專利名稱：一種乙炔加氫制乙烯的流化床工藝及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于乙炔加氫制乙烯的流化床工藝及裝置。
技術(shù)背景隨著石油資源日益緊缺和石油價(jià)格日益增長(zhǎng)，發(fā)展以煤為原料的化工過(guò)程成為替代石油 化工路線的重要過(guò)程，得到了廣泛關(guān)注，并取得了快速發(fā)展。乙烯是石油化工中最重要的平 臺(tái)化合物之一，'目前主要由石油或低碳垸烴通過(guò)裂解制取。在煤化工技術(shù)中，以煤為原料通 過(guò)電石工藝或以天然氣為原料通過(guò)非催化部分氧化工藝制取乙炔，已成為成熟工藝。以乙炔 為原料，在選擇性加氫催化劑的作用下，通過(guò)加氫過(guò)程得到乙烯產(chǎn)品，可進(jìn)一步拓展煤化工 路線。因此，開(kāi)發(fā)乙炔加氫制乙烯的新工藝及技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。相關(guān)研究和工業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)主要是針對(duì)乙烯中0.5%左右的少量乙炔的選擇性加氫。在石油 和低碳烷烴裂解得到的乙烯氣中，含有體積分?jǐn)?shù)為0.5 2.3%的乙炔。在生產(chǎn)聚乙烯時(shí)，乙 炔的存在不僅降低催化劑活性，還會(huì)影響聚合物的性能，所以必須將其含量控制在lxlO—s以 下。針對(duì)以上問(wèn)題，工業(yè)上采用選擇性加氫工藝除去乙烯中的少量乙炔。該工藝采用固定床 裝置，主要采用Pd催化劑，載體包括Al203、 Si02、分子篩和Ti02等，反應(yīng)溫度一般為30 100°C。這些負(fù)載型Pd催化劑容易導(dǎo)致不飽和烴類發(fā)生聚合反應(yīng)生成"綠油"，覆蓋在Pd活 性中心而導(dǎo)致催化劑失活，因此工業(yè)裝置中的催化劑必須重復(fù)再生，有的再生周期僅一個(gè)月 左右。此外，由于乙炔加氫是強(qiáng)放熱反應(yīng)，床層溫度很難控制，過(guò)程飛溫問(wèn)題在乙炔濃度稍 高時(shí)即變得較為突出。由以上分析可知，目前的乙炔加氫工藝主要針對(duì)乙烯氣體中少量乙炔的加氫，目的在于 除去乙炔雜質(zhì)，提高乙烯純度。這種工藝不適用于高濃度乙炔加氫制乙烯過(guò)程，原因在于(1) 現(xiàn)有乙炔加氫工藝的反應(yīng)溫度都比較低， 一般為30 100。C。由于乙炔加氫為強(qiáng)放熱 反應(yīng)，反應(yīng)熱高達(dá)183.36 kJ/mo1，因此有效移除反應(yīng)熱是反應(yīng)器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題之一。當(dāng)反 應(yīng)溫度較低時(shí)，換熱溫差也較小，同樣的換熱量需要更大的換熱面積。高濃度乙炔加氫制備 乙烯時(shí)，由于反應(yīng)物濃度高，反應(yīng)速度快，反應(yīng)放熱大。在這種情況下，如果反應(yīng)溫度低， 則由于換熱溫差小，床層溫度很難有效控制。另外，由于反應(yīng)溫度低，不能產(chǎn)生蒸汽，使大 量的反應(yīng)熱不能得到有效利用。(2) 采用固定床反應(yīng)器，換熱能力差，對(duì)乙烯中少量乙炔加氫過(guò)程尚能滿足換熱要求。 對(duì)于高濃度乙炔加氫過(guò)程，由于放熱量很大，固定床很難有效撤出反應(yīng)熱并控制床層溫度， 無(wú)法實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器的工業(yè)放大。