一種溶劑再生的制乙烯的反應(yīng)系統(tǒng)的制作方法

本實(shí)用新型總地涉及一種制乙烯的反應(yīng)系統(tǒng)，具體涉及一種溶劑再生的制乙烯的反應(yīng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

乙烯是石油化學(xué)工業(yè)的一種主要原料，目前制備工藝方法主要是通過石腦油的裂解制烯烴和煤制烯烴。2015年國(guó)內(nèi)乙烯總產(chǎn)能達(dá)到2200萬t/a左右，2020年國(guó)內(nèi)乙烯產(chǎn)能進(jìn)一步將增加到3250萬t/a，而預(yù)計(jì)到2020年國(guó)內(nèi)乙烯消費(fèi)量為4800萬噸/年，則將出現(xiàn)需求大于產(chǎn)能的現(xiàn)象。這對(duì)石油儲(chǔ)備并不豐富的我國(guó)來說構(gòu)成了嚴(yán)重的戰(zhàn)略威脅。因此，尋求另一種新的來源和工藝方法以制備乙烯，從而可在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域替代石油，能夠很大程度上緩解我國(guó)對(duì)于石油原料的依賴性。

在煤化工技術(shù)中，以煤為原料通過電石工藝或以天然氣為原料通過非催化部分氧化工藝制取乙炔，已廣泛應(yīng)用。以乙炔為原料，在選擇性加氫催化劑作用下，通過加氫制備乙烯產(chǎn)品，可進(jìn)一步拓展煤化工發(fā)展途徑。且近些年來乙炔主要的下游產(chǎn)品聚氯乙烯(PVC)已經(jīng)供大于求，PVC產(chǎn)業(yè)利潤(rùn)不高，急需拓展乙炔下游產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈；而聚乙烯價(jià)格隨石油價(jià)格波動(dòng)很大，且其他下游產(chǎn)品如乙二醇，丁二醇、丙烯酸、聚乙烯醇等也有很好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。因此，開發(fā)乙炔加氫制乙烯的新工藝技術(shù)可以為乙烯工業(yè)提供一種新原料來源，并降低乙烯對(duì)石油資源的依賴程度及乙烯的生產(chǎn)成本，具有廣闊的應(yīng)用前景。

雖然乙炔選擇加氫是當(dāng)前的關(guān)注熱點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外的報(bào)道也比較多，但其研究?jī)?nèi)容主要集中于除去石油烴裂解制備乙烯工藝過程中微量的乙炔(0.01—5體積％)。乙炔加氫是強(qiáng)放熱反應(yīng)，高濃度乙炔加氫放出大量反應(yīng)熱，床層移熱困難，易造成催化劑失活、副反應(yīng)增多、乙烯收率下降，所以對(duì)于專門以高濃度乙炔為原料的催化選擇加氫制乙烯的方法少有探索，相應(yīng)的工業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用更是未見報(bào)道。

因此，為了避免傳統(tǒng)方法中高純乙炔加氫制乙烯的固定床飛溫現(xiàn)象、反應(yīng)熱移熱困難及床層壓降大、漿態(tài)床反應(yīng)壓力低、生產(chǎn)能力小的問題及綠油積聚、影響催化劑活性的問題，有必要提出一種新的溶劑再生的制乙烯的反應(yīng)系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種溶劑再生的制乙烯的反應(yīng)系統(tǒng)，以解決傳統(tǒng)方法中高純乙炔加氫制乙烯的固定床飛溫現(xiàn)象、反應(yīng)熱移熱困難及床層壓降大、漿態(tài)床反應(yīng)壓力低、生產(chǎn)能力小的問題及綠油積聚、影響催化劑活性的問題。

