一種利用漿態(tài)床反應(yīng)器制備乙烯的反應(yīng)系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用漿態(tài)床反應(yīng)器制備乙烯的反應(yīng)系統(tǒng)及方法。系統(tǒng)包括：漿態(tài)床反應(yīng)器、冷凝器、冷凝分離器、冷凝液儲(chǔ)罐、溶劑泵、塔底溶劑儲(chǔ)罐、過濾設(shè)備、綠油脫除系統(tǒng)、高溫加熱裝置和催化劑還原裝置；漿態(tài)床反應(yīng)器包括殼體、加熱器和篩板；殼體的下部設(shè)有反應(yīng)氣體入口、液體溶劑入口、液體出口；殼體的上部設(shè)有氣體出口和液體入口；加熱器設(shè)置在殼體內(nèi)的下部；篩板位于殼體內(nèi)，固定在殼體內(nèi)壁上。本發(fā)明還提供利用上述系統(tǒng)制備乙烯的方法，包括：將乙炔和氫氣的混合氣送入漿態(tài)床反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)；使反應(yīng)后的氣體通過冷凝分離得到乙烯；過濾得到的催化劑可再循環(huán)利用。本發(fā)明可有效解決現(xiàn)有技術(shù)制備乙烯使得內(nèi)部熱量不易傳出、催化劑利用率低的問題。
【專利說明】
一種利用漿態(tài)床反應(yīng)器制備乙烯的反應(yīng)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明總地涉及乙烯的制備領(lǐng)域，具體涉及一種利用漿態(tài)床反應(yīng)器制備乙烯的反應(yīng)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]乙烯是現(xiàn)代工業(yè)中一種重要的基礎(chǔ)原料，也是世界產(chǎn)量最大的化學(xué)品之一，其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)、人民生活、國(guó)防等領(lǐng)域，是“有機(jī)合成之母”。面對(duì)石油資源的短缺和國(guó)際油價(jià)的攀升，原料來源成為發(fā)展乙烯工業(yè)的瓶頸，也是擺在人們面前必須解決的問題。因此，研究開發(fā)一種新的工藝技術(shù)來制備乙烯，以使之替代石油作為工業(yè)原材料，能夠緩解現(xiàn)代工業(yè)對(duì)石油的依賴性。
[0003]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，已成為成熟工藝。再以乙炔為原料，在選擇性加氫催化劑的作用下，通過加氫過程得到乙烯產(chǎn)品，可進(jìn)一步拓展煤化工路線。因此，開發(fā)乙炔加氫制乙烯的新工藝技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0004]低濃度乙炔氣固相催化加氫技術(shù)在石油工業(yè)中已非常成熟，主要用于乙烯中去除乙炔雜質(zhì)，使用的反應(yīng)器為固定床反應(yīng)器，在反應(yīng)器中裝填固相催化劑進(jìn)行氣固相反應(yīng)。但由于乙炔活性高，加氫反應(yīng)放熱量大，即使是裂解氣中存在少量乙炔，傳統(tǒng)的氣固相固定床加氫反應(yīng)器仍存在著綠油生成量大、催化劑循環(huán)周期短、反應(yīng)器易“飛溫”等嚴(yán)重問題。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)一為一種乙炔加氫制乙烯的流化床工藝及裝置。該工藝包括以下步驟:在流化床反應(yīng)器內(nèi)加入催化劑和稀釋劑;對(duì)催化劑進(jìn)行升溫還原;將乙炔和氫氣混合物通入流化床反應(yīng)器；乙炔選擇性加氫生成乙烯;將冷卻介質(zhì)通入反應(yīng)器換熱構(gòu)件以移除反應(yīng)熱;分離得到乙烯產(chǎn)品。該工藝技術(shù)存在以下缺點(diǎn):