(3) 乙炔加氫過(guò)程中，由于乙炔的聚合反應(yīng)會(huì)生成"綠油"，導(dǎo)致催化劑失活。催化劑失活問(wèn)題在高濃度乙炔加氫時(shí)更為突出。固定床由于不能進(jìn)行催化劑的在線更換或再生，在催化劑壽命較短時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間操作。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對(duì)高濃度乙炔加氫制乙烯過(guò)程對(duì)反應(yīng)器類型、換熱設(shè)計(jì)以及催化劑處 理等方面的要求，提供一種適用于高濃度乙炔加氫制乙烯的流化床工藝及裝置。本發(fā)明的上述目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 一種乙炔加氫制乙烯的流化床工藝，所 述工藝包含以下步驟(a) 在流化床反應(yīng)器內(nèi)加入乙炔選擇性加氫催化劑形成催化劑床層，并通入惰性氣體進(jìn)行 氣氛置換；(b) 加熱催化劑床層至100-300°C，同時(shí)在惰性氣體中加入還原氣使催化劑還原；(C)將乙炔和氫氣的氣體混合物從流化床反應(yīng)器底部經(jīng)氣體分布器通入流化床反應(yīng)器；(d) 在100 400°C的反應(yīng)溫度下乙炔選擇性加氫生成乙烯；(e) 在流化床反應(yīng)器筒體內(nèi)或流化床反應(yīng)器筒體外設(shè)置換熱構(gòu)件，將冷卻介質(zhì)通入流化床 反應(yīng)器的換熱構(gòu)件，移除反應(yīng)熱；(f) 反應(yīng)產(chǎn)物與未反應(yīng)的原料氣從流化床反應(yīng)器頂部流出，進(jìn)入分離工段進(jìn)行分離，得到 乙烯產(chǎn)品，未反應(yīng)的原料氣可與新鮮原料氣混合后重新進(jìn)入流化床反應(yīng)器進(jìn)行循環(huán)利 用。當(dāng)催化劑有明顯失活而導(dǎo)致反應(yīng)器連續(xù)操作時(shí)間較短時(shí)，可對(duì)催化劑進(jìn)行在線或離線的 再生處理。所述的催化劑再生過(guò)程包括將流化床反應(yīng)器內(nèi)部分失活的催化劑通過(guò)失活催化劑 導(dǎo)出管輸送到再生器，在再生器內(nèi)通入水蒸汽和/或空氣對(duì)失活催化劑進(jìn)行再生處理，以及將 再生后的催化劑由催化劑回料管送回流化床反應(yīng)器。通過(guò)催化劑再生處理，使流化床反應(yīng)器 內(nèi)的催化劑維持在一個(gè)穩(wěn)定的活性水平，從而實(shí)現(xiàn)流化床反應(yīng)器的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。所采用的催化劑為負(fù)載型催化劑，催化劑活性組分為Pd、 Pt、 Rh、 Ni、 Co、 Ir、 Au和 Ag中的一種或幾種的組合，優(yōu)選為Pd、 Pt和Ni中的一種或幾種組合，進(jìn)一步優(yōu)選為Pd; 將催化劑活性組分的無(wú)機(jī)鹽溶液通過(guò)浸漬法負(fù)載到載體上，負(fù)載量為20 5000ppm，優(yōu)選為 50 2000，更優(yōu)選為100 1000，進(jìn)一步優(yōu)選為200 500;載體為Al203、 Si02、 Ti02、 ZnO 和分子篩中的一種，優(yōu)選為a-Ab03;載體粒徑為20 200 |am，優(yōu)選為50 100 |am。還可以在所述的負(fù)載型催化劑中加入助劑，助劑為Cu、 Fe、 Mo、 Li和K中任一種金屬 的氧化物、氫氧化物或無(wú)機(jī)鹽，優(yōu)選為金屬的無(wú)機(jī)鹽類。通過(guò)加入助劑，可以提高催化劑的 活性、選擇性和穩(wěn)定性。