本實(shí)用新型提供了一種溶劑再生的制乙烯的反應(yīng)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括氫炔混合均壓?jiǎn)卧?、加氫反?yīng)單元、膜分離單元、真空過濾單元、旋轉(zhuǎn)床再生單元及超重力精餾單元；所述加氫反應(yīng)單元包括漿態(tài)床、漿態(tài)床溫控裝置、氣液冷凝分離裝置，其中，所述漿態(tài)床設(shè)有混合氣進(jìn)口、氣體產(chǎn)品出口、凝液進(jìn)口、漿液出口、以及換熱介質(zhì)進(jìn)口、換熱介質(zhì)出口；所述混合氣進(jìn)口連接所述氫炔混合均壓?jiǎn)卧?；所述漿液出口連接所述真空過濾單元；所述漿態(tài)床溫控裝置通過所述換熱介質(zhì)出口、換熱介質(zhì)進(jìn)口與所述漿態(tài)床連通；所述氣液冷凝分離裝置的氣體產(chǎn)品進(jìn)口連接所述漿態(tài)床的氣體產(chǎn)品出口，所述氣液冷凝分離裝置的凝液出口連接所述漿態(tài)床的凝液進(jìn)口，所述氣液冷凝分離裝置的氣體出口連接所述膜分離單元的氣體進(jìn)口；所述真空過濾單元的液相物料出口連接所述超重力精餾單元，所述真空過濾單元的固相物料出口連接所述旋轉(zhuǎn)床再生單元。

上述的系統(tǒng)，所述氫炔混合均壓?jiǎn)卧獮槲那鹄锘旌掀鳌?/p>

上述的系統(tǒng)，所述膜分離單元的氫氣出口與所述氫炔混合均壓?jiǎn)卧臍錃馊肟谙噙B。

上述的系統(tǒng)，所述漿態(tài)床溫控裝置包括電加熱器、冷凝器及溫度自控系統(tǒng)。

上述的系統(tǒng)，所述超重力精餾單元的溶劑出口連接所述漿態(tài)床的溶劑入口；所述旋轉(zhuǎn)床再生單元的出料口與所述漿態(tài)床的催化劑入口相連。

本實(shí)用新型提供的溶劑再生的制乙烯的系統(tǒng)，避免了傳統(tǒng)方法中高純乙炔加氫制乙烯固定床飛溫、反應(yīng)熱移熱困難及床層壓降大、漿態(tài)床反應(yīng)壓力低、生產(chǎn)能力小的問題，且本實(shí)用新型具有操作彈性大，對(duì)催化劑適應(yīng)能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

本實(shí)用新型采用文丘里混合器實(shí)現(xiàn)高壓氫氣與低壓乙炔的混合，避免了混合氣壓縮機(jī)的使用，進(jìn)而降低了壓縮乙炔的安全隱患，同時(shí)降低了設(shè)備的投資。

本實(shí)用新型采用氣體膜分離技術(shù)，使得工藝高效、節(jié)能、環(huán)保，過濾過程簡(jiǎn)單、易于控制。

本實(shí)用新型采用連續(xù)真空過濾及超重力精餾技術(shù)，避免了綠油積聚、影響催化劑活性的缺陷，并實(shí)現(xiàn)了溶劑再生。

本實(shí)用新型采用旋轉(zhuǎn)床再生催化劑技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了催化劑在線再生，降低了工藝對(duì)催化劑壽命的要求，使得漿態(tài)床中催化劑活性高、狀態(tài)穩(wěn)定。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型一種實(shí)施例的溶劑再生的制乙烯的系統(tǒng)簡(jiǎn)圖；

圖2為本實(shí)用新型一種實(shí)施例的溶劑再生的制乙烯的工作流程圖。

圖中：1-漿態(tài)床；2-冷凝器；3-氣液冷凝分離裝置；4-膜分離單元；5-氫炔混合均壓?jiǎn)卧?-旋轉(zhuǎn)床再生單元；7-真空過濾單元；8-超重力精餾單元；9-漿態(tài)床溫控裝置；10-氣體產(chǎn)品出口；11-凝液進(jìn)口；12-換熱介質(zhì)進(jìn)口；13-換熱介質(zhì)出口；14-漿液進(jìn)口；15-漿液出口；16-混合氣進(jìn)口；17-重組分出口；18-乙烯出口。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說明，以便能夠更好地理解本實(shí)用新型的方案以及其各個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。然而，以下描述的具體實(shí)施方式和實(shí)施例僅是說明的目的，而不是對(duì)本實(shí)用新型的限制。