[0006]乙炔選擇性加氫制乙烯是強(qiáng)放熱反應(yīng)，雖然在該工藝中冷卻介質(zhì)用以移除反應(yīng)時(shí)放出的大量的熱，但是還是難以完全消除發(fā)生反應(yīng)時(shí)局部氣體溫度過高的隱患；
[0007]因該工藝使用的流化床，就難以避免催化劑顆粒間相互劇烈碰撞，這會(huì)帶來催化劑的損失、增加除塵的難度、增加換熱構(gòu)件和反應(yīng)器的磨損等問題。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)二為一種乙烯連續(xù)分離生產(chǎn)線，包括氧加氫反應(yīng)器、裂解氣第二干燥器、脫硫醇/羰基硫反應(yīng)器、脫砷反應(yīng)器、乙炔加氫反應(yīng)器。其使用的乙炔加氫反應(yīng)器所采用的反應(yīng)器是固定床反應(yīng)器。只能夠處理低濃度的乙炔，且處理量比較??；如果乙炔含量增大，會(huì)生成大量綠油、造成催化劑循環(huán)周期變短、甚至?xí)霈F(xiàn)反應(yīng)器“飛溫”的問題。
[0009]因此，為了使得反應(yīng)器能適應(yīng)較大量的反應(yīng)乙炔氣體，不會(huì)造成催化劑利用率低、反應(yīng)器“飛溫”的問題，從根本上改善氣液流場(chǎng)分布，改進(jìn)反應(yīng)器內(nèi)流化的質(zhì)量，有必要提出一種新的制備乙烯的反應(yīng)系統(tǒng)及方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種利用漿態(tài)床反應(yīng)器制備乙烯的反應(yīng)系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)制備乙烯使得內(nèi)部熱量不易傳出、催化劑利用率低的問題。
[0011]本發(fā)明提供一種利用漿態(tài)床反應(yīng)器制備乙烯的反應(yīng)系統(tǒng)，其包括:漿態(tài)床反應(yīng)器、冷凝器、冷凝分離器、冷凝液儲(chǔ)罐、溶劑栗、塔底溶劑儲(chǔ)罐、過濾設(shè)備、綠油脫除系統(tǒng)、高溫加熱裝置和催化劑還原裝置;其中所述漿態(tài)床反應(yīng)器包括殼體、加熱器和篩板;所述殼體的下部設(shè)有反應(yīng)氣體入口、液體溶劑入口、液體出口 ；所述殼體的上部設(shè)有氣體出口和液體入口 ；所述加熱器設(shè)置在所述殼體內(nèi)的下部;所述篩板位于所述殼體內(nèi)，固定在所述殼體內(nèi)壁上，位于所述液體入口之下，所述反應(yīng)氣體入口、所述液體溶劑入口之上;所述綠油脫除系統(tǒng)通過所述液體溶劑入口與所述漿態(tài)床反應(yīng)器連通，所述塔底溶劑儲(chǔ)罐通過所述液體出口與所述漿態(tài)床反應(yīng)器連通，所述冷凝器通過所述氣體出口與所述漿態(tài)床反應(yīng)器連通，所述溶劑栗通過所述液體入口與所述漿態(tài)床反應(yīng)器連通;所述冷凝器、所述冷凝分離器、所述冷凝液儲(chǔ)罐及所述溶劑栗依次連通;所述塔底溶劑儲(chǔ)罐、所述過濾設(shè)備、所述高溫加熱裝置、所述催化劑還原裝置及所述冷凝液儲(chǔ)罐依次連通;所述過濾設(shè)備與所述綠油脫除系統(tǒng)連通。
[0012]上述的系統(tǒng)，所述冷凝液儲(chǔ)罐中設(shè)有攪拌裝置。
[0013]上述的系統(tǒng)，所述冷凝分離器連通乙烯收集裝置。
[0014]上述的系統(tǒng)，所述漿態(tài)床反應(yīng)器內(nèi)部分布著多層相互平行的篩板，相鄰層的篩板間留有間隔，各層篩板的間隔相等。