流化床反應(yīng)器入口氣體中氫氣和乙炔的摩爾配比為1:1 8:1，優(yōu)選為1.25:1 4:1，進(jìn)一 步優(yōu)選為1.5:1 2.5 1。操作空速為1000 50000mL/(g-cat'h)，優(yōu)選為2000 30000 mL/(g-cat.h)，進(jìn)一步優(yōu)選為5000 20000 mL/(g-cat-h)。反應(yīng)溫度為100-400°C,優(yōu)選為150 320°C，進(jìn)一步優(yōu)選為200 280°C。反應(yīng)溫度的選 取與催化劑的活性溫度及選擇性相關(guān)。當(dāng)催化劑活性溫度較高時(shí)，采用的反應(yīng)溫度也較高； 反應(yīng)溫度增加時(shí)，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率增大，但溫度過(guò)高時(shí)會(huì)導(dǎo)致選擇性下降。還可以在流化床反應(yīng)器內(nèi)加入催化劑稀釋劑，以減小單位體積內(nèi)的放熱量，使反應(yīng)溫度 更容易控制，催化劑床層溫度更為均勻。稀釋劑為氧化鋁、硅膠和玻璃珠中的任一種或其組 合，稀釋劑與催化劑重量配比為0.1:1 40:1，優(yōu)選為0.5:1 20:1 ，進(jìn)一步優(yōu)選為2:1 10:1 。 所加入的稀釋劑與催化劑具有相近的流化性質(zhì)，以保證稀釋劑和催化劑在流化后均勻混合。為實(shí)現(xiàn)上述本發(fā)明的乙炔加氫制乙烯的流化床工藝，本發(fā)明提供了一種用于乙炔加氫制 乙烯的流化床裝置，該裝置包括流化床反應(yīng)器筒體l、位于流化床反應(yīng)器筒體底部的氣體入 口 2和氣體分布器3、位于流化床反應(yīng)器筒體上部的擴(kuò)大段5、位于擴(kuò)大段內(nèi)的旋風(fēng)分離器6、 位于擴(kuò)大段頂部的催化劑加料口 7和氣體出口 8;在流化床反應(yīng)器筒體內(nèi)或位于流化床反應(yīng) 器筒體外設(shè)置換熱構(gòu)件4。本發(fā)明的流化床裝置還可以通過(guò)在流化床反應(yīng)器筒體內(nèi)設(shè)置一塊或多塊級(jí)間多孔分布 板，將流化床反應(yīng)器筒體內(nèi)的催化劑床層分成至少兩段；所述級(jí)間多孔分布板的開(kāi)孔率為 0.1 30%，優(yōu)選為0.5 10%;在不同段之間設(shè)置催化劑內(nèi)溢流管20或/和催化劑外溢流管20a。為實(shí)現(xiàn)上述本發(fā)明的乙炔加氫制乙烯的流化床工藝，本發(fā)明提供了另一種用于乙炔加氫 制乙烯的流化床裝置，該裝置包括流化床反應(yīng)器筒體l，位于流化床反應(yīng)器筒體底部的反應(yīng) 氣入口2和氣體分布器3，位于流化床反應(yīng)器筒體上部的擴(kuò)大段5，位于擴(kuò)大段內(nèi)的旋風(fēng)分離 器6，位于擴(kuò)大段頂部的催化劑加料口 7和氣體出口 8，位于流化床反應(yīng)器筒體內(nèi)或位于流化 床反應(yīng)器筒體外設(shè)置的換熱構(gòu)件4，以及催化劑再生器9和氣提器18;所述的包含再生器筒 體12、位于筒體底部的再生氣入口 19、位于筒體上部的再生器擴(kuò)大段13、位于擴(kuò)大段內(nèi)部 的再生器旋風(fēng)分離器14、位于旋風(fēng)分離器頂端的再生器氣體出口 15;在氣提器底部設(shè)置有氣 提氣入口17;所述的流化床筒體與催化劑再生器通過(guò)失活催化劑出料管10連接，催化劑再 生器與氣提器通過(guò)再生催化劑出料管16連接，所述的氣提器與流化床反應(yīng)器通過(guò)再生催化劑 回料管11連接。