本发明涉及高温等离子体裂解煤制乙炔工艺中湿式除尘过程,具体涉及湿式除尘过程中的吸收液。
背景技术:
我国是一个富煤、少油的国家,石油对外依存度突破60%,已经严重威胁到我国的能源安全。因此,大力发展煤炭化工,利用煤资源清洁转化与高值转化生成基础化工原料具有重要的现实意义和深远的战略意义。现有的电石法乙炔工业需要消耗大量的电能和优质兰炭,并排放大量废气和粉尘,严重制约其可持续发展。等离子体裂解煤制乙炔技术被认为是一种极具发展前景的乙炔绿色生产技术,十分符合我国能源现状,有望取代电石法成为我国生产乙炔的主流途径。
在等离子体裂解煤制乙炔工艺中,由氢气携带煤粉经过高温等离子体炬后产生的裂解产物主要是以氢气、乙炔等碳氢化合物为主,并携带大量未完全反应的细小煤粉以及煤经裂解反应生成的大量焦油等黏性物质的混合物质,并且为了减少乙炔的分解,裂解气从反应器出来后要经过毫秒级的高速淬冷,淬冷水吸收热能转化成大量的水汽,裂解气经过淬冷单元后将全部带走这些水汽。由此可见,裂解产物的综合性质是极易燃爆、含尘量高、固体颗粒微小、湿度非常大并含有大量煤焦油等黏附性组分的复杂混合物。考虑到后续的乙炔和氢气的分离过程,需要安全可靠地去除裂解气中的细颗粒物和焦油,湿式除尘工艺会是一种相对更好的选择,然而同时产物乙炔会面临溶解在水中而损失的问题。因此如何开发出一种合适的吸收液,在提高除尘除焦油效率的同时减少乙炔的溶解损失对提高整个工艺的经济性和可靠性具有重要的意义。
技术实现要素:
本发明提供一种应用于高温等离子体裂解煤制乙炔工艺中湿式除尘过程中的吸收液,在提高除尘除焦油效率的同时减少乙炔的溶解损失对提高整个工艺的经济性和可靠性。
一种应用于高温等离子体裂解煤制乙炔工艺中湿式除尘过程中的吸收液,由乳化剂和消泡抑泡剂分散于水中复配而成,乳化剂为山梨醇脂肪酸酯和聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯的一种或两种,消泡抑泡剂为聚二甲基硅氧烷;乳化剂占吸收液总质量质量比为0.1~3wt%;消泡抑泡剂占吸收液总质量质量比为0.1~2wt%。
本发明乳化剂的选择是考虑在提高乳化效果的同时降低乙炔的溶解,选择的是非离子表面活性剂,乳化效果更强。
优选地,乳化剂占吸收液总质量质量比为0.5~1.5wt%;消泡抑泡剂占吸收液总质量质量比为0.5~1.5wt%;进一步优选地,乳化剂占吸收液总质量质量比为0.8~1.2wt%;消泡抑泡剂占吸收液总质量质量比为
0.8~1.2wt%;最优选地,乳化剂占吸收液总质量质量比为1wt%;消泡抑泡剂占吸收液总质量质量比为1wt%。
优选地,所述乳化剂由山梨醇脂肪酸酯和聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯复配而成,所述的乳化剂HLB值为3~10。进一步优选地,所述的乳化剂HLB值为7.5~9.5;更进一步选地,所述的乳化剂HLB值为9~9.5;最优选地所述的乳化剂HLB值为9.5。
优选地,所述山梨醇脂肪酸酯为span80、span85和span20中的一种或多种。
优选地,所述聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯为tween60。
优选地,所述聚二甲基硅氧烷的粘度为300~1000mPa·s;进一步优选,粘度为400~600mPa·s;最优选地,粘度为500mPa·s。
最优选地,所述乳化剂为span20和tween60复配,HLB=9.5,乳化剂占吸收液总质量的1%;所述消泡抑泡剂为聚二甲基硅氧烷,黏度500mPa·s,占吸收液总质量的1%。
本发明还提供一种对高温等离子体裂解煤制乙炔工艺产生的烟气进行湿式除尘方法,包括如下步骤:
(1)将高温等离子体裂解煤制乙炔工艺产生的烟气淬冷后烟气送至旋风除尘器进行预除尘,将大于5μm的大颗粒粉尘基本去除;
(2)将预除尘后的烟气送入喷射鼓泡塔,通过喷射管加速鼓入塔内吸收液,在吸收液中鼓起大量细小气泡,使烟气与吸收液发生充分接触,去除煤焦油和粉尘并降温至100℃以下;所述吸收液为本发明所述吸收液;
(3)然后送入湿式电除尘器进行精除尘,使烟气中的含尘量≤1mg/Nm3,精除尘后的烟气进入后续气体分离工段;
(4)将第(2)、(3)步骤产生的污水送入污水处理池处理,进而中水回用于喷射鼓泡塔和湿式电除尘器。
优选地,喷射鼓泡塔内温度为30~40℃,气体流量为150~250ml/min。进一步优选地,喷射鼓泡塔内温度为35℃,气体流量为200ml/min。
本发明的吸收液,通过特定乳化剂组分和消泡抑泡剂的复配,用于处理高温等离子体裂解煤制乙炔工艺产生的烟气时,具有如下有益效果:
(1)吸收液原料来源广泛,价格低廉,制备简单,对设备无腐蚀作用。
(2)吸收液对焦油有很好的去除效果,吸收量较水增加200%以上,且气泡完全消失时间减少99%,能显著提高对焦油的吸收。
(3)吸收液对乙炔的溶解率为水的90%左右,减少乙炔溶解损失,提高经济效益,能较为明显的降低对乙炔的吸收量。
