本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，并且更具體地涉及一種用電石爐尾氣制備丙烯酸低碳醇酯的方法以及實(shí)施該方法的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

密閉式電石爐爐氣溫度達(dá)到1000℃以上，成分主要以co為主，大約占到80％左右。生產(chǎn)1噸電石一般要產(chǎn)生400多立方米爐氣，面對(duì)如此巨大的尾氣量，目前企業(yè)中80％以上的尾氣都是直接排入大氣中。由于電石生產(chǎn)間歇出爐、時(shí)常小修、停電、限電等因素，所以爐氣量與溫度波動(dòng)不平穩(wěn)；爐氣內(nèi)含有微量焦油，容易使布袋粘結(jié)堵塞；爐氣中含塵量大，爐塵具有粘、輕、細(xì)不易撲集的特點(diǎn)，而且爐氣具有本身的潛熱和顯熱，同時(shí)又具有難以除塵凈化的大量粉塵。不完善的爐氣凈化和處理技術(shù)不但對(duì)能源是極大的浪費(fèi)，而且對(duì)環(huán)境造成污染也是相當(dāng)大的危害。

丙烯酸酯類(lèi)是重要的精細(xì)化工原料之一，主要用作有機(jī)合成中間體及合成高分子材料的單體。比較重要的酯有丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯等。這些丙烯酸低碳醇酯與許多乙烯基單體共聚形成的的聚合體產(chǎn)品在織物和塑料的改性、皮革的加工和纖維等方面具有廣泛的用途，它們與丙烯酸及丙烯酸鹽的各種聚合物一起，構(gòu)成丙烯酸系列化工產(chǎn)品，是制備高分子化合物的重要單體。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決目前電石企業(yè)的尾氣利用率較低，污染環(huán)境的問(wèn)題，提供一種處理電石爐尾氣的方法和系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用電石爐尾氣制備丙烯酸低碳醇酯的方法，包括以下步驟：

1)尾氣換熱：將來(lái)自電石爐的高溫尾氣經(jīng)過(guò)換熱器進(jìn)行降溫冷卻；

2)尾氣除塵：將步驟1)中換熱冷卻后的尾氣中的粉塵固體除去；

3)尾氣干燥：將步驟2)中除塵后的尾氣中的水分除去；

4)尾氣凈化：將步驟3)中除塵后的尾氣中的硫、氧雜質(zhì)脫除；

5)co氣體提純：將步驟4)中得到的尾氣進(jìn)一步提純，除去尾氣中的氫氣和甲烷氣體，得到純化co氣體；

6)co氣體減壓：將步驟5)中得到的純化co氣體減壓至反應(yīng)壓力；

7)反應(yīng)：將步驟6)中的co氣體作為羰基化原料，在反應(yīng)器中與乙炔和低碳醇在催化劑的催化作用下反應(yīng)生成丙烯酸低碳醇酯。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，步驟1)中換熱產(chǎn)生的熱量用于向步驟7)中的反應(yīng)器加熱。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，步驟2)中尾氣除塵的方法為干法除塵和/或濕法除塵。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，步驟5)中除去尾氣中的氫氣和甲烷氣體的方法為變壓吸附方法。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，步驟6)中反應(yīng)壓力為0.1mpa-1.2mpa。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，步驟7)中乙炔先溶解在溶劑中，然后與低碳醇和co氣體反應(yīng)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，溶劑選自以下中的一種或多種：四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、n—甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、丙酮、乙酰丙酮。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，步驟7)中催化劑為含有鈀的化合物或絡(luò)合物。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，步驟7)中反應(yīng)溫度為80℃-150℃。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，低碳醇為c1-c4的醇，優(yōu)選為甲醇、乙醇、正丁醇。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供一種采用上述方法制備丙烯酸低碳醇酯的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：

