一种乙炔加氢制乙烯方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高浓度乙炔加氢制乙烯反应方法，属于乙炔加氢制乙烯技术领 域。
【背景技术】
[0002] 在煤化工技术中，以煤为原料通过电石方法制取乙炔，已广泛应用；再以乙炔为原 料，在选择性加氢催化剂作用下，通过加氢制备乙烯产品。但由于乙炔加氢为强放热反应， 传统固定床装置及催化剂移热困难，造成飞温现象，无法控制乙炔加氢反应深度造成乙炔 的深度加氢生成乙烷，且大量的反应热会使催化剂积碳失活；此外，乙炔聚合生成的绿油覆 盖在催化剂表面导致催化剂迅速失活。
[0003] 为了克服飞温问题，现有研究提出在反应器中加入液相溶剂转移热量。如向反应 器中加入水作为液相溶剂或向在反应器中加入对乙炔具有高选择溶解性，对乙烯具有低选 择溶解性的液相溶剂。但以水为液相溶剂，不利于乙炔的溶解及催化剂的均匀分布，水饱和 蒸汽压较低，易发生相变造成乙烯中水含量较高；而且在催化剂表面生成的绿油不溶于水 中。而采用选择溶解乙炔溶剂，液相中溶解更多乙炔，促使催化剂活性中心吸附更多乙炔， 当反应温度过高或氢气不足时，活性中心吸附的乙炔易生成大量绿油造成催化剂失活，乙 烯收率下降。而且，由于固体催化剂分散在液相中，在气体扰动及流动状态下容易破碎，磨 损被液相产物携带造成催化剂的损失；当催化剂再生时，又因为催化剂粒度小而存在难过 滤、难回收和易堵塞设备等问题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种乙炔加氢制乙烯方法。通过向带有旋转催化剂床层的反 应器中加入非极性有机溶剂，形成的液膜可发生相变，从而带走部分反应热量，减少乙炔加 氢反应过程中副反应的发生，并且保证床层温度稳定，不会发生催化剂床层飞温；且通过对 反应产物分离回收的溶剂可直接再利用，整个方法更加简单、操作方便。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0006] -种乙炔加氢制乙烯方法，包括如下步骤：
[0007] (1)乙炔加氢
[0008] 非极性有机溶剂、乙炔和氢气经过喷雾装置进入反应器中进行选择性加氢反应， 得到含有乙烯、未反应的乙炔、未反应的氢气、副产物产品、非极性有机溶剂的气液混合物； 其中，反应器的催化剂床层处于旋转状态；
[0009] (2)气液分离
[0010] 步骤（1)所得气液混合物经降温冷却后进行分离，所得非极性有机溶剂可循环利 用，所得副产物产品回收；
[0011] ⑶提氢
[0012] 步骤（2)分离后的气体经提氢，所得氢气作为加氢原料循环利用，提氢后的气体 为不含有乙块的乙稀广品。
[0013] 本发明所述方法为固态催化剂和气液膜在旋转的催化剂床层处接触反应；加氢 过程中释放出的热量使得溶解乙炔的液相溶剂发生相变换，部分由液态变为气态移出反应 热，从而保持催化剂床层温度稳定，避免床层飞温、乙炔自聚、反应深度无法控制副反应大 量发生的情况。
[0014] 本发明所述方法中，步骤（1)中，所述反应温度为100~200°C，反应压力为0. 1~ 0.3MPa〇
[0015] 本发明所述方法中，步骤（1)中，所述催化剂床层转速为50~lOOOrpm，优选 500-800rpm。当催化剂床层处于旋转状态，特别是在转速较高的情况下，溶剂能够在催化剂 表面快速润湿铺展，迅速形成液膜，提供反应场所；并且由于该反应为快速反应，快速旋转 的催化剂床层有利于反应物和产物的扩散，减小了反应物深度加氢，避免了产物的再加氢 的发生。
[0016] 本发明所述方法中，步骤（1)中，所述氢气、乙炔和非极性有机溶剂的体积比以 30~900 :7~250 :1为宜，所述反应物在此比例范围内混合后可使催化剂床层润湿，且在 其表面形成液膜。
[0017] 本发明所述方法中，步骤（1)中，所述非极性有机溶剂选自丙酮、四氢呋喃、N-甲 基吡咯烷酮中的一种或多种。
[0018] 本发明所述方法中，步骤（1)中，所述催化剂为以分子筛为载体，负载活性金属及 助剂。
[0019] 本发明所述方法中，步骤（1)中，所述催化剂通过栅格固定在催化剂床层中，以减 少催化剂的破碎和损耗。
[0020] 本发明所述方法中，步骤（2)中，将所得气液混合物降温至常温后再进行气液分 离。由于非极性有机溶剂在催化剂床层中是以汽化方式带走热量，因此通过控制冷却温度 即可达到回收溶剂和副产物产品的目的。
[0021] 本发明所述方法也可以增加非极性有机溶剂再生系统，副产品可以在非极性有机 溶剂再生系统中获得，并不影响本方法流程的运行。
[0022] 本发明的有益效果是：
[0023] (1)反应物经过雾化喷嘴之后以液膜形式附着在催化剂表面进行反应，并且由于 非极性有机溶剂对乙烯的溶解度较低，不会造成乙烯的进一步加氢副反应。非极性有机溶 剂以液膜形式存在能够最大限度的携带乙炔加氢反应过程中放出的大量热，并且以汽化潜 热的方式带走，之后进入气液分离装置后，通过馏出温度的不同可以将气体产品、反应副产 物和非极性有机溶剂进行分离，这样就避免了增加非极性有机溶剂再生装置。
[0024] (2)本方法采用的乙炔为低压乙炔，整个装置方法流程可在低压下操作完成。气液 分离装置可以回收不同沸点下的产品和非极性有机溶剂，非极性有机溶剂可以循环使用， 在低压、快反应、高空速条件下非极性有机溶剂不易发生变质。
[0025] (3)本发明采用催化剂旋转床层，使溶液、气体能够在旋转状态的催化剂床层上快 速接触发生反应，然后快速脱附，并且随着反应放出的热量使得溶剂气化迅速带走反应热 量。
[0026] (4)本发明中催化剂通过栅格固定在催化剂床层中，这种处理方式能够减少催化 剂的破碎和损耗。并且，反应后催化剂可采用整体式再生方法再生，操作简便。
【附图说明】
