本實(shí)用新型涉及冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，本實(shí)用新型涉及一種由煤制備苯和乙烯的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

苯、甲苯和二甲苯等輕質(zhì)芳烴為最重要的化工基礎(chǔ)原料之一，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)橡膠、纖維、塑料和染料等化工產(chǎn)品。芳烴主要來(lái)源于石油化工中的催化重整和烴類熱解，僅有約10％來(lái)源于煤炭化工。目前石油資源越來(lái)越匱乏，而我國(guó)又是一個(gè)煤炭大國(guó)，富煤少油。因此，開發(fā)新的有煤炭生產(chǎn)苯等輕質(zhì)芳烴的技術(shù)勢(shì)在必行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于提出一種由煤制備苯和乙烯的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)利用煤最大化制備苯，極大地提高了苯的產(chǎn)量，從而實(shí)現(xiàn)從低價(jià)值的煤到高附加值的苯的轉(zhuǎn)化，且具有流程簡(jiǎn)單、加工難度低、工藝成本低且經(jīng)濟(jì)性高的優(yōu)點(diǎn)。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，本實(shí)用新型提出了一種由煤制備苯和乙烯的系統(tǒng)。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，該系統(tǒng)包括：

煤破碎裝置，所述煤破碎裝置具有煤入口和煤粉末出口；

石灰窯，所述石灰窯內(nèi)具有預(yù)熱區(qū)和燒制區(qū)，所述預(yù)熱區(qū)具有石灰石入口，所述燒制區(qū)具有生石灰出口和二氧化碳出口；

生石灰破碎裝置，所述生石灰破碎裝置具有生石灰入口和生石灰粉末出口，所述生石灰入口與所述生石灰出口相連；

混料壓球裝置，所述混料壓球裝置具有生石灰粉末入口、煤粉末入口和物料球團(tuán)出口，所述生石灰粉末入口與所述生石灰粉末出口相連，所述煤粉末入口與所述煤粉末出口相連；

電石爐，所述電石爐具有物料球團(tuán)入口、電石出口和一氧化碳出口，所述物料球團(tuán)入口與所述物料球團(tuán)出口相連；

電石破碎裝置，所述電石破碎裝置具有電石入口和電石碎料出口，所述電石入口與所述電石出口相連；

乙炔發(fā)生器，所述乙炔發(fā)生器具有電石碎料入口、水入口和乙炔出口，所述電石碎料入口與所述電石碎料出口相連；

乙炔制苯反應(yīng)器，所述制苯反應(yīng)器具有乙炔入口，二氧化碳入口、一氧化碳入口、氫氣入口、甲烷入口和苯產(chǎn)物出口，所述乙炔入口與所述乙炔出口相連，所述二氧化碳入口與所述二氧化碳出口相連，所述一氧化碳入口與所述一氧化碳出口相連；

分離裝置，所述分離裝置具有苯產(chǎn)物入口、乙烯出口和苯出口，所述苯產(chǎn)物入口與所述苯產(chǎn)物出口相連。

由此，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的由煤制備苯和乙烯的系統(tǒng)通過(guò)將煤進(jìn)行粉末碎處理得到煤粉末，將石灰石經(jīng)燒制后破碎得到生石灰粉末，將煤粉末與生石灰粉末混合制球團(tuán)，并將物料球團(tuán)經(jīng)電石反應(yīng)得到電石和一氧化碳，進(jìn)一步將電石與水反應(yīng)，得到乙炔，最后將乙炔與氫氣、甲烷、前面反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳和一氧化碳混合通入乙炔制苯反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，以便獲得目標(biāo)產(chǎn)物苯并副產(chǎn)乙烯。采用本實(shí)用新型的由煤制備苯和乙烯的方法制備苯能夠?qū)崿F(xiàn)利用煤最大化制備苯，極大地提高了苯的產(chǎn)量，從而實(shí)現(xiàn)從低價(jià)值的煤到高附加值的苯的轉(zhuǎn)化，且具有流程簡(jiǎn)單、加工難度低、工藝成本低且經(jīng)濟(jì)性高的優(yōu)點(diǎn)。

本實(shí)用新型的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本實(shí)用新型的實(shí)踐了解到。

附圖說(shuō)明

本實(shí)用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的由煤制備苯和乙烯的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是根據(jù)本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例的由煤制備苯和乙烯的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是利用本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的由煤制備苯和乙烯的系統(tǒng)制備苯和乙烯方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。

