[實用新型]一種乙炔加氫制乙烯的系統

有效

• 申請號: 201520664882.1
• 申請日: 2015-08-28
• 公開（公告）號: CN204981693U
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發明（設計）人: 閆琛洋;杜少春;朱元寶;吳道洪
• 申請（專利權）人: 北京神霧環境能源科技集團股份有限公司
• 主分類號: C07C11/04
• 分類號: C07C11/04;C07C5/09
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君

技術領域

本實用新型涉及一種高濃度乙炔加氫制乙烯的系統，屬于乙炔加氫制乙烯技術領域。

背景技術

在煤化工技術中，以煤為原料通過電石工藝制取乙炔，已廣泛應用；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品。但由于乙炔加氫為強放熱反應，傳統固定床裝置及催化劑移熱困難，造成飛溫現象，無法控制乙炔加氫反應深度造成乙炔的深度加氫生成乙烷，且大量的反應熱會使催化劑積碳失活；此外，乙炔聚合生成的綠油覆蓋在催化劑表面導致催化劑迅速失活。

為了克服飛溫問題，現有研究提出在反應器中加入液相溶劑轉移熱量。如向反應器中加入水作為液相溶劑，或者向在反應器中加入對乙炔具有高選擇溶解性，對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，易發生相變造成乙烯中水含量較高；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，當反應溫度過高或氫氣不足時，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，在氣體擾動及流動狀態下容易破碎，磨損被液相產物攜帶造成催化劑的損失；當催化劑再生時，又因為催化劑粒度小而存在難過濾、難回收和易堵塞設備等問題。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種高濃度乙炔加氫制乙烯的系統。利用該系統可向帶有旋轉催化劑床層的反應器中噴入溶解乙炔的有機溶劑，使其形成液膜發生相變，從而帶走部分反應熱量，減少乙炔加氫反應過程中副反應的發生，并且保證床層溫度穩定，不會發生催化劑床層飛溫；且通過對反應產物分離回收的溶劑可直接再利用，整個工藝更加簡單、操作方便。

為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種乙炔加氫制乙烯的系統，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設有可旋轉的催化劑床層。

本實用新型所述的系統中，所述溶解乙炔裝置設有一乙炔入口和一非極性有機溶劑入口。

本實用新型所述的系統中，所述溶解乙炔裝置還設一循環管路，用于將溢出的未溶解的乙炔返回至乙炔入口處。

本實用新型所述的系統中，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有一副產物產品出口。

本實用新型所述的系統中，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。

利用上述系統制備乙烯的方法包括如下步驟：

(1)乙炔溶解

將乙炔與非極性有機溶劑逆向接觸發生常壓溶解，達到飽和狀態；

(2)乙炔加氫

含有乙炔的非極性液相溶劑升壓后經霧化噴嘴進入催化劑床層與氫氣進行反應，得到含有乙烯、未反應的乙炔、未反應的氫氣、副產物、非極性有機溶劑的氣液混合物；其中，催化劑床層處于旋轉狀態；

(3)氣液分離

所得氣液混合物經降溫冷卻后進行氣液分離，所得液體再進一步分離，其中，含有少量未反應乙炔的非極性有機溶劑回收循環利用，副產物產品回收；

(4)提氫

分離后的氣體經提氫，所得氫氣作為加氫原料循環利用，提氫后的氣體為不含有乙炔的乙烯產品，排出反應體系。

利用本實用新型所述的系統，可采用先溶解后加壓的方式將乙炔原料溶于有機溶劑中，再提壓噴入反應器內與氫氣反應，可以增大反應壓力，利于體積減小的反應發生；并且溶解后的乙炔進行加壓能夠降低直接壓縮乙炔帶來的安全隱患。同時，采用固態催化劑和氣液膜接觸反應制備乙烯，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生相變換，部分由液態變為氣態移出反應熱，從而保持催化劑床層溫度穩定，避免床層飛溫、乙炔自聚、反應深度無法控制副反應大量發生的情況。

在上述方法步驟(1)中，所述溶解是在常壓下進行，以保證在加壓條件下反應時，乙炔不會在非極性有機溶劑中發生解析反應造成泵的氣蝕；未溶解的乙炔則增大壓力并再返回通入非極性有機溶劑中。

在上述方法步驟(1)中，所述非極性有機溶劑選自N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、丙酮等非極性有機溶劑中的一種或多種。

在上述方法步驟(2)中，反應壓力為0.3～10MPa，反應溫度為100～200℃。溶解乙炔的非極性有機溶劑隨著溫度升高發生相變，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定。