[0027] 图1为本发明所述乙炔加氢制乙烯方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0028] 以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0029] 实施例1
[0030] -种乙炔加氢制乙烯方法，包括如下步骤：
[0031] (1)乙炔加氢
[0032] 非极性有机溶剂、乙炔和氢气经过喷雾装置进入反应器中进行选择性加氢反应， 得到含有乙烯、未反应的乙炔、未反应的氢气、副产物产品、非极性有机溶剂的气液混合物； 其中，催化剂床层处于旋转状态；
[0033] 其中，乙炔原料气压力为0? 2MPa，流量为6Nm3/h ;
[0034] 其中，氢气原料气压力为0? 2MPa，流量为24Nm3/h ;
[0035] 其中，N-甲基吡咯烷酮（NMP富液）通过栗打入反应器中，栗的出口压力为 0? 2MPa，流量为 0? 8m3/h。
[0036] 其中，催化剂床层温度控制在150 °C，通过转动电机控制催化剂床层的转动速度为 500rpm〇
[0037] 其中，催化剂床层采用的催化剂为a -A1203小球，粒径分布范围为2~5mm，负载 活性金属Pd和Ag。Pd的负载量为0. 02% (wt)，Ag的负载量为0. 05% (wt)。
[0038] (2)气液分离
[0039] 步骤⑴所得气液混合物温度为150°C，进入气液分离装置，降温至20°C进行分 离，所得非极性有机溶剂可循环利用，所得副产物产品回收；
[0040] (3)提氢
[0041] 步骤（2)分离后的气体进入提氢装置，所得氢气作为加氢原料循环利用，提氢后 的气体为不含有乙炔的乙烯产品。
[0042] 实施例2
[0043] 采用实施例1的方法制备乙烯，区别在于：
[0044] 1、非极性有机溶剂替换为四氢呋喃和丙酮的混合物；
[0045] 2?床层转速为600rpm ;
[0046] 实施例3
[0047] 采用实施例1的方法制备乙烯，区别在于：
[0048] 1、非极性有机溶剂替换为NMP和丙酮的混合物；
[0049] 2、床层转速为800rmp ;
[0050] 采用以上实施例进行乙炔加氢制乙烯反应，乙炔转化率及乙烯选择性结果如下表 所示。
[0051]
[0052] 经过试验验证，采用本发明所述的方法制备乙烯，反应过程中不会发生飞温现象， 乙烯收益高，催化剂在反应过程中不易损失，再生容易。
[0053] 虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在 本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因 此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
【主权项】
1. 一种乙炔加氢制乙烯方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 乙炔加氢 非极性有机溶剂、乙炔和氢气经过喷雾装置进入反应器中进行选择性加氢反应，得到 含有乙烯、未反应的乙炔、未反应的氢气、副产物产品、非极性有机溶剂的气液混合物；其 中，反应器的催化剂床层处于旋转状态； (2) 气液分离 步骤（1)所得气液混合物经降温冷却后进行分离，所得非极性有机溶剂可循环利用， 所得副产物产品回收； (3) 提氢 步骤（2)分离后的气体经提氢，所得氢气作为加氢原料循环利用，提氢后的气体为不 含有乙块的乙稀广品。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1)中，所述反应温度为100~ 200°C，反应压力为0? 1~0? 3MPa。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1)中，所述催化剂床层转速为50~ 1000 rpm04. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1)中，所述氢气、乙炔和非极性有机 溶剂的体积比为30~900 :7~250 :1。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1)中，所述非极性有机溶剂选自丙 酮、四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1)中，所述催化剂为以分子筛为载 体，负载活性金属及助剂。7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1)中，所述催化剂通过栅格固定在 催化剂床层中。8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2)中，所得气液混合物降温至常温 后再进行气液分离，回收的非极性有机溶剂中溶解未反应的乙炔。
【专利摘要】本发明涉及一种乙炔加氢制乙烯方法。所述方法包括如下步骤：(1)乙炔加氢；(2)气液分离；(3)提氢。通过向带有旋转催化剂床层的反应器中加入非极性有机溶剂，形成的液膜可发生相变，从而带走部分反应热量，减少乙炔加氢反应过程中副反应的发生，并且保证床层温度稳定，不会发生催化剂床层飞温；且通过对反应产物分离回收的溶剂可直接再利用，整个方法更加简单、操作方便。
【IPC分类】C07C11/04, C07C5/09
【公开号】CN105152836
【申请号】CN201510543166
【发明人】闫琛洋, 杜少春, 朱元宝, 吴道洪
【申请人】北京神雾环境能源科技集团股份有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月28日