[0015]上述的系統(tǒng)，每層所述篩板包括受液盤、鼓泡區(qū)、溢流堰和降液管;其中，所述篩板的部分邊沿與所述殼體內(nèi)壁固定;所述固定的部分邊沿與所述溢流堰圍起來的部分為受液盤;用于盛放從上層所述降液管流下的液體;所述受液盤的中心部位分布有篩孔，形成鼓泡區(qū)，所述鼓泡區(qū)是氣液反應(yīng)的主要區(qū)域;所述溢流堰設(shè)在所述篩板的非固定的邊沿，所述溢流堰高于所在層的受液盤，用于保持每層所述篩板上液體的高度;所述降液管用于使液體從上層所述篩板的溢流堰流至下層所述篩板的受液盤，位于所述溢流堰的旁邊。
[0016]上述的系統(tǒng)，所述篩孔為均勻分布的圓形小孔，所述小孔的中心距為孔徑的1-5倍，所述小孔的直徑為5-20_。
[0017]上述的系統(tǒng)，所述篩板的篩孔設(shè)有浮閥或泡罩。
[0018]上述的系統(tǒng)，上層所述篩板的降液管的底端不高于下層所述篩板溢流堰的高度。
[0019]本發(fā)明提供一種利用上述系統(tǒng)制備乙烯的方法，所述方法包括:
[0020]將乙炔和氫氣的混合氣送入所述漿態(tài)床反應(yīng)器中；利用所述溶劑栗將所述冷凝液儲(chǔ)罐中的液體溶劑及催化劑送入所述漿態(tài)床反應(yīng)器內(nèi)；使所述液體溶劑與催化劑在所述漿態(tài)床反應(yīng)器內(nèi)經(jīng)所述篩板流至所述漿態(tài)床反應(yīng)器的底部;利用所述漿態(tài)床反應(yīng)器底部的所述加熱器把所述液體溶劑蒸發(fā)為溶劑蒸汽;使所述乙炔和氫氣的混合氣通過催化劑進(jìn)行反應(yīng);使所述乙炔和氫氣反應(yīng)后的氣體從所述漿態(tài)床反應(yīng)器流通入所述冷凝器，再通過所述冷凝分離器，將所述反應(yīng)后的氣體中的溶劑冷凝下來;使冷凝下來的溶劑進(jìn)入到所述冷凝液儲(chǔ)罐，將冷凝后的氣體再經(jīng)冷卻分離得到乙烯;使所述漿態(tài)床反應(yīng)器底部的部分液體溶劑及催化劑進(jìn)入所述塔底溶劑儲(chǔ)罐，再通過所述過濾設(shè)備;將過濾得到的所述部分液體溶劑送入所述綠油脫除系統(tǒng)后再返回所述漿態(tài)床反應(yīng)器的底部;將過濾得到的所述部分催化劑依次送入所述高溫加熱裝置、催化劑還原裝置及冷凝液儲(chǔ)罐。
[0021]上述的方法，通過所述冷凝液儲(chǔ)罐中的攪拌裝置將所述催化劑和所述液體溶劑混合均勻后，再通過所述溶劑栗將所述混合后的所述催化劑和所述液體溶劑送入所述漿態(tài)床反應(yīng)器內(nèi)。
[0022]本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明提出了一種新的利用漿態(tài)床反應(yīng)器制備乙烯的反應(yīng)系統(tǒng)及方法，該反應(yīng)系統(tǒng)及方法簡(jiǎn)單易操作，反應(yīng)過程易于實(shí)現(xiàn)移熱，催化劑可循環(huán)利用，能夠及時(shí)脫除綠油，使得利用漿態(tài)床反應(yīng)器進(jìn)行高濃度乙炔選擇性加氫成為一種重要的制烯烴的生產(chǎn)途徑。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明技術(shù)方案制備乙烯的漿態(tài)床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明技術(shù)方案中篩板的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0025]圖3為本發(fā)明技術(shù)方案實(shí)施例制備乙烯的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【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發(fā)明的方案以及其各個(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)本發(fā)明的限制。