如圖1所示，一種溶劑再生的制乙烯的系統(tǒng)，包括氫炔混合均壓?jiǎn)卧?、加氫反?yīng)單元、膜分離單元、真空過濾單元、旋轉(zhuǎn)床再生單元及超重力精餾單元。

氫炔混合均壓?jiǎn)卧刹捎梦那鹄锘旌掀鞔婊旌蠚鈮嚎s機(jī)，降低了壓縮乙炔的安全隱患，同時(shí)降低了設(shè)備的投資。文丘里混合器是針對(duì)應(yīng)用靜態(tài)混合器時(shí)，二股或二股以上流體在進(jìn)入靜態(tài)混合器之前，為各股流體順利輸送而設(shè)計(jì)的。流體在輸送過程中，往往由于各股流體輸送壓力不平衡影響混合比，在這種情況下選用文氏管形分配器，文氏管形分配器具有噴射升壓泵的性能，在保證次流流量的條件下，使物料的出口壓力達(dá)到所要求的壓力。

所述加氫反應(yīng)單元包括漿態(tài)床、漿態(tài)床溫控裝置、氣液冷凝分離裝置，所述漿態(tài)床設(shè)有混合氣進(jìn)口、氣體產(chǎn)品出口、凝液進(jìn)口、漿液出口以及換熱介質(zhì)進(jìn)出口，所述混合氣進(jìn)口連接氫炔混合均壓?jiǎn)卧旌蠚獬隹?，所述漿液出口連接真空過濾單元，所述漿態(tài)床溫控裝置設(shè)有換熱介質(zhì)進(jìn)出口，分別與漿態(tài)床換熱介質(zhì)出進(jìn)口連接。所述氣液冷凝分離裝置設(shè)有氣體產(chǎn)品進(jìn)口，凝液出口以及氣體出口，凝液出口連接漿態(tài)床凝液進(jìn)口，所述氣體出口連接膜分離單元的氣體進(jìn)口。

膜分離是利用隔膜使溶劑同溶質(zhì)或微粒分離的技術(shù)，包括電滲析、擴(kuò)散滲析、反滲透和超過濾法等。膜分離單元的主要設(shè)備是膜分離裝置，用于氣相物體的分離。

進(jìn)一步地，所述漿態(tài)床溫控裝置可包括導(dǎo)熱油溫控裝置、高壓軟水溫控裝置、蒸汽溫控裝置及煙道氣溫控裝置。

所述真空過濾單元包括連續(xù)真空過濾裝置，設(shè)有漿液進(jìn)口、液相物料及固相物料出口，所述液相物料出口連接超重力精餾單元，固相物料出口經(jīng)皮帶傳送裝置與旋轉(zhuǎn)床再生單元的進(jìn)料口連接。

超重力精餾裝置利用旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的數(shù)百甚至數(shù)千倍于重力場(chǎng)的離心力場(chǎng)來代替重力場(chǎng),超重力精餾具有傳統(tǒng)精餾所無法比擬的優(yōu)勢(shì),這主要是因?yàn)槌亓s技術(shù)突破重力因素的限制,使整個(gè)過程的傳質(zhì)過程得到強(qiáng)化。

進(jìn)一步地，所述超重力精餾單元包括超重力精餾塔，主要由圓形外殼和折流式轉(zhuǎn)子組成，設(shè)有液相物料進(jìn)口、溶劑出口及重組分出口。

