乙炔加氫制備乙烯的方法及用于該方法的反應塔技術

本發明專利技術涉及一種用于乙炔加氫制乙烯的反應塔及利用該反應塔制備乙烯的方法。所述反應塔為氣液固三相傳質設備，塔板內設有噴射裝置。采用本發明專利技術所述的反應塔及制備方法，可解決高純乙炔加氫制乙烯固定床“飛溫”及反應熱移走困難的問題，避免了床層壓降大、乙炔聚合生成綠油覆蓋催化劑致失活的缺陷；同時又克服了漿態床氣液固均勻混合困難、催化劑顆粒易沉積、氣體分布器易堵塞及液相溶劑用量大等缺陷。

【技術實現步驟摘要】
乙炔加氫制備乙烯的方法及用于該方法的反應塔
本專利技術涉及一種乙炔加氫制備乙烯的方法及用于該方法的反應塔，屬于化工材料制備方法

技術介紹
乙烯是最重要的基礎原料，被稱為“石化工業之母”。以乙炔為原料，在選擇性加氫催化劑作用下加氫制備乙烯，結合乙烯制PVC，不僅能解決我國傳統乙炔直接生產PVC過程中汞消耗及汞污染難題，而且進一步拓展煤化工路線，同時為乙烯工業提供一種新原料來源，并降低乙烯對石油資源的依賴程度及乙烯生產成本，具有廣闊的應用前景。目前以高濃度乙炔為原料催化選擇加氫制備乙烯的工藝通常在固定床或漿態床中進行。但由于乙炔加氫為強放熱反應，反應物乙炔濃度越高，反應速度越快，反應放熱越多，易造成催化床層“飛溫”，導致催化劑以燒結失活，且乙炔易聚合生成綠油，覆蓋催化劑導致失活。同時，普遍存在氣液固均勻混合困難、操作彈性小、催化劑顆粒易沉積、氣體分布器易堵塞及液相溶劑用量大等缺陷。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種乙炔加氫制乙烯的方法，其可實現氣液固三相反應，解決了高純乙炔加氫制乙烯固定床“飛溫”及反應熱移走困難的問題，避免了床層壓降大、乙炔聚合生成綠油覆蓋催化劑致失活的缺陷；同時又克服了漿態床氣液固均勻混合困難、催化劑顆粒易沉積、氣體分布器易堵塞及液相溶劑用量大等缺陷。為了實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：一種乙炔加氫制乙烯的方法，包括如下步驟：1)乙炔和氫氣以一定比例混合后作為氣體物料經壓縮機增壓從反應塔下部氣相進口進入，經氣體分布器分布后在反應塔內自下而上運動；同時，液相溶劑從反應塔上部的液相進口進入在反應塔內至上而下運動；2)氣液相物料在反應塔內第一塔板處接觸，并在塔板上固體催化劑作用下發生加氫反應，生成乙烯；3)乙烯從液相溶劑中逸出，未反應的乙炔隨著混合氣上升至上一層塔板繼續反應；4)從反應塔最上層塔板出來的混合氣經氣液分離器除去其中夾帶的液相溶劑后，由反應塔頂部的氣相出口離開反應塔，經塔頂冷凝器進入后續分離工序；而液相溶劑則從反應塔底部的液相出口流出，除雜后返回至液相進口循環利用。在本專利技術所述的制備方法中，步驟1)中，所述乙炔與氫氣的體積比為1:(1-8)，優選1:5。在本專利技術所述的制備方法中，不對氣體物料上升速度、氣液相比例作進一步要求，以能實現氣液充分接觸，不液漏、不液泛即可。在本專利技術所述的制備方法中，步驟1)中，所述液相溶劑選自乙二胺、石蠟、吡啶、丙酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、離子液體或環己酮中的一種或多種，優選N-甲基-2-吡咯烷酮。