在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“相連”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本實(shí)用新型中的具體含義。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，本實(shí)用新型提出了一種由煤制備苯的系統(tǒng)。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，參考圖1-2，該系統(tǒng)包括：煤破碎裝置100、石灰窯200、生石灰破碎裝置300、混料壓球裝置400、電石爐500、電石破碎裝置600乙炔發(fā)生器700、乙炔制苯反應(yīng)器800和分離裝置900。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，煤破碎裝置100具有煤入口101和煤出口102，且適于對(duì)煤進(jìn)行破碎處理，以便得到煤粉末，其中，煤是揮發(fā)分不高于10wt％的高品質(zhì)煤或蘭炭。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將煤進(jìn)行破碎處理，可以使煤與后續(xù)步驟中的其他物料充分混合，從而提高反應(yīng)效率和產(chǎn)率。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，煤的揮發(fā)分不高于10wt％。煤炭中揮發(fā)分較高時(shí)，煤炭與生石灰直接進(jìn)入電石爐，電石爐中產(chǎn)生的氣體過(guò)多，容易造成塌料，并提高了電石爐的電耗。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，煤粉末的平均粒徑可以不高于20微米，優(yōu)選不高于10微米。發(fā)明人通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)意外地發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將煤細(xì)磨至微米級(jí)別，具體可以磨成不高于20微米的煤粉末，由此可以使得煤粉末與生石灰粉末的接觸面積顯著增大，進(jìn)而顯著降低二者的反應(yīng)能，提高二者的反應(yīng)效率。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，石灰窯200具有預(yù)熱區(qū)210和燒制區(qū)220，預(yù)熱區(qū)210具有石灰石入口201，燒制區(qū)220具有生石灰出口202和二氧化碳出口203，石灰窯200適于對(duì)石灰石碎料進(jìn)行燒制處理，以便得到生石灰和二氧化碳。具體的，先將石灰石運(yùn)輸至石灰窯預(yù)熱區(qū)進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱后，再將石灰石運(yùn)輸至燒制區(qū)進(jìn)行燒制，得到的二氧化碳可以在后續(xù)制備苯反應(yīng)中作為稀釋劑，降低反應(yīng)氣的分壓，減少積炭。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，石灰石是碳酸鈣含量較高(一般在97％以上)，雜質(zhì)較少的石灰石。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，石灰窯預(yù)熱區(qū)的溫度為800～850攝氏度。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，預(yù)熱區(qū)溫度過(guò)低，則無(wú)法達(dá)到預(yù)熱效果，導(dǎo)致后續(xù)燒制反應(yīng)效率降低；而預(yù)熱區(qū)溫度過(guò)高，則容易造成石灰石的損耗。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，石灰窯燒制區(qū)的溫度為900～1100攝氏度。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如果燒制區(qū)的溫度過(guò)低，則無(wú)法使石灰石充分轉(zhuǎn)化為生石灰和二氧化碳；而如果燒制區(qū)溫度過(guò)高，則會(huì)使能耗升高并發(fā)生副反應(yīng)，導(dǎo)致生石灰和二氧化碳的產(chǎn)率降低。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，生石灰破碎裝置300具有生石灰入口301和生石灰粉末出口302，且適于將生石灰進(jìn)行破碎處理，以便得到生石灰粉末。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，經(jīng)破碎得到的生石灰粉末的平均粒徑不高于20微米，優(yōu)選不高于10微米。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，將生石灰細(xì)磨成微米級(jí)別，具體可以磨成不高于20微米的生石灰粉末，由此可以使得煤粉末與生石灰粉末的接觸面積顯著增大，進(jìn)而顯著降低二者的反應(yīng)能，提高二者的反應(yīng)效率。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，混料壓球裝置400具有生石灰粉末入口401、煤粉末入口402和物料球團(tuán)出口403，生石灰粉末入口401與生石灰粉末出口302相連，煤粉末入口402與煤粉末出口102相連，混料壓球裝置400適于將生石灰與煤粉末進(jìn)行混合處理，以便得到物料球團(tuán)。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，煤粉末與生石灰的混合比例并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例，煤粉末與生石灰可以按照質(zhì)量比(0.6～0.8)：1進(jìn)行混合處理，煤粉末配比過(guò)高時(shí)，電石爐出料中殘?zhí)枯^高，過(guò)低時(shí)生石灰過(guò)剩，影響所產(chǎn)電石質(zhì)量。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，電石爐500具有物料球團(tuán)入口501、電石出口502和一氧化碳出口503，物料球團(tuán)入口501與物料球團(tuán)出口403相連，電石爐500適于將混料壓球裝置400中制備得到的物料球團(tuán)進(jìn)行電石反應(yīng)，以便得到電石和一氧化碳。其中，得到的一氧化碳可以作為后續(xù)乙炔制苯熱反應(yīng)的燃料氣，由此可以進(jìn)一步降低本實(shí)用新型的由煤制備苯和乙烯的方法的成本和能耗。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，電石破碎裝置600具有電石入口601和電石碎料出口602，電石入口601與電石出口502相連，電石破碎裝置600適于將將電石破碎為電石碎料。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，可以將電石破碎至粒徑不高于80mm，優(yōu)選將電石破碎至粒徑為50～80mm。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如果電石的粒徑過(guò)大，則無(wú)法與水充分反應(yīng)制備得到乙炔，且會(huì)使所需能耗升高；而如果將電石破碎至更小粒徑，則會(huì)顯著提高破碎處理的成本。發(fā)明人通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將電石破碎至粒徑為50～80mm，可以在保證破碎處理成本較低的同時(shí)，使制備乙炔的反應(yīng)效率、能耗和產(chǎn)率最佳。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，乙炔發(fā)生器700具有電石碎料入口701、水入口702和乙炔出口703，電石碎料入口701與電石碎料出口602相連，乙炔發(fā)生器700適于將電石破碎裝置600中制備得到的電石碎料與水反應(yīng)，以便得到乙炔。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，乙炔制苯反應(yīng)器800具有乙炔入口801、二氧化碳入口802、一氧化碳入口803、氫氣入口804、甲烷入口805和苯產(chǎn)物出口806，乙炔入口801與乙炔出口703相連，二氧化碳入口802與二氧化碳出口203相連，一氧化碳入口803與一氧化碳出口503相連，乙炔制苯反應(yīng)器800適于將乙炔發(fā)生器700中制備得到的乙炔發(fā)生熱反應(yīng)，以便獲得苯并副產(chǎn)乙烯。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，乙炔制苯反應(yīng)器由加熱爐和至少一個(gè)石英管組成，且加熱爐內(nèi)具有恒溫區(qū)，上述混合氣體由石英管入口進(jìn)入加熱爐恒溫區(qū)，通過(guò)熱反應(yīng)得到苯并副產(chǎn)乙烯，得到的苯和乙烯從石英管出口流出。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，石英管內(nèi)徑與恒溫區(qū)長(zhǎng)度比例為1：(50～100)。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，石英管內(nèi)徑與恒溫區(qū)長(zhǎng)度的比例會(huì)影響反應(yīng)管內(nèi)部的熱場(chǎng)，從而改變熱反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和選擇性。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，石英管入口和出口的溫度可以不高于200攝氏度。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)金屬管路中的溫度超過(guò)200攝氏度時(shí)，管路中的金屬會(huì)催化反應(yīng)氣生成大量氫氣和一氧化碳，苯和乙烯等其他產(chǎn)物的產(chǎn)率幾乎降為0。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，上述熱反應(yīng)可以在600～1000攝氏度下進(jìn)行。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)溫度過(guò)低時(shí)，乙炔轉(zhuǎn)化率大大降低；當(dāng)反應(yīng)溫度過(guò)高時(shí)，乙烯熱聚反應(yīng)加劇，降低了苯等輕質(zhì)產(chǎn)物的收率并增加了焦炭產(chǎn)率。