[0027]如圖1是本發(fā)明中的漿態(tài)床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)圖。其中:1、反應(yīng)氣體入口； 2、液體出口 ；
3、氣體出口； 4、液體入口； 5、篩板;6、降液管;7、加熱器;8、溶劑液體入口。
[0028]漿態(tài)床反應(yīng)器的原理是氣體以鼓泡形式通過懸浮有固體細(xì)粒的液體(漿液)層，以實(shí)現(xiàn)氣液固相反應(yīng)過程的反應(yīng)器。該種用于乙炔選擇性加氫制乙烯的漿態(tài)床反應(yīng)器，所述漿態(tài)床反應(yīng)器包括反應(yīng)器殼體、加熱器7和篩板5。
[0029]反應(yīng)器殼體下部設(shè)置有反應(yīng)氣體入口 1、溶劑液體入口 8和液體出口 2，反應(yīng)器殼體上部有氣體出口 3。
[0030]在反應(yīng)器的底部有加熱器7，其穿入反應(yīng)器殼體內(nèi)。其中，加熱器7能夠使溶劑蒸發(fā)，提供連續(xù)上升的蒸氣氣流，同時(shí)為整個(gè)反應(yīng)器提供熱源。
[0031]所述篩板5位于所述殼體內(nèi)，固定在所述殼體內(nèi)壁上，位于所述液體入口4之下，所述反應(yīng)氣體入口 1、所述液體溶劑入口 8之上。
[0032]在反應(yīng)器殼體內(nèi)的中部，均勻地分布著篩板5。在每層篩板5上有受液盤、溢流堰、降液管6和鼓泡區(qū)。篩板的部分邊沿與殼體內(nèi)壁固定，非固定的邊沿設(shè)有溢流堰。固定的部分邊沿與所述溢流堰圍起來的部分為受液盤，用于盛放從上層降液管流下的液體。
[0033]篩板5的俯視圖如圖2所示。在篩板5的一端的溢流堰的作用是保持每層篩板上有一定高度的液體。在溢流堰的旁邊是降液管6。具體地，降液管可由所述篩板的溢流堰與所述反應(yīng)器內(nèi)壁的間隙形成。當(dāng)然降液管6也可是別的結(jié)構(gòu)比如是管道結(jié)構(gòu)。降液管6的作用是讓液體從上層篩板的溢流堰處流至下層篩板的受液盤。上層篩板5的降液管6的底端不高于下層篩板5溢流堰的高度。這樣設(shè)計(jì)是為了實(shí)現(xiàn)液封，即防止氣體從降液管6處上升致使各層氣體相接而短路。在篩板5上的中部區(qū)域?yàn)楣呐輩^(qū)，其上均勻分布著圓形小孔。小孔是氣體上升的主要通道，能夠使得氣體與液體均勻接觸。
[0034]反應(yīng)器相鄰層的所述降液管6在垂直于所述受液盤的方向上的投影于圓周角度上錯(cuò)開布置。這樣方便實(shí)現(xiàn)上層篩板5流下來的液體存于相鄰下層篩板5上一定時(shí)間，直至液體高出該下層的溢流堰而流出至再下層的篩板5。
[0035]小孔與液體的流向可保持叉排狀態(tài)，小孔的排列方式可為正三角式。小孔中心距為孔徑的1-5倍，優(yōu)選的孔間的中心距為1.5倍；孔的直徑為5-20mm，優(yōu)選的孔的直徑為1mm0
[0036]在篩板的篩孔上也可設(shè)有浮閥或泡罩。浮閥可以在篩板上浮動(dòng)，隨著氣體流量的變化而改變其開啟度。泡罩內(nèi)有升氣管，在泡罩與升氣管之間形成回轉(zhuǎn)空間。升氣管固定在篩板上，氣相通過升氣管進(jìn)入回轉(zhuǎn)空間，以一定的噴出速度由齒縫噴出，與篩板上的液體形成鼓泡接觸。