在本專利技術所述的制備方法中，步驟2)中，所述加氫反應條件為：操作壓力為0.1-2.5MPa，操作溫度為70-210℃；優選壓力為0.2-1.8MPa，操作溫度為120-160℃。本專利技術所述制備方法中，所述固體催化劑的活性組分選自鈀、銀、鉑、鈷、鎢、鉬、鎳、鋅、鐵、鈣、鎂、鋯、鈰、磷及硼等中的一種或多種；其載體為活性炭、碳纖維、碳氈、氧化鋁、分子篩、氧化鈦、氧化硅、陶瓷、浮石、硅藻土及粘土等中的一種或多種混合；裝填形式為規整催化劑直接安放或固體顆粒催化劑扎包放置，裝填高度為10-200mm。本專利技術還提供一種用于實現上述乙炔加氫制乙烯方法的反應塔，所述反應塔為氣液固三相傳質設備，其包括塔體、液相進出口、氣相進出口、塔板、氣體分布器、氣液分離器、降液管；其中，所述塔板選自帶有篩板結構的塔板和/或帶有噴射裝置結構的塔板。本專利技術所述的反應塔，塔板上裝有催化劑，氣相自下而上穿過篩板或噴射裝置達到塔板，液相自上而下通過降液管呈蛇形流經塔板，氣液相在塔板處與催化劑充分接觸，可有效避免漿態床等固定床“飛溫”及反應熱移走困難的問題，避免了床層壓降大、乙炔聚合生成綠油覆蓋催化劑致失活的缺陷；同時又克服了漿態床氣液固均勻混合困難、催化劑顆粒易沉積、氣體分布器易堵塞及液相溶劑用量大等缺陷。在本專利技術所述的反應塔中，所述塔板的開孔率為1-20％，優選10-13％，個數為2-30個。合理布設開孔位置及數量有利于氣液充分接觸、提供液相溶劑利用率及反應塔操作彈性。在本專利技術所述的反應塔中，所述塔板共8-30層，間距為280-330mm，其包括溢流口、受液盤及反應單元；合理的反應空間更有利于反應充分進行，反應產物逸出，同時避免壓降大對反應的不利影響。在本專利技術所述的反應塔中，在帶有噴射裝置結構的塔板中，所述噴射裝置分布在反應單元內，包括升氣管和噴射罩；所述升氣管為圓柱形、錐形、楔形或梯形，高10-100mm；所述噴射罩為錐形結構，頂部開有若干噴射孔，噴射罩與塔板間距為5-25mm，噴射罩底部與升氣管間距為1-10mm。在所述噴射裝置之間裝填固體催化劑，裝填高度為150mm。本專利技術提出的噴射裝置極大提高乙炔與液相溶劑接觸面積，有利于乙炔快速溶解。其中，所述氣液分離器為絲網除沫器、旋風分離器、漩渦分離器或折流板中的一種。本專利技術的有益效果為：本專利技術所述的乙炔加氫制乙烯方法，氣液固三相充分接觸，乙炔轉化率明顯提高，避免了現有乙炔制乙烯方法中固定床飛溫、催化劑失活、副產綠油及乙烯收率低的問題。不僅能解決我國傳統乙炔生產PVC時汞消耗及汞污染的難題，而且進一步拓展煤化工路線，同時為乙烯工業提供一種新原料來源，并降低乙烯對石油資源的依賴程度及乙烯生產成本。同時，本專利技術提出的反應塔裝置，反應空間利用率高，塔板上溶液高度可調，處理能力大；利用反應放熱維持反應進行，塔內換熱元件及冷凝器方便調節溫度；同時催化劑還可采用整體式或扎包式，裝填及卸出方便、裝填量大、壓降小且不堵塞氣體分布管，克服了漿態床固體顆粒催化劑分布不均，易沉積及設備磨損等缺陷。附圖說明圖1為本專利技術實施例中反應塔結構示意圖。圖2為塔板俯視圖。圖3為塔板中噴射裝置的前視圖。圖中：1-塔體；2-氣體分布器；3-氣相進口；4-液相出口；5-塔板；6-降液管；7-液相進口；8-氣相出口；9-氣液分離器(除沫器)；10-受液盤；11-溢流口；12-噴射裝置；13-固體催化劑；14-噴射罩；15-升氣管。