換熱器，所述換熱器的氣體進(jìn)口連接到電石爐尾氣管道；

除塵裝置，所述除塵裝置的進(jìn)口與所述換熱器的出口相連；

干燥裝置，所述干燥裝置的進(jìn)口與所述除塵裝置的出口相連；

凈化裝置，所述凈化裝置的進(jìn)口與所述干燥裝置的出口相連；

提純裝置，所述提純裝置的進(jìn)口與所述凈化裝置的出口相連；

減壓裝置，所述減壓裝置的進(jìn)口與所述提純裝置的出口相連；

反應(yīng)器，所述反應(yīng)器的氣體進(jìn)口與所述減壓裝置的出口相連，所述反應(yīng)器還具有液體進(jìn)口和排出口。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，換熱器的換熱介質(zhì)出口連接換熱管道，通過(guò)換熱管道對(duì)反應(yīng)器加熱。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，減壓裝置為調(diào)節(jié)閥。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，干燥裝置為干燥塔、干燥管、干燥器和吸附塔中的一個(gè)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，反應(yīng)器的氣體進(jìn)口設(shè)置在反應(yīng)器下側(cè)，反應(yīng)器的液體進(jìn)口設(shè)置在反應(yīng)器上側(cè)。

采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明將電石爐尾氣凈化提純后得到的co氣體與乙炔在反應(yīng)器中與低碳醇反應(yīng)直接得到丙烯酸低碳醇酯。通過(guò)上述處理，本發(fā)明使尾氣中大量的一氧化碳?xì)怏w得到利用；本發(fā)明將乙炔溶解在溶劑中反應(yīng)，避免了乙炔在高溫高壓條件下爆炸的危險(xiǎn)，并且保證床層溫度穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生催化劑床層飛溫；通過(guò)換熱，高溫的電石爐尾氣的熱量用于加熱反應(yīng)器，有效利用熱量，節(jié)約成本。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)在與附圖結(jié)合對(duì)實(shí)施例進(jìn)行的描述中將更加明顯并容易理解，其中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用電石爐尾氣制備丙烯酸低碳醇酯的方法的流程示意圖；

圖2示出了采用本發(fā)明的方法制備丙烯酸低碳醇酯的系統(tǒng)的示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1換熱器、11氣體進(jìn)口、12出口、2除塵裝置、21進(jìn)口、22出口、3干燥裝置、31進(jìn)口、32出口、4凈化裝置、41進(jìn)口、42出口、5提純裝置、51進(jìn)口、52出口、6減壓裝置、61進(jìn)口、62出口、7反應(yīng)器、71氣體進(jìn)口、72液體進(jìn)口、73排出口。

具體實(shí)施方式

應(yīng)當(dāng)理解，在示例性實(shí)施例中所示的本發(fā)明的實(shí)施例僅是說(shuō)明性的。雖然在本發(fā)明中僅對(duì)少數(shù)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易領(lǐng)會(huì)在未實(shí)質(zhì)脫離本發(fā)明主題的教導(dǎo)情況下，多種修改是可行的。相應(yīng)地，所有這樣的修改都應(yīng)當(dāng)被包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在不脫離本發(fā)明的主旨的情況下，可以對(duì)以下示例性實(shí)施例的設(shè)計(jì)、操作條件和參數(shù)等做出其他的替換、修改、變化和刪減。