進(jìn)一步地，所述的真空過濾機(jī)可包括轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)、帶式真空過濾機(jī)或翻斗式真空過濾機(jī)。

本實(shí)用新型采用連續(xù)真空過濾及超重力精餾技術(shù)，避免了綠油積聚、影響催化劑活性的缺陷，并實(shí)現(xiàn)了溶劑再生。

進(jìn)一步地，所述旋轉(zhuǎn)床再生單元包括旋轉(zhuǎn)床，設(shè)有進(jìn)出料口及氣體進(jìn)出口。旋轉(zhuǎn)床是一種底部旋轉(zhuǎn)的反應(yīng)器。所述的旋轉(zhuǎn)床包括進(jìn)出料區(qū)、預(yù)熱區(qū)、干燥區(qū)、焙燒區(qū)及還原區(qū)；旋轉(zhuǎn)床內(nèi)溫度范圍為20-750℃。

進(jìn)一步地，所述旋轉(zhuǎn)床氣體出口與漿態(tài)床煙道氣溫控裝置相連，用于回收旋轉(zhuǎn)床出口氣體熱量。

本實(shí)用新型采用旋轉(zhuǎn)床再生催化劑技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了催化劑在線再生，降低了工藝對(duì)催化劑壽命的要求，使得漿態(tài)床中催化劑活性高、狀態(tài)穩(wěn)定。

本實(shí)用新型的溶劑再生的制乙烯的方法，包括如下步驟：

1)氫炔混合均壓

低壓乙炔和高壓氫氣通過文丘里混合器混合，同時(shí)實(shí)現(xiàn)氫炔均壓。

2)加氫反應(yīng)

將步驟1)所得混合氣通入加氫反應(yīng)工序中的漿態(tài)床，進(jìn)行乙炔選擇加氫反應(yīng)。

3)膜分離

對(duì)乙炔加氫反應(yīng)的氣相產(chǎn)物進(jìn)行氣體膜分離，采用膜分離方法得到產(chǎn)物乙烯，富余氫氣送入氫炔混合均壓工序。

4)真空過濾

將漿態(tài)床中漿液連續(xù)引出，通過真空過濾機(jī)分離得到固相物料及液相物料。

5)旋轉(zhuǎn)床再生

所述固相物料經(jīng)過旋轉(zhuǎn)床處理，得到再生催化劑。

6)超重力精餾

所述液相物料通過超重力精餾，回收溶劑。

其中，低壓乙炔壓力為5KPa-40KPa，溫度為5-80℃。所述的高壓氫氣壓力為0.2MPa-2.2MPa MPa，溫度為5-40℃。乙炔與氫氣的摩爾比為1:3-15。

其中，所述的固相物料包括催化劑及催化劑稀釋劑。

其中，催化劑稀釋劑包括珍珠巖顆粒、氧化鋁顆粒、氧化硅顆粒、分子篩(是結(jié)晶態(tài)的硅酸鹽或硅鋁酸鹽，由硅氧四面體或鋁氧四面體通過氧橋鍵相連而形成。)及陶瓷顆粒中的一種或幾種；催化劑稀釋劑粒徑為催化劑平均粒徑的80％-120％；催化劑稀釋劑與催化劑的質(zhì)量比為0.1-10:1。

其中，旋轉(zhuǎn)床包括進(jìn)出料區(qū)、預(yù)熱區(qū)、干燥區(qū)、焙燒區(qū)及還原區(qū)；溫度范圍為20-750℃。旋轉(zhuǎn)床內(nèi)的氣氛為氫氣和氮?dú)猓淠柋葹?:3-6。

本實(shí)用新型提供的溶劑再生的制乙烯的方法及系統(tǒng)，避免了傳統(tǒng)方法中高純乙炔加氫制乙烯固定床飛溫、反應(yīng)熱移熱困難及床層壓降大、漿態(tài)床反應(yīng)壓力低、生產(chǎn)能力小的問題，且本實(shí)用新型具有操作彈性大，對(duì)催化劑適應(yīng)能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

