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施該方法的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

密閉式電石爐爐氣溫度達到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、時常小修、停電、限電等因素，所以爐氣量與溫度波動不平穩(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、細不易撲集的特點，而且爐氣具有本身的潛熱和顯熱，同時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)不但對能源是極大的浪費，而且對環(huán)境造成污染也是相當大的危害。

丙烯酸酯類是重要的精細化工原料之一，主要用作有機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：將來自電石爐的高溫尾氣經(jīng)過換熱器進行降溫冷卻；

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氣體減壓至反應壓力；

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

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

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，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)明的一個實施例，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)明的一個實施例，步驟6)中反應壓力為0.1mpa-1.2mpa。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，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。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，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)明的一個實施例，步驟7)中催化劑為含有鈀的化合物或絡合物。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，步驟7)中反應溫度為80℃-150℃。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，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口連接到電石爐尾氣管道；

除塵裝置，所述除塵裝置的進口與所述換熱器的出口相連；

干燥裝置，所述干燥裝置的進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，所述減壓裝置的進口與所述提純裝置的出口相連；

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

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，換熱器的換熱介質(zhì)出口連接換熱管道，通過換熱管道對反應器加熱。

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

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

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，反應器的氣體進口設置在反應器下側(cè)，反應器的液體進口設置在反應器上側(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：

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

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點在與附圖結(jié)合對實施例進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。

附圖標記說明

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

具體實施方式

應當理解，在示例性實施例中所示的本發(fā)明的實施例僅是說明性的。雖然在本發(fā)明中僅對少數(shù)實施例進行了詳細描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易領(lǐng)會在未實質(zhì)脫離本發(fā)明主題的教導情況下，多種修改是可行的。相應地，所有這樣的修改都應當被包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在不脫離本發(fā)明的主旨的情況下，可以對以下示例性實施例的設計、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中實線箭頭僅用于示意實物路線關(guān)系，虛線箭頭僅用于示意熱量傳遞路線。

參照圖1，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：將來自電石爐的高溫尾氣經(jīng)過換熱器進行降溫冷卻；

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氣體減壓至反應壓力；

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

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合物。

在上述方法中，步驟7)中反應溫度為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氣體得到利用，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，避免了乙炔在高溫高壓條件下爆炸的危險，并且反應過程中不會發(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器換熱，在降低尾氣溫度的同時給反應器加熱，有效利用熱量，節(jié)約成本。

另外，參照圖2，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具有氣體進口11和出口12，氣體進口11連接到電石爐尾氣管道；

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

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

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

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

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

反應器7，反應器7具有氣體進口71、液體進口72以及出口73，氣體進口71與減壓裝置6的出口62相連，液體進口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，通過換熱管道對反應器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。

在上述系統(tǒng)中，氣體進口71設置在反應器7下側(cè)，液體進口72設置在反應器7上側(cè)。

在本發(fā)明的實施方式中，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)凈化效果同時又不增加額外成分即可。

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

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

這里的反應器可以是例如專利cn104826558b中公開的漿態(tài)床反應器。

下面參照具體實施例，對本發(fā)明進行說明。

實施例1

如圖1-2所示，將來自電石爐的高溫尾氣經(jīng)過換熱器1降溫冷卻，產(chǎn)生的熱量通過流量控制閥輸送至反應器7，用于對反應器7加熱，然后將換熱冷卻后的尾氣經(jīng)過干法和濕法除塵、干燥塔干燥、脫硫脫氧凈化后采用變壓吸附方法進一步除去尾氣中含量較低的氫氣和甲烷氣體以使尾氣進一步提純，進而得到純化co氣體。將得到的純化co氣體通過調(diào)節(jié)閥6減壓至反應壓力1.0mpa，進入反應器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℃反應溫度下反應生成丙烯酸甲酯。

實施例2

如圖1-2所示，將來自電石爐的高溫尾氣經(jīng)過換熱器1降溫冷卻，產(chǎn)生的熱量通過流量控制閥輸送至反應器7，用于對反應器7加熱，然后將換熱冷卻后的尾氣經(jīng)過干法和濕法除塵、干燥器干燥、脫硫脫氧凈化后采用變壓吸附方法進一步除去尾氣中含量較低的氫氣和甲烷氣體以使尾氣進一步提純，進而得到純化co氣體。將得到的純化co氣體通過調(diào)節(jié)閥6減壓至反應壓力0.1mpa，進入反應器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-三苯基膦絡合物的催化作用下，在100℃反應溫度下反應生成丙烯酸正丁酯。

實施例3

如圖1-2所示，將來自電石爐的高溫尾氣經(jīng)過換熱器1降溫冷卻，產(chǎn)生的熱量通過流量控制閥輸送至反應器7，用于對反應器7加熱，然后將換熱冷卻后的尾氣經(jīng)過干法除塵、干燥管干燥、脫硫脫氧凈化后采用變壓吸附方法進一步除去尾氣中含量較低的氫氣和甲烷氣體以使尾氣進一步提純，進而得到純化co氣體。將得到的純化co氣體通過調(diào)節(jié)閥6減壓至反應壓力0.9mpa，進入反應器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℃反應溫度下反應生成丙烯酸乙酯。

實施例4

如圖1-2所示，將來自電石爐的高溫尾氣經(jīng)過換熱器1降溫冷卻，產(chǎn)生的熱量通過流量控制閥輸送至反應器7，用于對反應器7加熱，然后將換熱冷卻后的尾氣經(jīng)過干法和濕法除塵、吸附塔干燥、脫硫脫氧凈化后采用變壓吸附方法進一步除去尾氣中含量較低的氫氣和甲烷氣體以使尾氣進一步提純，進而得到純化co氣體。將得到的純化co氣體通過調(diào)節(jié)閥6減壓至反應壓力1.2mpa，進入反應器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℃反應溫度下反應生成丙烯酸甲酯。

實施例5

如圖1-2所示，將來自電石爐的高溫尾氣經(jīng)過換熱器1降溫冷卻，產(chǎn)生的熱量通過流量控制閥輸送至反應器7，用于對反應器7加熱，然后將換熱冷卻后的尾氣經(jīng)過濕法除塵、干燥、脫硫脫氧凈化后采用變壓吸附(psa)裝置進一步除去尾氣中含量較低的氫氣和甲烷氣體以使尾氣進一步提純，進而得到純化co氣體。將得到的純化co氣體通過調(diào)節(jié)閥6減壓至反應壓力0.5mpa，進入反應器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℃反應溫度下反應生成丙烯酸乙酯。

由此可見，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氣體得到利用，得到丙烯酸低碳醇酯產(chǎn)品。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍；如果不脫離本發(fā)明的精神和范圍，對本發(fā)明進行修改或者等同替換，均應涵蓋在本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍當中。