圖1和圖2中實(shí)線(xiàn)箭頭僅用于示意實(shí)物路線(xiàn)關(guān)系，虛線(xiàn)箭頭僅用于示意熱量傳遞路線(xiàn)。

參照?qǐng)D1，本發(fā)明提供一種用電石爐尾氣制備丙烯酸低碳醇酯的方法，包括以下步驟：

1)尾氣換熱：將來(lái)自電石爐的高溫尾氣經(jīng)過(guò)換熱器進(jìn)行降溫冷卻；

2)尾氣除塵：將步驟1)中換熱冷卻后的尾氣中的粉塵固體除去；

3)尾氣干燥：將步驟2)中除塵后的尾氣中的水分除去；

4)尾氣凈化：將步驟3)中除塵后的尾氣中的硫、氧雜質(zhì)脫除；

5)co氣體提純：將步驟4)中得到的尾氣進(jìn)一步提純，除去尾氣中的氫氣和甲烷氣體，得到純化co氣體；

6)co氣體減壓：將步驟5)中得到的純化co氣體減壓至反應(yīng)壓力；

7)反應(yīng)：將步驟6)中的co氣體作為羰基化原料，在反應(yīng)器中與乙炔和低碳醇在催化劑的催化作用下反應(yīng)生成丙烯酸低碳醇酯。

在上述方法中，低碳醇為c1-c4的醇，優(yōu)選為甲醇、乙醇、正丁醇。

在上述方法中，步驟1)中換熱產(chǎn)生的熱量用于向步驟7)中的反應(yīng)器加熱。

在上述方法中，步驟2)中尾氣除塵的方法為干法除塵和/或濕法除塵。

在上述方法中，步驟5)中除去尾氣中的氫氣和甲烷氣體的方法為變壓吸附方法。

在上述方法中，步驟6)中反應(yīng)壓力為0.1mpa-1.2mpa。

在上述方法中，步驟7)中乙炔先溶解在溶劑中，然后與低碳醇和co氣體反應(yīng)。

在上述方法中，溶劑選自以下中的一種或多種：四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、n-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、丙酮、乙酰丙酮。

在上述方法中，步驟7)中催化劑為含有鈀的化合物或絡(luò)合物。

在上述方法中，步驟7)中反應(yīng)溫度為80℃-150℃。

本發(fā)明采用上述方法處理電石爐尾氣，尾氣中大量的一氧化碳?xì)怏w得到利用，得到丙烯酸低碳醇酯產(chǎn)品。本發(fā)明將乙炔溶解在溶劑中反應(yīng)，避免了乙炔在高溫高壓條件下爆炸的危險(xiǎn)，并且反應(yīng)過(guò)程中不會(huì)發(fā)生飛溫現(xiàn)象。此外，本發(fā)明中高溫電石爐尾氣直接與反應(yīng)器換熱，在降低尾氣溫度的同時(shí)給反應(yīng)器加熱，有效利用熱量，節(jié)約成本。

另外，參照?qǐng)D2，本發(fā)明還提供一種采用上述方法制備丙烯酸低碳醇酯的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：

換熱器1，換熱器1具有氣體進(jìn)口11和出口12，氣體進(jìn)口11連接到電石爐尾氣管道；

除塵裝置2，除塵裝置2具有進(jìn)口21和出口22，除塵裝置2的進(jìn)口21與換熱器1的出口12相連；

干燥裝置3，干燥裝置3具有進(jìn)口31和出口32，干燥裝置3的進(jìn)口31與除塵裝置2的出口22相連；

凈化裝置4，凈化裝置4具有進(jìn)口41和出口42，凈化裝置4的進(jìn)口41與干燥裝置2的出口32相連；

提純裝置5，提純裝置5具有進(jìn)口51和出口52，提純裝置5的進(jìn)口51與凈化裝置4的出口42相連；

減壓裝置6，減壓裝置6具有進(jìn)口61和出口62，減壓裝置6的進(jìn)口61與提純裝置5的出口52相連；

反應(yīng)器7，反應(yīng)器7具有氣體進(jìn)口71、液體進(jìn)口72以及出口73，氣體進(jìn)口71與減壓裝置6的出口62相連，液體進(jìn)口72用于通入乙炔和醇。

在上述系統(tǒng)中，換熱器1的換熱介質(zhì)出口連接換熱管道，通過(guò)換熱管道對(duì)反應(yīng)器7加熱。

在上述系統(tǒng)中，減壓裝置6為調(diào)節(jié)閥。

在上述系統(tǒng)中，干燥裝置3為干燥塔、干燥管、干燥器和吸附塔中的一個(gè)。

在上述系統(tǒng)中，氣體進(jìn)口71設(shè)置在反應(yīng)器7下側(cè)，液體進(jìn)口72設(shè)置在反應(yīng)器7上側(cè)。

