从乙炔混合气中脱除C3＋以上烃类杂质并回收乙炔的方法技术

本发明专利技术涉及气体的分离，用变压变温吸附工艺从乙炔混合气中脱除高级烃类杂质。旨在解决浓硫酸吸收法净化乙炔成本高和污染环境的问题。本方法在变压变温吸附系统中，各吸附床循环进行吸附和再生，吸附步骤用活性炭吸附乙炔原料气中的Ｃ＃－［３］＃＋［＋］以上烃类杂质并滞留在吸附床中，获得净化乙炔气排出系统而回收，再生步骤依次经历：或有逆放、抽空Ｉ、加热冲洗、隔离、冷吹、抽空ＩＩ、充压，吸附的压力为０．１３～０．３０ＭＰａ，加热冲洗的再生气为温度７０℃～２００℃、不含Ｃ＃－［２］＃＋［＋］以上组分、氧含量＜０．５％的气体。适用于天然气裂解制乙炔或其他含有高级不饱合烃的乙炔气的净化处理。用本方法制得的乙炔气的纯度≥９９．４％、回收率≥９９．５％。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及混合气的分离方法，特别是采用变压变温吸附法从乙炔原料气中分离C3+以上不饱合烃类杂质的方法。
技术介绍
乙炔的主要来源是天然气裂解制乙炔和电石法制乙炔，由于电石法制乙炔的工艺会造成较严重的环境污染，因此该工艺的发展受到了限制。目前乙炔的主要来源是天然气裂解生成乙炔，天然气裂解生成的粗乙炔，经乙炔装置提浓后纯度约在98.4～99.0％，其中主要杂质是高级不饱合烃丙二烯，甲基乙炔，丁二烯，乙烯基乙炔，丁二炔等。为了提高乙炔的纯度，使乙炔能适用于合成醋酸乙烯等对乙炔纯度要求较高的化工生产过程，必须对天然气裂解制得的乙炔进行净化。目前从乙炔原料气中脱除高级不饱合烃的主要方法是浓硫酸吸收法。该法是利用浓硫酸与高级不饱合烃在温度20℃～30℃，压力略高于大气压的条件下进行吸收反应。在吸收反应过程中，丁二烯、乙烯基乙炔几乎全被除去，甲基乙炔、丙二烯除去大部分，乙炔有少量损失。浓硫酸吸收法的缺点是浓硫酸具有腐蚀性，对其经过的管道和泵进行腐蚀，造成管道泄漏；吸收过程中需要消耗大量的浓硫酸，使得运行成本较高，且废硫酸的排放造成严重的环境污染。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术的目的是提供一种能制得高纯度乙炔、且收率高，成本低，无环境污染的从乙炔混合气中脱除C3+以上烃类杂质并回收乙炔的方法。本专利技术采用有活性炭吸附剂和两次抽真空步骤的变压变温吸附法(PTSA)替代浓硫酸吸收法脱除乙炔中高级不饱合烃杂质来实现其目的。本专利技术的从乙炔混合气中脱除C3+以上烃类杂质并回收乙炔的方法，是在至少两个装填有活性炭吸附剂的吸附床的循环运行的变压变温吸附系统中，系统的每一次运行各吸附床依次进行吸附步骤和再生步骤，其中，吸附步骤用活性炭吸附乙炔原料气中的C3+以上不饱合烃类杂质并滞留在吸附床中，获得净化乙炔气排出系统而回收，再生步骤依次经历的步骤为或有逆放、抽空I、加热冲洗、隔离、冷吹、抽空II、充压，各吸附床的运行关系是前吸附床吸附终了时后吸附床吸附开始，上述吸附步骤的压力为0.13～0.30MPa，上述加热冲洗步骤的再生气采用不含C2+以上组分且氧含量＜0.5％的气体，其温度为70℃～200℃。上述的活性炭的比表面积为500～1200m2/g。上述的再生气为氧含量＜0.5％的氮气、氢气、氩气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔中的至少一种。上述的抽空I步骤抽出的气体再与乙炔原料混合后进入变压变温吸附系统。本专利技术的上述变压变温吸附(PTSA)工艺中，各吸附床组成一个连续运转系统，每个吸附床在一次循环中所经历的过程详述如下。吸附步骤(1)吸附将乙炔原料气自下而上的送入具有0.13MPa～0.30MPa压力，已再生好的吸附床内进行吸附，在吸附床内活性炭吸附剂对高级烃即C3+以上不饱合烃类杂质进行吸附，获得的净化乙炔气自吸附床顶部排出而回收。当吸附区的前沿向上移动到吸附床的一定位置时，杂质丙二烯在净化后的气体中达到规定浓度后，可视为该吸附床已达饱和状态，中止送入乙炔原料气、停止吸附。再生步骤(2)逆放，即逆向放压若吸附床吸附压力高于0.15MPa，则通过逆放步骤放压，否则在下一步的抽空I中，对抽空设备的冲击力太大而易于损坏设备；若吸附床吸附压力低于或等于0.15MPa，则不需要此步骤。(3)抽空I，即一次抽真空用真空泵对逆放后的吸附床进行抽真空，将吸附床内死空间和吸附剂颗粒内的气体抽出来，再与乙炔原料混合后进入变压变温吸附系统，进行再净化，减少乙炔损失，从而提高乙炔收率。(4)加热冲洗将再生气(氧含量＜0.5％的氮气或不含高级不饱合烃的其他气体)经再生气加热器加热到70℃～200℃，由上而下通过吸附床，对吸附床进行冲洗，使被吸附的高级不饱合烃解吸并排出吸附床，活性炭吸附剂得到再生。