。
所述的等離子體裂解煤所產(chǎn)生的裂解氣生產(chǎn)氯乙烯的方法，氫氣 分離階段除去氫氣的裂解氣的乙炔的濃度為45 70%，其他氣體有氫 氣、乙炔、乙烯、氬氣、 一氧化碳、二氧化碳和甲烷。
所述的等離子體裂解煤所產(chǎn)生的裂解氣生產(chǎn)氯乙烯的方法，裂解氣與氯化氫混合反應的混合比是裂解氣中乙炔的量和氯化氫混合摩 爾比，乙炔和氯化氫混合摩爾比為1: 1.05 1.2。
所述的等離子體裂解煤所產(chǎn)生的裂解氣生產(chǎn)氯乙烯的方法，其化 學反應階段，化學反應方程式描述如下<formula>formula see original document page 7</formula>
所述的等離子體裂解煤所產(chǎn)生的裂解氣生產(chǎn)氯乙烯的方法，通過 壓縮冷凝可將化學反應階段產(chǎn)生的氯乙烯、氯乙垸和二氯乙垸三種物 質(zhì)(液態(tài))與氬氣、甲烷、 一氧化碳、和二氧化碳四種物質(zhì)(氣態(tài)) 等沸點低于一35。C物質(zhì)分離開來，氯乙烯、氯乙垸和二氯乙烷三種物 質(zhì)(液態(tài))再經(jīng)過精鎦系統(tǒng)將以上三中物質(zhì)單獨分離出來；氬氣、甲 烷、 一氧化碳、和二氧化碳四種物質(zhì)(氣態(tài))回等離子體裂解煤系統(tǒng) 或去制甲醇工段。氯乙烯去聚合工段作為制作聚氯乙烯，氯乙烷和二 氯乙烷作為商品出售或作為生產(chǎn)氯乙烯的原料。
所述的等離子體裂解煤所產(chǎn)生的裂解氣生產(chǎn)氯乙烯的方法，其中 化學反應階段和壓縮冷凝階段可利用乙炔法制氯乙烯現(xiàn)有裝置，無需 增加新的設備，進一步節(jié)省了投資，簡化了工藝。
本發(fā)明是等離子體裂解煤所產(chǎn)生的裂解氣通過現(xiàn)有技術和設備 將混合氣分離開來進而進行化學反應達到生產(chǎn)目的，提高了其經(jīng)濟效 益，大大提高了分離效率，降低了能耗，可單獨使用，也可與傳統(tǒng)氯 乙烯工藝組合使用。具體來講，采用該方法有一下優(yōu)點-
1、 大部分設備使用現(xiàn)有裝置并且能達到分離生產(chǎn)的目的，大大減 少了投資。
2、 采用變壓吸附(PSA)分離出的氫氣循環(huán)使用，降低了生產(chǎn)成 本。
3、 分離出的乙炔全部用于生產(chǎn)氯乙烯，增加了經(jīng)濟效益。
4、 含碳組分的氣體用于生產(chǎn)甲醇或回等離子體裂解煤系統(tǒng)生產(chǎn)乙 炔，降低了成本，進一步增加了經(jīng)濟效益。
5、 除回系統(tǒng)循環(huán)使用和生產(chǎn)甲醇的氫氣外，多于出來的氫氣當化 工原料和燃料出售。
本發(fā)明可與產(chǎn)生氯乙烯的原有工藝組合使用生產(chǎn)聚氯乙烯，氯 乙烷和二氯乙烷，也可單獨使用生產(chǎn)乙炔、乙烯，也可直接用于生產(chǎn) 氯乙烯。它還具有工藝設計合理，操作簡便可靠的優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明實施例l的工藝流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖詳細描述本發(fā)明。
參照圖1，本實施例1包括如下次序的步驟分離分為四個階段， 裂解氣凈化工段l、氫氣分離階段2、化學反應階段3、壓縮冷冷階 段4;由等離子體裂解煤所產(chǎn)生的裂解氣一般貪有乙炔:7% 16%、乙 烯1% 5%、硫化氫《0.20%、氫氣60 82%、乙烷《0.20%、 一 氧化碳5 20%、苯《0.1%、氬氣0. 4 10%、甲烷1 5%、 二氧化碳《1%、灰分《150mg/Nm3等氣體組分。首先是裂解氣凈化 工段l，此工段除去了裂解氣中的灰分、氰化氫、硫化氫、苯和裂解 氣中含的水分，經(jīng)過凈化工段處理后的裂解氣組份為氫氣、氬氣、乙 炔、乙烯、乙烷、 一氧化碳、二氧化碳和甲烷；其次進入氫氣分離階 段2，分離是采用變壓吸附(PSA)將氫氣單獨分離出來，分離出來
