一種乙炔加氫制乙烯的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種高濃度乙炔加氫制乙烯的系統(tǒng)，屬于乙炔加氫制乙烯技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在煤化工技術(shù)中，以煤為原料通過電石工藝制取乙炔，已廣泛應(yīng)用；再以乙炔為原 料，在選擇性加氫催化劑作用下，通過加氫制備乙烯產(chǎn)品。但由于乙炔加氫為強(qiáng)放熱反應(yīng)， 傳統(tǒng)固定床裝置及催化劑移熱困難，造成飛溫現(xiàn)象，無法控制乙炔加氫反應(yīng)深度造成乙炔 的深度加氫生成乙烷，且大量的反應(yīng)熱會(huì)使催化劑積碳失活；此外，乙炔聚合生成的綠油覆 蓋在催化劑表面導(dǎo)致催化劑迅速失活。
[0003] 為了克服飛溫問題，現(xiàn)有研究提出在反應(yīng)器中加入液相溶劑轉(zhuǎn)移熱量。如向反應(yīng) 器中加入水作為液相溶劑，或者向在反應(yīng)器中加入對(duì)乙炔具有高選擇溶解性，對(duì)乙烯具有 低選擇溶解性的液相溶劑。但以水為液相溶劑，不利于乙炔的溶解及催化劑的均勻分布，水 飽和蒸汽壓較低，易發(fā)生相變?cè)斐梢蚁┲兴枯^高；而且在催化劑表面生成的綠油不溶 于水中。而采用選擇溶解乙炔溶劑，液相中溶解更多乙炔，促使催化劑活性中心吸附更多乙 炔，當(dāng)反應(yīng)溫度過高或氫氣不足時(shí)，活性中心吸附的乙炔易生成大量綠油造成催化劑失活， 乙烯收率下降。而且，由于固體催化劑分散在液相中，在氣體擾動(dòng)及流動(dòng)狀態(tài)下容易破碎， 磨損被液相產(chǎn)物攜帶造成催化劑的損失；當(dāng)催化劑再生時(shí)，又因?yàn)榇呋瘎┝６刃《嬖陔y 過濾、難回收和易堵塞設(shè)備等問題。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型的目的是提供一種高濃度乙炔加氫制乙烯的系統(tǒng)。利用該系統(tǒng)可向帶 有旋轉(zhuǎn)催化劑床層的反應(yīng)器中噴入溶解乙炔的有機(jī)溶劑，使其形成液膜發(fā)生相變，從而帶 走部分反應(yīng)熱量，減少乙炔加氫反應(yīng)過程中副反應(yīng)的發(fā)生，并且保證床層溫度穩(wěn)定，不會(huì)發(fā) 生催化劑床層飛溫；且通過對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物分離回收的溶劑可直接再利用，整個(gè)工藝更加簡(jiǎn)單、 操作方便。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：
[0006] -種乙炔加氫制乙烯的系統(tǒng)，是由依次連接的溶解乙炔裝置、乙炔加氫裝置、氣液 分離裝置、提氫裝置組成；其中，所述乙炔加氫裝置內(nèi)設(shè)有可旋轉(zhuǎn)的催化劑床層。
[0007] 本實(shí)用新型所述的系統(tǒng)中，所述溶解乙炔裝置設(shè)有一乙炔入口和一非極性有機(jī)溶 劑入口。
[0008] 本實(shí)用新型所述的系統(tǒng)中，所述溶解乙炔裝置還設(shè)一循環(huán)管路，用于將溢出的未 溶解的乙炔返回至乙炔入口處。
[0009] 本實(shí)用新型所述的系統(tǒng)中，所述氣液分離裝置的一液相出口與所述溶解乙炔裝置 的液相入口管道相連。所述氣液分離裝置還設(shè)有一副產(chǎn)物產(chǎn)品出口。
[0010] 本實(shí)用新型所述的系統(tǒng)中，所述提氫裝置組成的氫氣出口與所述乙炔加氫裝置的 氫氣入口管道相連。
[0011] 利用上述系統(tǒng)制備乙烯的方法包括如下步驟：
[0012] (1)乙炔溶解
[0013] 將乙炔與非極性有機(jī)溶劑逆向接觸發(fā)生常壓溶解，達(dá)到飽和狀態(tài)；
[0014] (2)乙炔加氫
[0015] 含有乙炔的非極性液相溶劑升壓后經(jīng)霧化噴嘴進(jìn)入催化劑床層與氫氣進(jìn)行反應(yīng)， 得到含有乙烯、未反應(yīng)的乙炔、未反應(yīng)的氫氣、副產(chǎn)物、非極性有機(jī)溶劑的氣液混合物；其 中，催化劑床層處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)；