(5)隔离关闭吸附床，等待其他吸附床进行相应步骤。(6)冷吹以常温再生气对加热冲洗后的吸附床进行冲洗、冷却，至吸附床冷却至常温。(7)抽空II，即二次抽真空采用抽空方式用真空泵将吸附床内N2或其它不含C2+以上组分的再生气清除干净，以保证净化乙炔气的纯度。(8)充压用净化乙炔气或乙炔原料气对吸附床进行升压至吸附压力。每个吸附床都经历相同的步骤，但时序上相互错开，各吸附床的运行关系是前吸附床吸附终了时后吸附床吸附开始，以保证分离过程连续进行。本专利技术与现有的浓硫酸吸收法相比较，具有如下的明显优点和显著效果。一、本专利技术采用变压变温吸附工艺(PTSA)，分离并脱除乙炔原料气中的高级不饱合烃，特别是在变压变温吸附工艺中的抽空I步骤，将吸附床内和吸附剂内的含有乙炔的气体抽出返回变压变温吸附系统，进行再净化，以减少净化乙炔气的损失，提高净化乙炔气的收率；抽空II步骤将吸附床内的再生废气彻底清除干净，以提高净化乙炔气的纯度。其次，依据升高活性炭吸附剂的温度时，活性炭吸附剂对高级不饱合烃杂质的吸附量降低的机理，在本专利技术中采用加热冲洗步骤，用加热后的再生气对活性炭吸附剂加热，使活性炭吸附剂充分解吸，从而，能充分再生活性炭吸附剂，还原其吸附能力。因此，本专利技术的优点是制得的净化乙炔气的收率高，收率可达99.5％；净化乙炔气的纯度高，纯度可达99.4％。本专利技术对原料乙炔气中含量为0.02％～0.80％的丙二烯、甲基乙炔、丁二烯、乙烯基乙炔等杂质可脱除到400ppm以下，最低可达10ppm；甲基乙炔的脱除率＞99.0％，丙二烯脱除率＞96.0％。而浓硫酸吸收法的甲基乙炔的脱除率～95.0％，丙二烯的脱除率～80.0％。二、本专利技术采用的活性炭吸附剂具有丰富的中孔结构，比表面积大，对乙炔混合气中的高级不饱合烃即C3+以上不饱合烃类杂质的吸附能力强，且在加热冲洗再生方式下，能完全再生，因此用于净化乙炔混合气时，能获得高纯度、高收率的乙炔净化气。三、本专利技术的变压变温吸附方法净化乙炔原料气的成本较低，例如乙炔原料气的气量为4.5吨/小时，按年生产时间8000小时计算，采用浓硫酸法每年消耗浓硫酸7000吨，按400元/吨计算，仅浓硫酸消耗就达280万元/年。而采用本方法处理上述相同气量的原料乙炔气，其装置原材料的消耗仅为78万元/年，由此可见本变压变温吸附法的消耗明显比浓硫酸吸收法低，其成本大幅度降低。四、本专利技术的再生吸附剂时，若采用的再生气为氮气，则再生废气能达到GB 16297-1996国家排放标准(非甲烷总烃的最高允许排放浓度为120mg/m3)，因此再生废气可以高空排放；如再生气为氧含量＜0.5％的不含C2+以上组分的可燃气体，则再生废气可以燃烧，不会造成环境污染。本专利技术方法适用于天然气裂解制乙炔或其他含有高级不饱合烃的乙炔气的深度净化处理。下面，再用实施例及其附图对本专利技术作进一步地说明。附图说明图1 是本专利技术的一种从乙炔混合气中脱除C3+以上烃类杂质并回收乙炔的方法的工艺流程示意图。显示三塔PTSA乙炔净化流程。图2 是本专利技术的另一种从乙炔混合气中脱除C3+以上烃类杂质并回收乙炔的方法的工艺流程示意图。显示三塔PTSA乙炔净化流程。具体实施例方式实施例1本专利技术的一种从乙炔混合气中脱除C3+以上烃类杂质并回收乙炔的方法，工艺流程如附图1所示。本专利技术的变压变温吸附系统，是一种三床结构的变压变温吸附装置，由三个塔式结构的吸附床A塔、B塔、C塔，真空泵，再生气加热器，连接管路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从乙炔混合气中脱除Ｃ↓［３］↑［＋］以上烃类杂质并回收乙炔的方法，其特征是在至少两个装填有活性炭吸附剂的吸附床的循环运行的变压变温吸附系统中，系统的每一次运行各吸附床依次进行吸附步骤和再生步骤，其中，吸附步骤用活性炭吸附乙炔原料气中的Ｃ↓［３］↑［＋］以上不饱和烃类杂质并滞留在吸附床中，获得净化乙炔气排出系统而回收，再生步骤依次经历的步骤为：或有逆放、抽空Ⅰ、加热冲洗、隔离、冷吹、抽空Ⅱ、充压，各吸附床的运行关系是前吸附床吸附终了时后吸附床吸附开始，上述吸附步骤的压力为０．１３～０．３０ＭＰａ，上述加热冲洗步骤的再生气采用不含Ｃ↓［２］↑［＋］以上组分且氧含量＜０．５％的气体，其温度为７０℃～２００℃。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈健，刘丽，彭少成，张剑锋，龚肇元，郜豫川，
申请(专利权)人：四川天一科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]