[0037]如圖3所示為利用漿態(tài)床反應(yīng)器制備乙烯的反應(yīng)系統(tǒng)，其包括上述說明中提到的漿態(tài)床反應(yīng)器10、冷凝器30、冷凝分離器40、冷凝液儲(chǔ)罐50、溶劑栗60、塔底溶劑儲(chǔ)罐70、過濾設(shè)備80、綠油脫除系統(tǒng)90、高溫加熱裝置100和催化劑還原裝置110。綠油脫除系統(tǒng)90通過所述液體溶劑入口與所述漿態(tài)床反應(yīng)器10連通，所述塔底溶劑儲(chǔ)罐70通過所述液體出口與所述漿態(tài)床反應(yīng)器10連通，所述冷凝器30通過所述氣體出口與所述漿態(tài)床反應(yīng)器10連通，所述溶劑栗60通過所述液體入口與所述漿態(tài)床反應(yīng)器10連通;所述冷凝器30、所述冷凝分離器40、所述冷凝液儲(chǔ)罐50及所述溶劑栗60依次連通;所述塔底溶劑儲(chǔ)罐70、所述過濾設(shè)備80、所述高溫加熱裝置100、所述催化劑還原裝置110及所述冷凝液儲(chǔ)罐50依次連通，催化劑依次通過上述設(shè)備;所述漿態(tài)床反應(yīng)器10、所述塔底溶劑儲(chǔ)罐70、所述過濾設(shè)備80與所述綠油脫除系統(tǒng)90連通，溶劑依次通過上述設(shè)備。
[0038]上述的系統(tǒng)，所述冷凝液儲(chǔ)罐50中設(shè)有攪拌裝置，用于冷凝液儲(chǔ)罐50中溶劑與催化劑的攪拌。
[0039]制備乙烯時(shí)，乙炔和氫氣的混合氣通過漿態(tài)床反應(yīng)器10底部的反應(yīng)氣體入口I進(jìn)入到反應(yīng)器中；反應(yīng)氣體隨著溶劑蒸汽一起通過反應(yīng)器內(nèi)部的篩板上的小孔進(jìn)入到液相之中。其中溶劑蒸汽由反應(yīng)器底部的加熱器7把液體溶劑加熱蒸發(fā)而生成。催化劑及載體溶劑自反應(yīng)器上部的液體入口 4中流入。因小孔在篩板5上是均勻分布的，所以反應(yīng)氣體也隨之均勻分散到液體當(dāng)中。在液體中，反應(yīng)氣體在懸浮于液體中的催化劑的催化作用下發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)后的氣體脫離該層篩板5，再通過上層篩板5的小孔進(jìn)入到上層液體當(dāng)中。如此反復(fù)直至通過反應(yīng)器最上端的篩板5，從反應(yīng)器頂端的氣體出口 3出去。
[0040]在反應(yīng)器中，氣體是至下而上的流向，液體是至上而下的流向，氣相和液相整體呈現(xiàn)出逆流的方向，增大了傳質(zhì)和傳熱的效果。由于反應(yīng)器中有多層篩板，也就是意味著反應(yīng)器中存在著多個(gè)小的漿態(tài)床反應(yīng)器，增大了氣液固三相充分接觸的接觸面積，改善了氣液流場(chǎng)分布，避免短路，而且還可以強(qiáng)化湍動(dòng)與氣液傳質(zhì)，改進(jìn)了反應(yīng)器內(nèi)流化的質(zhì)量。
[0041]從反應(yīng)器頂端出來的反應(yīng)氣，再通過冷凝器30的冷卻將氣體溫度冷卻下來。隨后，再通過冷凝分離器40將氣體中的溶劑冷凝下來。冷凝下來的溶劑進(jìn)入到冷凝液儲(chǔ)罐50，氣體再經(jīng)過深度冷卻分離即可得到產(chǎn)品乙烯。
[0042]在反應(yīng)器底部的溶劑通過液體出口進(jìn)入到塔底溶劑儲(chǔ)罐70，再通過過濾設(shè)備80，過濾后的催化劑再經(jīng)過高溫加熱裝置100的煅燒后，能夠有效脫除催化劑表面附著的綠油和溶劑等雜質(zhì)，實(shí)現(xiàn)催化劑的再生。但灼燒后的催化劑是氧化態(tài)，因此要經(jīng)過催化劑還原裝置110以實(shí)現(xiàn)催化劑的還原。還原再生后的催化劑再添加至冷凝液儲(chǔ)罐50中。而過濾出來的溶劑則進(jìn)入到綠油脫除系統(tǒng)90中。通過綠油脫除系統(tǒng)90將綠油與溶劑分離，溶劑通過反應(yīng)器底部的液體入口重新返回至反應(yīng)器，綠油則進(jìn)入綠油儲(chǔ)罐進(jìn)行保存。
[0043]在冷凝液儲(chǔ)罐50中，通過攪拌裝置將催化劑和溶劑混合均勻后，再通過溶劑栗60將混合后的液體送入到反應(yīng)器中。該過程可實(shí)現(xiàn)催化劑的循環(huán)利用。