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及技術(shù)效果-① 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)由高濃度乙炔大量制備乙烯， 進(jìn)一步拓展煤化工的技術(shù)路線。② 與固定床相比，本發(fā)明所采用的流化床撤熱能力顯著提高，能夠滿足高濃度乙炔加氫 的換熱要求。(D本發(fā)明的流化床工藝可實(shí)現(xiàn)催化劑更換或再生，從而實(shí)現(xiàn)流化床反應(yīng)器的長(zhǎng)周期操作， 大大提高過(guò)程效率和降低操作費(fèi)用。④本發(fā)明的技術(shù)方案采用較高的反應(yīng)溫度， 一方面使反應(yīng)溫差增加，換熱面積減小，換 熱方案在工程上更容易實(shí)現(xiàn)；另一方面還可以產(chǎn)生低壓或中壓蒸汽，使反應(yīng)熱得到利用，提 高了過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性?？傊景l(fā)明提供的技術(shù)方案具有反應(yīng)器撤熱能力好、催化劑床層溫度均勻、反應(yīng)轉(zhuǎn)化 率和選擇性高、催化劑可在線再生、反應(yīng)器連續(xù)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、適用于高濃度乙炔加氫、可副 產(chǎn)蒸汽等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明提供的一種實(shí)現(xiàn)流化床工藝的乙炔加氫制乙烯裝置的實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本發(fā)明提供的第二種實(shí)現(xiàn)流化床工藝的乙炔加氫制乙烯裝置的實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意 圖。圖3為本發(fā)明提供的又一種實(shí)現(xiàn)流化床工藝的乙炔加氫制乙烯裝置的實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意 圖。圖中1—流化床反應(yīng)器筒體；2 —反應(yīng)氣入口； 3—?dú)怏w分布器；4一換熱構(gòu)件；5 —反應(yīng)器擴(kuò)大 段；6 —反應(yīng)器旋風(fēng)分離器；7 —催化劑加料口； 8 —反應(yīng)器氣體出口； 9一催化劑再生器；10 一失活催化劑出料管；11—再生催化劑回料管；12 —再生器筒體；13 —再生器擴(kuò)大段；14一 再生器旋風(fēng)分離器；15 —再生器氣體出口； 16 —再生催化劑出料管；17 —?dú)馓釟馊肟冢? 18 — 氣提器；19一再生氣入口； 20 —催化劑內(nèi)溢流管；20a—催化劑外溢流管；21—級(jí)間多孔分布 板；21a —第一級(jí)間多孔分布板；21b —第二級(jí)間多孔分布板。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的乙炔加氫制乙烯的流化床工藝及裝置的具體實(shí)施方式