的氫氣主要有三個用途， 一部分回等離子體快速裂解煤工段循環(huán)使 用，另一部分與后面分離出的一氧化碳、二氧化碳和甲烷制造甲醇， 剩余的氫氣當化工原料和燃料出售；然后進入化學反應階段3:除去 氫氣的裂解氣乙炔的濃度為45~70%，其他氣體有氫氣、乙炔、乙烯、 乙烷、氬氣、 一氧化碳、二氧化碳和甲烷，將裂解氣和氯化氫按1: 1.05 1.2混合摩爾比通入到轉化器中進行反應，其中氫氣、氬氣、 乙烷、 一氧化碳、二氧化碳和甲垸等氣體由于物質(zhì)的原有特性不能與 氯化氫反應，只有乙炔和乙烯參加反應，反應之后再經(jīng)過壓縮冷凝階 段4，壓縮冷凝可將氯乙烯、氯乙烷和二氯乙垸三種物質(zhì)(液態(tài))與 氬氣、甲烷、 一氧化碳、和二氧化碳四種物質(zhì)(氣態(tài))等沸點低于一 35。C物質(zhì)分離開來，氯乙烯、氯乙烷和二氯乙烷三種物質(zhì)(液態(tài))再 經(jīng)過精鎦系統(tǒng)將以上三中物質(zhì)單獨分離出來；氬氣、甲烷、 一氧化碳、 和二氧化碳四種物質(zhì)(氣態(tài))回等離子體裂解煤系統(tǒng)或去制甲醇工段。 氯乙烯去聚合工段作為制作聚氯乙烯，氯乙垸和二氯乙垸作為商品出 售或作為生產(chǎn)氯乙烯的原料。
實施例2與實施例1的不同之處在于氫氣的分離可采用變溫吸附
(TSA)實施例3與實施例1的不同之處在于氫氣的分離可采用解膜分離 等工藝。
權利要求
1.一種等離子體裂解煤所產(chǎn)生的裂解氣生產(chǎn)氯乙烯的方法，其特征包括如下次序的步驟裂解氣凈化工段、氫氣分離階段、化學反應階段、壓縮冷凝階段；首先經(jīng)過裂解氣凈化工段，此工段除去了裂解氣中的灰分、水份、苯及一些氰化物、硫化物等，經(jīng)過凈化工段處理后的裂解氣組份為氫氣、炔烴、烯烴、烷烴、惰性氣體及一氧化碳、二氧化碳等氣體；其次進入氫氣分離階段，此分離是采用變壓吸附(PSA)將氫氣單獨分離出來；之后進入化學反應階段將裂解氣和氯化氫按比例通入到轉化器中進行反應，其中氫氣、惰性氣體、烷烴、一氧化碳、二氧化碳等氣體由于物質(zhì)的原有特性不能與氯化氫反應，只有炔烴和烯烴參加反應；之后再經(jīng)過壓縮冷凝階段，得到需要的產(chǎn)品。
2. 按權利要求1所述的等離子體裂解煤所產(chǎn)生的裂解氣生產(chǎn)氯乙烯 的方法，煤裂解氣成分包括乙炔、乙烯、硫化氫、氰化氫、氫氣、 乙烷、 一氧化碳、苯、氬氣、甲垸、二氧化碳等氣體。
3. 按權利要求2所述的等離子體裂解煤所產(chǎn)生的裂解氣生產(chǎn)氯乙烯 的方法，煤裂解氣體積組分為乙炔:7% 16%、乙烯1% 5%、硫化 氫《0.20%、氫氣60 82%、乙烷《0.20%、 一氧化碳5 20%、苯《0.1%、氬氣0. 4 10%、甲烷1 5%、 二氧化碳《P/。、灰分《150mg/Nm3;其主要特征為裂解氣成份有乙炔、乙烯、氫氣、一氧化碳、氬氣、甲垸。
4. 按權利要求1或2所述的等離子體裂解煤所產(chǎn)生的裂解氣生產(chǎn)氯 乙烯的法，氫氣的分離是采用變壓吸附(PSA)工藝和設備將氫氣單 獨分離出來。
5. 按權利要求4所述的等離子體裂解煤所產(chǎn)生的裂解氣生產(chǎn)氯乙烯 的方法，氫氣分離階段除去氫氣的裂解氣的乙炔的濃度為45~70%， 其他氣體有氫氣、乙炔、乙烯、氬氣、 一氧化碳、二氧化碳和甲垸。
6. 按權利要求1至5所述的等離子體裂解煤所產(chǎn)生的裂解氣生產(chǎn)氯乙 烯的方法，裂解氣與氯化氫混合反應的混合比是裂解氣中乙炔的量和 氯化氫混合摩爾比，乙炔和氯化氫混合摩爾比為C2H2 : HC1=1: 1.05 1.2
7. 按權利要求6所述的等離子體裂解煤所產(chǎn)生的裂解氣生產(chǎn)氯乙烯 的方法，可通過壓縮冷凝將反應后的混合物分離開來。
8. 按權利要求7所述的等離子體裂解煤所產(chǎn)生的裂解氣生產(chǎn)氯乙烯 的方法，其中化學反應階段和壓縮冷凝階段可利用乙炔法制氯乙烯現(xiàn) 有裝置，無需增加新的設備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種等離子體裂解煤所產(chǎn)生的裂解氣生產(chǎn)氯乙烯的方法，包括如下次序的步驟由等離子體裂解煤所產(chǎn)生的裂解氣經(jīng)過裂解氣凈化工段除去了裂解氣中的灰分、氰化氫、硫化氫、苯和裂解氣中含的水分，其次進入氫氣分離階段，分離是采用變壓吸附(PSA)將氫氣單獨分離出來，除去氫氣的裂解氣乙炔的濃度為45～70％；剩余混合氣進行化學反應階段，將上述處理后的裂解氣和氯化氫按比例通入到轉化器中進行反應，之后再經(jīng)過壓縮冷凝，得到需要的產(chǎn)品；此方法降低了分離難度，提高了經(jīng)濟效益，減少了分離工序、資源浪費和能源消耗，可單獨使用，也可與原有工藝配套組合使用。
文檔編號C07C21/06GK101671228SQ20081014946
公開日2010年3月17日 申請日期2008年9月10日 優(yōu)先權日2008年9月10日
發(fā)明者軍 周, 唐復新, 熊新陽, 郭文康 申請人:新疆天業(yè)(集團)有限公司