[0044]在本實(shí)施方式中，使用的溶劑為蒸餾水(電導(dǎo)率<5ym/cm)。從反應(yīng)器底部上升的蒸汽是整個(gè)反應(yīng)器的熱源，保持系統(tǒng)溫度的相對(duì)穩(wěn)定。當(dāng)開始乙炔選擇性加氫反應(yīng)時(shí)，放出的大量的熱可以通過溶劑的蒸發(fā)來轉(zhuǎn)移，避免了反應(yīng)器內(nèi)出現(xiàn)局部溫度過高的現(xiàn)象。
[0045]本發(fā)明中的加熱器可以使用電加熱、蒸汽加熱、煙氣加熱或?qū)嵊图訜岬姆绞絹韺?shí)現(xiàn)。
[0046]本發(fā)明中的高溫加熱裝置可以使用電加熱、旋轉(zhuǎn)床、流化床等加熱裝置來實(shí)現(xiàn)。
[0047]與目前乙烯中少量乙炔加氫的技術(shù)相比，本技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)由高濃度乙炔選擇性加氫制乙烯，進(jìn)一步拓展了煤化工的技術(shù)路線。
[0048]進(jìn)一步地，在本發(fā)明技術(shù)方案中，氣體是至下而上的流向，液體是至上而下的流向，氣相和液相整體呈現(xiàn)出逆流的方向，增大了傳質(zhì)和傳熱的效果。
[0049]進(jìn)一步地，本發(fā)明的技術(shù)方案的反應(yīng)器中有多層篩板，也就是意味著反應(yīng)器中存在著多個(gè)小的漿態(tài)床反應(yīng)器，增大了氣液固三相充分接觸的面積，改善了氣液流場(chǎng)分布，可避免短路，而且還可以強(qiáng)化湍動(dòng)與氣液傳質(zhì)，改進(jìn)了反應(yīng)器內(nèi)流化的質(zhì)量。
[0050]進(jìn)一步地，系統(tǒng)中設(shè)置有綠油脫除系統(tǒng)和催化劑再生系統(tǒng)，極大地降低了綠油和催化劑活性降低對(duì)反應(yīng)的影響，實(shí)現(xiàn)了裝置的長(zhǎng)期平穩(wěn)運(yùn)行；同時(shí)本發(fā)明的系統(tǒng)及方法使得催化劑能夠循環(huán)利用，提高了催化劑的利用效率。
[0051]本發(fā)明的技術(shù)方案利用液相溶劑的顯熱(顯熱是指當(dāng)此熱量加入或移去后，會(huì)導(dǎo)致物質(zhì)溫度的變化，而不發(fā)生相變)，散熱能力顯著提高，可以快速移出因乙炔選擇性加氫生成乙烯而產(chǎn)生的熱，降低反應(yīng)床層的溫度，提高乙炔的轉(zhuǎn)化率和乙烯的選擇性。
[0052]另外，本技術(shù)方案的供熱系統(tǒng)簡(jiǎn)單，僅依靠反應(yīng)器底部的加熱器就能夠?qū)崿F(xiàn)供熱。
[0053]總之，本發(fā)明提供的反應(yīng)系統(tǒng)及方法，進(jìn)行乙炔選擇性加氫反應(yīng)時(shí)，能有效地避免發(fā)生“飛溫”現(xiàn)象，能更好地抑制乙炔選擇加氫制乙烯過程中因放熱反應(yīng)而引起的催化劑床層中熱點(diǎn)的出現(xiàn)，能夠及時(shí)脫除綠油，避免催化劑失活，提高催化劑的穩(wěn)定性。本發(fā)明提出的設(shè)備采用催化劑循環(huán)利用的方式很好地解決了催化劑利用效率低的問題。
[0054]實(shí)施例1
[0055]采用實(shí)施方式中的用于乙炔選擇性加氫制乙烯的系統(tǒng)如圖3所示。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如上述實(shí)施方式中所介紹的形式。該系統(tǒng)的操作壓力為0.25MPa，溫度為130 V。
[0056]可先用氮?dú)庾鳛闅庠?，與漿態(tài)床反應(yīng)器10中的含有催化劑的溶劑建立氣液流向；隨后，再逐漸開啟底部的加熱器，建立蒸汽上升氣流。當(dāng)蒸汽上升至反應(yīng)器頂部冷卻回流，并且溫度穩(wěn)定之后，可以將氮?dú)庵饾u轉(zhuǎn)換為氫氣和乙炔氣的混合氣通入到反應(yīng)器當(dāng)中。