在本發(fā)明的實(shí)施方式中，換熱器1可以是現(xiàn)有技術(shù)中使用的任意換熱器。如列管式換熱器或盤(pán)管式換熱器，換熱介質(zhì)可以是水或傳熱油；除塵裝置2為現(xiàn)有技術(shù)中的任意干法或濕法除塵器，凈化裝置3是現(xiàn)有技術(shù)中用于脫去氣體中硫、氧、碳雜質(zhì)的任意脫硫脫碳凈化器，只要它們能夠?qū)崿F(xiàn)凈化效果同時(shí)又不增加額外成分即可。

在本發(fā)明的實(shí)施方式中，由于尾氣溫度達(dá)到1000℃以上，經(jīng)過(guò)換熱裝器1換熱后換熱介質(zhì)的溫度能夠達(dá)到80℃以上，優(yōu)選達(dá)到100-200℃，足以使反應(yīng)器7的溫度達(dá)到反應(yīng)溫度范圍，無(wú)需額外的熱源，有效回收利用了尾氣的熱量用于丙烯酸的生產(chǎn)。

這里，反應(yīng)器7可以是現(xiàn)有技術(shù)中的單層反應(yīng)器或雙層反應(yīng)器，對(duì)于單層反應(yīng)器將換熱管道設(shè)置在其外圍以對(duì)其熱輻射或接觸加熱；對(duì)于雙層反應(yīng)器，將換熱管道與其外層連接向外層輸送換熱介質(zhì)通過(guò)換熱介質(zhì)對(duì)其內(nèi)層加熱，反應(yīng)物被輸送至反應(yīng)器內(nèi)層在內(nèi)層發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。通過(guò)調(diào)節(jié)換熱介質(zhì)的流量或換熱管道與反應(yīng)器間熱輻射距離的大小可以調(diào)節(jié)對(duì)反應(yīng)器的加熱狀態(tài)，從而使反應(yīng)器7的溫度控制在反應(yīng)溫度范圍內(nèi)。優(yōu)選的，反應(yīng)器7裝有冷卻裝置以在反應(yīng)器溫度超過(guò)反應(yīng)溫度范圍時(shí)對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行冷卻。更優(yōu)選的，反應(yīng)器7帶有攪拌裝置，用于攪拌反應(yīng)物使得反應(yīng)液受熱均勻。

這里的反應(yīng)器可以是例如專(zhuān)利cn104826558b中公開(kāi)的漿態(tài)床反應(yīng)器。

下面參照具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。

實(shí)施例1

如圖1-2所示，將來(lái)自電石爐的高溫尾氣經(jīng)過(guò)換熱器1降溫冷卻，產(chǎn)生的熱量通過(guò)流量控制閥輸送至反應(yīng)器7，用于對(duì)反應(yīng)器7加熱，然后將換熱冷卻后的尾氣經(jīng)過(guò)干法和濕法除塵、干燥塔干燥、脫硫脫氧凈化后采用變壓吸附方法進(jìn)一步除去尾氣中含量較低的氫氣和甲烷氣體以使尾氣進(jìn)一步提純，進(jìn)而得到純化co氣體。將得到的純化co氣體通過(guò)調(diào)節(jié)閥6減壓至反應(yīng)壓力1.0mpa，進(jìn)入反應(yīng)器7中與溶解在丙酮中的乙炔和甲醇在催化劑醋酸鈀的催化作用下，在90℃反應(yīng)溫度下反應(yīng)生成丙烯酸甲酯。

