本發(fā)明屬于乙炔制備
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種等離子體裂解焦?fàn)t氣制乙炔的方法。
背景技術(shù)：
：乙炔是一種重要的有機(jī)化工原料和特殊用途的高熱值燃料。國內(nèi)乙炔的生產(chǎn)方法主要有電石乙炔法和天然氣部分氧化法，國外主要是烴類裂解法。電石乙炔法存在能耗高、污染大、工藝流程較長等缺點(diǎn)；天然氣部分氧化法單位產(chǎn)品消耗的天然氣較多，每噸乙炔需要耗費(fèi)天然氣6000Nm3,收率偏低。我國是焦炭生產(chǎn)大國，年生產(chǎn)能力3億噸以上，每噸焦炭副產(chǎn)焦?fàn)t氣430m3左右，除自用、民用和商用燃料外，每年放散的焦?fàn)t氣超過200億m3，造成巨大的污染和資源浪費(fèi)。目前大型焦化廠產(chǎn)生的焦?fàn)t氣可用于生產(chǎn)甲醇、合成氨等綜合利用率可達(dá)到96％以上,但是一些產(chǎn)能較小的中小型煉焦企業(yè)由于煉焦產(chǎn)生的焦?fàn)t氣相對較少,投資甲醇、化肥等項(xiàng)目成本優(yōu)勢不明顯，只能將焦?fàn)t氣燃燒供熱或發(fā)電自用。國內(nèi)關(guān)于等離子體射流裂解烷烴制乙炔技術(shù)的研究較多，其原理是利用電能轉(zhuǎn)化為熱能，使得烷烴在1000～3000℃高溫下裂解得到乙炔。利用等離子體技術(shù)裂解焦?fàn)t氣制乙炔未見工業(yè)化報(bào)到，一方面等離子體裂解焦?fàn)t氣制乙炔的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)品選擇性需要提高；另一方面，充分合理地利用焦?fàn)t氣中各組分才能使該技術(shù)更加成熟，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于：提出一種利用焦?fàn)t氣生產(chǎn)乙炔的新方法，既可解決焦?fàn)t氣的充分利用問題，同時(shí)通過變壓吸附提氫的富甲烷尾氣再利用又可增加乙炔產(chǎn)量，本發(fā)明工藝與我國現(xiàn)有的電石乙炔法和部分氧化法相比，具有明顯的節(jié)能與減排效果。本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種等離子體裂解焦?fàn)t氣制乙炔的方法，包括以下步驟：對于焦?fàn)t氣產(chǎn)量大的焦炭企業(yè)，所述等離子體裂解焦?fàn)t氣制乙炔的工藝方案為：1)將焦?fàn)t氣凈化后進(jìn)入變壓吸附裝置，提取焦?fàn)t氣中含量較高的氫氣，尾氣進(jìn)入等離子體反應(yīng)器裂解得到稀乙炔氣；2)稀乙炔氣經(jīng)冷凝凈化后進(jìn)入乙炔提濃工序后得到乙炔產(chǎn)品和高級炔烴，高級炔烴返回等離子體反應(yīng)器重復(fù)裂解制乙炔；3)乙炔提濃后的尾氣進(jìn)入甲醇合成裝置，副產(chǎn)甲醇；對于中小型焦炭企業(yè)，由于焦?fàn)t氣制甲醇裝置不具有優(yōu)勢，為得到更多乙炔，等離子體裂解氣中的一氧化碳、甲烷需要回收利用。所以，對于中小型焦炭企業(yè)，所示等離子體裂解焦?fàn)t氣制乙炔的工藝方案為：1)焦?fàn)t氣經(jīng)壓縮、凈化后進(jìn)入等離子體裂解裝置，得到稀乙炔氣；2)稀乙炔氣經(jīng)冷凝凈化后進(jìn)入乙炔提濃工序后得到乙炔產(chǎn)品和高級炔烴，高級炔烴返回等離子體反應(yīng)器重復(fù)裂解制乙炔；3)乙炔提濃后的尾氣經(jīng)壓縮后進(jìn)入甲烷化工序，甲烷化后的氣體通過變壓吸附提氫得到氫氣產(chǎn)品；4)一部分氫氣產(chǎn)品返回等離子體反應(yīng)器，變壓吸附富甲烷氣尾氣返回等離子體反應(yīng)器裂解制乙炔。