本發(fā)明涉及冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及一種由煤制備苯的方法和系統(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。芳烴主要來源于石油化工中的催化重整和烴類熱解，僅有約10％來源于煤炭化工。目前石油資源越來越匱乏，而我國又是一個(gè)煤炭大國，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)勢在必行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種由煤制備苯的方法和系統(tǒng)，利用該方法和系統(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，且具有流程簡單、加工難度低、工藝成本低且經(jīng)濟(jì)性高的優(yōu)點(diǎn)。

在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提出了一種由煤制備苯的方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法包括：(1)將石灰石和煤分別進(jìn)行破碎處理，以便得到石灰石碎料和煤粉；(2)將所述石灰石碎料在石灰窯內(nèi)進(jìn)行燒制處理，以便得到生石灰和二氧化碳；(3)將所述生石灰與所述煤粉進(jìn)行混合處理，以便得到混合物料；(4)將所述混合物料供給至電石爐進(jìn)行電石反應(yīng)，以便得到電石和一氧化碳；(5)將所述電石經(jīng)破碎后在乙炔發(fā)生器內(nèi)與水反應(yīng)，以便得到乙炔；以及(6)將所述乙炔、氫氣、甲烷、步驟(2)產(chǎn)生的二氧化碳以及步驟(4)產(chǎn)生的一氧化碳通入乙炔制苯反應(yīng)器中并發(fā)生反應(yīng)，以便獲得苯并副產(chǎn)乙烯。

由此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的由煤制備苯的方法通過分別將石灰石和煤進(jìn)行粉碎處理得到石灰石碎料和煤粉，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，生石灰和煤粉混合后，得到的混合物料經(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。采用本發(fā)明的由煤制備苯的方法制備苯能夠?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，且具有流程簡單、加工難度低、工藝成本低且經(jīng)濟(jì)性高的優(yōu)點(diǎn)。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的由煤制備苯的方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，步驟(1)中，所述石灰石碎料的平均粒徑不高于150mm，優(yōu)選60～150mm。由此，可以保證石灰石碎料和煤粉混合均勻。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，步驟(1)中，所述煤的揮發(fā)分不高于10wt％。由此，可以顯著提高由生石灰制備電石的產(chǎn)率。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，步驟(1)中，所述煤粉的平均粒徑為不高于40mm，優(yōu)選25～40mm。由此，可以進(jìn)一步使煤粉與石灰石碎料混合均勻。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，步驟(3)中，將所述煤粉與所述生石灰按照質(zhì)量比(0.6～0.8)：1進(jìn)行所述混合處理。由此，可以進(jìn)一步提高由生石灰制備電石的產(chǎn)率。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，步驟(5)中，將所述電石破碎至粒徑不高于80mm，優(yōu)選將所述電石破碎至粒徑為50～80mm。由此，可以顯著提高由電石制備乙炔的產(chǎn)率。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，步驟(6)中，所述反應(yīng)是在600～1000攝氏度下進(jìn)行的。由此，可以顯著提高苯的產(chǎn)率。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，步驟(6)中，所述反應(yīng)是在850～950攝氏度下進(jìn)行的。由此，可以進(jìn)一步顯著提高苯的產(chǎn)率。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，步驟(6)中，所述乙炔、所述氫氣、所述甲烷、所述二氧化碳和所述一氧化碳的體積比為(1～2)：(1～4)：(1～2)：(1～3)：(0.5～1)。由此，可以進(jìn)一步顯著提高苯的產(chǎn)率。

在本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提出了一種實(shí)施上述由煤制備苯的方法的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該系統(tǒng)包括：

石灰石破碎裝置，所述石灰石破碎裝置具有石灰石入口和石灰石碎料出口；

煤破碎裝置，所述煤破碎裝置具有煤入口和煤粉出口；

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)具有石灰石碎料入口，所述燒制區(qū)具有生石灰出口和二氧化碳出口，所述石灰石碎料入口與所述石灰石碎料出口相連；