根據(jù)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，上述熱反應(yīng)可以在850～950攝氏度下進(jìn)行。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在該溫度下進(jìn)行熱反應(yīng)，可以使熱反應(yīng)的效率、能耗和產(chǎn)率最佳。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，熱反應(yīng)中乙炔、氫氣、甲烷、二氧化碳和一氧化碳的混合比例并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，熱反應(yīng)中乙炔、氫氣、甲烷、二氧化碳和一氧化碳的體積比可以為(1～2)：(1～4)：(1～2)：(1～3)：(0.5～1)。發(fā)明人通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)意外地發(fā)現(xiàn)，乙炔比例的改變會(huì)影響乙炔的轉(zhuǎn)化率和焦炭的產(chǎn)率；氫氣比例改變會(huì)影響焦炭和乙烯、乙烷等加氫產(chǎn)物的產(chǎn)率；甲烷和一氧化碳比例改變會(huì)影響焦炭產(chǎn)率；二氧化碳比例改變會(huì)影響反應(yīng)氣的分壓，從而影響反應(yīng)深度。由此通過(guò)采用上述配比可以進(jìn)一步提高乙炔產(chǎn)率。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，分離裝置900具有苯產(chǎn)物入口901、乙烯出口902和苯出口903，苯產(chǎn)物入口901與苯產(chǎn)物與出口806相連，分離裝置900適于將乙炔制苯反應(yīng)器800中獲得的苯和副產(chǎn)的乙烯分離。