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選，所述冷凝凈化包括水萃冷降溫和脫炭黑。本發(fā)明冷凝凈化工序包括的水萃冷降溫和脫炭黑為本領(lǐng)域內(nèi)常用的技術(shù)手段，優(yōu)選為稀乙炔氣用水萃冷，經(jīng)熱水噴淋洗滌和多孔填料吸附粗脫炭黑后，進(jìn)入電濾器精脫炭黑，再用冷水噴淋降溫可脫除99％以上的炭黑顆粒，詳見專利CN101921163A。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選，所述乙炔提濃工序包括選擇性吸收和解析。本發(fā)明乙炔提濃工序包括的選擇性吸收和解析為本
技術(shù)領(lǐng)域：
內(nèi)常用的技術(shù)手段，只要能實(shí)現(xiàn)乙炔提濃的效果即可，即能實(shí)現(xiàn)將產(chǎn)品乙炔和高級炔烴分離的效果即可。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選，所述返回等離子體的高級炔烴和富甲烷氣占焦?fàn)t氣體體積的10％～30％。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選，所述返回等離子體的氫氣占焦?fàn)t氣體體積的0％～20％。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選，所述等離子體反應(yīng)器裂解的電壓為10000V，電流為200A。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：1.本發(fā)明將焦?fàn)t氣甲烷化、制甲醇及提氫工藝相結(jié)合，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)乙炔、甲醇或氫氣的同時(shí)制備，提高工作效率；2.利用等離子體裂解烷烴產(chǎn)生乙炔和氫氣，分離提濃乙炔后的尾氣可直接利用于CO、CO2甲烷化工序，無需再補(bǔ)充氫氣；3.本發(fā)明將制備過程中的高級炔烴、富甲烷氣及氫氣返回至等離子體反應(yīng)器重復(fù)裂解，充分、合理地利用了焦?fàn)t氣碳源，增加了乙炔的產(chǎn)量；4.與現(xiàn)有的制備乙炔技術(shù)相比，本發(fā)明成本低、節(jié)能、環(huán)保及減排效果明顯，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和示范作用。附圖說明圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的流程框圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例2的流程框圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例3的流程框圖。具體實(shí)施方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實(shí)施例1表1焦?fàn)t氣組分組份H2CH4COCO2N2O2CmHn流量(Nm3/h)V％58.625.87.02.04.00.42.250000本實(shí)施例工藝流程見附圖1：原料焦?fàn)t氣(組成見表1)50000Nm3/h凈化后進(jìn)入變壓吸附裝置，分離出氫氣產(chǎn)品24910Nm3/h，變壓吸附尾氣同來自乙炔提濃單元的高級炔烴混合后進(jìn)入等離子體反應(yīng)器，在10000V高壓下裂解生成乙炔和氫氣，裂解氣中乙炔含量(vol％)為8.8。裂解氣經(jīng)過萃冷及脫炭黑凈化后進(jìn)入稀乙炔提濃裝置，通過選擇性吸收分離出產(chǎn)品乙炔(>99.5％)和高級炔烴，得到乙炔產(chǎn)品4.2t/h。