一种由乙炔制备苯的系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种由乙炔制备苯的系统及方法。所述系统包括依次连接的吸收单元、环三聚单元、分离单元，吸收单元具有乙炔进口、溶剂进口、饱和溶液出口；环三聚单元包括管式反应器，管式反应器上设置有饱和溶液进口、混合液出口，其中，饱和溶液进口与吸收单元的饱和溶液出口连接，管式反应器中设置有催化剂，用于催化乙炔的环三聚反应生成苯；分离单元具有混合液进口、苯出口，其中，混合液进口与管式反应器的混合液出口连接。本发明专利技术可有效避免乙炔高温进料易分解析碳，从而导致设备阻塞及催化剂失活的缺陷，并降低了乙炔气相高温进料易爆炸的风险，具有返混小、乙炔单程转化率高、安全性能高的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种由乙炔制备苯的系统及方法
本专利技术具体涉及一种由乙炔制备苯的系统及方法。
技术介绍
苯、甲苯、二甲苯等轻质芳烃作为最基本的化学工业原料，广泛应用于制取橡胶、纤维、塑料、染料等化工产品。芳烃早期主要从煤焦油中提取，但是产品纯度低、工艺落后。随着现代炼油工艺的发展，芳烃主要来源于石油化工中的催化重整和烃类裂解。近年来，随着合成材料的快速发展和对其它精细化学品需求的日益增长，芳烃的需求量持续增加，而石油资源却在逐渐减少。因此，利用无环简单分子，如甲烷、甲醇、乙炔等，使其发生芳构化反应，直接转变为高附加值的轻质芳烃，将会为芳烃生产开辟新的途径。炔烃的芳构化反应引起了国内外研究者们的广泛关注。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种由乙炔制备苯的系统及方法，本专利技术可在较低温度下实现该反应过程，可有效避免乙炔高温进料易分解析碳导致设备阻塞及催化剂失活的缺陷，并降低了乙炔气相高温进料易爆炸的风险。本专利技术提供了一种由乙炔制备苯的系统，所述系统包括依次连接的吸收单元、环三聚单元、分离单元。所述吸收单元具有乙炔进口、溶剂进口、饱和溶液出口。所述环三聚单元包括管式反应器，所述管式反应器上设置有饱和溶液进口、混合液出口。其中，所述饱和溶液进口与所述吸收单元的饱和溶液出口连接。所述管式反应器中设置有催化剂，所述催化剂用于催化乙炔的环三聚反应生成苯。所述分离单元具有混合液进口、苯出口。其中，所述混合液进口与所述管式反应器的混合液出口连接。进一步的，所述吸收单元包括乙炔增压机、吸收塔。所述乙炔增压机具有所述乙炔进口、循环乙炔进口、增压乙炔出口。所述吸收塔具有增压乙炔进口、所述溶剂进口、循环乙炔出口、所述饱和溶液出口。所述增压乙炔进口与所述乙炔增压机的所述增压乙炔出口连接。所述循环乙炔出口与所述乙炔增压机的所述循环乙炔进口连接。优选的，所述吸收单元还包括溶剂泵。所述管式反应器的饱和溶液进口与所述吸收单元的饱和溶液出口经由所述溶剂泵连接。进一步的，所述环三聚单元还包括温控装置。所述管式反应器上还设置有换热介质进口、换热介质出口。所述温控装置通过所述换热介质进口、换热介质出口与所述管式反应器连接。进一步的，所述分离单元包括闪蒸罐、精馏塔。所述闪蒸罐具有所述混合液进口、气相出口、液相出口。所述精馏塔具有液相进口、所述苯出口、气体出口、溶剂及副产物出口；所述液相进口与所述闪蒸罐的液相出口连接。所述闪蒸罐的气相出口与所述精馏塔的气体出口均依次连接冷凝装置、增压装置，所述增压装置与所述吸收单元的溶剂进口连接。本专利技术还提供了一种利用上述系统由乙炔制备苯的方法，包括以下步骤：A、将乙炔和溶剂送入所述吸收单元中，所述溶剂吸收所述乙炔后得到乙炔的饱和溶液。B、将所述饱和溶液送入所述管式反应器中，在所述催化剂的催化作用下，所述乙炔发生环三聚反应，得到含有苯的混合液。C、将所述混合液送入所述分离单元中，经分离提纯后，得到苯。上述由乙炔制备苯的方法中，所述温控装置控制所述环三聚反应的温度≤200℃。环三聚反应过程中，反应压力≤4.0MPa。环三聚反应停留时间为1/3～6h。其中，本专利技术实施例中的优选温度为60～160℃。优选压力为0.1～4MPa。优选反应停留时间为2/3～3h。进一步的，所述溶剂为二氯甲烷、丙酮、四氢呋喃中的一种或多种。进一步的，所述催化剂中的活性组分为钯、铜、银、金、钌、镍、钛、钴中的一种或多种。优选的，所述活性组分的质量占催化剂载体的质量占比为0.05～2.5％。本专利技术与现有技术相比，控制环三聚反应的温度≤200℃，可有效避免乙炔高温进料易分解析碳从而造成设备堵塞及催化剂失活的现象。本专利技术中，采用溶剂吸收乙炔，然后进行环三聚反应，可降低乙炔气相高温进料的易爆炸安全风险。并且，管式反应器中温度均匀、停留时间易于控制。反应压力高，利于乙炔聚合。溶剂呈平推流，返混效应小，有利于提高乙炔转化率。本专利技术选用的催化剂为具有规则孔道的整体催化剂或捆扎的颗粒状催化剂，将其置于管式反应器中，有效避免了釜式反应器催化剂分离困难的缺陷。附图说明图1为本专利技术实施例中由乙炔制备苯的系统示意图。