由此，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的由煤制備苯和乙烯的系統(tǒng)通過(guò)分別將石灰石和煤進(jìn)行粉末碎處理得到石灰石碎料和煤粉末，進(jìn)而將石灰石碎料進(jìn)行燒制處理，得到生石灰和二氧化碳，生石灰粉末和煤粉末混合成型后，得到的物料球團(tuán)經(jīng)電石反應(yīng)得到電石和一氧化碳，進(jìn)一步將電石與水反應(yīng)，得到乙炔，最后將乙炔與氫氣、甲烷、前面反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳和一氧化碳混合通入乙炔制苯反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，以便獲得目標(biāo)產(chǎn)物苯并副產(chǎn)乙烯，進(jìn)而通過(guò)分離裝置將二者分離。采用本實(shí)用新型的由煤制備苯和乙烯的系統(tǒng)實(shí)施制備由煤制備苯和乙烯的方法制備苯能夠?qū)崿F(xiàn)利用煤最大化制備苯，極大地提高了苯的產(chǎn)量，從而實(shí)現(xiàn)從低價(jià)值的煤到高附加值的苯的轉(zhuǎn)化，且具有流程簡(jiǎn)單、加工難度低、工藝成本低且經(jīng)濟(jì)性高的優(yōu)點(diǎn)。

為了方便理解本實(shí)用新型上述實(shí)施例的由煤制備苯的系統(tǒng)，下面參考圖3對(duì)利用該系統(tǒng)制備苯的方法進(jìn)行描述。

S100：將煤進(jìn)行破碎處理，

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，將煤進(jìn)行破碎處理，以便得到煤粉末。由此可以進(jìn)一步提高煤與生石灰的接觸面積，提高反應(yīng)效率。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，煤可以為揮發(fā)分不高于10wt％的高品質(zhì)煤。煤炭中揮發(fā)分較高時(shí)，煤炭與生石灰直接進(jìn)入電石爐，電石爐中產(chǎn)生的氣體過(guò)多，容易造成塌料，并提高了電石爐的電耗。根據(jù)本實(shí)用新型的具體示例，煤可以優(yōu)選蘭炭。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，煤粉末的平均粒徑可以不高于20微米，優(yōu)選不高于10微米。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，將煤細(xì)磨成微米級(jí)別，具體可以磨成不高于20微米的煤粉末，由此可以使得煤粉末與生石灰粉末的接觸面積顯著增大，進(jìn)而顯著降低二者的反應(yīng)能，提高二者的反應(yīng)效率。

S200：將石灰石進(jìn)行燒制處理

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，將石灰石在石灰窯內(nèi)進(jìn)行燒制處理，以便得到生石灰和二氧化碳。具體的，石灰石是碳酸鈣含量較高(一般在97％以上)，雜質(zhì)較少的石灰石。

該步驟中，將石灰石在石灰窯內(nèi)進(jìn)行燒制處理，以便得到生石灰和二氧化碳。具體的，先將石灰石運(yùn)輸至石灰窯預(yù)熱區(qū)進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱后，再將石灰石運(yùn)輸至燒制區(qū)進(jìn)行燒制，得到的二氧化碳可以在后續(xù)制備苯反應(yīng)中作為稀釋劑，降低反應(yīng)氣的分壓，減少積炭。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，石灰窯預(yù)熱區(qū)的溫度為800～850攝氏度。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，預(yù)熱區(qū)溫度過(guò)低，則無(wú)法達(dá)到預(yù)熱效果，導(dǎo)致后續(xù)燒制反應(yīng)效率降低；而預(yù)熱區(qū)溫度過(guò)高，則容易造成石灰石的損耗。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，石灰窯燒制區(qū)的溫度為900～1100攝氏度。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如果燒制區(qū)的溫度過(guò)低，則無(wú)法使石灰石充分轉(zhuǎn)化為生石灰和二氧化碳；而如果燒制區(qū)溫度過(guò)高，則會(huì)使能耗升高并發(fā)生副反應(yīng)，導(dǎo)致生石灰和二氧化碳的產(chǎn)率降低。

