[实用新型]一种乙炔加氢制乙烯的系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高浓度乙炔加氢制乙烯的系统，属于乙炔加氢制乙烯技术领域。

背景技术

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。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种高浓度乙炔加氢制乙烯的系统。利用该系统可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，本实用新型采用如下技术方案：

一种乙炔加氢制乙烯的系统，是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，所述乙炔加氢装置内设有可旋转的催化剂床层。

本实用新型所述的系统中，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。

本实用新型所述的系统中，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。

本实用新型所述的系统中，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。

本实用新型所述的系统中，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。

利用上述系统制备乙烯的方法包括如下步骤：

(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。

利用本实用新型所述的系统，可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。

在上述方法步骤(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。

在上述方法步骤(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。

在上述方法步骤(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。