本實(shí)用新型總地涉及一種制乙烯的反應(yīng)系統(tǒng)，具體涉及一種乙炔加氫制乙烯的反應(yīng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

乙烯是石油化學(xué)工業(yè)的一種主要原料，目前制備工藝方法主要是通過(guò)石腦油的裂解制烯烴和煤制烯烴。2015年國(guó)內(nèi)乙烯總產(chǎn)能達(dá)到2200萬(wàn)t/a左右，2020年國(guó)內(nèi)乙烯產(chǎn)能進(jìn)一步將增加到3250萬(wàn)t/a，而預(yù)計(jì)到2020年國(guó)內(nèi)乙烯消費(fèi)量為4800萬(wàn)噸/年，則將出現(xiàn)需求大于產(chǎn)能的現(xiàn)象。這對(duì)石油儲(chǔ)備并不豐富的我國(guó)來(lái)說(shuō)構(gòu)成了嚴(yán)重的戰(zhàn)略威脅。因此，尋求另一種新的來(lái)源和工藝方法以制備乙烯，從而可在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域替代石油，能夠很大程度上緩解我國(guó)對(duì)于石油原料的依賴性。

在煤化工技術(shù)中，以煤為原料通過(guò)電石工藝或以天然氣為原料通過(guò)非催化部分氧化工藝制取乙炔，已廣泛應(yīng)用。以乙炔為原料，在選擇性加氫催化劑作用下，通過(guò)加氫制備乙烯產(chǎn)品，可進(jìn)一步拓展煤化工發(fā)展途徑。且近些年來(lái)乙炔主要的下游產(chǎn)品聚氯乙烯(PVC)已經(jīng)供大于求，PVC產(chǎn)業(yè)利潤(rùn)不高，急需拓展乙炔下游產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈；而聚乙烯價(jià)格隨石油價(jià)格波動(dòng)很大，且其他下游產(chǎn)品如乙二醇，丁二醇、丙烯酸、聚乙烯醇等也有很好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。因此，開發(fā)乙炔加氫制乙烯的新工藝技術(shù)可以為乙烯工業(yè)提供一種新原料來(lái)源，并降低乙烯對(duì)石油資源的依賴程度及乙烯的生產(chǎn)成本，具有廣闊的應(yīng)用前景。

雖然乙炔選擇加氫是當(dāng)前的關(guān)注熱點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外的報(bào)道也比較多，但其研究?jī)?nèi)容主要集中于除去石油烴裂解制備乙烯工藝過(guò)程中微量的乙炔(0.01—5體積％)。乙炔加氫是強(qiáng)放熱反應(yīng)，高濃度乙炔加氫放出大量反應(yīng)熱，床層移熱困難，易造成催化劑失活、副反應(yīng)增多、乙烯收率下降，所以對(duì)于專門以高濃度乙炔為原料的催化選擇加氫制乙烯的方法少有探索，相應(yīng)的工業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用更是未見(jiàn)報(bào)道。

因此，為了避免傳統(tǒng)方法中高純乙炔加氫制乙烯的固定床飛溫現(xiàn)象、反應(yīng)熱移熱困難及床層壓降大、漿態(tài)床反應(yīng)壓力低、生產(chǎn)能力小的問(wèn)題及綠油積聚、影響催化劑活性的問(wèn)題，有必要提出一種新的乙炔加氫制乙烯的反應(yīng)系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種乙炔加氫制乙烯的反應(yīng)系統(tǒng)，以解決傳統(tǒng)方法中高純乙炔加氫制乙烯的固定床飛溫現(xiàn)象、反應(yīng)熱移熱困難及床層壓降大、漿態(tài)床反應(yīng)壓力低、生產(chǎn)能力小的問(wèn)題及綠油積聚、影響催化劑活性的問(wèn)題。

本實(shí)用新型提供了一種乙炔加氫制乙烯的反應(yīng)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括氫炔混合均壓?jiǎn)卧⒓託浞磻?yīng)單元、深冷分離單元、真空過(guò)濾單元、旋轉(zhuǎn)床再生單元及真空低壓蒸餾單元；所述加氫反應(yīng)單元包括漿態(tài)床、漿態(tài)床溫控裝置、氣液冷凝分離裝置，其中，所述漿態(tài)床設(shè)有混合氣進(jìn)口、氣體產(chǎn)品出口、凝液進(jìn)口、漿液出口、以及換熱介質(zhì)進(jìn)口、換熱介質(zhì)出口；所述混合氣進(jìn)口連接所述氫炔混合均壓?jiǎn)卧?；所述漿液出口連接所述真空過(guò)濾單元；所述漿態(tài)床溫控裝置通過(guò)所述換熱介質(zhì)出口、換熱介質(zhì)進(jìn)口與所述漿態(tài)床連通；所述氣液冷凝分離裝置的氣體產(chǎn)品進(jìn)口連接所述漿態(tài)床的氣體產(chǎn)品出口，所述氣液冷凝分離裝置的凝液出口連接所述漿態(tài)床的凝液進(jìn)口，所述氣液冷凝分離裝置的氣體出口連接所述深冷分離單元的氣體進(jìn)口；所述真空過(guò)濾單元的液相物料出口連接所述真空低壓蒸餾單元，所述真空過(guò)濾單元的固相物料出口連接所述旋轉(zhuǎn)床再生單元。