。在該實(shí)施例中，為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的乙炔加氫制乙烯的流化床工藝，本發(fā)明提供了一種用于 乙炔加氫制乙烯的流化床裝置，如圖1所示。該流化床裝置包括流化床反應(yīng)器筒體l、位于流化床反應(yīng)器筒體底部的反應(yīng)氣入口 2和氣體分布器3、位于流化床反應(yīng)器筒體上部的擴(kuò)大 段5、位于擴(kuò)大段內(nèi)的旋風(fēng)分離器6、位于擴(kuò)大段頂部的催化劑加料口 7和氣體出口 8;在流 化床反應(yīng)器筒體內(nèi)或位于流化床反應(yīng)器筒體外設(shè)置換熱構(gòu)件4。氣體分布器用于使氣體在流 化床反應(yīng)器截面上按一定的方式進(jìn)行分布，優(yōu)選為在截面上均勻分布。氣體分布器可以為微 孔板型、多孔板型、泡罩型、多管型、燒結(jié)管型分布器，優(yōu)選為泡罩型、多管型和燒結(jié)管型 分布器。換熱構(gòu)件用于將反應(yīng)熱移出流化床反應(yīng)器，以控制催化劑床層溫度。催化劑筒體用 于盛裝催化劑。當(dāng)流化床反應(yīng)器操作在鼓泡床或湍動(dòng)床區(qū)域，在筒體下部形成催化劑的密相 區(qū)域，筒體上部形成催化劑的稀相區(qū)域。位于筒體上部的擴(kuò)大段對(duì)氣固兩相進(jìn)行初步分離； 被初步分離后的氣固混合物再通過(guò)旋風(fēng)分離器進(jìn)行進(jìn)一步的氣固分離。旋風(fēng)分離器的料腿插入流化床的密相區(qū)域，分離出的固體顆粒從旋風(fēng)分離器的料腿回流到流化床反應(yīng)器筒體內(nèi)， 分離出的氣體從流化床反應(yīng)器流出后進(jìn)入后面的分離工段。根據(jù)氣固分離的實(shí)際需要，旋風(fēng) 分離器可以為一級(jí)，也可以為多級(jí)串聯(lián)。利用此流化床裝置由乙炔選擇性加氫制乙烯的工藝包含以下步驟(a) 由催化劑加料口 7向流化床反應(yīng)器筒體1中加入催化劑，優(yōu)選還加入稀釋劑，形成催化劑床層。由反應(yīng)氣入口2經(jīng)氣體分布器3向流化床反應(yīng)器內(nèi)通入惰性氣體，進(jìn)行流化床反 應(yīng)器氣氛置換并使顆粒床層流化，實(shí)現(xiàn)催化劑和稀釋劑的均勻混合。所述惰性氣體可以為氮 氣、甲垸等，優(yōu)選為氮?dú)狻?b) 在流化床反應(yīng)器內(nèi)或流化床反應(yīng)器外設(shè)置換熱構(gòu)件。向換熱構(gòu)件4中通入加熱介質(zhì)， 優(yōu)選為水蒸汽，使催化劑床層升溫。升溫過(guò)程中，在惰性氣體中加入還原氣，還原氣優(yōu)選為 H2，使催化劑逐漸還原。還原氣在混合氣中的摩爾含量為0.1 10%，優(yōu)選為0.5 5%。還原 過(guò)程中溫度逐漸提高至最終還原溫度，升溫速度為5-50。C/hr,最終還原溫度為100 400DC， 優(yōu)選為150 320°C，進(jìn)一步優(yōu)選為200 280°C。水蒸氣溫度低于所需加熱溫度時(shí)，在原料 氣進(jìn)料管上另外設(shè)置開(kāi)工電加熱器，用于在水蒸氣加熱基礎(chǔ)上進(jìn)一步升溫。也可以不向換熱 構(gòu)件4中通入加熱介質(zhì)，而只通過(guò)設(shè)置在原料氣進(jìn)料管上的開(kāi)工電加熱器加熱反應(yīng)氣體使催 化劑床層升溫。(c) 催化劑升溫還原結(jié)束后，將乙炔和氫氣的氣體混合物從流化床反應(yīng)器底部反應(yīng)氣入口 2經(jīng)氣體分布器3通入流化床反應(yīng)器，使催化劑床層處于流化狀態(tài)。(d) 控制反應(yīng)溫度為100 400°C，在此反應(yīng)溫度下乙炔和氫氣在催化劑上發(fā)生加氫反應(yīng) 生成乙烯，同時(shí)生成少量的乙烷、異丁烯和1，3-丁二烯等副產(chǎn)物。反應(yīng)溫度優(yōu)選為150 320°C， 進(jìn)一步優(yōu)選為200 280°C。(e) 在反應(yīng)過(guò)程中，將冷卻介質(zhì)通入流化床反應(yīng)器的換熱構(gòu)件4，移除反應(yīng)熱；冷卻介質(zhì) 可以為水或油，優(yōu)選為水。