由粉煤制備苯的系統的制作方法

本實用新型涉及冶金技術領域，具體而言，本實用新型涉及一種由粉煤制備苯的系統。

背景技術：

我國的能源格局一直是富煤、貧油、少氣，煤炭儲量可達世界煤炭儲量的17％。其中褐煤、長焰煤等低階煤資源儲量豐富，占我國煤炭儲量及煤炭產量50％以上，但由于低階煤水含量高，直接燃燒或氣化效率低且現有技術無法充分利用其資源價值，導致了煤炭資源的巨大浪費。2015年4月國家能源局發布了《煤炭清潔高效利用行動計劃(2015-2020)》，將煤炭分質分級利用地位顯著提高，大力倡導低階煤提質技術的研發和示范。因此，開發低階煤的清潔高效利用新途徑具有十分重大的現實意義。

苯、甲苯和二甲苯等輕質芳烴為最重要的化工基礎原料之一，廣泛應用于生產橡膠、纖維、塑料和染料等化工產品。目前，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。但是目前石油資源越來越匱乏，因此，開發新的由低階煤生產苯等輕質芳烴的技術勢在必行。

技術實現要素：

本實用新型旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本實用新型的一個目的在于提出了由粉煤制備苯的系統，利用該系統能夠實現利用煤最大化制備苯，極大地提高了苯的產量，從而實現從低價值的煤到高附加值的苯的轉化，且具有流程簡單、加工難度低、工藝成本低且經濟性高的優點。

根據本實用新型的一個方面，本實用新型提出了一種由粉煤制備苯的系統，包括：

石灰窯，所述石灰窯內具有預熱區和燒制區，所述預熱區具有石灰石入口，所述燒制區具有生石灰出口和二氧化碳出口；

生石灰破碎裝置，所述生石灰破碎裝置具有生石灰入口和生石灰粉末出口，所述生石灰入口與所述生石灰出口相連；

粉煤破碎裝置，所述粉煤破碎裝置具有粉煤入口和粉煤粉末出口；

快速熱解裝置，所述快速熱解裝置具有粉煤粉末入口、半焦出口、煤焦油出口和熱解氣出口，所述粉煤粉末入口與粉煤粉末出口相連；

半焦破碎裝置，所述半焦破碎裝置具有半焦入口和半焦粉末出口；

混料裝置，所述混料裝置具有生石灰粉末入口、半焦粉末入口和混合物料出口，所述生石灰粉末入口與所述生石灰粉末出口相連，所述半焦粉末入口與所述半焦粉末出口相連；

壓球裝置，所述壓球裝置具有混合物料入口和物料球團出口，所述混合物料入口與所述混合物料出口相連；

電石爐，所述電石爐具有物料球團入口、電石出口和一氧化碳出口，所述物料球團入口與所述物料球團出口相連；

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；

乙炔發生器，所述乙炔發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；

乙炔制苯反應器，所述制苯反應器具有乙炔入口，二氧化碳入口、一氧化碳入口、氫氣入口、甲烷入口和苯產物出口，所述乙炔入口與所述乙炔發生器的乙炔出口相連，所述二氧化碳入口與所述石灰窯的二氧化碳出口相連，所述一氧化碳入口與所述電石爐的一氧化碳出口相連，所述氫氣入口、甲烷入口分別與所述快速熱解裝置的熱解氣出口相連；

分離裝置，所述分離裝置具有苯產物入口、乙烯出口和苯出口，所述苯產物入口與所述苯產物出口相連。

任選地，該系統進一步包括：凈化分離裝置，所述凈化分離裝置設置在所述快速熱解裝置的熱解氣出口與所述乙炔制苯反應器的氫氣入口和甲烷入口之間，所述凈化分離裝置適于分離出所述熱解氣中的氫氣和甲烷。

附圖說明

圖1是根據本實用新型一個實施例的由粉煤制備苯的系統結構示意圖。

圖2是利用本實用新型一個實施例的由粉煤制備苯的系統制備苯方法的流程示意圖。

圖3是利用本實用新型另一個實施例的由粉煤制備苯的系統制備苯方法的流程示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本實用新型的實施例，實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標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施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。