上述的系統(tǒng)，所述氫炔混合均壓?jiǎn)卧獮槲那鹄锘旌掀鳌?/p>

上述的系統(tǒng)，所述深冷分離單元的氫氣出口與所述氫炔混合均壓?jiǎn)卧臍錃馊肟谙噙B。

上述的系統(tǒng)，所述漿態(tài)床溫控裝置包括電加熱器、冷凝器及溫度自控系統(tǒng)。

上述的系統(tǒng)，所述真空低壓蒸餾單元的溶劑出口連接所述漿態(tài)床的溶劑入口；所述旋轉(zhuǎn)床再生單元的出料口與所述漿態(tài)床的催化劑入口相連。

本實(shí)用新型提供的乙炔加氫制乙烯的系統(tǒng)，避免了傳統(tǒng)方法中高純乙炔加氫制乙烯固定床飛溫、反應(yīng)熱移熱困難及床層壓降大、漿態(tài)床反應(yīng)壓力低、生產(chǎn)能力小的問(wèn)題，且本實(shí)用新型具有操作彈性大，對(duì)催化劑適應(yīng)能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

本實(shí)用新型采用文丘里混合器實(shí)現(xiàn)高壓氫氣與低壓乙炔的混合，避免了混合氣壓縮機(jī)的使用，進(jìn)而降低了壓縮乙炔的安全隱患，同時(shí)降低了設(shè)備的投資。

本實(shí)用新型采用連續(xù)真空過(guò)濾及低壓蒸餾技術(shù)，避免了綠油積聚、影響催化劑活性的缺陷，并實(shí)現(xiàn)了溶劑再生。

本實(shí)用新型采用旋轉(zhuǎn)床再生催化劑技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了催化劑在線再生，降低了工藝對(duì)催化劑壽命的要求，使得漿態(tài)床中催化劑活性高、狀態(tài)穩(wěn)定。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型一種實(shí)施例的乙炔加氫制乙烯的系統(tǒng)簡(jiǎn)圖；

圖2為本實(shí)用新型一種實(shí)施例的乙炔加氫制乙烯的工作流程圖。

圖中：1-漿態(tài)床；2-冷凝器；3-氣液冷凝分離裝置；4-深冷分離單元；5-氫炔混合均壓?jiǎn)卧?-旋轉(zhuǎn)床再生單元；7-真空過(guò)濾單元；8-真空低壓蒸餾單元；9-漿態(tài)床溫控裝置；10-氣體產(chǎn)品出口；11-凝液進(jìn)口；12-換熱介質(zhì)進(jìn)口；13-換熱介質(zhì)出口；14-漿液進(jìn)口；15-漿液出口；16-混合氣進(jìn)口；17-重組分出口；18-乙烯出口。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說(shuō)明，以便能夠更好地理解本實(shí)用新型的方案以及其各個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。然而，以下描述的具體實(shí)施方式和實(shí)施例僅是說(shuō)明的目的，而不是對(duì)本實(shí)用新型的限制。

如圖1所示，一種高純乙炔加氫制乙烯的系統(tǒng)，包括氫炔混合均壓?jiǎn)卧?、加氫反?yīng)單元、深冷分離單元、真空過(guò)濾單元、旋轉(zhuǎn)床再生單元及真空低壓蒸餾單元。

氫炔混合均壓?jiǎn)卧刹捎梦那鹄锘旌掀鞔婊旌蠚鈮嚎s機(jī)，降低了壓縮乙炔的安全隱患，同時(shí)降低了設(shè)備的投資。文丘里混合器是針對(duì)應(yīng)用靜態(tài)混合器時(shí)，二股或二股以上流體在進(jìn)入靜態(tài)混合器之前，為各股流體順利輸送而設(shè)計(jì)的。流體在輸送過(guò)程中，往往由于各股流體輸送壓力不平衡影響混合比，在這種情況下選用文氏管形分配器，文氏管形分配器具有噴射升壓泵的性能，在保證次流流量的條件下，使物料的出口壓力達(dá)到所要求的壓力。

