一种乙炔精脱及加氢制乙烯的反应系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种乙炔精脱及加氢制乙烯的反应系统及方法。所述系统包括混合提压单元、流化床精脱单元、加氢反应单元、深冷分离单元、真空过滤单元、旋转床再生单元及真空低压蒸馏单元。所述方法包括步骤：将乙炔和氢气按摩尔比1:1提压混合；将混合后的原料气依次通入流化床精脱单元、加氢反应单元进行反应；对反应后的气相产物分离，得到产物乙烯、副产品与富余氢气，富余氢气送入反应单元；将浆态床中的浆液引出，通过真空过滤单元分离得到固相物料及液相物料；将固相物料经过所述旋转床再生单元处理，得到再生催化剂；将液相物料通过真空低压蒸馏单元处理，进行溶剂回收。本发明专利技术具有操作弹性大，压缩机能耗低、催化剂寿命长、适应能力强的优点。

Reaction system and method for preparing acetylene by acetylene stripping and hydrogenation

The invention relates to a reaction system and method for preparing acetylene by acetylene stripping and hydrogenation. The system comprises a mixing and pressing unit, a fluidized bed fine removing unit, a hydrogenation reaction unit, a cryogenic separation unit, a vacuum filtering unit, a rotating bed regeneration unit and a vacuum low-pressure distillation unit. The method comprises the steps of: Acetylene and hydrogen molar of 1:1 pressure mixing; a mixture of raw gas will pass into the fluidized bed fine removal unit, hydrogenation unit of reaction; after the reaction of the gas phase separation of products, product of ethylene, by-products and waste hydrogen, hydrogen rich residual into the reaction unit; the slurry bed in slurry extraction, solid materials and liquid materials obtained by vacuum filtration separation unit; the solid material through the rotating bed regeneration unit, obtained regenerated catalyst; the liquid phase material by vacuum distillation unit processing, solvent recovery. The invention has the advantages of large operation elasticity, low energy consumption of the compressor, long service life of the catalyst and strong adaptability.

【技术实现步骤摘要】
一种乙炔精脱及加氢制乙烯的反应系统和方法
本专利技术属于乙烯制备领域，尤其涉及一种乙炔精脱及加氢制乙烯的反应系统和方法。
技术介绍