根據本實用新型的一個方面，本實用新型提出了一種由煤制備苯的系統。根據本實用新型的實施例，參考圖1，該系統包括：石灰窯100、生石灰破碎裝置200、粉煤破碎裝置300、快速熱解裝置400、半焦破碎裝置500、混料裝置600、壓球裝置700、電石爐800、電石破碎裝置900、乙炔發生器1000、乙炔制苯反應器1100和分離裝置1200。

其中，石灰窯100內具有預熱區110和燒制區120，預熱區110具有石灰石入口101，燒制區120具有生石灰出口102和二氧化碳出口103；

生石灰破碎裝置200具有生石灰入口210和生石灰粉末出口220，生石灰入口210與生石灰出口102相連；

粉煤破碎裝置300具有粉煤入口310和粉煤粉末出口320；

快速熱解裝置400具有粉煤粉末入口410、半焦出口420、煤焦油出口430和熱解氣出口440，粉煤粉末入口410與粉煤粉末出口320相連；

半焦破碎裝置500具有半焦入口510和半焦粉末出口520；

混料裝置600具有生石灰粉末入口610、半焦粉末入口620和混合物料出口630，生石灰粉末入口610與生石灰粉末出口220相連，半焦粉末入口620與半焦粉末出口520相連；

壓球裝置700具有混合物料入口710和物料球團出口720，混合物料入口710與混合物料出口630相連；

電石爐800具有物料球團入口810、電石出口820和一氧化碳出口830，物料球團入口810與物料球團出口720相連；

電石破碎裝置900具有電石入口910和電石碎料出口920，電石入口910與電石出口820相連；

乙炔發生器1000具有電石碎料入口1010、水入口1020和乙炔出口1030，電石碎料入口1010與電石碎料出口920相連；

制苯反應器1100具有乙炔入口1110，二氧化碳入口1120、一氧化碳入口1130、氫氣入口1140、甲烷入口1150和苯產物出口1160，乙炔入口1110與乙炔發生器1000的乙炔出口1030相連，二氧化碳入口1120與石灰窯100的二氧化碳出口103相連，一氧化碳入口1130與電石爐800的一氧化碳出口830相連，氫氣入口1140、甲烷入口1150分別與快速熱解裝置400的熱解氣出口440相連；

分離裝置1200具有苯產物入口1210、乙烯出口1220和苯出口1230，苯產物入口1210與苯產物出口1160相連。

由此，采用本實用新型實施例的由粉煤制備苯的系統，首先由粉煤制芳烴，解決了由于石油資源有限帶來的芳烴產量限制的問題，實現了從低價值的低階煤到高附加值的芳烴的轉變過程；其次，將粉煤經過快速熱解裝置提質，解決了粉煤難以應用于工業的問題。快速熱解過程中得到的氣體產物可作為燃料氣和乙炔制苯反應原料氣；提質后半焦與生石灰生產電石，制備乙炔，作為制苯反應器的原料氣，實現了低階煤的清潔高效利用。因此，采用本實用新型實施例的由粉煤制備苯的系統能夠實現利用粉煤最大化制備苯，極大地提高了苯的產量，從而實現從低價值的煤到高附加值的苯的轉化，且具有流程簡單、加工難度低、工藝成本低且經濟性高的優點。

下面參考圖1詳細描述本實用新型具體實施例的由粉煤制備苯的系統。

石灰窯100

根據本實用新型的實施例，石灰窯100內具有預熱區110和燒制區120，預熱區110具有石灰石入口101，燒制區120具有生石灰出口102和二氧化碳出口103。由此將石灰石在石灰窯內進行燒制處理，以便得到生石灰和二氧化碳。根據本實用新型的具體示例，石灰石是碳酸鈣含量較高(一般在97％以上)，雜質較少的石灰石。

根據本實用新型的實施例，將石灰石在石灰窯內進行燒制處理，以便得到生石灰和二氧化碳。具體的，先將石灰石運輸至石灰窯預熱區進行預熱，預熱后，再將石灰石運輸至燒制區進行燒制，得到的二氧化碳可以在后續制備苯反應中作為稀釋劑，降低反應氣的分壓，減少積炭。