所述加氫反應(yīng)單元包括漿態(tài)床、漿態(tài)床溫控裝置、氣液冷凝分離裝置，所述漿態(tài)床設(shè)有混合氣進(jìn)口、氣體產(chǎn)品出口、凝液進(jìn)口、漿液出口以及換熱介質(zhì)進(jìn)出口，所述混合氣進(jìn)口連接氫炔混合均壓?jiǎn)卧旌蠚獬隹?，所述漿液出口連接真空過(guò)濾單元，所述漿態(tài)床溫控裝置設(shè)有換熱介質(zhì)進(jìn)出口，分別與漿態(tài)床換熱介質(zhì)出進(jìn)口連接。所述氣液冷凝分離裝置設(shè)有氣體產(chǎn)品進(jìn)口，凝液出口以及氣體出口，凝液出口連接漿態(tài)床凝液進(jìn)口，所述氣體出口連接深冷分離單元?dú)怏w進(jìn)口。

進(jìn)一步地，所述漿態(tài)床溫控裝置可包括導(dǎo)熱油溫控裝置、高壓軟水溫控裝置、蒸汽溫控裝置及煙道氣溫控裝置。

所述真空過(guò)濾單元包括連續(xù)真空過(guò)濾裝置，設(shè)有漿液進(jìn)口、液相物料及固相物料出口，所述液相物料出口連接真空低壓蒸餾單元，固相物料出口經(jīng)皮帶傳送裝置與旋轉(zhuǎn)床再生單元的進(jìn)料口連接。

進(jìn)一步地，所述的真空過(guò)濾機(jī)可包括轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)、帶式真空過(guò)濾機(jī)或翻斗式真空過(guò)濾機(jī)。

本實(shí)用新型采用連續(xù)真空過(guò)濾及低壓蒸餾技術(shù)，避免了綠油積聚、影響催化劑活性的缺陷，并實(shí)現(xiàn)了溶劑再生。

進(jìn)一步地，所述旋轉(zhuǎn)床再生單元包括旋轉(zhuǎn)床，設(shè)有進(jìn)出料口及氣體進(jìn)出口。旋轉(zhuǎn)床是一種底部旋轉(zhuǎn)的反應(yīng)器。所述的旋轉(zhuǎn)床包括進(jìn)出料區(qū)、預(yù)熱區(qū)、干燥區(qū)、焙燒區(qū)及還原區(qū)；旋轉(zhuǎn)床內(nèi)溫度范圍為20-750℃。

進(jìn)一步地，所述旋轉(zhuǎn)床氣體出口與漿態(tài)床煙道氣溫控裝置相連，用于回收流化床出口氣體中的熱量。

所述真空低壓蒸餾裝置包括低壓蒸餾塔，設(shè)有液相物料進(jìn)口、溶劑出口及重組分出口。

本實(shí)用新型采用旋轉(zhuǎn)床再生催化劑技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了催化劑在線再生，降低了工藝對(duì)催化劑壽命的要求，使得漿態(tài)床中催化劑活性高、狀態(tài)穩(wěn)定。

本實(shí)用新型的乙炔加氫制乙烯的方法，包括如下步驟：

1)氫炔混合均壓

低壓乙炔和高壓氫氣通過(guò)文丘里混合器混合，同時(shí)實(shí)現(xiàn)氫炔均壓。

2)加氫反應(yīng)

將步驟1)所得混合氣通入加氫反應(yīng)工序中的漿態(tài)床，進(jìn)行乙炔選擇加氫反應(yīng)。

3)深冷分離

對(duì)乙炔加氫反應(yīng)的氣相產(chǎn)物進(jìn)行深冷分離，采用壓縮和深度冷卻方法進(jìn)行分離得到產(chǎn)物乙烯，富余氫氣送入氫炔混合均壓工序。

4)真空過(guò)濾

將漿態(tài)床中漿液連續(xù)引出，通過(guò)真空過(guò)濾機(jī)分離得到固相物料及液相物料。

5)旋轉(zhuǎn)床再生

所述固相物料經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)床處理，得到再生催化劑。

6)真空低壓蒸餾

所述液相物料通過(guò)真空低壓蒸餾，回收溶劑。

其中，低壓乙炔壓力為5KPa-40KPa，溫度為5-80℃。所述的高壓氫氣壓力為0.44MPa-2.24MPa，溫度為5-40℃。乙炔與氫氣的摩爾比為1:3-15。