[0057]在反應(yīng)器中，乙炔和氫氣在催化劑的催化作用下生成乙烯；反應(yīng)后的氣體再通過冷凝器30和冷凝分離器40，將氣體中的溶劑冷凝下來后，再送出反應(yīng)系統(tǒng)界區(qū)。冷凝分離器40可進(jìn)一步連接乙烯收集裝置，比如深冷分離裝置，來獲得乙烯產(chǎn)品。
[0058]從反應(yīng)器頂部隨溶劑流至反應(yīng)器底部的催化劑，再通過過濾設(shè)備80過濾出來；當(dāng)發(fā)現(xiàn)催化劑活性降低的時(shí)候，將催化劑依次通過高溫加熱裝置100和催化劑還原裝置110組成的催化劑再生系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)催化劑的再生;然后再將再生后的催化劑轉(zhuǎn)移至冷凝液儲(chǔ)罐50當(dāng)中；在冷凝液儲(chǔ)罐50中混合均勻后，使用溶劑栗60將其輸送到反應(yīng)器頂部。當(dāng)發(fā)現(xiàn)溶劑內(nèi)的綠油量增多，使反應(yīng)活性降低時(shí)，可以將從過濾設(shè)備80過濾出的溶劑通入到綠油脫除系統(tǒng)90中，脫除其中的綠油。綠油脫除系統(tǒng)90和催化劑再生系統(tǒng)極大地降低了綠油和催化劑活性降低對(duì)反應(yīng)的影響，實(shí)現(xiàn)了裝置的長(zhǎng)期平穩(wěn)運(yùn)行。
[0059]在本實(shí)施例中，使用的溶劑為蒸餾水(電導(dǎo)率<5ym/cm)，從反應(yīng)器底部上升的蒸汽是整個(gè)反應(yīng)器的熱源，保持系統(tǒng)溫度的相對(duì)穩(wěn)定。當(dāng)開始乙炔選擇性加氫反應(yīng)時(shí)，放出的大量的熱，可以通過溶劑的蒸發(fā)來轉(zhuǎn)移，避免了局部溫度過高。使用的催化劑的粒徑為40-150μηι，使用的過濾設(shè)備的過濾精度為Iym。
[0060]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發(fā)明所作的舉例，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)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用漿態(tài)床反應(yīng)器制備乙烯的反應(yīng)系統(tǒng)，其包括:漿態(tài)床反應(yīng)器、冷凝器、冷凝分離器、冷凝液儲(chǔ)罐、溶劑栗、塔底溶劑儲(chǔ)罐、過濾設(shè)備、綠油脫除系統(tǒng)、高溫加熱裝置和催化劑還原裝置； 其中所述漿態(tài)床反應(yīng)器包括殼體、加熱器和篩板， 所述殼體的下部設(shè)有反應(yīng)氣體入口、液體溶劑入口、液體出口 ；所述殼體的上部設(shè)有氣體出口和液體入口； 所述加熱器設(shè)置在所述殼體內(nèi)的下部； 所述篩板位于所述殼體內(nèi)，固定在所述殼體內(nèi)壁上，位于所述液體入口之下，所述反應(yīng)氣體入口、所述液體溶劑入口之上； 所述綠油脫除系統(tǒng)通過所述液體溶劑入口與所述漿態(tài)床反應(yīng)器連通，所述塔底溶劑儲(chǔ)罐通過所述液體出口與所述漿態(tài)床反應(yīng)器連通，所述冷凝器通過所述氣體出口與所述漿態(tài)床反應(yīng)器連通，所述溶劑栗通過所述液體入口與所述漿態(tài)床反應(yīng)器連通； 所述冷凝器、所述冷凝分離器、所述冷凝液儲(chǔ)罐及所述溶劑栗依次連通;所述塔底溶劑儲(chǔ)罐、所述過濾設(shè)備、所述高溫加熱裝置、所述催化劑還原裝置及所述冷凝液儲(chǔ)罐依次連通;所述過濾設(shè)備與所述綠油脫除系統(tǒng)連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凝液儲(chǔ)罐中設(shè)有攪拌裝置。