現(xiàn)以以下最佳實(shí)施例來說明本實(shí)用新型。以下實(shí)施例中的工藝數(shù)值為示例性的說明，具體范圍以說明內(nèi)容中的值為準(zhǔn)。

實(shí)施例1

如圖2所示，一種溶劑再生的制乙烯的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括氫炔混合均壓?jiǎn)卧?、加氫反應(yīng)單元、膜分離單元4、真空過濾單元7、旋轉(zhuǎn)床再生單元6及超重力精餾單元8。

所述加氫反應(yīng)單元包括漿態(tài)床1、漿態(tài)床溫控裝置9、氣液冷凝分離裝置3，所述漿態(tài)床設(shè)有混合氣進(jìn)口16、氣體產(chǎn)品出口10、凝液進(jìn)口11、漿液出口15以及換熱介質(zhì)進(jìn)、出口12、13，所述混合氣進(jìn)口16連接氫炔混合均壓?jiǎn)卧旌蠚獬隹冢鰸{液出口15連接真空過濾單元7，所述溫控裝置9設(shè)有換熱介質(zhì)進(jìn)、出口，分別與漿態(tài)床換熱介質(zhì)出、進(jìn)口13、12連接，所述氣液冷凝分離裝置3設(shè)有氣體產(chǎn)品進(jìn)口，凝液出口以及氣體出口，凝液出口連接漿態(tài)床1凝液進(jìn)口，所述氣體出口連接膜分離單元4氣體進(jìn)口。膜分離單元4上設(shè)有乙烯出口18。

所述真空過濾單元7包括連續(xù)真空過濾裝置，設(shè)有漿液進(jìn)口14、液相物料及固相物料出口，所述液相物料出口連接超重力精餾單元，固相物料出口經(jīng)皮帶傳送裝置與旋轉(zhuǎn)床進(jìn)料口連接。

所述旋轉(zhuǎn)床再生單元6包括旋轉(zhuǎn)床，設(shè)有進(jìn)出料口及氣體進(jìn)出口。其中進(jìn)料口與真空過濾單元7的固相物料出口連接。氣體進(jìn)口用于輸入氣氛氫氣和氮?dú)?。出料口用于與加氫反應(yīng)單元的催化劑入口相連。氣體出口用于把輸出的氣氛再循環(huán)輸出到氣氛入口。

所述超重力精餾單元包括超重力精餾塔，設(shè)有液相物料進(jìn)口、溶劑出口及重組分出口17。液相物料進(jìn)口用于連接真空過濾單元7的液相物料出口。溶劑出口可與加氫反應(yīng)單元的凝液進(jìn)口連接，可實(shí)現(xiàn)溶劑的循環(huán)利用。重組分出口17用于輸出副產(chǎn)品綠油。