S300：將生石灰進(jìn)行破碎處理

該步驟中，將生石灰進(jìn)行破碎處理，以便得到生石灰粉末。由此可以進(jìn)一步提高生石灰粉末與煤粉末的接觸面積。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，生石灰粉末的平均粒徑不高于20微米，優(yōu)選不高于10微米。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，將生石灰細(xì)磨成微米級(jí)別，具體可以磨成不高于10微米的生石灰粉末，由此可以使得煤粉末與生石灰粉末的接觸面積顯著增大，進(jìn)而顯著降低二者的反應(yīng)能，提高二者的反應(yīng)效率。

S400：混合和壓球處理

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，將煤粉末與生石灰粉末進(jìn)行混合和壓球處理，以便得到物料球團(tuán)。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，煤粉末與生石灰粉末的混合比例并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例，煤粉末與生石灰粉末可以按照質(zhì)量比(0.6～0.8)：1進(jìn)行混合處理，煤粉末配比過(guò)高時(shí)，電石爐出料中殘?zhí)枯^高，過(guò)低時(shí)生石灰過(guò)剩，影響所產(chǎn)電石質(zhì)量。

S500：進(jìn)行電石反應(yīng)

該步驟中，將S400中制備得到的物料球團(tuán)供給至電石爐進(jìn)行電石反應(yīng)，以便得到電石和一氧化碳。其中，得到的一氧化碳可以作為后續(xù)乙炔制苯熱反應(yīng)的燃料氣，由此可以進(jìn)一步降低本實(shí)用新型的由煤制備苯和乙烯的方法的成本和能耗。

S600：將電石制備乙炔

該步驟中，將S500中制備得到的電石經(jīng)破碎后在乙炔發(fā)生器內(nèi)與水反應(yīng)，以便得到乙炔。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，可以將電石破碎至粒徑不高于80mm，優(yōu)選將電石破碎至粒徑為50～80mm。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如果電石的粒徑過(guò)大，則無(wú)法與水充分反應(yīng)制備得到乙炔，且會(huì)使所需能耗升高；而如果將電石破碎至更小粒徑，則會(huì)顯著提高破碎處理的成本。發(fā)明人通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將電石破碎至粒徑為50～80mm，可以在保證破碎處理成本較低的同時(shí)，使制備乙炔的反應(yīng)效率、能耗和產(chǎn)率最佳。

S700：將乙炔制備苯并副產(chǎn)乙烯

該步驟中，將步驟S600中制備得到的乙炔與氫氣、甲烷、S200中制備得到的二氧化碳以及S400中制備得到的一氧化碳通入乙炔制苯反應(yīng)器中并發(fā)生熱反應(yīng)，以便獲得苯并副產(chǎn)乙烯。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，乙炔制苯反應(yīng)器由加熱爐和至少一個(gè)石英管組成，且加熱爐內(nèi)具有恒溫區(qū)，上述混合氣體由石英管入口進(jìn)入加熱爐恒溫區(qū)，通過(guò)熱反應(yīng)得到苯并副產(chǎn)乙烯，得到的苯和乙烯從石英管出口流出。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，石英管內(nèi)徑與恒溫區(qū)長(zhǎng)度比例為1：(50～100)。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，石英管內(nèi)徑與恒溫區(qū)長(zhǎng)度的比例會(huì)影響反應(yīng)管內(nèi)部的熱場(chǎng)，從而改變熱反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和選擇性。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，石英管入口和出口的溫度可以不高于200攝氏度。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)金屬管路中的溫度超過(guò)200攝氏度時(shí)，管路中的金屬會(huì)催化反應(yīng)氣生成大量氫氣和一氧化碳，苯和乙烯等其他產(chǎn)物的產(chǎn)率幾乎降為0。

根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，上述熱反應(yīng)可以在600～1000攝氏度下進(jìn)行。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)溫度過(guò)低時(shí)，乙炔轉(zhuǎn)化率大大降低；當(dāng)反應(yīng)溫度過(guò)高時(shí)，乙烯熱聚反應(yīng)加劇，降低了苯等輕質(zhì)產(chǎn)物的收率并增加了焦炭產(chǎn)率。