具體實施方式以下實施例用于說明本專利技術，但不用來限制本專利技術的范圍。實施例1一種乙炔加氫制乙烯的方法，包括如下步驟：1)將顆粒式催化劑扎包，均勻裝填于塔板上，用惰性氣體將反應管道及設備吹掃，氧含量檢測合格后，液相溶劑N-甲基-2-吡咯烷酮從液相進口泵入并自上而下運動，當反應塔底部液位達到50％時，從液相出口連續抽出液相溶劑，送至再生或換熱單元處理后返回至液相進口循環利用。將氮氣切換為氫氣與乙炔體積比為5:1的混合氣，經壓縮機增壓從反應塔下部氣相進口進入，經氣體分布器分布后在反應塔內自下而上運動；2)氣液相先于最下層塔板處接觸，并在塔板上固體催化劑作用下發生加氫反應，生成乙烯；3)乙烯從液相溶劑中逸出，未反應的乙炔隨著混合氣上升至上一層塔板繼續反應；4)從反應塔最上層塔板出來的混合氣經氣液分離器除去其中夾帶的液相溶劑后，由反應塔頂部的氣相出口離開反應塔，經塔頂冷凝器進入后續分離工序；而液相溶劑則從反應塔底部的液相出口流出后返回至液相進口循環利用。其中，步驟2)中，所述加氫反應條件為：操作壓力為0.25MPa，操作溫度為120-160℃。檢測：塔頂產品氣經氣象色譜檢測，乙炔轉化率為99.92％，乙烯收率為91.99％。全塔壓降為540mmH2O。實施例本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種乙炔加氫制乙烯的方法，其特征在于，包括如下步驟：1)乙炔和氫氣以一定比例混合后經壓縮機增壓從反應塔下部氣相進口進入，經氣體分布器分布后在反應塔內自下而上運動；同時，液相溶劑從反應塔上部的液相進口進入在反應塔內至上而下運動；2)氣液相物料在反應塔內第一塔板處接觸，并在塔板上固體催化劑作用下發生加氫反應，生成乙烯；3)乙烯從液相溶劑中逸出，未反應的乙炔隨著混合氣上升至上一層塔板繼續反應；4)從反應塔最上層塔板出來的混合氣經氣液分離器除去其中夾帶的液相溶劑后，由反應塔頂部的氣相出口離開反應塔，經塔頂冷凝器進入后續分離工序；而液相溶劑則從反應塔底部的液相出口流出，除雜后返回至液相進口循環利用。

【技術特征摘要】
1.一種乙炔加氫制乙烯的方法，其特征在于，包括如下步驟：1)乙炔和氫氣以一定比例混合后經壓縮機增壓從反應塔下部氣相進口進入，經氣體分布器分布后在反應塔內自下而上運動；同時，液相溶劑從反應塔上部的液相進口進入在反應塔內至上而下運動；2)氣液相物料在反應塔內第一塔板處接觸，并在塔板上固體催化劑作用下發生加氫反應，生成乙烯；3)乙烯從液相溶劑中逸出，未反應的乙炔隨著混合氣上升至上一層塔板繼續反應；4)從反應塔最上層塔板出來的混合氣經氣液分離器除去其中夾帶的液相溶劑后，由反應塔頂部的氣相出口離開反應塔，經塔頂冷凝器進入后續分離工序；而液相溶劑則從反應塔底部的液相出口流出，除雜后返回至液相進口循環利用。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1)中，所述乙炔與氫氣的體積比為1:(1-8)。3.根據權利要求...

【專利技術屬性】
技術研發人員：余海鵬，史雪君，車中山，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，
類型：發明
國別省市：北京;11