其中，所述的固相物料包括催化劑及催化劑稀釋劑。

其中，催化劑稀釋劑包括珍珠巖顆粒、氧化鋁顆粒、氧化硅顆粒、分子篩(是結(jié)晶態(tài)的硅酸鹽或硅鋁酸鹽，由硅氧四面體或鋁氧四面體通過(guò)氧橋鍵相連而形成。)及陶瓷顆粒中的一種或幾種；催化劑稀釋劑粒徑為催化劑平均粒徑的80％-120％；催化劑稀釋劑與催化劑的質(zhì)量比為0.1-10:1。

其中，旋轉(zhuǎn)床包括進(jìn)出料區(qū)、預(yù)熱區(qū)、干燥區(qū)、焙燒區(qū)及還原區(qū)；溫度范圍為20-750℃。旋轉(zhuǎn)床內(nèi)的氣氛為氫氣和氮?dú)?，其摩爾比?:3-6。

本實(shí)用新型提供的乙炔加氫制乙烯的方法及系統(tǒng)，避免了傳統(tǒng)方法中高純乙炔加氫制乙烯固定床飛溫、反應(yīng)熱移熱困難及床層壓降大、漿態(tài)床反應(yīng)壓力低、生產(chǎn)能力小的問(wèn)題，且本實(shí)用新型具有操作彈性大，對(duì)催化劑適應(yīng)能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

現(xiàn)以以下最佳實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型。以下實(shí)施例中的工藝數(shù)值為示例性的說(shuō)明，具體范圍以說(shuō)明內(nèi)容中的值為準(zhǔn)。

實(shí)施例1

如圖2所示，一種高純乙炔加氫制乙烯的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括氫炔混合均壓?jiǎn)卧?、加氫反應(yīng)單元、深冷分離單元4、真空過(guò)濾單元7、旋轉(zhuǎn)床再生單元6及真空低壓蒸餾單元8。

所述加氫反應(yīng)單元包括漿態(tài)床1、漿態(tài)床溫控裝置9、氣液冷凝分離裝置3，所述漿態(tài)床設(shè)有混合氣進(jìn)口16、氣體產(chǎn)品出口10、凝液進(jìn)口11、漿液出口15以及換熱介質(zhì)進(jìn)、出口12、13，所述混合氣進(jìn)口16連接氫炔混合均壓?jiǎn)卧旌蠚獬隹冢鰸{液出口15連接真空過(guò)濾單元7，所述溫控裝置9設(shè)有換熱介質(zhì)進(jìn)、出口，分別與漿態(tài)床換熱介質(zhì)出、進(jìn)口13、12連接，所述氣液冷凝分離裝置3設(shè)有氣體產(chǎn)品進(jìn)口，凝液出口以及氣體出口，凝液出口連接漿態(tài)床1凝液進(jìn)口，所述氣體出口連接深冷分離單元4氣體進(jìn)口。深冷分離單元4上設(shè)有乙烯出口18。

所述真空過(guò)濾單元7包括連續(xù)真空過(guò)濾裝置，設(shè)有漿液進(jìn)口14、液相物料及固相物料出口，所述液相物料出口連接真空低壓蒸餾單元，固相物料出口經(jīng)皮帶傳送裝置與旋轉(zhuǎn)床進(jìn)料口連接。

所述旋轉(zhuǎn)床再生單元6包括旋轉(zhuǎn)床，設(shè)有進(jìn)出料口及氣體進(jìn)出口。其中進(jìn)料口與真空過(guò)濾單元7的固相物料出口連接。氣體進(jìn)口用于輸入氣氛氫氣和氮?dú)?。出料口用于與加氫反應(yīng)單元的催化劑入口相連。氣體出口用于把輸出的氣氛再循環(huán)輸出到氣氛入口。

所述真空低壓蒸餾裝置包括低壓蒸餾塔，設(shè)有液相物料進(jìn)口、溶劑出口及重組分出口17。液相物料進(jìn)口用于連接真空過(guò)濾單元7的液相物料出口。溶劑出口可與加氫反應(yīng)單元的凝液進(jìn)口連接，可實(shí)現(xiàn)溶劑的循環(huán)利用。重組分出口17用于輸出副產(chǎn)品綠油。

