本发明属于石油化学工业领域，尤其涉及一种乙烯制备的系统和方法。
背景技术：
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。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。
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。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种贵金属催化剂保护的乙炔加氢制乙烯的系统及方法，以解决现有技术贵金属催化剂易中毒，对工况适应能力差，压缩设备投资大，能耗高等问题。
为实现上述目的，本发明首先提出了一种乙烯制备的系统，包括依序设置的混合提压单元、流化床精脱单元、反应单元及分离单元；其中，
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；
所述反应单元包括设有净化气入口、循环氢气入口和反应气出口，所述净化气入口连接所述净化气出口；
所述分离单元设有反应气入口、产品气出口及循环氢气出口，所述反应气入口连接所述反应气出口，所述循环氢气出口连接所述循环氢气入口。
具体地，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。
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。
具体地，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。
本发明还提供了一种利用上述系统制乙烯的方法，其特征在于，包括步骤：
A.将乙炔及氢气通过所述混合提压单元混合升压；
B.将混合升压后的原料气通入所述流化床精脱单元，除去对催化剂有害的杂质，得到所述净化气；
C.将所述净化气通入所述反应单元，进行乙炔选择加氢反应；
D.将反应后气体通入所述分离单元进行分离，得到产品乙烯、副产品及富余氢气，富余氢气作为循环气经调压后通入所述反应单元。
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，将所述双流化床保护器操作温度控制在＜30℃。
具体地，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℃。所述反应单元中氢气与乙炔摩尔比为2.5-9.5:1。
进一步地，所述分离单元的分离包括深冷分离、膜分离及变压吸附分离。
优选地，所述保护剂活性组分包括氧化态和/或金属态的Ag、Cu、Zn、Co、Ni、Fe、Mn，所述载体包括氧化硅、氧化铝、陶瓷、硅藻土及分子筛。
本发明的有益效果在于，本发明提出了一种贵金属催化剂保护的乙炔加氢制乙烯的系统及方法，避免了高氢炔比混合气的压缩，减少了压缩设备占地、投资及运行能耗。有效降低了进反应器的原料中有害杂质的含量，极大延长了贵金属催化剂的使用寿命，增强了反应单元对乙炔净化工艺波动的适应性。保护剂价廉易得，可实时再生重复使用。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明制乙烯的系统示意图；
图中：1-前缓冲罐、2-压缩机(往复式/水环式)；3-后缓冲罐、4-原料气换热器、5-精脱床、6-再生床、7-反应单元、8-分离单元、其中，
11-乙炔入口、12-氢气入口；
31-混合提压单元气体出口；
41-换热器气体入口、42-换热器气体出口；
51-净化气出口、52-再生后保护剂入口、53-净化气出口、54-保护剂出口；
61-再生剂入口、62-再生剂出口、63-保护剂入口、64-再生后保护剂出口；
71-净化气入口、72-循环氢气入口、73-反应气出口；
81-乙烯出口、82-副产品出口、83-反应气入口、84循环氢气出口。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明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发明的方案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，而不是对本发明的限制。
本发明首先提出了一种乙烯制备的系统，包括依序设置的混合提压单元、流化床精脱单元、反应单元7及分离单元8；其中，
所述混合提压单元包括乙炔入口11、氢气入口12和混合提压单元气体出口31，所述混合提压单元用于对原料气进行混合压缩；
所述流化床精脱单元包括换热器气体入口41和净化气出口51，所述换热器气体入口41和所述混合提压单元气体出口31相连；所述流化床精脱单元包括精脱床5及再生床6，所述精脱床5装填有用于脱除粗乙炔气中杂质的保护剂；
所述反应单元7包括设有净化气入口71、循环氢气入口72和反应气出口73，所述净化气入口71连接所述净化气出口51；净化气由净化气入口71进入所述反应单元7进行乙炔选择加氢反应；
所述分离单元8设有反应气入口83、产品气出口及循环氢气出口84，产品气出口包括乙烯出口81和副产品出口82，所述反应气入口83连接所述反应气出口73，所述循环氢气出口84连接所述循环氢气入口72。发生加氢反应后的气体进入所述分离单元8进行分离，得到产品乙烯、副产品及富余氢气，富余氢气作为循环气经调压后进入所述反应单元。分离方式可以选择深冷分离、膜分离及变压吸附分离。
