[发明专利]一种用电石炉尾气制备聚丙烯酸的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及化工领域，并且更具体地涉及一种用电石炉尾气制备聚丙烯酸的方法以及实施该方法的系统。

背景技术

密闭式电石炉炉气温度达到1000℃以上，成分主要以CO为主，大约占到80％左右。生产1吨电石一般要产生400多立方米炉气，面对如此巨大的尾气量，目前企业中80％以上的尾气都是直接排入大气中。由于电石生产间歇出炉、时常小修、停电、限电等因素，所以炉气量与温度波动不平稳；炉气内含有微量焦油，容易使布袋粘结堵塞；炉气中含尘量大，炉尘具有粘、轻、细不易扑集的特点，而且炉气具有本身的潜热和显热，同时又具有难以除尘净化的大量粉尘。不完善的炉气净化和处理技术不但对能源是极大的浪费，而且对环境造成污染也是相当大的危害。

发明内容

本发明为了解决目前电石企业的尾气利用率较低，污染环境的问题，提供一种处理电石炉尾气的方法和系统。

根据本发明的一方面，提供一种用电石炉尾气制备聚丙烯酸的方法，包括以下步骤：

1)尾气换热：将来自电石炉的高温尾气经过换热器进行降温冷却，热量输送至羰基化反应器和聚合反应器，用于对羰基化反应器和聚合反应器加热；

2)尾气除尘：将步骤1)中换热冷却后的尾气中的粉尘固体除去；

3)尾气净化：将步骤2)中除尘后的尾气中的硫、氧杂质脱除；

4)提纯：将步骤3)中得到的尾气进一步提纯，除去尾气中的氢气和甲烷气体，得到纯化CO气体；

5)羰基化：将步骤4)中得到的纯化CO气体作为羰基化原料，在羰基化反应器中与乙炔和水在催化剂的催化作用下反应，生成丙烯酸；

6)聚合：将步骤5)得到的丙烯酸在聚合反应器中聚合生成聚丙烯酸。

根据本发明的一个实施例，步骤2)中尾气除尘的方法为干法除尘和/或湿法除尘。

根据本发明的一个实施例，步骤4)中除去尾气中的氢气和甲烷气体的方法为膜分离方法、变温吸附分离方法、深冷分离方法和变压吸附方法中的一种。

根据本发明的一个实施例，步骤5)中乙炔先溶解在溶剂和水中，然后与纯化CO气体反应。

根据本发明的一个实施例，溶剂选自以下中的一种或多种：四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、丙酮、乙酰丙酮。

根据本发明的一个实施例，步骤5)中反应温度为80℃-120℃。

根据本发明的一个实施例，步骤5)中催化剂为钯化合物和有机膦。

根据本发明的一个实施例，步骤6)中聚合反应的温度为50℃-100℃。

根据本发明的另一方面，还提供一种采用上述方法制备聚丙烯酸的系统，该系统包括：

换热器，所述换热器的气体进口连接到电石炉尾气管道；

除尘装置，所述除尘装置的进口与所述换热器的出口相连；

净化装置，所述净化装置的进口与所述除尘装置的出口相连；

提纯装置，所述提纯装置的进口与所述净化装置的出口相连；

羰基化反应器，所述羰基化反应器的气体进口与所述提纯装置的出口相连，所述羰基化反应器还具有液体进口和排出口；

聚合反应器，所述聚合反应器的进口与所述羰基化反应器的排出口相连。

根据本发明的一个实施例，换热器的换热介质出口连接换热管道，通过换热管道对羰基化反应器和聚合反应器加热。

通过换热管道先对羰基化反应器加热，再对聚合反应器加热。换热管道可通过以下方式对反应器加热：换热管道通过接触和/或热辐射对反应器加热；或者换热管道与反应器外层连通，通过向反应器外层输送换热介质以对反应器内腔加热，反应器的进口均通入至反应器内腔。

根据本发明的一个实施例，羰基化反应器的气体进口设置在羰基化反应器下侧，羰基化反应器的液体进口设置在羰基化反应器上侧。

采用以上技术方案，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明将电石炉尾气净化提纯后得到的高纯CO气体和乙炔在羰基化反应器中与水反应得到丙烯酸，并聚合得到聚丙烯酸。通过上述处理，本发明使尾气中大量的一氧化碳气体得到利用；本发明将乙炔溶解在溶剂中反应，避免了乙炔在高温高压条件下爆炸的危险，并且保证床层温度稳定，不会发生催化剂床层飞温；通过换热，高温的电石炉尾气的热量用于加热羰基化反应器和聚合反应器，有效利用热量，节约成本。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点在与附图结合对实施例进行的描述中将更加明显并容易理解，其中：