根據(jù)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，上述熱反應(yīng)可以在850～950攝氏度下進(jìn)行。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在該溫度下進(jìn)行熱反應(yīng)，可以使熱反應(yīng)的效率、能耗和產(chǎn)率最佳。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，熱反應(yīng)中乙炔、氫氣、甲烷、二氧化碳和一氧化碳的混合比例并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，熱反應(yīng)中乙炔、氫氣、甲烷、二氧化碳和一氧化碳的體積比可以為(1～2)：(1～4)：(1～2)：(1～3)：(0.5～1)。發(fā)明人通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)意外地發(fā)現(xiàn)，乙炔比例的改變會(huì)影響乙炔的轉(zhuǎn)化率和焦炭的產(chǎn)率；氫氣比例改變會(huì)影響焦炭和乙烯、乙烷等加氫產(chǎn)物的產(chǎn)率；甲烷和一氧化碳比例改變會(huì)影響焦炭產(chǎn)率；二氧化碳比例改變會(huì)影響反應(yīng)氣的分壓，從而影響反應(yīng)深度。由此通過(guò)采用上述配比可以進(jìn)一步提高乙炔產(chǎn)率。

由此，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的由煤制備苯和乙烯的方法通過(guò)將煤進(jìn)行粉末碎處理得到煤粉末，將石灰石經(jīng)燒制后破碎得到生石灰粉末，將煤粉末與生石灰粉末混合制球團(tuán)，并將物料球團(tuán)經(jīng)電石反應(yīng)得到電石和一氧化碳，進(jìn)一步將電石與水反應(yīng)，得到乙炔，最后將乙炔與氫氣、甲烷、前面反應(yīng)產(chǎn)生的二氧化碳和一氧化碳混合通入乙炔制苯反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，以便獲得目標(biāo)產(chǎn)物苯并副產(chǎn)乙烯。采用本實(shí)用新型的由煤制備苯和乙烯的方法制備苯能夠?qū)崿F(xiàn)利用煤最大化制備苯，極大地提高了苯的產(chǎn)量，從而實(shí)現(xiàn)從低價(jià)值的煤到高附加值的苯的轉(zhuǎn)化，且具有流程簡(jiǎn)單、加工難度低、工藝成本低且經(jīng)濟(jì)性高的優(yōu)點(diǎn)。

下面參考具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行描述，需要說(shuō)明的是，這些實(shí)施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本實(shí)用新型。

實(shí)施例

將石灰石運(yùn)輸至石灰窯進(jìn)行燒制，石灰窯預(yù)熱區(qū)溫度控制在850℃以下，燒制溫度控制在1000℃左右。將無(wú)煙煤和生石灰粉碎至20μm以下，按煤與生石灰質(zhì)量比2:3混合，混合后的物料進(jìn)入壓球裝置進(jìn)行壓球，成型的球團(tuán)裝入電石生產(chǎn)系統(tǒng)的高位料槽中，再裝入電石爐生產(chǎn)電石。所生產(chǎn)的電石冷卻粉碎，將電石的粒徑控制在50～80mm之間，進(jìn)入乙炔發(fā)生器中反應(yīng)得到乙炔。電石爐爐氣經(jīng)過(guò)凈化后得到一氧化碳和少量氫氣作為乙炔制苯反應(yīng)系統(tǒng)的燃料氣。經(jīng)過(guò)本系統(tǒng)，以630kg無(wú)煙煤和1700kg石灰石為原料，石灰窯可得到904kg生石灰和703kg二氧化碳，電石爐可得到980kg左右的電石、425kg一氧化碳和少量氫氣，最終生產(chǎn)350kg左右的乙炔。所得的乙炔、二氧化碳、一氧化碳和氫氣、甲烷混合后通入乙炔制苯反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，氣體體積比乙炔：甲烷：氫氣：二氧化碳：一氧化碳為1:1:3:1.2:0.5，混合氣的反應(yīng)停留時(shí)間為10s，反應(yīng)溫度為900℃，反應(yīng)器使用由內(nèi)徑為4mm的石英管組成的管束，反應(yīng)器恒溫區(qū)為300mm。生產(chǎn)得到174kg苯和100kg乙烯。

在本說(shuō)明書的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不必須針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說(shuō)明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。