具体地，所述流化床精脱单元包括原料气换热器4和双流化床保护器。所述双流化床保护器包括精脱床5及再生床6。
所述原料气换热器4包括所述换热器气体入口41和换热器气体出口42。
所述精脱床5设有原料气入口51、再生后保护剂入口52、净化气出口53和保护剂出口54，所述原料气入口51和所述换热器气体出口42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61、再生剂出口62、保护剂入口63和再生后保护剂出口64，所述保护剂入口63连接所述保护剂出口54，所述再生后保护剂出口64连接所述再生后保护剂入口52。
所述保护剂活性组分可以是氧化态和/或金属态的Ag、Cu、Zn、Co、Ni、Fe、Mn等，所述载体可以是氧化硅、氧化铝、陶瓷、硅藻土及分子筛等。
当所述保护剂失效时，将所述精脱床5的保护剂输至所述再生床6，从所述再生剂入口61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，多余的再生剂从再生剂出口62排出。
所述混合提压单元包括前缓冲罐1、往复式压缩机2及后缓冲罐3顺序连接，所述前缓冲罐1包括所述乙炔入口11和所述氢气入口12，所述后缓冲罐3包括设有所述混合提压单元气体出口31；或者，
所述混合提压单元包括前缓冲罐1、水环式压缩机2、后缓冲罐3、除水干燥装置(图未示出)顺序连接，所述前缓冲罐1包括所述乙炔入口11和所述氢气入口12，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(图未示出)。
本发明还提供了一种利用上述系统制乙烯的方法，其特征在于，包括步骤：
A.将乙炔及氢气通过所述混合提压单元混合升压；
B.将混合升压后的原料气通入所述流化床精脱单元，除去对催化剂有害的杂质，得到所述净化气；
C.将所述净化气通入所述反应单元，进行乙炔选择加氢反应；
D.将反应后气体通入所述分离单元进行分离，得到产品乙烯、副产品及富余氢气，富余氢气作为循环气经调压后通入所述反应单元。
优选地，将所述双流化床保护器操作温度控制在＜30℃。
具体地，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℃。所述反应单元中氢气与乙炔摩尔比为2.5-9.5:1。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例1
如图1所示，使乙炔与氢气按照摩尔比1:1通入前缓冲罐，再依次经过压缩机及后缓冲罐，提压至0.18MPa,温度为60℃，露点为-44℃；压缩后的原料气通过气体进口进入原料气换热器并降温至30℃，然后通过原料气进口原料气通入精脱床，精脱床温度控制在30℃；精脱床中保护剂活性组分为氧化铜及氧化锌，载体为颗粒状氧化硅；精脱床中保护剂可输送至再生床中，由再生床的再生剂进口通入再生剂，再生剂由再生剂出口排出，再生后的保护剂输送至精脱床进行使用；净化气从净化气入口进入反应单元，在反应器中氢气与乙炔摩尔比为4:1，反应后气相物流经过深冷分离装置，经过分离从乙烯出口、副产品出口和循环氢气出口分别得到产品乙烯和副产品及循环氢气，循环氢气经调压后循环回反应器。
本实施例对净化气中硫磷砷含量及乙炔加氢催化剂寿命进行了检测，结果见表1。
实施例2
使用如图1的系统进行乙炔加氢制乙烯反应，压缩后原料气压力为0.22MPa,温度为70℃，露点为-46℃，压缩后的原料气进入原料气换热器降温至30℃，保护剂活性组分为氧化镍及镍，载体为硅藻土，床层温度为30℃。反应器中氢气与乙炔摩尔比为6:1，反应后气相物流经过膜分离装置分离，其余条件同实施例1。
本实施例对净化气中硫磷砷含量及乙炔加氢催化剂寿命进行了检测，结果见表1。
实施例3
使用如图1的系统进行乙炔加氢制乙烯反应，压缩后原料气压力为0.15MPa,温度为50℃，露点为-43℃，压缩后的原料气进入原料气换热器降温至25℃，保护剂活性组分为氧化锰及氧化铁，载体为分子筛，床层温度为25℃，反应器中氢气与乙炔摩尔比为9.5:1，反应后气相物流经过变压吸附分离装置分离，其余条件同实施例1。
本实施例对净化气中硫磷砷含量及催化剂寿命进行了检测，结果见表1。
实施例4
使用如图1的系统进行乙炔加氢制乙烯反应，压缩后原料气压力为0.11MPa,温度为90℃，露点为-42℃，压缩后的原料气进入原料气换热器降温至15℃，保护剂活性组分为银及锌，载体为球形分子筛，床层温度为15℃。反应器中氢气与乙炔摩尔比为2.5:1，反应后气相物流经过深冷分离装置，其余条件同实施例1。
本实施例对净化气中硫磷砷含量及催化剂寿命进行了检测，结果见表1。
实施例5
使用如图1的系统进行乙炔加氢制乙烯反应，除双流化床保护器不投入使用外，其余条件与实施例1一致。
本实施例对净化气中硫磷砷含量及催化剂寿命进行了检测，结果见表1。
实施例6
使用如图1的系统进行乙炔加氢制乙烯反应，除双流化床保护器不投入使用外，其余条件与实施例2一致。
本实施例对净化气中硫磷砷含量及催化剂寿命进行了检测，结果见表1。
对各实施例的净化气中有害气体及催化剂寿命进行分析，结果如下：
表1
表中的“ppb”代表浓度质量百分比。从上述实施例可见，本发明制得的净化气中的硫化氢、磷化氢及砷化氢杂质都得到了较好的去除，同时，极大延长了催化剂寿命。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。