根據本實用新型的實施例，石灰窯預熱區的溫度為800～850攝氏度。發明人發現，預熱區溫度過低，則無法達到預熱效果，導致后續燒制反應效率降低；而預熱區溫度過高，則容易造成石灰石的損耗。

根據本實用新型的實施例，石灰窯燒制區的溫度為900～1100攝氏度。發明人發現，如果燒制區的溫度過低，則無法使石灰石充分轉化為生石灰和二氧化碳；而如果燒制區溫度過高，則會使能耗升高并發生副反應，導致生石灰和二氧化碳的產率降低。

生石灰破碎裝置200

根據本實用新型的實施例，生石灰破碎裝置200具有生石灰入口210和生石灰粉末出口220，生石灰入口210與生石灰出口102相連。由此，將生石灰進行破碎處理，以便得到生石灰粉末。由此可以進一步提高生石灰粉末與焦炭的接觸面積。

根據本實用新型的實施例，生石灰粉末的平均粒徑不高于20微米，優選不高于10微米。發明人發現，將生石灰細磨成微米級別，具體可以磨成不高于20微米的生石灰粉末，由此可以使得煤粉末與生石灰粉末的接觸面積顯著增大，進而顯著降低二者的反應能，提高二者的反應效率。

粉煤破碎裝置300

根據本實用新型的實施例，粉煤破碎裝置300具有粉煤入口310和粉煤粉末出口320。由此預先對粉煤進行破碎處理，由此可以便于后續在快速熱解裝置內進行快速熱解處理。

快速熱解裝置400

根據本實用新型的實施例，快速熱解裝置400具有粉煤粉末入口410、半焦出口420、煤焦油出口430和熱解氣出口440，粉煤粉末入口410與粉煤粉末出口320相連。由此，將粉煤經過干燥破碎后在快速熱解裝置內進行快速熱解處理，以便得到半焦、煤焦油和含有氫氣、甲烷、一氧化碳和輕質烴類的熱解氣。

根據本實用新型的實施例，粉煤為揮發分大于35wt％的低品質煤。由此將粉煤經過快速熱解裝置進行熱解提質，產出半焦。從而解決了低品質粉煤難以應用于工業的問題。快速熱解過程中得到的氣體產物可作為燃料氣和乙炔制苯反應原料氣；提質煤與生石灰生產電石，制備乙炔，作為制苯反應器的原料氣，實現了低階煤的清潔高效利用。

根據本實用新型的實施例，快速熱解處理的溫度可以為500-800攝氏度，時間為2-30秒。由此該溫度下可以有效地對揮發分大于35wt％的低品質煤進行熱解處理，進而得到半焦。

半焦破碎裝置500

根據本實用新型的實施例，半焦破碎裝置500具有半焦入口510和半焦粉末出口520。由此，將半焦進行破碎，以便得到半焦粉末。由此可以進一步提高生石灰粉末與半焦的混合均勻度和接觸面積，從而進而提高制備電石的效率和產率。

根據本實用新型的實施例，半焦粉末的平均粒徑為不高于20微米，優選不高于10微米。發明人發現，將半焦細磨成微米級別，具體可以磨成不高于10微米的生石灰粉末，由此可以使得半焦粉末與生石灰粉末的接觸面積顯著增大，進而顯著降低二者的反應能耗，提高二者的反應效率。

混料裝置600和壓球裝置700

根據本實用新型的實施例，混料裝置600具有生石灰粉末入口610、半焦粉末入口620和混合物料出口630，生石灰粉末入口610與生石灰粉末出口220相連，半焦粉末入口620與半焦粉末出口520相連；壓球裝置700具有混合物料入口710和物料球團出口720，混合物料入口710與混合物料出口630相連。