采用水作為冷卻介質(zhì)時(shí)，水在換熱構(gòu)件內(nèi)氣化為水蒸汽，以蒸發(fā) 潛熱的形式將反應(yīng)熱帶出流化床反應(yīng)器。(f) 反應(yīng)產(chǎn)物與未反應(yīng)的原料氣從流化床反應(yīng)器頂部氣體出口 8流出，進(jìn)入分離工段進(jìn)行 分離，得到乙烯產(chǎn)品；未反應(yīng)的原料氣一部分進(jìn)行馳放以維持流化床反應(yīng)器內(nèi)惰性組分的濃 度，其余部分與新鮮原料氣混合后重新進(jìn)入流化床反應(yīng)器進(jìn)行循環(huán)利用。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，所述的流化床反應(yīng)器筒體內(nèi)設(shè)置一塊或多塊級(jí)間多孔分 布板(21)，將流化床反應(yīng)器筒體內(nèi)的催化劑床層分成至少兩級(jí)，如圖2所示。所述級(jí)間多孔 分布板的開(kāi)孔率為0.1 30%，優(yōu)選為0.5 10%;在不同級(jí)之間設(shè)置催化劑內(nèi)溢流管20或/ 和催化劑外溢流管20a。與單級(jí)流化床裝置相比，多段流化床裝置能夠有效降低氣相的軸向 返混，有利于減少乙烯加氫生成乙垸以及乙炔聚合的副反應(yīng)，顯著提高乙炔加氫反應(yīng)的轉(zhuǎn)化 率和選擇性。以下是一組典型的實(shí)驗(yàn)結(jié)果當(dāng)采用單級(jí)反應(yīng)器時(shí)，反應(yīng)溫度為250°C時(shí)乙炔的選擇性接近100%，乙烯的選擇性約為82%，乙垸的選擇性約為4%，異丁烯和l,3-丁二烯 的選擇性約為8%;在相同的反應(yīng)溫度下，采用兩級(jí)反應(yīng)器時(shí)乙炔的選擇性接近100%，乙烯 的選擇性為86%，乙烷的選擇性為2%,異丁烯和1,3-丁二烯的選擇性為8%。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，所提供的流化床裝置除包含上述的單級(jí)或多級(jí)流化床反 應(yīng)器外，還包括催化劑再生器9和用于輸送催化劑的氣提器18，如圖3所示。所述的催化劑 再生器包括再生器筒體12、位于筒體底部的再生氣入口 19、位于筒體上部的再生器擴(kuò)大段 13、位于擴(kuò)大段內(nèi)部的再生器旋風(fēng)分離器14、位于旋風(fēng)分離器頂端的再生器氣體出口 15;所 述催化劑氣提器包括氣提器筒體、氣提氣入口 17;該流化床裝置還包括連接流化床反應(yīng)器與 再生器的失活催化劑出料管10、連接該氣提器與再生器的再生催化劑出料管16、連接氣提器 反應(yīng)器的再生催化劑回料管11，還可以包括設(shè)置在失活催化劑出料管上的用于調(diào)節(jié)催化劑流 量的氣力流動(dòng)閥或機(jī)械閥。流化床反應(yīng)器、再生器和氣提器及其連接管路和閥門等組成完整 的反應(yīng)-再生系統(tǒng)。利用該流化床裝置的乙炔加氫工藝還包括對(duì)催化劑進(jìn)行在線或離線的再生 處理，使流化床反應(yīng)器內(nèi)的催化劑維持在一個(gè)穩(wěn)定的活性水平，從而實(shí)現(xiàn)流化床反應(yīng)器長(zhǎng)時(shí) 間運(yùn)行。所述的催化劑再生過(guò)程包括將流化床反應(yīng)器內(nèi)部分失活的催化劑通過(guò)失活催化劑導(dǎo) 出管10輸送到再生器9，從再生氣入口 19向再生器內(nèi)通入水蒸汽和/或空氣對(duì)失活催化劑進(jìn) 行再生處理，并將再生后的催化劑由再生催化劑出料管16輸送到氣提器18，由氣提氣入口 17通入氣提氣將再生催化劑由再生催化劑回料管11輸送回流化床反應(yīng)器。本發(fā)明不局限于以上的具體實(shí)施方式