高級炔烴(619Nm3/h)返回等離子體反應(yīng)器繼續(xù)裂解；乙炔提濃后的尾氣(20650Nm3/h)組成(vol％)為：H2：68.1，CH4：12.5，N2：2.4，CO：16.9。尾氣進(jìn)入甲醇裝置，然后加入水蒸氣將甲烷變換為CO，調(diào)整碳?xì)浔群蠛铣杉状迹筛划a(chǎn)甲醇6.6t/h。此外，等離子體裂解裝置還會(huì)排出少量炭黑。(圖中未畫出)該實(shí)施例可年產(chǎn)乙炔3.4萬噸，副產(chǎn)氫氣2.0億Nm3，甲醇5.3萬噸。實(shí)施例2表2焦?fàn)t氣組分組份H2CH4COCO2N2O2CmHn流量Nm3/hV％58.625.89.02.02.00.42.22000本實(shí)施例工藝流程見附圖2：原料焦?fàn)t氣(組成見表2)2000Nm3/h同來自乙炔提濃的高級炔烴、變壓吸附提氫后的富烴氣一起混合后進(jìn)入等離子體反應(yīng)器，在10000V高壓下裂解生成乙炔、氫氣和部分高級炔烴，裂解氣中乙炔含量(vol％)為9.6。裂解氣經(jīng)過萃冷、脫炭黑等凈化后進(jìn)入稀乙炔提濃裝置，通過選擇性吸收分離出產(chǎn)品乙炔(>99.5％)0.35t/h和高級炔烴24.8Nm3/h，高級炔烴返回等離子體反應(yīng)器繼續(xù)裂解；乙炔提濃后的尾氣經(jīng)過壓縮機(jī)加壓1.5MPa后直接進(jìn)入甲烷化裝置，CO、CmHn在催化劑存在下與氫反應(yīng)，生成甲烷。甲烷化后的氣體(1676.2Nm3/h)組成(vol％)為：H2：81.9，CH4：16.9，N2：1.2。甲烷化后的氣體進(jìn)入變壓吸附提氫裝置，將氫氣和富甲烷氣分離，得到氫氣1235.5Nm3/h，富甲烷氣440.7Nm3/h。氫氣作為產(chǎn)品輸出，變壓吸附后的富甲烷氣則全部返回等離子體反應(yīng)器進(jìn)行再裂解制乙炔。此外，等離子體裂解裝置還會(huì)排出少量炭黑。(圖中未畫出)本實(shí)施例可年產(chǎn)乙炔2800噸，副產(chǎn)氫氣988.4萬Nm3。本實(shí)施例利用甲烷化將CO、CO2、CmHn轉(zhuǎn)化為甲烷，增加進(jìn)乙炔裝置的甲烷量為65.9％，即增加乙炔產(chǎn)量65.9％。實(shí)施例3本實(shí)施例工藝流程見附圖3：原料焦?fàn)t氣(組成見表2)2000Nm3/h同來自變壓吸附的部分產(chǎn)品氫氣(100Nm3/h)以及變壓吸附富烴尾氣一起混合后進(jìn)入等離子體反應(yīng)器，在10000V高壓下裂解生成乙炔、氫氣和部分高級炔烴，裂解氣中乙炔含量(vol％)為8.2。裂解氣經(jīng)過萃冷、脫炭黑等凈化后進(jìn)入稀乙炔提濃裝置，通過選擇性吸收分離出產(chǎn)品乙炔(>99.5％)0.37t/h和高級炔烴20.8Nm3/h，高級炔烴返回等離子體反應(yīng)器繼續(xù)裂解；乙炔提濃后的尾氣經(jīng)過壓縮機(jī)加壓1.5MPa后直接進(jìn)入甲烷化裝置，CO、CmHn在催化劑存在下與氫反應(yīng)，生成甲烷。甲烷化后的氣體(1753.7Nm3/h)組成(vol％)為：H2：81.6，CH4：17.3，N2：1.1。甲烷化后的氣體進(jìn)入變壓吸附提氫裝置，將氫氣和富甲烷氣分離，得到氫氣1287.9Nm3/h，富甲烷氣465.8Nm3/h。氫氣作為產(chǎn)品輸出，富甲烷氣則全部返回等離子體反應(yīng)器進(jìn)行再裂解制乙炔。此外，等離子體裂解裝置還會(huì)排出少量炭黑。(圖中未畫出)本實(shí)施例可年產(chǎn)乙炔2960噸，副產(chǎn)氫氣1030.3萬Nm3。本實(shí)施例利用變壓吸附提氫的氫氣，調(diào)整了進(jìn)等離子體的氣體組成提高了乙炔收率，即乙炔產(chǎn)量比實(shí)施例2提高了5.7％。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3