一种乙炔加氢制乙烯工艺及其系统技术方案

本发明专利技术涉及一种乙炔加氢制乙烯工艺，包括如下步骤：(1)乙炔溶解；(2)乙炔加氢；(3)气液分离；(4)提氢。本发明专利技术采用先溶解后加压的方式将乙炔原料溶于有机溶剂中，再提压喷入反应器内与氢气反应，可以增大反应压力，利于体积减小的反应发生；并且溶解后的乙炔进行加压能够降低直接压缩乙炔带来的安全隐患。同时，采用固态催化剂和气液膜接触反应制备乙烯，加氢过程中释放出的热量使得溶解乙炔的非极性液相溶剂发生相变换，部分由液态变为气态移出反应热，从而保持催化剂床层温度稳定，避免床层飞温、乙炔自聚、反应深度无法控制副反应大量发生的情况。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高浓度乙炔加氢制乙烯工艺及实现该工艺的系统，属于乙炔加氢制乙烯

技术介绍
在煤化工技术中，以煤为原料通过电石工艺制取乙炔，已广泛应用；再以乙炔为原料，在选择性加氢催化剂作用下，通过加氢制备乙烯产品。但由于乙炔加氢为强放热反应，传统固定床装置及催化剂移热困难，造成飞温现象，无法控制乙炔加氢反应深度造成乙炔的深度加氢生成乙烷，且大量的反应热会使催化剂积碳失活；此外，乙炔聚合生成的绿油覆盖在催化剂表面导致催化剂迅速失活。为了克服飞温问题，现有研究提出在反应器中加入液相溶剂转移热量。如向反应器中加入水作为液相溶剂，或者向在反应器中加入对乙炔具有高选择溶解性，对乙烯具有低选择溶解性的液相溶剂。但以水为液相溶剂，不利于乙炔的溶解及催化剂的均匀分布，水饱和蒸汽压较低，易发生相变造成乙烯中水含量较高；而且在催化剂表面生成的绿油不溶于水中。而采用选择溶解乙炔溶剂，液相中溶解更多乙炔，促使催化剂活性中心吸附更多乙炔，当反应温度过高或氢气不足时，活性中心吸附的乙炔易生成大量绿油造成催化剂失活，乙烯收率下降。而且，由于固体催化剂分散在液相中，在气体扰动及流动状态下容易破碎，磨损被液相产物携带造成催化剂的损失；当催化剂再生时，又因为催化剂粒度小而存在难过滤、难回收和易堵塞设备等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高浓度乙炔加氢制乙烯工艺，通过向带有旋转催化剂床层的反应器中喷入溶解乙炔的有机溶剂，使其形成液膜发生相变，从而带走部分反应热量，减少乙炔加氢反应过程中副反应的发生，并且保证床层温度稳定，不会发生催化剂床层飞温；且通过对反应产物分离回收的溶剂可直接再利用，整个工艺更加简单、操作方便。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种乙炔加氢制乙烯工艺，包括如下步骤：(1)乙炔溶解将乙炔与非极性有机溶剂逆向接触发生常压溶解，达到饱和状态；(2)乙炔加氢含有乙炔的非极性液相溶剂升压后经雾化喷嘴进入催化剂床层与氢气进行反应，得到含有乙烯、未反应的乙炔、未反应的氢气、副产物、非极性有机溶剂的气液混合物；其中，催化剂床层处于旋转状态；(3)气液分离所得气液混合物经降温冷却后进行气液分离，所得液体再进一步分离，其中，含有少量未反应乙炔的非极性有机溶剂回收循环利用，副产物产品回收；(4)提氢分离后的气体经提氢，所得氢气作为加氢原料循环利用，提氢后的气体为不含有乙炔的乙烯产品，排出反应体系。本专利技术采用先溶解后加压的方式将乙炔原料溶于有机溶剂中，再提压喷入反应器内与氢气反应，可以增大反应压力，利于体积减小的反应发生；并且溶解后的乙炔进行加压能够降低直接压缩乙炔带来的安全隐患。同时，采用固态催化剂和气液膜接触反应制备乙烯，加氢过程中释放出的热量使得溶解乙炔的非极性液相溶剂发生相变换，部分由液态变为气态移出反应热，从而保持催化剂床层温度稳定，避免床层飞温、乙炔自聚、反应深度无法控制副反应大量发生的情况。在本专利技术中，步骤(1)中，所述溶解是在常压下进行，以保证在加压条件下反应时，乙炔不会在非极性有机溶剂中发生解析反应造成泵的气蚀；未溶解的乙炔则增大压力并再返回通入非极性有机溶剂中。在本专利技术中，步骤(1)中，所述非极性有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、丙酮等非极性有机溶剂中的一种或多种。在本专利技术中，步骤(2)中，反应压力为0.3～10MPa，反应温度为100～200℃。溶解乙炔的非极性有机溶剂随着温度升高发生相变，利用气化潜热携走乙炔加氢过程放出的大量热，以此来保持催化剂床层温度的稳定。在本专利技术中，步骤(2)中，所述氢气和含有乙炔的非极性有机溶剂的体积比为30～900:1，优选的二者体积比为30～100:1。含有乙炔的非极性有机溶剂通过雾化喷嘴与氢气在此比例范围内混合，可在旋转的催化剂表面形成液膜，更有利于反应充分进行。在本专利技术中，步骤(2)中，所述催化剂床层的转速为50～1000rpm，优选的转速为500～800rmp。