由此，將半焦粉末與生石灰粉末進行混合和壓球處理，以便得到物料球團。由此可以便于后續進行電石反應，提高物料的透氣性，進而提高反應效率。

根據本實用新型的實施例，半焦粉末與生石灰粉末的質量比可以為1：(1-2)。半焦粉末配比過高時，電石爐出料中殘炭較高，過低時生石灰過剩，影響所產電石質量。

根據本實用新型的實施例，物料球團的平均粒徑為10-40mm。由此可以便于后續的電石反應。

電石爐800

根據本實用新型的實施例，電石爐800具有物料球團入口810、電石出口820和一氧化碳出口830，物料球團入口810與物料球團出口720相連。

根據本實用新型的實施例，將物料球團供給至電石爐進行電石反應，以便得到電石和一氧化碳。由此預先通過將半焦和生石灰進行細磨至微米級別的粒徑，進而可以顯著提高二者的反應能耗，提高反應效率。根據本實用新型的具體實施例，電石反應中產生的一氧化碳可以作為后續乙炔制苯熱反應的燃料氣，由此可以進一步降低本實用新型的由煤制備苯和乙烯的方法的成本和能耗。

電石破碎裝置900和乙炔發生器1000

根據本實用新型的實施例，乙炔發生器1000具有電石碎料入口1010、水入口1020和乙炔出口1030，電石碎料入口1010與電石碎料出口920相連；電石破碎裝置900具有電石入口910和電石碎料出口920，電石入口910與電石出口820相連。

由此，將電石經破碎后在乙炔發生器內與水反應，以便得到乙炔。

根據本實用新型的實施例，可以預先在電石破碎裝置900內將電石破碎至粒徑不高于80mm，優選將電石破碎至粒徑為50～80mm。發明人發現，如果電石的粒徑過大，則無法與水充分反應制備得到乙炔，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。發明人通過大量實驗發現，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，使制備乙炔的反應效率、能耗和產率最佳。

制苯反應器1100和分離裝置1200

根據本實用新型的實施例，制苯反應器1100具有乙炔入口1110，二氧化碳入口1120、一氧化碳入口1130、氫氣入口1140、甲烷入口1150和苯產物出口1160，乙炔入口1110與乙炔發生器1000的乙炔出口1030相連，二氧化碳入口1120與石灰窯100的二氧化碳出口103相連，一氧化碳入口1130與電石爐800的一氧化碳出口830相連，氫氣入口1140、甲烷入口1150分別與快速熱解裝置400的熱解氣出口440相連。分離裝置1200具有苯產物入口1210、乙烯出口1220和苯出口1230，苯產物入口1210與苯產物出口1160相連。

由此，將乙炔、步驟S100產生的二氧化碳、步驟S300產生的熱解氣中的氫氣和甲烷以及步驟S600產生的一氧化碳通入乙炔制苯反應器中并發生反應，以便獲得苯并副產乙烯，比進一步通過分離裝置1200分離，分別獲得苯和乙烯。

本領域技術人員能夠理解的是，乙炔制苯反應器由加熱爐和至少一個石英管組成，且加熱爐內具有恒溫區，上述混合氣體由石英管入口進入加熱爐恒溫區，通過熱反應得到苯并副產乙烯，得到的苯和乙烯從石英管出口流出。

根據本實用新型的實施例，石英管內徑與恒溫區長度比例為1：(50～100)。發明人發現，石英管內徑與恒溫區長度的比例會影響反應管內部的熱場，從而改變熱反應的轉化率和選擇性。

根據本實用新型的實施例，石英管入口和出口的溫度可以不高于200攝氏度。發明人發現，當金屬管路中的溫度超過200攝氏度時，管路中的金屬會催化反應氣生成大量氫氣和一氧化碳，苯和乙烯等其他產物的產率幾乎降為0。

根據本實用新型的實施例，上述熱反應可以在600～1000攝氏度下進行。發明人發現，反應溫度過低時，乙炔轉化率大大降低；當反應溫度過高時，乙烯熱聚反應加劇，降低了苯等輕質產物的收率并增加了焦炭產率。