乙烯是石油化学工业的一种主要原料，目前制备工艺方法主要是通过石脑油的裂解制烯烃和煤制烯烃。2015年国内乙烯总产能达到2200万t/a左右，2020年国内乙烯产能进一步将增加到3250万t/a，而预计到2020年国内乙烯消费量为4800万吨/年，则将出现需求大于产能的现象。这对石油储备并不丰富的我国来说构成了严重的战略威胁。因此，寻求另一种新的来源和工艺方法以制备乙烯，从而可在工业生产领域替代石油，能够很大程度上缓解我国对于石油原料的依赖性。在煤化工技术中，以煤为原料通过电石工艺或以天然气为原料通过非催化部分氧化工艺制取乙炔，已广泛应用。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发展途径。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；而聚乙烯价格随石油价格波动很大，且其他下游产品如乙二醇，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，但其研究内容主要集中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％)。乙炔加氢是强放热反应，高浓度乙炔加氢放出大量反应热，床层移热困难，易造成催化剂失活、副反应增多、乙烯收率下降。现有技术公开了一种高纯乙炔加氢制乙烯的系统及方法。研究者发现高纯乙炔加氢所用贵金属催化剂活性及寿命极易受乙炔净化工艺的影响，需将硫磷砷含量脱除至10ppb以下，且未反应的氢气再循环至压缩机入口，极大的增加了压缩机占地、投资及运行能耗。电石生成的乙炔常混有硫化氢、磷化氢及砷化氢等杂质，因此在工业应用上需要对粗乙炔气进行净化，以得到纯净的乙炔气以应用于工业生产。现有技术中，对粗乙炔气进行净化的工艺主要有两种：次氯酸钠净化工艺及浓硫酸净化工艺，然而工业上次氯酸钠及浓硫酸净化工艺只能将粗乙炔中有害杂质(硫、磷、砷)脱除至＞50ppb。继续采用传统净化工艺，极大增加净化设备投资及运行能耗。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种乙炔精脱及加氢制乙烯的反应系统及方法，以解决固定床高纯乙炔加氢制乙烯的飞温现象、反应热移热困难及床层压降大的问题。同时避免了现有乙炔净化精度不高，高分散的贵金属催化剂易受微量杂质影响而失活，及高氢炔比原料气压缩的缺陷。为实现上述目的，本专利技术提出了一种乙炔精脱及加氢制乙烯的反应系统，所述系统包括加氢反应单元、真空过滤单元、旋转床再生单元、真空低压蒸馏单元、分离单元、混合提压单元和流化床精脱单元；其中，所述加氢反应单元设有回收浆液入口、净化气入口、浆液出口和气体出口；所述真空过滤单元设有浆液入口、液相物料出口及固相物料出口，所述浆液入口与所述浆液出口连接；所述旋转床再生单元设有进料口、出料口、气氛气体入口、气氛气体出口，所述进料口经皮带传送装置与所述固相物料出口连接，所述出料口与所述回收浆液入口连接，所述气氛气体入口用于输入气氛气体氢气和氮气使催化剂再生，所述气氛气体出口用于将输出的气氛气体再循环输出至所述气氛气体入口；所述真空低压蒸馏单元设有液相物料入口、溶剂出口及重组分出口，所述液相物料入口连接所述液相物料出口，所述溶剂出口与所述回收浆液入口连接；所述分离单元包括气体入口和循环氢气出口，所述气体入口连接所述气体出口，所述循环氢气出口与所述净化气入口相连；所述混合提压单元包括乙炔入口、氢气入口和混合提压单元气体出口；所述流化床精脱单元包括换热器气体入口和净化气出口，所述换热器气体入口和所述混合提压单元气体出口相连；所述流化床精脱单元包括精脱床及再生床，所述精脱床装填有用于脱除粗乙炔气中杂质的保护剂。具体地，所述加氢反应单元包括浆态床、温控装置、冷凝器和气液冷凝分离装置。其中，所述浆态床设有所述净化气入口、凝液入口、所述回收浆液入口、换热介质入口、气体产品出口、所述浆液出口、换热介质出口。所述温控装置通过所述换热介质入口、所述换热介质出口与所述浆态床连通。所述冷凝器包括气体产品入口和冷凝气液混合物出口，所述气体产品入口与所述气体产品出口相连。所述气液冷凝分离装置包括冷凝气液混合物入口、凝液出口以及气体出口，所述冷凝气液混合物入口与所述冷凝气液混合物出口相连，所述凝液出口与所述凝液入口相连。进一步地，所述流化床精脱单元包括原料气换热器和双流化床保护器，所述双流化床保护器包括精脱床及再生床。其中，所述原料气换热器包括所述换热器气体入口和换热器气体出口，所述精脱床设有原料气入口、再生后保护剂入口、净化气出口和保护剂出口，所述原料气入口和所述换热器气体出口相连，所述精脱床内部装填有所述保护剂及其载体，所述保护剂用于脱除粗乙炔气中的杂质。所述再生床设有再生剂入口、保护剂入口和再生后保护剂出口，所述保护剂入口连接所述保护剂出口，所述再生后保护剂出口连接所述再生后保护剂入口。进一步地，所述混合提压单元包括前缓冲罐、往复式压缩机及后缓冲罐顺序连接，所述前缓冲罐包括所述乙炔入口和所述氢气入口，所述后缓冲罐包括设有所述混合提压单元气体出口；或者，所述混合提压单元包括前缓冲罐、水环式压缩机、后缓冲罐以及除水干燥装置顺序连接，所述前缓冲罐包括所述乙炔入口和所述氢气入口，此时，所述混合提压单元气体出口设置在所述除水干燥装置上。本专利技术还提供了一种制备乙烯的方法，其特征在于，包括步骤：A.