混料裝置，所述混料裝置具有生石灰入口、煤粉入口和混合物料出口，所述生石灰入口與所述生石灰出口相連，所述煤粉入口與所述煤粉出口相連；

電石爐，所述電石爐具有混合物料入口、電石出口和一氧化碳出口，所述混合物料入口與所述混合物料出口相連；

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)本發(fā)明實(shí)施例的由煤制備苯的系統(tǒng)通過分別將石灰石和煤進(jìn)行粉碎處理得到石灰石碎料和煤粉，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，生石灰和煤粉混合后，得到的混合物料經(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。采用本發(fā)明的由煤制備苯的方法制備苯能夠?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，且具有流程簡單、加工難度低、工藝成本低且經(jīng)濟(jì)性高的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的附加方面和優(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，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(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)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的由煤制備苯的方法流程示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的由煤制備苯的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的由煤制備苯的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(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。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“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)語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提出了一種由煤制備苯的方法。下面參考圖1，對根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的由煤制備苯的方法進(jìn)行詳細(xì)描述。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方包括：

s100：將石灰石和煤分別進(jìn)行破碎處理

該步驟中，將石灰石和煤分別進(jìn)行破碎處理，以便得到石灰石碎料和煤粉。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。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)，通過將石灰石和煤分別進(jìn)行粉碎處理，可以增大石灰石的表面積，且可以使煤與后續(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)本發(fā)明的實(shí)施例，石灰石碎料的平均粒徑可以不高于150mm，優(yōu)選60～150mm。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在后續(xù)燒制處理，如果石灰石碎料的粒徑過大，則無法充分轉(zhuǎn)化為生石灰，且會使所需能耗較高；而如果將石灰石粉碎至更小粒徑，則會顯著提高粉碎處理的成本。發(fā)明人通過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將石灰石粉碎成平均粒徑為60～150mm的石灰石碎料，可以在保證粉碎處理成本較低的同時(shí)，使石灰石碎料制備生石灰的反應(yīng)效率、能耗和產(chǎn)率最佳。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述煤的揮發(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)生的氣體過多，容易造成塌料，并提高了電石爐的電耗。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，煤粉的平均粒徑可以不高于40mm，優(yōu)選25～40mm。發(fā)明人通過大量實(shí)驗(yàn)意外地發(fā)現(xiàn)，如果煤粉的平均粒徑過大，則無法與石灰石充分混合，從而降低后續(xù)電石反應(yīng)的效率，且會使所需能耗升高；而如果將煤粉碎至更小粒徑，則會顯著提高粉碎處理的成本。發(fā)明人通過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將煤粉碎成平均粒徑為25～40mm的煤粉，可以在保證粉碎處理成本較低的同時(shí)，使后續(xù)電石反應(yīng)的效率、能耗和產(chǎn)率最佳。

s200：將石灰石進(jìn)行燒制處理

該步驟中，將石灰石碎料在石灰窯內(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)本發(fā)明的實(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)溫度過低，則無法達(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)溫度過高，則容易造成石灰石的損耗。

根據(jù)本發(fā)明的實(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)的溫度過低，則無法使石灰石充分轉(zhuǎn)化為生石灰和二氧化碳；而如果燒制區(qū)溫度過高，則會使能耗升高并發(fā)生副反應(yīng)，導(dǎo)致生石灰和二氧化碳的產(chǎn)率降低。

s300：將生石灰與煤粉混合

該步驟中，將s200中制備得到的生石灰與s100中制備得到的煤粉進(jìn)行混合處理，以便得到混合物料。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，煤粉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)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，煤粉與生石灰可以按照質(zhì)量比(0.6～0.8)：1進(jìn)行混合處理，煤粉配比過高時(shí)，電石爐出料中殘?zhí)枯^高，過低時(shí)生石灰過剩，影響所產(chǎn)電石質(zhì)量。

s400：進(jìn)行電石反應(yīng)

該步驟中，將s300中制備得到的混合物料供給至電石爐進(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)乙炔制苯反應(yīng)的燃料氣，由此可以進(jìn)一步降低本發(fā)明的由煤制備苯的方法的成本和能耗。

s500：將電石與水反應(yīng)

該步驟中，將s400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)本發(fā)明的實(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)，如果電石的粒徑過大，則無法與水充分反應(yīng)制備得到乙炔，且會使所需能耗升高；而如果將電石破碎至更小粒徑，則會顯著提高破碎處理的成本。發(fā)明人通過大量實(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。

s600：制備得到苯并副產(chǎn)乙烯

該步驟中，將步驟s500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)本發(fā)明的實(shí)施例，石英管內(nèi)徑與恒溫區(qū)長度比例為1：(50～100)。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，石英管內(nèi)徑與恒溫區(qū)長度的比例會影響反應(yīng)管內(nèi)部的熱場，從而改變反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和選擇性。