本實(shí)施例中，漿態(tài)床溫控裝置9為導(dǎo)熱油系統(tǒng)，設(shè)有電加熱器、冷凝器2及溫度自控系統(tǒng)。

實(shí)施例2

采用實(shí)施例1的系統(tǒng)，高純乙炔加氫制乙烯的工藝為：

將粒徑為100目-150目的催化劑稀釋劑氧化鋁與乙炔加氫催化劑按照2:1的質(zhì)量比例混合均勻形成固相物料，后加入漿態(tài)床內(nèi)部與溶劑N-甲級(jí)吡咯烷酮混合形成漿液。將20KPa、40℃的乙炔與0.44MPa、5℃的氫氣按1:6的摩爾比通過(guò)文丘里混合器混合，形成混合氣?；旌蠚馔ㄟ^(guò)漿態(tài)床內(nèi)部氣體分布器進(jìn)入漿液，在170℃條件下反應(yīng)。反應(yīng)后的氣相物料經(jīng)過(guò)深冷分離得到目標(biāo)產(chǎn)物乙烯，回收的氫氣與原料氫氣混合。液相物料經(jīng)轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)得到固相物料及液相物料。固相物料經(jīng)皮帶送至旋轉(zhuǎn)床，旋轉(zhuǎn)床氣氛為氫氣和氮?dú)?，其摩爾比?:4，經(jīng)預(yù)熱、烘干、焙燒及還原得到再生的催化劑，催化劑返回漿態(tài)床繼續(xù)使用。液相物料泵入真空低壓蒸餾塔，壓力5KPa(A),收集餾程為130℃-150℃的餾分(N-甲級(jí)吡咯烷酮)，回收的N-甲級(jí)吡咯烷酮返回漿態(tài)床，重組分即為綠油。

實(shí)施例3

采用實(shí)施例1的系統(tǒng)，高純乙炔加氫制乙烯的工藝為：

將粒徑為100目-150目的催化劑稀釋劑珍珠巖顆粒與乙炔加氫催化劑按照10:1的比例混合均勻形成固相物料，后加入漿態(tài)床內(nèi)部與溶劑N-甲級(jí)吡咯烷酮混合形成漿液。將40KPa、80℃的乙炔與2.2MPa、10℃的氫氣按1:15的摩爾比通過(guò)文丘里混合器混合，形成混合氣?；旌蠚馔ㄟ^(guò)漿態(tài)床內(nèi)部氣體分布器進(jìn)入漿液，在170℃條件下反應(yīng)。反應(yīng)后的氣相物料經(jīng)過(guò)深冷分離得到目標(biāo)產(chǎn)物乙烯，回收的氫氣與原料氫氣混合。液相物料經(jīng)帶式真空過(guò)濾機(jī)得到固相物料及液相物料。固相物料經(jīng)皮帶送至旋轉(zhuǎn)床，旋轉(zhuǎn)床氣氛為氫氣和氮?dú)?，其摩爾比?:6，經(jīng)預(yù)熱、烘干、焙燒及還原得到再生的催化劑，催化劑返回漿態(tài)床繼續(xù)使用。液相物料泵入真空低壓蒸餾塔，壓力5KPa(A),收集餾程為130℃-150℃的餾分(N-甲級(jí)吡咯烷酮)，回收的N-甲級(jí)吡咯烷酮返回漿態(tài)床，重組分即為綠油。

實(shí)施例4

采用實(shí)施例1的系統(tǒng)，高純乙炔加氫制乙烯的工藝為：

將粒徑為100目-150目的催化劑稀釋劑氧化硅顆粒、分子篩與陶瓷的混合物與乙炔加氫催化劑按照0.1:1的比例混合均勻形成固相物料，后加入漿態(tài)床內(nèi)部與溶劑N-甲級(jí)吡咯烷酮混合形成漿液。將5KPa、5℃的乙炔與1.4MPa、40℃的氫氣按1:3的摩爾比通過(guò)文丘里混合器混合，形成混合氣?；旌蠚馔ㄟ^(guò)漿態(tài)床內(nèi)部氣體分布器進(jìn)入漿液，在170℃條件下反應(yīng)。反應(yīng)后的氣相物料經(jīng)過(guò)深冷分離得到目標(biāo)產(chǎn)物乙烯，回收的氫氣與原料氫氣混合。液相物料經(jīng)帶式真空過(guò)濾機(jī)得到固相物料及液相物料。固相物料經(jīng)皮帶送至旋轉(zhuǎn)床，旋轉(zhuǎn)床氣氛為氫氣和氮?dú)?，其摩爾比?:3，經(jīng)預(yù)熱、烘干、焙燒及還原得到再生的催化劑，催化劑返回漿態(tài)床繼續(xù)使用。液相物料泵入真空低壓蒸餾塔，壓力5KPa(A),收集餾程為130℃-150℃的餾分(N-甲級(jí)吡咯烷酮)，回收的N-甲級(jí)吡咯烷酮返回漿態(tài)床，重組分即為綠油。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之中。