。例如，原料氣可以為純乙炔和氫氣，也可以含有 其他組分，如可以采用天然氣非催化劑部分氧化的產(chǎn)品混合物，該混合物中包含氫氣、 一氧 化碳、二氧化碳、乙炔、乙烯。
權(quán)利要求
1.一種乙炔加氫制乙烯的流化床工藝，其特征在于所述工藝包括以下步驟(a)在流化床反應(yīng)器內(nèi)加入乙炔選擇性加氫催化劑形成催化劑床層，并通入惰性氣體進(jìn)行氣氛置換；(b)加熱催化劑床層至100～300℃，同時(shí)在惰性氣體中加入還原氣使催化劑還原；(c)將乙炔和氫氣作為原料氣從流化床反應(yīng)器底部經(jīng)氣體分布器通入流化床反應(yīng)器；(d)在100～400℃的反應(yīng)溫度下乙炔選擇性加氫生成乙烯；(e)在流化床反應(yīng)器筒體內(nèi)或流化床反應(yīng)器筒體外設(shè)置換熱構(gòu)件，將冷卻介質(zhì)通入換熱構(gòu)件，移除反應(yīng)熱；(f)反應(yīng)產(chǎn)物與未反應(yīng)的原料氣從流化床反應(yīng)器頂部流出，進(jìn)入分離工段進(jìn)行分離，得到乙烯產(chǎn)品，未反應(yīng)的原料氣與新鮮原料氣混合后重新進(jìn)入流化床反應(yīng)器進(jìn)行循環(huán)利用。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述一種乙炔加氫制乙烯的流化床工藝，其特征在于，所述的流化床 工藝還包括對(duì)催化劑進(jìn)行再生處理；所述的催化劑再生過(guò)程包括將流化床反應(yīng)器內(nèi)部分失活 的催化劑通過(guò)失活催化劑導(dǎo)出管輸送到再生器，在再生器內(nèi)通入水蒸汽和/或空氣對(duì)失活催化 劑進(jìn)行再生處理，以及將再生后的催化劑由催化劑回料管送回流化床反應(yīng)器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種乙炔加氫制乙烯的流化床工藝，其特征在于，所述的催化 劑為負(fù)載型催化劑；其中催化劑活性組分為Pd、 Pt、 Rh、 Ni、 Co、 Ir、 Au和Ag中的一種或 幾種的組合，負(fù)載量為20 5000 ppm;催化劑載體為A1203、 Si02、 Ti02、 ZnO和分子篩中 的一種，粒徑為20 200 |am。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種乙炔加氫制乙烯的流化床工藝，其特征在于，在所述的負(fù) 載型催化劑中加入助劑，助劑為Cu、 Fe、 Mo、 Li和K中任一種金屬的氧化物、氫氧化物或 無(wú)機(jī)鹽。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述一種乙炔加氫制乙烯的流化床工藝，其特征在于，原料氣中氫氣 和乙炔的摩爾配比為1:1 8:1，操作空速為1000 50000 mL/(g-cat.h)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種乙炔加氫制乙烯的流化床工藝，其特征在于，在流化床反 應(yīng)器內(nèi)還加入催化劑稀釋劑，稀釋劑與催化劑重量配比為0丄1 40:1，稀釋劑為氧化鋁、硅 膠和玻璃珠中的任一種或幾種的組合。
7. —種實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1所述流化床工藝的乙炔加氫制乙烯的流化床裝置，其特征在于 該裝置包括流化床反應(yīng)器筒體(1)，位于流化床反應(yīng)器底部的反應(yīng)氣入口 (2)和氣體分布器(3)，位于流化床反應(yīng)器筒體上部的擴(kuò)大段(5)，位于擴(kuò)大段內(nèi)的旋風(fēng)分離器(6)，以及位 于擴(kuò)大段頂部的催化劑加料口 (7)和氣體出口 (8);在流化床反應(yīng)器筒體內(nèi)或位于流化床反 應(yīng)器筒體外設(shè)置換熱構(gòu)件(4)。