根據(jù)本發(fā)明的實(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200攝氏度時(shí)，管路中的金屬會催化反應(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)本發(fā)明的實(shí)施例，上述反應(yīng)可以在600～1000攝氏度下進(jìn)行。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)溫度過低時(shí)，乙炔轉(zhuǎn)化率大大降低；當(dāng)反應(yīng)溫度過高時(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)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，上述反應(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)行反應(yīng)，可以使反應(yīng)的效率、能耗和產(chǎn)率最佳。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，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)本發(fā)明的具體實(shí)施例，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)明人通過大量實(shí)驗(yàn)意外地發(fā)現(xiàn)，乙炔比例的改變會影響乙炔的轉(zhuǎn)化率和焦炭的產(chǎn)率；氫氣比例改變會影響焦炭和乙烯、乙烷等加氫產(chǎn)物的產(chǎn)率；甲烷和一氧化碳比例改變會影響焦炭產(chǎn)率；二氧化碳比例改變會影響反應(yīng)氣的分壓，從而影響反應(yīng)深度。由此通過采用上述配比可以進(jìn)一步提高乙炔產(chǎn)率。

由此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的由煤制備苯的方法通過分別將石灰石和煤進(jìn)行粉碎處理得到石灰石碎料和煤粉，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，生石灰和煤粉混合后，得到的混合物料經(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。采用本發(fā)明的由煤制備苯的方法制備苯能夠?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，且具有流程簡單、加工難度低、工藝成本低且經(jīng)濟(jì)性高的優(yōu)點(diǎn)。

在本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提出了一種實(shí)施上述由煤制備苯的方法的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，參考圖2-3，該系統(tǒng)包括：石灰石破碎裝置100、煤破碎裝置200、石灰窯300、混料裝置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)本發(fā)明的實(shí)施例，石灰石破碎裝置100具有石灰石入口101和石灰石碎料出口102，且適于將石灰石進(jìn)行破碎處理，以便得到石灰石碎料。其中，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。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)，通過將石灰石進(jìn)行破碎處理，可以增大石灰石的表面積，從而提高后續(xù)燒制處理的效率和產(chǎn)率，并降低反應(yīng)的能耗。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，石灰石碎料的平均粒徑可以不高于150mm，優(yōu)選60～150mm。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在后續(xù)燒制處理，如果石灰石碎料的粒徑過大，則無法充分轉(zhuǎn)化為生石灰，且會使所需能耗較高；而如果將石灰石粉碎至更小粒徑，則會顯著提高粉碎處理的成本。發(fā)明人通過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將石灰石粉碎成平均粒徑為60～150mm的石灰石碎料，可以在保證粉碎處理成本較低的同時(shí)，使石灰石碎料制備生石灰的反應(yīng)效率、能耗和產(chǎn)率最佳。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，煤破碎裝置200具有煤入口201和煤出口202，且適于對煤進(jìn)行破碎處理，以便得到煤粉，其中，所述煤是揮發(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)本發(fā)明的實(shí)施例，所述煤的揮發(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)生的氣體過多，容易造成塌料，并提高了電石爐的電耗。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，煤粉的平均粒徑可以不高于40mm，優(yōu)選25～40mm。發(fā)明人通過大量實(shí)驗(yàn)意外地發(fā)現(xiàn)，如果煤粉的平均粒徑過大，則無法與石灰石充分混合，從而降低后續(xù)電石反應(yīng)的效率，且會使所需能耗升高；而如果將煤粉碎至更小粒徑，則會顯著提高粉碎處理的成本。發(fā)明人通過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將煤粉碎成平均粒徑為25～40mm的煤粉，可以在保證粉碎處理成本較低的同時(shí)，使后續(xù)電石反應(yīng)的效率、能耗和產(chǎn)率最佳。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，石灰窯300具有預(yù)熱區(qū)310和燒制區(qū)320，預(yù)熱區(qū)310具有石灰石碎料入口301，燒制區(qū)320具有生石灰出口302和二氧化碳出口303，石灰石碎料入口301與石灰石碎料出口102相連，石灰窯300適于對石灰石碎料進(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)本發(fā)明的實(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)溫度過低，則無法達(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)溫度過高，則容易造成石灰石的損耗。

