一种绿油回收的乙炔制乙烯的反应系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种绿油回收的乙炔制乙烯的反应系统及方法。系统包括：两个加氢反应器、溶液换热器、冷凝器和提氢装置，加氢反应器一个用于加氢反应时另一个用于催化剂的再生；加氢反应器内设有催化剂层，包括反应物入口和反应物出口；溶液换热器包括溶解绿油的富液入口、加氢反应气态产物入口、液体绿油出口和气体溶剂出口；溶解绿油的富液入口连接用于催化剂再生的加氢反应器的反应物出口，加氢反应气态产物入口连接用于加氢反应的加氢反应器的反应物出口；冷凝器包括气体溶剂入口、气体出口和液相有机溶剂出口；提氢装置包括气体入口、氢气出口和乙烯出口。本发明专利技术可同时实现加氢和催化剂再生,且能避免高温焙烧再生过程的高能耗问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总地涉及乙烯的制备领域，具体涉及一种绿油回收的乙炔制乙烯的反应系统及方法。
技术介绍
随着石油资源日益枯竭，发展煤化工为原料的化工过程成为替代石油化工路线的重要过程，该技术得到了广泛关注，并取得了快速发展。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，可进一步拓展煤化工路线。且近些年来乙炔主要的下游产品聚氯乙烯(PVC)已经供大于求，PVC产业利润不高，急需拓展乙炔下游产品产业链；乙烯是石油化工中最重要的基础原料，被称为“石化工业之母”。广泛用于塑料、润滑油、聚合物以及一些中间体，目前主要由石油或低碳烷烃通过裂解制取。乙烯下游产品如乙二醇，丁二醇、丙烯酸、聚乙烯醇等也有很好的经济价值。因此，开发乙炔加氢制乙烯的新工艺技术可以为乙烯工业提供一种新原料来源，并降低乙烯对石油资源的依赖程度及乙烯的生产成本，具有广阔的应用前景。虽然乙炔选择加氢是当前的关注热点，国内外的报道也比较多，但其研究内容主要应用于除去石油烃裂解制备乙烯工艺过程中微量的乙炔(0.01-5体积％)，而对于专门以高浓度乙炔为原料的催化选择加氢制乙烯技术则少有探索，相应的工业化大规模应用更是未见报道。现有一种采用传统固定床催化加氢的工艺。该技术所用固体催化剂一般采用浸渍法制备，活性金属均匀分布于催化剂表面。该技术主要反应为气固接触反应，然而乙炔加氢为强放热反应，固定床装置及所用催化剂移热困难，无法控制乙炔加氢反应的深度。大量的反应热会使钯催化剂积碳失活。又由于其活性很高，在反应时乙炔聚合生成绿油，并覆盖在催化剂表面导致催化剂迅速失活。并且由于该技术无法控制反应深度，因此会造成乙炔的深度加氢生成乙烷，从而降低反应目标产物乙烯的收率。还有一种采用浆态床进行加氢反应的工艺，可以移出反应放出的热量，但是由于气体的鼓入，催化剂和溶剂在其带动下一直处于流动状态，易造成催化剂的磨损，催化剂磨损之后又容易被气液携带而造成损失，以及存在浆态床所用固体催化剂难回收难再生等问题。因此，为了避免催化剂表面温升过大，造成床层飞温，避免乙炔自聚、乙烯进一步加氢等副反应的发生，及催化剂活性失活、绿油浪费的问题，有必要专利技术一种新的乙炔制乙烯的反应系统及方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种绿油回收的乙炔制乙烯的反应系统及方法，以解决现有技术制备乙烯使得内部热量不易传出、反应深度不可控、催化剂易磨损失活、绿油浪费的问题。本专利技术提供一种绿油回收的乙炔制乙烯的反应系统，其包括：加氢反应器、溶液换热器、冷凝器和提氢装置，所述加氢反应器的数量为两个，该两个加氢反应器交替使用，当其中一个用于加氢反应时，另一个用于催化剂的再生；其中，所述加氢反应器内设有催化剂层，其包括反应物入口和反应物出口；所述溶液换热器包括溶解绿油的富液入口、加氢反应气态产物入口、液体绿油出口和气体溶剂出口；所述溶解绿油的富液入口连接用于催化剂再生的所述加氢反应器的反应物出口，所述加氢反应气态产物入口连接用于加氢反应的所述加氢反应器的反应物出口；所述冷凝器包括气体溶剂入口、气体出口和液相有机溶剂出口；所述气体溶剂入口连接所述溶液换热器的气体溶剂出口；所述提氢装置包括气体入口、氢气出口和乙烯出口；所述气体入口连接所述冷凝器的气体出口。进一步地，所述冷凝器的液相有机溶剂出口连接所述加氢反应器的反应物入口。进一步地，所述提氢装置的氢气出口连接所述加氢反应器的反应物入口。上述的系统，所述加氢反应器的反应物入口设有雾化喷嘴。上述的系统，所述溶液换热器的液体绿油出口连接有绿油储罐。上述的系统，所述加氢反应器的催化剂层可旋转。上述的系统，所述加氢反应器之前设有溶剂泵与溶液储罐。本专利技术提供一种利用上述系统制备乙烯的方法，所述方法包括步骤：将氢气、乙炔和有机溶剂送入用于加氢反应的所述加氢反应器进行反应；将加氢反应后的气态反应物送入所述溶液换热器；将有机溶剂送入反应完且排除了反应物的加氢反应器进行催化剂再生；将催化剂再生后的富液送入所述溶液换热器，与加氢反应后的气态反应物进行换热，得到液体绿油产品和气体溶剂；将气体溶剂送入所述冷凝器进行深冷处理，得到气体和液相有机溶剂；将所述气体送入所述提氢装置进行提氢处理，得到乙烯产品。上述的方法，所述方法还可包括步骤：将提氢处理提取的氢气返回所述加氢反应器进行反应；将冷凝得到的液相有机溶剂返回所述加氢反应器进行循环利用。