根據本實用新型的優選實施例，上述熱反應可以在850～950攝氏度下進行。發明人發現，在該溫度下進行熱反應，可以使熱反應的效率、能耗和產率最佳。

根據本實用新型的一個實施例，熱反應中乙炔、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，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本實用新型的具體實施例，熱反應中乙炔、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)。發明人通過大量實驗意外地發現，乙炔比例的改變會影響乙炔的轉化率和焦炭的產率；氫氣比例改變會影響焦炭和乙烯、乙烷等加氫產物的產率；甲烷和一氧化碳比例改變會影響焦炭產率；二氧化碳比例改變會影響反應氣的分壓，從而影響反應深度。由此通過采用上述配比可以進一步提高乙炔產率。

根據本實用新型的具體實施例，上述由粉煤制備苯的系統進一步包括：凈化分離裝置1300，凈化分離裝置1300設置在快速熱解裝置400的熱解氣出口440與乙炔制苯反應器1100的氫氣入口1140和甲烷入口1150之間，凈化分離裝置1300適于分離出熱解氣中的氫氣和甲烷。由此可以將分離出的氫氣和甲烷通入制備反應器中用于制備苯。

為了方便理解本實用新型上述實施例的由煤制備苯的系統，下面參考圖2-3對利用該系統制備苯的方法進行描述。

根據本實用新型實施例的由粉煤制備苯的方法包括：(1)將石灰石在石灰窯內進行燒制處理，以便得到生石灰和二氧化碳；(2)將生石灰進行破碎處理，以便得到生石灰粉末；(3)將粉煤經過干燥破碎后在快速熱解裝置內進行快速熱解處理，以便得到半焦、煤焦油和含有氫氣、甲烷、一氧化碳和輕質烴類的熱解氣；(4)將半焦進行破碎，以便得到半焦粉末；(5)將半焦粉末與生石灰粉末進行混合和壓球處理，以便得到物料球團；(6)將物料球團供給至電石爐進行電石反應，以便得到電石和一氧化碳；(7)將電石經破碎后在乙炔發生器內與水反應，以便得到乙炔；以及(8)將乙炔、步驟(1)產生的二氧化碳、步驟(3)產生的熱解氣中的氫氣和甲烷以及步驟(6)產生的一氧化碳通入乙炔制苯反應器中并發生反應，以便獲得苯并副產乙烯。

由此，采用本實用新型實施例的由粉煤制備苯的方法，首先由粉煤制芳烴，解決了由于石油資源有限帶來的芳烴產量限制的問題，實現了從低價值的低階煤到高附加值的芳烴的轉變過程；其次，將粉煤經過快速熱解裝置提質，解決了粉煤難以應用于工業的問題。快速熱解過程中得到的氣體產物可作為燃料氣和乙炔制苯反應原料氣；提質后半焦與生石灰生產電石，制備乙炔，作為制苯反應器的原料氣，實現了低階煤的清潔高效利用。因此，采用本實用新型實施例的由粉煤制備苯的方法能夠實現利用粉煤最大化制備苯，極大地提高了苯的產量，從而實現從低價值的煤到高附加值的苯的轉化，且具有流程簡單、加工難度低、工藝成本低且經濟性高的優點。

下面參考圖2-3詳細描述本實用新型具體實施例的由粉煤制備苯的方法。

S100：石灰石燒制處理

根據本實用新型的實施例，將石灰石在石灰窯內進行燒制處理，以便得到生石灰和二氧化碳。根據本實用新型的具體示例，石灰石是碳酸鈣含量較高(一般在97％以上)，雜質較少的石灰石。

根據本實用新型的實施例，將石灰石在石灰窯內進行燒制處理，以便得到生石灰和二氧化碳。具體的，先將石灰石運輸至石灰窯預熱區進行預熱，預熱后，再將石灰石運輸至燒制區進行燒制，得到的二氧化碳可以在后續制備苯反應中作為稀釋劑，降低反應氣的分壓，減少積炭。

根據本實用新型的實施例，石灰窯預熱區的溫度為800～850攝氏度。發明人發現，預熱區溫度過低，則無法達到預熱效果，導致后續燒制反應效率降低；而預熱區溫度過高，則容易造成石灰石的損耗。