根據(jù)本發(fā)明的實(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)的溫度過低，則無法使石灰石充分轉(zhuǎn)化為生石灰和二氧化碳；而如果燒制區(qū)溫度過高，則會使能耗升高并發(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)本發(fā)明的實(shí)施例，混料裝置400具有生石灰入口401、煤粉入口402和混合物料出口403，生石灰入口401與生石灰出口302相連，煤粉入口402與煤粉出口102相連，混料裝置400適于將生石灰與煤粉進(jìn)行混合處理，以便得到混合物料。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，煤粉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)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，煤粉與生石灰可以按照質(zhì)量比(0.6～0.8)：1進(jìn)行混合處理，煤粉配比過高時(shí)，電石爐出料中殘?zhí)枯^高，過低時(shí)生石灰過剩，影響所產(chǎn)電石質(zhì)量。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，電石爐500具有混合物料入口501、電石出口502和一氧化碳出口503，混合物料入口501與混合物料出口403相連，電石爐500適于將混料裝置400中制備得到的混合物料進(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)乙炔制苯反應(yīng)的燃料氣，由此可以進(jìn)一步降低本發(fā)明的由煤制備苯的方法的成本和能耗。

根據(jù)本發(fā)明的實(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)本發(fā)明的實(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)，如果電石的粒徑過大，則無法與水充分反應(yīng)制備得到乙炔，且會使所需能耗升高；而如果將電石破碎至更小粒徑，則會顯著提高破碎處理的成本。發(fā)明人通過大量實(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)本發(fā)明的實(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)本發(fā)明的實(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303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)本發(fā)明的實(shí)施例，石英管內(nèi)徑與恒溫區(qū)長度比例為1：(50～100)。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，石英管內(nèi)徑與恒溫區(qū)長度的比例會影響反應(yīng)管內(nèi)部的熱場，從而改變反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和選擇性。

根據(jù)本發(fā)明的實(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200攝氏度時(shí)，管路中的金屬會催化反應(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)本發(fā)明的實(shí)施例，上述反應(yīng)可以在600～1000攝氏度下進(jìn)行。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)溫度過低時(shí)，乙炔轉(zhuǎn)化率大大降低；當(dāng)反應(yīng)溫度過高時(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)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，上述反應(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)行反應(yīng)，可以使反應(yīng)的效率、能耗和產(chǎn)率最佳。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，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)本發(fā)明的具體實(shí)施例，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)明人通過大量實(shí)驗(yàn)意外地發(fā)現(xiàn)，乙炔比例的改變會影響乙炔的轉(zhuǎn)化率和焦炭的產(chǎn)率；氫氣比例改變會影響焦炭和乙烯、乙烷等加氫產(chǎn)物的產(chǎn)率；甲烷和一氧化碳比例改變會影響焦炭產(chǎn)率；二氧化碳比例改變會影響反應(yīng)氣的分壓，從而影響反應(yīng)深度。由此通過采用上述配比可以進(jìn)一步提高乙炔產(chǎn)率。

根據(jù)本發(fā)明的實(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)本發(fā)明實(shí)施例的由煤制備苯的系統(tǒng)通過分別將石灰石和煤進(jìn)行粉碎處理得到石灰石碎料和煤粉，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，生石灰和煤粉混合后，得到的混合物料經(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)而通過分離裝置將二者分離。采用本發(fā)明的由煤制備苯的系統(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，對本發(fā)明進(jìn)行描述，需要說明的是，這些實(shí)施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發(fā)明。

實(shí)施例

將1700kg石灰石破碎至粒徑不高于150mm，選用粒徑為60～150mm的石灰石供給至石灰窯的預(yù)熱區(qū)(預(yù)熱溫度設(shè)置為845攝氏度)預(yù)熱后，供給至燒制區(qū)(溫度設(shè)置為1000攝氏度)，以便得到904kg生石灰和703kg二氧化碳；

將630kg無煙煤(揮發(fā)分為6％)破碎至粒徑不高于40mm，選用粒徑為25～40mm的無煙煤粉和生石灰按照質(zhì)量比2:3供給至混料罐進(jìn)行混合，得到的混料裝入電石生產(chǎn)系統(tǒng)的高位料槽中，再供給至電石爐，得到930kg電石，并得到407kg一氧化碳和少量氫氣；

將得到的電石供給至電石破碎裝置，破碎至粒徑為50～80mm后，供給至乙炔發(fā)生器中發(fā)應(yīng)得到332kg乙炔；

進(jìn)而，將乙炔、電石爐中產(chǎn)生的氫氣、另外通入的甲烷、石灰窯產(chǎn)生的二氧化碳和電石爐中產(chǎn)生的一氧化碳按照體積比1:1:3:1.2:0.5的比例通入乙炔制苯反應(yīng)器(恒溫區(qū)長度為300mm)進(jìn)行在900攝氏度下進(jìn)行反應(yīng)10s，得到苯與乙烯的混合氣體；

將混合氣體通過分離裝置進(jìn)行分離，得到苯165kg與副產(chǎn)的乙烯93kg。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“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)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實(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)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。