在本专利技术中，步骤(2)中，所述催化剂为以分子筛为载体，负载活性金属及助剂的催化剂。本专利技术还提供实现上述方法的乙炔制乙烯的系统，由依次连接的溶解乙炔装置、乙炔加氢装置、气液分离装置、提氢装置组成。其中，所述溶解乙炔装置设有一乙炔入口和一非极性有机溶剂入口。其中，所述溶解乙炔装置还设一循环管路，用于将溢出的未溶解的乙炔返回至乙炔入口处。其中，所述气液分离装置的一液相出口与所述溶解乙炔装置的液相入口管道相连。所述气液分离装置还设有一副产物产品出口。其中，所述提氢装置组成的氢气出口与所述乙炔加氢装置的氢气入口管道相连。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术将乙炔先于常压下溶解于非极性有机溶剂中，达到饱和状态后提压进行反应，可以增大反应压力，利于体积减小的反应发生；并且溶解后的乙炔进行加压能够降低直接压缩乙炔带来的安全隐患。(2)高压反应在有利于体积减小反应的基础上能够提高乙炔的处理量。在乙炔加氢装置中，催化剂通过栅格固定在催化剂床层中，这种处理方式能够减少催化剂的破碎和损耗。(3)本专利技术采用非极性有机溶剂经雾化喷入反应器内，配合旋转的催化剂床层，可以液膜形式均匀附着在催化剂表面，能够最大限度的携带乙炔加氢反应过程中放出的大量热，并且以汽化潜热的方式带走；且由于非极性有机溶剂对乙烯的溶解度较低，不会造成乙烯的进一步加氢副反应。(4)通过馏出温度的不同可以将气体产品，反应副产物和溶剂进行分离，这样就避免了增加溶剂再生装置。催化剂再生可以采用整体式再生方式，简便易操作。(5)本专利技术所述系统中，所述溶解乙炔装置的循环管路可将未溶解的乙炔全部返回至乙炔入口处，同时经气液分离装置分离后的有机溶剂可再次利用，作为溶解乙炔装置的原料，而提氢装置得到的氢气又作为原料返回至乙炔加氢装置中，由此可见，本专利技术所述系统使得乙炔、氢气、有机溶剂全部循环再利用，最大限度的节约原料，降低成本。附图说明图1为本专利技术所述乙炔加氢制乙烯工艺的流程示意图。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例1一种乙炔制乙烯的工艺具体步骤如下：(1)乙炔溶解乙炔原料气压力为0.1MPa，通入非极性有机溶剂内逆向接触常压下溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种乙炔加氢制乙烯工艺，其特征在于，包括如下步骤：(1)乙炔溶解将乙炔与非极性有机溶剂逆向接触发生常压溶解，达到饱和状态；(2)乙炔加氢含有乙炔的非极性液相溶剂升压后经雾化喷嘴进入催化剂床层与氢气进行反应，得到含有乙烯、未反应的乙炔、未反应的氢气、副产物、非极性有机溶剂的气液混合物；其中，催化剂床层处于旋转状态；(3)气液分离所得气液混合物经降温冷却后进行气液分离，所得液体再进一步分离，其中，含有少量未反应乙炔的非极性有机溶剂回收循环利用，副产物产品回收；(4)提氢分离后的气体经提氢，所得氢气作为加氢原料循环利用，提氢后的气体为不含有乙炔的乙烯产品，排出反应体系。

【技术特征摘要】
1.一种乙炔加氢制乙烯工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)乙炔溶解
将乙炔与非极性有机溶剂逆向接触发生常压溶解，达到饱和状
态；
(2)乙炔加氢
含有乙炔的非极性液相溶剂升压后经雾化喷嘴进入催化剂床层
与氢气进行反应，得到含有乙烯、未反应的乙炔、未反应的氢气、
副产物、非极性有机溶剂的气液混合物；其中，催化剂床层处于旋
转状态；
(3)气液分离
所得气液混合物经降温冷却后进行气液分离，所得液体再进一步
分离，其中，含有少量未反应乙炔的非极性有机溶剂回收循环利用，
副产物产品回收；
(4)提氢
分离后的气体经提氢，所得氢气作为加氢原料循环利用，提氢后
的气体为不含有乙炔的乙烯产品，排出反应体系。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤(1)中，所
述非极性有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、丙酮中的一
种或多种。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤(2)中，
反应压力为0.3～10MPa，反应温度为100～200℃。
4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫琛洋，杜少春，朱元宝，吴道洪，
申请(专利权)人：北京神雾环境能源科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11