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凝分離器連通乙烯收集裝置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述漿態(tài)床反應(yīng)器內(nèi)部分布著多層相互平行的篩板，相鄰層的篩板間留有間隔，各層篩板的間隔相等。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，每層所述篩板包括受液盤、鼓泡區(qū)、溢流堰和降液管;其中，所述篩板的部分邊沿與所述殼體內(nèi)壁固定； 所述固定的部分邊沿與所述溢流堰圍起來的部分為受液盤，用于盛放從上層所述降液管流下的液體； 所述受液盤的中心部位分布有篩孔，形成鼓泡區(qū)，所述鼓泡區(qū)是氣液反應(yīng)的主要區(qū)域；所述溢流堰設(shè)在所述篩板的非固定的邊沿，所述溢流堰高于所在層的受液盤，用于保持每層所述篩板上液體的高度； 所述降液管用于使液體從上層所述篩板的溢流堰流至下層所述篩板的受液盤，位于所述溢流堰的旁邊。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述篩孔為均勻分布的圓形小孔，所述小孔的中心距為孔徑的1-5倍，所述小孔的直徑為5-20_。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述篩板的篩孔設(shè)有浮閥或泡罩。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，上層所述篩板的降液管的底端不高于下層所述篩板溢流堰的高度。9.一種利用權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述系統(tǒng)制備乙烯的方法，所述方法包括: 將乙炔和氫氣的混合氣送入所述楽態(tài)床反應(yīng)器中； 利用所述溶劑栗將所述冷凝液儲(chǔ)罐中的液體溶劑及催化劑送入所述漿態(tài)床反應(yīng)器內(nèi)； 使所述液體溶劑與催化劑在所述漿態(tài)床反應(yīng)器內(nèi)經(jīng)所述篩板流至所述漿態(tài)床反應(yīng)器的底部； 利用所述漿態(tài)床反應(yīng)器底部的所述加熱器把所述液體溶劑蒸發(fā)為溶劑蒸汽； 使所述乙炔和氫氣的混合氣通過催化劑進(jìn)行反應(yīng)； 使所述乙炔和氫氣反應(yīng)后的氣體從所述漿態(tài)床反應(yīng)器流通入所述冷凝器，再通過所述冷凝分離器，將所述反應(yīng)后的氣體中的溶劑冷凝下來;使冷凝下來的溶劑進(jìn)入到所述冷凝液儲(chǔ)罐，將冷凝后的氣體再經(jīng)冷卻分離得到乙烯； 使所述漿態(tài)床反應(yīng)器底部的部分液體溶劑及催化劑進(jìn)入所述塔底溶劑儲(chǔ)罐，再通過所述過濾設(shè)備;將過濾得到的所述部分液體溶劑送入所述綠油脫除系統(tǒng)后再返回所述漿態(tài)床反應(yīng)器的底部;將過濾得到的所述部分催化劑依次送入所述高溫加熱裝置、催化劑還原裝置及冷凝液儲(chǔ)罐。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，通過所述冷凝液儲(chǔ)罐中的攪拌裝置將催化劑和液體溶劑混合均勻后，再通過所述溶劑栗將所述混合后的所述催化劑和所述液體溶劑送入所述漿態(tài)床反應(yīng)器內(nèi)。
【文檔編號(hào)】C07C11/04GK105879792SQ201610424136
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年6月14日
【發(fā)明人】蘇二強(qiáng), 史雪君, 余海鵬, 劉周恩, 吳黎陽, 吳道洪
【申請(qǐng)人】北京神霧環(huán)境能源科技集團(tuán)股份有限公司