进一步地，上述的方法中所述有机溶剂包括甲苯、四氢呋喃和丙酮中的任意一种或几种。本专利技术的有益效果在于，本专利技术提出了一种新的绿油回收的乙炔制乙烯的反应系统及方法，该反应系统及方法简单易操作，乙炔加氢反应温度降低至130℃，由于采用沸点较低的有机溶剂来溶解乙炔，以液膜形式存在于催化剂表面的有机溶剂更容易被气化，因此更容易携带乙炔加氢反应过程释放出的热量。同时，催化剂再生过程为低温再生，从而避免高温焙烧再生过程的高能耗以及烧除有机物带来的烟气排放。该低沸点有机溶剂对绿油具有较高的溶解度，因此可以降低催化剂有机溶剂再生工艺的溶剂用量，该加氢装置可以同时实现加氢和催化剂再生两种功能。该工艺过程能够最大程度回收乙炔加氢反应过程中的副产物绿油，避免了绿油的损失和浪费。附图说明图1为本专利技术乙炔制乙烯工艺过程的流程结构示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本专利技术的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本专利技术的限制。如图1是本实施方式中乙炔制乙烯工艺过程的流程结构示意图。本专利技术采用高浓度乙炔加氢制乙烯的工艺主要包括以下几个装置：两个乙炔加氢反应器I、II，其中加氢反应器I处于工作状态则另一个加氢反应器II处于催化剂再生状态，反之亦然。溶液换热器，用于再生之后溶解绿油的富液通过和加氢反应后的气相产物进行换热。冷凝器，用于换热后气相组分的深冷，冷却后的液相有机溶剂可返回有机溶液储槽进行循环利用。提氢装置，冷凝分离后的气体进行提氢处理，氢气可作为反应气循环使用，乙烯为所要获得的气体产品。本专利技术将再生之后溶解绿油的富液通过和加氢反应后的气相产物进行换热，从而轻组分进入气相，绿油从换热器排出，从而减少了有机溶剂再生装置。同样加氢反应后的溶液换热后温度降低，绿油组分变为液态，其余有机溶液组分仍然为气态。经过深冷之后，液相组分返回有机溶液储罐。具体地，用于加氢反应的所述加氢反应器内设有催化剂层，其包括反应物入口和反应物出口。乙炔加氢装置反应压力为0.1-0.4MPa，反应温度控制在100-200℃之间。氢气和液相溶剂一起进入乙炔加氢装置的反应物入口之后经雾化喷嘴后进入催化剂床层进行反应。氢气、乙炔和溶剂的体积比为30-900：7-200:1。乙炔加氢装置为处于旋转状态的催化剂床层，转速为50-1000rpm。乙炔加氢装置的催化剂为以分子筛、氧化铝、二氧化硅、高岭土和蒙脱土等为载体负载Pd活性金属及Ag助剂，Pd和Ag的质量比为1:1-5。有机溶剂为甲苯、四氢呋喃和丙酮中的任意一种或几种的混合物。用于加氢反应的所述加氢反应器反应完成后可作为用于催化再生的容器，可向其内加入有机溶剂对绿油进行溶解。液相有机溶剂溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绿油回收的乙炔制乙烯的反应系统，其包括：加氢反应器、溶液换热器、冷凝器和提氢装置，所述加氢反应器的数量为两个，该两个加氢反应器交替使用，当其中一个用于加氢反应时，另一个用于催化剂的再生；其中，所述加氢反应器内设有催化剂层，其包括反应物入口和反应物出口；所述溶液换热器包括溶解绿油的富液入口、加氢反应气态产物入口、液体绿油出口和气体溶剂出口；所述溶解绿油的富液入口连接用于催化剂再生的所述加氢反应器的反应物出口，所述加氢反应气态产物入口连接用于加氢反应的所述加氢反应器的反应物出口；所述冷凝器包括气体溶剂入口、气体出口和液相有机溶剂出口；所述气体溶剂入口连接所述溶液换热器的气体溶剂出口；所述提氢装置包括气体入口、氢气出口和乙烯出口；所述气体入口连接所述冷凝器的气体出口。

【技术特征摘要】
1.一种绿油回收的乙炔制乙烯的反应系统，其包括：加氢反应器、溶液换热器、冷凝器和提氢装置，所述加氢反应器的数量为两个，该两个加氢反应器交替使用，当其中一个用于加氢反应时，另一个用于催化剂的再生；其中，所述加氢反应器内设有催化剂层，其包括反应物入口和反应物出口；所述溶液换热器包括溶解绿油的富液入口、加氢反应气态产物入口、液体绿油出口和气体溶剂出口；所述溶解绿油的富液入口连接用于催化剂再生的所述加氢反应器的反应物出口，所述加氢反应气态产物入口连接用于加氢反应的所述加氢反应器的反应物出口；所述冷凝器包括气体溶剂入口、气体出口和液相有机溶剂出口；所述气体溶剂入口连接所述溶液换热器的气体溶剂出口；所述提氢装置包括气体入口、氢气出口和乙烯出口；所述气体入口连接所述冷凝器的气体出口。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述冷凝器的液相有机溶剂出口连接所述加氢反应器的反应物入口。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述提氢装置的氢气出口连接所述加氢反应器的反应物入口。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述加氢反应器的反应物入口设有雾化喷嘴。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：闫琛洋，朱元宝，杜少春，徐梅梅，史雪君，薛逊，吴道洪，
申请(专利权)人：北京神雾环境能源科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11