本實(shí)施例中，漿態(tài)床溫控裝置9為導(dǎo)熱油系統(tǒng)，設(shè)有電加熱器、冷凝器2及溫度自控系統(tǒng)。

實(shí)施例2

采用實(shí)施例1的系統(tǒng)，溶劑再生的制乙烯的工藝為：

將粒徑為100目-150目的催化劑稀釋劑氧化鋁與乙炔加氫催化劑按照2:1的質(zhì)量比例混合均勻形成固相物料后，加入漿態(tài)床內(nèi)部與溶劑N-甲級(jí)吡咯烷酮混合形成漿液。將20KPa、40℃的乙炔與0.2MPa、5℃的氫氣按1:6的摩爾比通過文丘里混合器混合，形成混合氣?；旌蠚馔ㄟ^漿態(tài)床內(nèi)部氣體分布器進(jìn)入漿液，在170℃條件下反應(yīng)。反應(yīng)后的氣相物料經(jīng)過膜分離得到目標(biāo)產(chǎn)物乙烯，回收的氫氣與原料氫氣混合。液相物料經(jīng)轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)得到固相物料及液相物料。固相物料經(jīng)皮帶送至旋轉(zhuǎn)床，旋轉(zhuǎn)床氣氛為氫氣和氮?dú)?，其摩爾比?:4，經(jīng)預(yù)熱、烘干、焙燒及還原得到再生的催化劑，催化劑返回漿態(tài)床繼續(xù)使用。液相物料泵入超重力精餾塔，壓力5KPa(A),收集餾程為130℃-150℃的餾分(N-甲級(jí)吡咯烷酮)，回收的N-甲級(jí)吡咯烷酮返回漿態(tài)床，重組分即為綠油。

實(shí)施例3

采用實(shí)施例1的系統(tǒng)，溶劑再生的制乙烯的工藝為：

將粒徑為100目-150目的催化劑稀釋劑珍珠巖顆粒與乙炔加氫催化劑按照10:1的比例混合均勻形成固相物料后，加入漿態(tài)床內(nèi)部與溶劑N-甲級(jí)吡咯烷酮混合形成漿液。將40KPa、80℃的乙炔與2.2MPa、10℃的氫氣按1:15的摩爾比通過文丘里混合器混合，形成混合氣?；旌蠚馔ㄟ^漿態(tài)床內(nèi)部氣體分布器進(jìn)入漿液，在170℃條件下反應(yīng)。反應(yīng)后的氣相物料經(jīng)過膜分離得到目標(biāo)產(chǎn)物乙烯，回收的氫氣與原料氫氣混合。液相物料經(jīng)帶式真空過濾機(jī)得到固相物料及液相物料。固相物料經(jīng)皮帶送至旋轉(zhuǎn)床，旋轉(zhuǎn)床氣氛為氫氣和氮?dú)猓淠柋葹?:6，經(jīng)預(yù)熱、烘干、焙燒及還原得到再生的催化劑，催化劑返回漿態(tài)床繼續(xù)使用。液相物料泵入超重力精餾塔，壓力5KPa(A),收集餾程為130℃-150℃的餾分(N-甲級(jí)吡咯烷酮)，回收的N-甲級(jí)吡咯烷酮返回漿態(tài)床，重組分即為綠油。

實(shí)施例4

采用實(shí)施例1的系統(tǒng)，溶劑再生的制乙烯的工藝為：

將粒徑為100目-150目的催化劑稀釋劑氧化硅顆粒、分子篩與陶瓷的混合物與乙炔加氫催化劑按照0.1:1的比例混合均勻形成固相物料后，加入漿態(tài)床內(nèi)部與溶劑N-甲級(jí)吡咯烷酮混合形成漿液。將5KPa、5℃的乙炔與1.1MPa、40℃的氫氣按1:3的摩爾比通過文丘里混合器混合，形成混合氣?；旌蠚馔ㄟ^漿態(tài)床內(nèi)部氣體分布器進(jìn)入漿液，在170℃條件下反應(yīng)。反應(yīng)后的氣相物料經(jīng)過膜分離得到目標(biāo)產(chǎn)物乙烯，回收的氫氣與原料氫氣混合。液相物料經(jīng)帶式真空過濾機(jī)得到固相物料及液相物料。固相物料經(jīng)皮帶送至旋轉(zhuǎn)床，旋轉(zhuǎn)床氣氛為氫氣和氮?dú)?，其摩爾比?:3，經(jīng)預(yù)熱、烘干、焙燒及還原得到再生的催化劑，催化劑返回漿態(tài)床繼續(xù)使用。液相物料泵入超重力精餾塔，壓力5KPa(A),收集餾程為130℃-150℃的餾分(N-甲級(jí)吡咯烷酮)，回收的N-甲級(jí)吡咯烷酮返回漿態(tài)床，重組分即為綠油。

最后應(yīng)說明的是：顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之中。