根據本實用新型的實施例，石灰窯燒制區的溫度為900～1100攝氏度。發明人發現，如果燒制區的溫度過低，則無法使石灰石充分轉化為生石灰和二氧化碳；而如果燒制區溫度過高，則會使能耗升高并發生副反應，導致生石灰和二氧化碳的產率降低。

S200：生石灰破碎處理

根據本實用新型的實施例，將生石灰進行破碎處理，以便得到生石灰粉末。由此可以進一步提高生石灰粉末與焦炭的接觸面積。

根據本實用新型的實施例，生石灰粉末的平均粒徑不高于20微米，優選不高于10微米。發明人發現，將生石灰細磨成微米級別，具體可以磨成不高于20微米的生石灰粉末，由此可以使得煤粉末與生石灰粉末的接觸面積顯著增大，進而顯著降低二者的反應能，提高二者的反應效率。

S300：粉煤快速熱解處理

根據本實用新型的實施例，將粉煤經過干燥破碎后在快速熱解裝置內進行快速熱解處理，以便得到半焦、煤焦油和含有氫氣、甲烷、一氧化碳和輕質烴類的熱解氣。

根據本實用新型的實施例，粉煤為揮發分大于35wt％的低品質煤。由此將粉煤經過快速熱解裝置進行熱解提質，產出半焦。從而解決了低品質粉煤難以應用于工業的問題。快速熱解過程中得到的氣體產物可作為燃料氣和乙炔制苯反應原料氣；提質煤與生石灰生產電石，制備乙炔，作為制苯反應器的原料氣，實現了低階煤的清潔高效利用。

根據本實用新型的實施例，快速熱解處理的溫度可以為500-800攝氏度，時間為2-30秒。由此該溫度下可以有效地對揮發分大于35wt％的低品質煤進行熱解處理，進而得到半焦。

S400：半焦破碎處理

根據本實用新型的實施例，將半焦進行破碎，以便得到半焦粉末。由此可以進一步提高生石灰粉末與半焦的混合均勻度和接觸面積，從而進而提高制備電石的效率和產率。

根據本實用新型的實施例，半焦粉末的平均粒徑為不高于20微米，優選不高于10微米。發明人發現，將半焦細磨成微米級別，具體可以磨成不高于10微米的生石灰粉末，由此可以使得半焦粉末與生石灰粉末的接觸面積顯著增大，進而顯著降低二者的反應能耗，提高二者的反應效率。

S500：混合和壓球處理

根據本實用新型的實施例，將半焦粉末與生石灰粉末進行混合和壓球處理，以便得到物料球團。由此可以便于后續進行電石反應，提高物料的透氣性，進而提高反應效率。

根據本實用新型的實施例，半焦粉末與生石灰粉末的質量比可以為1：(1-2)。半焦粉末配比過高時，電石爐出料中殘炭較高，過低時生石灰過剩，影響所產電石質量。

根據本實用新型的實施例，物料球團的平均粒徑為10-40mm。由此可以便于后續的電石反應。

S600：電石反應

根據本實用新型的實施例，將物料球團供給至電石爐進行電石反應，以便得到電石和一氧化碳。由此預先通過將半焦和生石灰進行細磨至微米級別的粒徑，進而可以顯著提高二者的反應能耗，提高反應效率。根據本實用新型的具體實施例，電石反應中產生的一氧化碳可以作為后續乙炔制苯熱反應的燃料氣，由此可以進一步降低本實用新型的由煤制備苯和乙烯的方法的成本和能耗。

S700：電石制備乙炔

根據本實用新型的實施例，將電石經破碎后在乙炔發生器內與水反應，以便得到乙炔。

根據本實用新型的實施例，可以預先將電石破碎至粒徑不高于80mm，優選將電石破碎至粒徑為50～80mm。發明人發現，如果電石的粒徑過大，則無法與水充分反應制備得到乙炔，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。發明人通過大量實驗發現，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，使制備乙炔的反應效率、能耗和產率最佳。