附图中的附图标记如下：1、乙炔增压机，101、乙炔进口，102、循环乙炔进口，103增压乙炔出口；2、吸收塔，201、增压乙炔进口，202、溶剂进口，203、饱和溶液出口，204、循环乙炔出口；3、溶剂泵；4、管式反应器，401、饱和溶液进口，402、混合液出口，403、换热介质出口，404、换热介质进口；5、温控装置；6、闪蒸罐，601、混合液进口，602、液相出口，603、气相出口；7、精馏塔，701、液相进口，702、苯出口，703、气体出口，704、溶剂及副产物出口；8、冷凝装置；9、增压装置；10、催化剂。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。本专利技术首先提供了一种由乙炔制备苯的系统，所述系统的示意图如图1所示。本专利技术的系统包括依次连接的吸收单元、环三聚单元、分离单元。由图1，吸收单元包括乙炔增压机1、吸收塔2、溶剂泵3。乙炔增压机1上设置有乙炔进口101、循环乙炔进口102、增压乙炔出口103。乙炔增压机1用于将通入的乙炔进行加压，得到增压乙炔。吸收塔2上设置有增压乙炔进口201、溶剂进口202、饱和溶液出口203、循环乙炔出口204。其中，增压乙炔进口201与乙炔增压机1的增压乙炔出口103连接。循环乙炔出口204与乙炔增压机1的循环乙炔进口102连接。将乙炔和溶剂分别送入吸收塔中，乙炔溶解在溶剂中，得到饱和溶液。环三聚单元包括管式反应器4、温控装置5。管式反应器4上设置有饱和溶液进口401、混合液出口402、换热介质出口403、换热介质进口404。其中，饱和溶液进口401与吸收塔2的饱和溶液出口203连接。管式反应器4中设置有催化剂4。本专利技术采用的催化剂为具有规则孔道的整体催化剂或捆扎的颗粒状催化剂。本专利技术实施例中，饱和溶液进口401与饱和溶液出口203经由溶剂泵3连接。饱和溶液由吸收塔通过溶剂泵3送入管式反应器中。在催化剂10的催化作用下，以及温控装置5的控温作用下，饱和溶液发生环三聚反应，得到含有产物苯的混合液。其中，温控装置5通过换热介质出口403、换热介质进口404与管式反应器4连接。使得换热介质在温控装置5和管式反应器4之间实现循环，从而控制管式反应器4中的温度稳定在一定温度范围内。分离单元包括闪蒸罐6和精馏塔7。闪蒸罐6上设置有混合液进口601、液相出口602、气相出口603。其中，混合液进口601与管式反应器4的混合液出口402连接。在管式反应器4中生成的含有苯的混合液被送入闪蒸罐6中，进行蒸馏提纯。精馏塔7上设置有液相进口701、苯出口702、气体出口703、溶剂及副产物出口704。其中，液相进口701与闪蒸罐6的液相出口602连接。混合液在闪蒸罐6中经蒸馏提纯后，得到的气液混合物送入精馏塔7中。气液混合物经精馏后可得到产物苯、气体、溶剂、副产物。本专利技术实施例中，气体出口703、气相出口603均与冷凝装置8连接。冷凝装置8与增压装置9连接。并且，增压装置9与吸收塔2的溶剂进口2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由乙炔制备苯的系统，其特征在于，所述系统包括依次连接的吸收单元、环三聚单元、分离单元；所述吸收单元具有乙炔进口、溶剂进口、饱和溶液出口；所述环三聚单元包括管式反应器，所述管式反应器上设置有饱和溶液进口、混合液出口；其中，所述饱和溶液进口与所述吸收单元的饱和溶液出口连接；所述管式反应器中设置有催化剂，所述催化剂用于催化乙炔的环三聚反应生成苯；所述分离单元具有混合液进口、苯出口；其中，所述混合液进口与所述管式反应器的混合液出口连接。

【技术特征摘要】
1.一种由乙炔制备苯的系统，其特征在于，所述系统包括依次连接的吸收单元、环三聚单元、分离单元；所述吸收单元具有乙炔进口、溶剂进口、饱和溶液出口；所述环三聚单元包括管式反应器，所述管式反应器上设置有饱和溶液进口、混合液出口；其中，所述饱和溶液进口与所述吸收单元的饱和溶液出口连接；所述管式反应器中设置有催化剂，所述催化剂用于催化乙炔的环三聚反应生成苯；所述分离单元具有混合液进口、苯出口；其中，所述混合液进口与所述管式反应器的混合液出口连接。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述吸收单元包括乙炔增压机、吸收塔；所述乙炔增压机具有所述乙炔进口、循环乙炔进口、增压乙炔出口；所述吸收塔具有增压乙炔进口、所述溶剂进口、循环乙炔出口、所述饱和溶液出口；所述增压乙炔进口与所述乙炔增压机的所述增压乙炔出口连接；所述循环乙炔出口与所述乙炔增压机的所述循环乙炔进口连接。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述吸收单元还包括溶剂泵；所述管式反应器的饱和溶液进口与所述吸收单元的饱和溶液出口经由所述溶剂泵连接。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述环三聚单元还包括温控装置；所述管式反应器上还设置有换热介质进口、换热介质出口；所述温控装置通过所述换热介质进口、换热介质出口与所述管...

【专利技术属性】
技术研发人员：余海鹏，史雪君，苏二强，吴黎阳，刘周恩，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