實(shí)施例2

如圖1-2所示，將來(lái)自電石爐的高溫尾氣經(jīng)過(guò)換熱器1降溫冷卻，產(chǎn)生的熱量通過(guò)流量控制閥輸送至反應(yīng)器7，用于對(duì)反應(yīng)器7加熱，然后將換熱冷卻后的尾氣經(jīng)過(guò)干法和濕法除塵、干燥器干燥、脫硫脫氧凈化后采用變壓吸附方法進(jìn)一步除去尾氣中含量較低的氫氣和甲烷氣體以使尾氣進(jìn)一步提純，進(jìn)而得到純化co氣體。將得到的純化co氣體通過(guò)調(diào)節(jié)閥6減壓至反應(yīng)壓力0.1mpa，進(jìn)入反應(yīng)器7中與溶解在四氫呋喃中的乙炔和正丁醇在催化劑乙酸鈀-三苯基膦絡(luò)合物的催化作用下，在100℃反應(yīng)溫度下反應(yīng)生成丙烯酸正丁酯。

實(shí)施例3

如圖1-2所示，將來(lái)自電石爐的高溫尾氣經(jīng)過(guò)換熱器1降溫冷卻，產(chǎn)生的熱量通過(guò)流量控制閥輸送至反應(yīng)器7，用于對(duì)反應(yīng)器7加熱，然后將換熱冷卻后的尾氣經(jīng)過(guò)干法除塵、干燥管干燥、脫硫脫氧凈化后采用變壓吸附方法進(jìn)一步除去尾氣中含量較低的氫氣和甲烷氣體以使尾氣進(jìn)一步提純，進(jìn)而得到純化co氣體。將得到的純化co氣體通過(guò)調(diào)節(jié)閥6減壓至反應(yīng)壓力0.9mpa，進(jìn)入反應(yīng)器7中與溶解在乙酰丙酮中的乙炔和乙醇在催化劑氯化鈀-三叔丁基膦的催化作用下，在110℃反應(yīng)溫度下反應(yīng)生成丙烯酸乙酯。

實(shí)施例4

如圖1-2所示，將來(lái)自電石爐的高溫尾氣經(jīng)過(guò)換熱器1降溫冷卻，產(chǎn)生的熱量通過(guò)流量控制閥輸送至反應(yīng)器7，用于對(duì)反應(yīng)器7加熱，然后將換熱冷卻后的尾氣經(jīng)過(guò)干法和濕法除塵、吸附塔干燥、脫硫脫氧凈化后采用變壓吸附方法進(jìn)一步除去尾氣中含量較低的氫氣和甲烷氣體以使尾氣進(jìn)一步提純，進(jìn)而得到純化co氣體。將得到的純化co氣體通過(guò)調(diào)節(jié)閥6減壓至反應(yīng)壓力1.2mpa，進(jìn)入反應(yīng)器7中與溶解在n-甲基吡咯烷酮中的乙炔和甲醇在催化劑乙酸鈀-2-吡啶-2苯基膦的催化作用下，在80℃反應(yīng)溫度下反應(yīng)生成丙烯酸甲酯。

實(shí)施例5

如圖1-2所示，將來(lái)自電石爐的高溫尾氣經(jīng)過(guò)換熱器1降溫冷卻，產(chǎn)生的熱量通過(guò)流量控制閥輸送至反應(yīng)器7，用于對(duì)反應(yīng)器7加熱，然后將換熱冷卻后的尾氣經(jīng)過(guò)濕法除塵、干燥、脫硫脫氧凈化后采用變壓吸附(psa)裝置進(jìn)一步除去尾氣中含量較低的氫氣和甲烷氣體以使尾氣進(jìn)一步提純，進(jìn)而得到純化co氣體。將得到的純化co氣體通過(guò)調(diào)節(jié)閥6減壓至反應(yīng)壓力0.5mpa，進(jìn)入反應(yīng)器7中與溶解在二甲基甲酰胺中的乙炔和乙醇在催化劑硝酸鈀的催化作用下，在150℃反應(yīng)溫度下反應(yīng)生成丙烯酸乙酯。

由此可見(jiàn)，本發(fā)明采用上述方法處理電石爐尾氣，尾氣中大量的一氧化碳?xì)怏w得到利用，得到丙烯酸低碳醇酯產(chǎn)品。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來(lái)限定本發(fā)明的實(shí)施范圍；如果不脫離本發(fā)明的精神和范圍，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍當(dāng)中。