将乙炔和氢气通过所述混合提压单元提压混合；B.将混合加压后的乙炔和氢气通入所述流化床精脱单元脱除有害杂质后，输送至所述加氢反应单元进行反应；C.将乙炔加氢气反应后的气相产物通过所述分离单元进行分离，得到产物乙烯与富余氢气，所述富余氢气送入所述加氢反应单元；D.将所述加氢反应单元中的浆液引出，通过所述真空过滤单元分离得到固相物料及液相物料；E.将所述固相物料经过所述旋转床再生单元处理，得到再生催化剂输至所述加氢反应单元；F.将所述液相物料通过所述真空低压蒸馏单元处理，进行溶剂回收。进一步地，在所述步骤B中，当所述保护剂失效时，将所述精脱床的保护剂输至所述再生床，从所述再生剂入口通入氮气吹扫，当氮气中可燃气体积分数＜0.1％时采用温度120-150℃的水蒸气吹扫0.5-4h，最后采用氮气或氮气及氢气的混合气吹扫至露点≤-42℃，然后将再生后的保护剂输至所述精脱床继续使用。优选地，将原料气乙炔与氢气摩尔比控制为1:1，混合升压后原料气露点≤-42℃，压力≤0.22MPa，温度≤90℃。将所述双流化床保护器操作温度控制在＜30℃。所述反应单元中氢气与乙炔摩尔比为：2.5-9.5:1。所述旋转床再生单元的气氛为氢气和氮气，其摩尔比为1:3-6，所述旋转床再生单元内的温度范围为20-750℃。进一步地，所述反应单元中反应物料包括催化剂及催化剂稀释剂。所述的催化剂稀释剂包括珍珠岩颗粒、氧化铝颗粒、氧化硅颗粒、分子筛和陶瓷颗粒中的一种或几种；所述催化剂稀释剂粒径为所述催化剂平均粒径的80％-120％；所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种乙炔精脱及加氢制乙烯的反应系统，所述系统包括加氢反应单元、真空过滤单元、旋转床再生单元、真空低压蒸馏单元、分离单元、混合提压单元和流化床精脱单元；其中，所述加氢反应单元设有回收浆液入口、净化气入口、浆液出口和气体出口；所述真空过滤单元设有浆液入口、液相物料出口及固相物料出口，所述浆液入口与所述浆液出口连接；所述旋转床再生单元设有进料口、出料口，所述进料口与所述固相物料出口连接，所述出料口与所述回收浆液入口连接；所述真空低压蒸馏单元设有液相物料入口、溶剂出口及重组分出口，所述液相物料入口连接所述液相物料出口，所述溶剂出口与所述回收浆液入口连接；所述分离单元包括气体入口和循环氢气出口，所述气体入口连接所述气体出口，所述循环氢气出口与所述净化气入口相连；所述混合提压单元包括乙炔入口、氢气入口和混合提压单元气体出口；所述流化床精脱单元包括换热器气体入口和净化气出口，所述换热器气体入口和所述混合提压单元气体出口相连；所述流化床精脱单元包括装填有用于脱除粗乙炔气中杂质的保护剂。

【技术特征摘要】
1.一种乙炔精脱及加氢制乙烯的反应系统，所述系统包括加氢反应单元、真空过滤单元、旋转床再生单元、真空低压蒸馏单元、分离单元、混合提压单元和流化床精脱单元；其中，所述加氢反应单元设有回收浆液入口、净化气入口、浆液出口和气体出口；所述真空过滤单元设有浆液入口、液相物料出口及固相物料出口，所述浆液入口与所述浆液出口连接；所述旋转床再生单元设有进料口、出料口，所述进料口与所述固相物料出口连接，所述出料口与所述回收浆液入口连接；所述真空低压蒸馏单元设有液相物料入口、溶剂出口及重组分出口，所述液相物料入口连接所述液相物料出口，所述溶剂出口与所述回收浆液入口连接；所述分离单元包括气体入口和循环氢气出口，所述气体入口连接所述气体出口，所述循环氢气出口与所述净化气入口相连；所述混合提压单元包括乙炔入口、氢气入口和混合提压单元气体出口；所述流化床精脱单元包括换热器气体入口和净化气出口，所述换热器气体入口和所述混合提压单元气体出口相连；所述流化床精脱单元包括装填有用于脱除粗乙炔气中杂质的保护剂。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述加氢反应单元包括浆态床、温控装置、冷凝器和气液冷凝分离装置；其中，所述浆态床设有所述净化气入口、凝液入口、所述回收浆液入口、换热介质入口、气体产品出口、所述浆液出口、换热介质出口；所述温控装置通过所述换热介质入口、所述换热介质出口与所述浆态床连通；所述冷凝器包括气体产品入口和冷凝气液混合物出口，所述气体产品入口与所述气体产品出口相连；所述气液冷凝分离装置包括冷凝气液混合物入口、凝液出口以及气体出口，所述冷凝气液混合物入口与所述冷凝气液混合物出口相连，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：余海鹏，史雪君，苏二强，黄伟，史东军，邵建伟，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