具体实施方式
下面结合实例对本发明做进一步说明。应理解,以下实施例仅用于说明本发明而非用与限定本发明的范围。
实施例1
取0.84g span80,1.16g tween60,复配得HLB=8.6乳化剂,再加入2g聚二甲基硅氧烷,黏度500mPa·s,与水一同充分混合即得200g吸收液。
将制得的200g液体置于小型喷射鼓泡反应器中进行乙炔吸收和煤焦油吸收的测试,在温度为35℃,气体流量为200ml/min,乙炔浓度为7%,除尘效率为90%条件下,与水吸收时相比,乙炔吸收量减少为90%,焦油吸收量增加265%,气泡完全消失时间减少99%。
实施例2
取0.91g span85,1.09g tween60,复配得HLB=8.6乳化剂,再加入2g聚二甲基硅氧烷,黏度500mPa·s,与水一同充分混合即得200g吸收液。
将制得的200g液体置于小型喷射鼓泡反应器中进行乙炔吸收和煤焦油吸收的测试,在温度为35℃,气体流量为200ml/min,乙炔浓度为7%,除尘效率为90%条件下,与水吸收时相比,乙炔吸收量减少为92%,焦油吸收量增加260%,气泡完全消失时间减少99%。
实施例3
取1.26g span80,1.74g tween60,复配得HLB=8.6乳化剂,再加入2g聚二甲基硅氧烷,黏度500mPa·s,与水一同充分混合即得200g吸收液。
将制得的200g液体置于小型喷射鼓泡反应器中进行乙炔吸收和煤焦油吸收的测试,在温度为35℃,气体流量为200ml/min,乙炔浓度为7%,除尘效率为90%条件下,与水吸收时相比,乙炔吸收量减少为87%,焦油吸收量增加275%,气泡完全消失时间减少99%。
实施例4
取1.38g span80,0.62g tween60,复配得HLB=7.5乳化剂,再加入2g聚二甲基硅氧烷,黏度500mPa·s,与水一同充分混合即得200g吸收液。
将制得的200g液体置于小型喷射鼓泡反应器中进行乙炔吸收和煤焦油吸收的测试,在温度为35℃,气体流量为200ml/min,乙炔浓度为7%,除尘效率为90%条件下,与水吸收时相比,乙炔吸收量减少为98%,焦油吸收量增加252%,气泡完全消失时间减少99%。
实施例5
取1.70g span20,0.30g tween60,复配得HLB=9.5乳化剂,再加入2g聚二甲基硅氧烷,黏度500mPa·s,与水一同充分混合即得200g吸收液。
将制得的200g液体置于小型喷射鼓泡反应器中进行乙炔吸收和煤焦油吸收的测试,在温度为35℃,气体流量为200ml/min,乙炔浓度为7%,除尘效率为90%条件下,与水吸收时相比,乙炔吸收量减少为98%,焦油吸收量增加273%,气泡完全消失时间减少99%。
实施例6
取0.42g span80,0.58g tween60,复配得HLB=8.6乳化剂,再加入2g聚二甲基硅氧烷,黏度500mPa·s,与水一同充分混合即得200g吸收液。
将制得的200g液体置于小型喷射鼓泡反应器中进行乙炔吸收和煤焦油吸收的测试,在温度为35℃,气体流量为200ml/min,乙炔浓度为7%,除尘效率为90%条件下,与水吸收时相比,乙炔吸收量减少为93%,焦油吸收量增加198%,气泡完全消失时间减少99%。
实施例7
取0.84g span80,1.16g tween60,复配得HLB=8.6乳化剂,再加入1g聚二甲基硅氧烷,黏度500mPa·s,与水一同充分混合即得200g吸收液。
将制得的200g液体置于小型喷射鼓泡反应器中进行乙炔吸收和煤焦油吸收的测试,在温度为35℃,气体流量为200ml/min,乙炔浓度为7%,除尘效率为90%条件下,与水吸收时相比,乙炔吸收量减少为90%,焦油吸收量增加263%,气泡完全消失时间减少96%。
实施例8
取0.84g span80,1.16g tween60,复配得HLB=8.6乳化剂,再加入1g聚二甲基硅氧烷,黏度1000mPa·s,与水一同充分混合即得200g吸收液。
将制得的200g液体置于小型喷射鼓泡反应器中进行乙炔吸收和煤焦油吸收的测试,在温度为35℃,气体流量为200ml/min,乙炔浓度为7%,除尘效率为90%条件下,与水吸收时相比,乙炔吸收量减少为90%,焦油吸收量增加263%,气泡完全消失时间减少98%。
实施例9
取0.84g span80,1.16g tween60,复配得HLB=8.6乳化剂,再加入1g聚二甲基硅氧烷,黏度300mPa·s,与水一同充分混合即得200g吸收液。
将制得的200g液体置于小型喷射鼓泡反应器中进行乙炔吸收和煤焦油吸收的测试,在温度为35℃,气体流量为200ml/min,乙炔浓度为7%,除尘效率为90%条件下,与水吸收时相比,乙炔吸收量减少为90%,焦油吸收量增加264%,气泡完全消失时间减少95%。
以上所述仅为本发明专利的具体实施案例,但本发明专利的技术特征并不局限于此,任何相关领域的技术人员在本发明的领域内,所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。