[0016] ⑶氣液分離
[0017] 所得氣液混合物經(jīng)降溫冷卻后進(jìn)行氣液分離，所得液體再進(jìn)一步分離，其中，含有 少量未反應(yīng)乙炔的非極性有機(jī)溶劑回收循環(huán)利用，副產(chǎn)物產(chǎn)品回收；
[0018] ⑷提氫
[0019] 分離后的氣體經(jīng)提氫，所得氫氣作為加氫原料循環(huán)利用，提氫后的氣體為不含有 乙炔的乙烯產(chǎn)品，排出反應(yīng)體系。
[0020] 利用本實(shí)用新型所述的系統(tǒng)，可采用先溶解后加壓的方式將乙炔原料溶于有機(jī)溶 劑中，再提壓噴入反應(yīng)器內(nèi)與氫氣反應(yīng)，可以增大反應(yīng)壓力，利于體積減小的反應(yīng)發(fā)生；并 且溶解后的乙炔進(jìn)行加壓能夠降低直接壓縮乙炔帶來的安全隱患。同時(shí)，采用固態(tài)催化劑 和氣液膜接觸反應(yīng)制備乙烯，加氫過程中釋放出的熱量使得溶解乙炔的非極性液相溶劑發(fā) 生相變換，部分由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)移出反應(yīng)熱，從而保持催化劑床層溫度穩(wěn)定，避免床層飛 溫、乙炔自聚、反應(yīng)深度無法控制副反應(yīng)大量發(fā)生的情況。
[0021] 在上述方法步驟（1)中，所述溶解是在常壓下進(jìn)行，以保證在加壓條件下反應(yīng)時(shí)， 乙炔不會(huì)在非極性有機(jī)溶劑中發(fā)生解析反應(yīng)造成栗的氣蝕；未溶解的乙炔則增大壓力并再 返回通入非極性有機(jī)溶劑中。
[0022] 在上述方法步驟（1)中，所述非極性有機(jī)溶劑選自N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰 胺、丙酮等非極性有機(jī)溶劑中的一種或多種。
[0023] 在上述方法步驟（2)中，反應(yīng)壓力為0? 3~lOMPa，反應(yīng)溫度為100~200°C。溶 解乙炔的非極性有機(jī)溶劑隨著溫度升高發(fā)生相變，利用氣化潛熱攜走乙炔加氫過程放出的 大量熱，以此來保持催化劑床層溫度的穩(wěn)定。
[0024] 在上述方法步驟⑵中，所述氫氣和含有乙炔的非極性有機(jī)溶劑的體積比為30~ 900:1，優(yōu)選的二者體積比為30~100:1。含有乙炔的非極性有機(jī)溶劑通過霧化噴嘴與氫氣 在此比例范圍內(nèi)混合，可在旋轉(zhuǎn)的催化劑表面形成液膜，更有利于反應(yīng)充分進(jìn)行。
[0025] 在上述方法步驟（2)中，所述催化劑床層的轉(zhuǎn)速為50~lOOOrpm，優(yōu)選的轉(zhuǎn)速為 500 ~800rmp〇
[0026] 在上述方法步驟⑵中，所述催化劑為以分子篩為載體，負(fù)載活性金屬及助劑的 催化劑。
[0027] 本實(shí)用新型的有益效果是：
[0028] (1)利用本實(shí)用新型所述系統(tǒng)可將乙炔先于常壓下溶解于非極性有機(jī)溶劑中，達(dá) 到飽和狀態(tài)后提壓進(jìn)行反應(yīng)，可以增大反應(yīng)壓力，利于體積減小的反應(yīng)發(fā)生；并且溶解后的 乙炔進(jìn)行加壓能夠降低直接壓縮乙炔帶來的安全隱患。
[0029] (2)利用本實(shí)用新型所述系統(tǒng)，高壓反應(yīng)在有利于體積減小反應(yīng)的基礎(chǔ)上能夠提 高乙炔的處理量。在乙炔加氫裝置中，催化劑通過柵格固定在催化劑床層中，這種處理方式 能夠減少催化劑的破碎和損耗。
[0030] (3)利用本實(shí)用新型所述系統(tǒng)，可采用非極性有機(jī)溶劑經(jīng)霧化噴入反應(yīng)器內(nèi)，配合 旋轉(zhuǎn)的催化劑床層，可以液膜形式均勻附著在催化劑表面，能夠最大限度的攜帶乙炔加氫 反應(yīng)過程中放出的大量熱，并且以汽化潛熱的方式帶走；且由于非極性有機(jī)溶劑對(duì)乙烯的 溶解度較低，不會(huì)造成乙烯的進(jìn)一步加氫副反應(yīng)。
[0031] (4)利用本實(shí)用新型所述系統(tǒng)，可通過餾出溫度的不同可以將氣體產(chǎn)品，