S800：乙炔制備苯

根據本實用新型的實施例，將乙炔、步驟S100產生的二氧化碳、步驟S300產生的熱解氣中的氫氣和甲烷以及步驟S600產生的一氧化碳通入乙炔制苯反應器中并發生反應，以便獲得苯并副產乙烯。

本領域技術人員能夠理解的是，乙炔制苯反應器由加熱爐和至少一個石英管組成，且加熱爐內具有恒溫區，上述混合氣體由石英管入口進入加熱爐恒溫區，通過熱反應得到苯并副產乙烯，得到的苯和乙烯從石英管出口流出。

根據本實用新型的實施例，石英管內徑與恒溫區長度比例為1：(50～100)。發明人發現，石英管內徑與恒溫區長度的比例會影響反應管內部的熱場，從而改變熱反應的轉化率和選擇性。

根據本實用新型的實施例，石英管入口和出口的溫度可以不高于200攝氏度。發明人發現，當金屬管路中的溫度超過200攝氏度時，管路中的金屬會催化反應氣生成大量氫氣和一氧化碳，苯和乙烯等其他產物的產率幾乎降為0。

根據本實用新型的實施例，上述熱反應可以在600～1000攝氏度下進行。發明人發現，反應溫度過低時，乙炔轉化率大大降低；當反應溫度過高時，乙烯熱聚反應加劇，降低了苯等輕質產物的收率并增加了焦炭產率。

根據本實用新型的優選實施例，上述熱反應可以在850～950攝氏度下進行。發明人發現，在該溫度下進行熱反應，可以使熱反應的效率、能耗和產率最佳。

根據本實用新型的一個實施例，熱反應中乙炔、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，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本實用新型的具體實施例，熱反應中乙炔、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)。發明人通過大量實驗意外地發現，乙炔比例的改變會影響乙炔的轉化率和焦炭的產率；氫氣比例改變會影響焦炭和乙烯、乙烷等加氫產物的產率；甲烷和一氧化碳比例改變會影響焦炭產率；二氧化碳比例改變會影響反應氣的分壓，從而影響反應深度。由此通過采用上述配比可以進一步提高乙炔產率。

由此，通過采用本實用新型上述實施例的由粉煤制備苯的方法至少具有下列優點：

(1)由煤制芳烴，解決了由于石油資源有限帶來的芳烴產量限制的問題，實現了從低價值的低階煤到高附加值的芳烴的轉變過程。

(2)將粉煤經過快速熱解裝置提質，解決了粉煤難以應用于工業的問題。快速熱解過程中得到的氣體產物可作為燃料氣和乙炔制苯反應原料氣；提質煤與生石灰生產電石，制備乙炔，作為制苯反應器的原料氣，實現了低階煤的清潔高效利用。

(3)將半焦與生石灰粉碎至20μm以下后混合并壓球，再進行后續反應，顯著提高了煤與生石灰的接觸面積，提高反應效率，降低系統能耗。

實施例1

篩選粒徑小于3mm的粉煤，通過傳送帶將粉煤送至快速熱解裝置頂部，進入快速熱解裝置進行熱解，熱解溫度800℃，熱解時間2s，生成半焦、氣體產物和煤焦油。將石灰窯得到的石灰和半焦粉碎至20μm以下，將生石灰和半焦按質量比3:2混合，加入適量粘結劑，進行壓球，控制球團直徑為10～40mm。將球團送入電石爐生產電石。所生產的電石冷卻粉碎，將電石的粒徑控制在50～80mm之間，進入乙炔發生器中反應得到乙炔。經過本系統，1000kg中低階粉煤與2000kg石灰石可得到393kg左右的乙炔、67kg左右的氫氣、179kg左右的甲烷、800kg二氧化碳和450kg一氧化碳。所得的乙炔、氫氣、甲烷、二氧化碳和212kg一氧化碳均通入乙炔制苯反應器中進行反應，混合氣的反應停留時間為10s，反應溫度為900℃，反應器使用由內徑為4mm的石英管組成的管束，反應器恒溫區為300mm。生產得到184kg苯和91kg乙烯。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。

盡管上面已經示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領域的普通技術人員在本實用新型的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。