一種乙炔加氫制乙烯的系統技術方案

本實用新型專利技術涉及一種乙炔加氫制乙烯系統，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。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。

【技術實現步驟摘要】

本技術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。
技術介紹
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。
技術實現思路
本技術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，本技術采用如下技術方案： -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。 本技術所述的系統中，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。 本技術所述的系統中，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。 本技術所述的系統中，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。 本技術所述的系統中，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； ⑶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； ⑷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。 利用本技術所述的系統，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~lOMPa，反應溫度為100~200°C。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。 在上述方法步驟⑵中，所述氫氣和含有乙炔的非極性有機溶劑的體積比為30~ 900:1，優選的二者體積比為30~100:1。含有乙炔的非極性有機溶劑通過霧化噴嘴與氫氣 在此比例范圍內混合，可在旋轉的催化劑表面形成液膜，更有利于反應充分進行。 在上述方法步驟（2)中，所述催化劑床層的轉速為50~lOOOrpm，優選的轉速為 500 ~800rmp〇 在上述方法步驟⑵中，所述催化劑為以分子篩為載體，負載活性金屬及助劑的 催化劑。 本技術的有益效果是： (1)利用本技術所述系統可將乙炔先于常壓下溶解于非極性有機溶劑中，達 到飽和狀態后提壓進行反應，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。 (2)利用本技術所述系統，高壓反應在有利于體積減小反應的基礎上能夠提 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。 (3)利用本技術所述系統，可采用非極性有機溶劑經霧化噴入反應器內，配合 旋轉的催化劑床層，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；且由于非極性有機溶劑對乙烯的 溶解度較低，不會造成乙烯的進一步加氫副反應。 (4)利用本技術所述系統，可通過餾出溫度的不同可以將氣體產品，當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種乙炔加氫制乙烯的系統，其特征在于，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。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：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，
類型：新型
國別省市：北京;11