8. 按照權(quán)利要求7所述的流化床工藝的乙炔加氫制乙烯的流化床裝置，其特征在于所 述的流化床反應(yīng)器筒體內(nèi)設(shè)置一塊或多塊級(jí)間多孔分布板(21)，將流化床反應(yīng)器筒體內(nèi)的催 化劑床層分成至少兩級(jí)；所述級(jí)間多孔分布板的開(kāi)孔率為0.1 30%;在不同級(jí)之間設(shè)置催化劑外溢流管(20)或/和催化劑內(nèi)溢流管(20a)。
9. 一種實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求2所述流化床工藝的乙炔加氫制乙烯的流化床裝置，其特征在于該裝置包括流化床反應(yīng)器筒體(1)，位于流化床反應(yīng)器筒體底部的反應(yīng)氣入口 (2)和氣體分 布器(3)，位于流化床反應(yīng)器筒體上部的擴(kuò)大段(5)，位于擴(kuò)大段內(nèi)的旋風(fēng)分離器(6)，位 于擴(kuò)大段頂部的催化劑加料口 (7)和氣體出口 (8)，位于流化床反應(yīng)器筒體內(nèi)或位于流化床 反應(yīng)器筒體外設(shè)置的換熱構(gòu)件(4)，以及催化劑再生器(9)和氣提器(18);所述的催化劑 再生器包括再生器筒體(12)、位于再生器筒體底部的再生氣入口 (19)、位于再生器筒體上 部的再生器擴(kuò)大段(13)、位于擴(kuò)大段內(nèi)部的再生器旋風(fēng)分離器(14)、位于旋風(fēng)分離器頂端 的再生器氣體出口 (15)以及用于輸送催化劑的氣提器(18);所述的流化床反應(yīng)器筒體通過(guò) 失活催化劑出料管(10)與催化劑再生器連接，催化劑再生器與氣提器通過(guò)再生催化劑出料 管(16)連接，所述的氣提器與流化床反應(yīng)器筒體通過(guò)再生催化劑回料管(11)連接。
10. 按照權(quán)利要求9所述的流化床工藝的乙炔加氫制乙烯的流化床裝置，其特征在于 所述的流化床反應(yīng)器筒體內(nèi)設(shè)置一塊或多塊級(jí)間多孔分布板(21)，將流化床反應(yīng)器筒體內(nèi)的催化劑床層分成至少兩段；所述級(jí)間多孔分布板的開(kāi)孔率為0.1 30%;在不同段之間設(shè)置催化劑外溢流管(20)或/和催化劑內(nèi)溢流管(20a)。
全文摘要
一種乙炔加氫制乙烯的流化床工藝及裝置，屬于化工技術(shù)及設(shè)備領(lǐng)域。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；根據(jù)催化劑壽命可選擇地包含催化劑再生。所述流化床裝置包括反應(yīng)器筒體及擴(kuò)大段、氣體入口、氣體分布器、換熱構(gòu)件、旋風(fēng)分離器、催化劑加料口和氣體出口，可選擇性地包括催化劑再生器和氣提器，可將反應(yīng)器分成至少兩級(jí)。本發(fā)明技術(shù)具有撤熱能力好、床層溫度均勻、催化劑可在線再生、轉(zhuǎn)化率和選擇性高、反應(yīng)器連續(xù)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、適用于高濃度乙炔加氫等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C07C5/00GK101402541SQ20081022705
公開(kāi)日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2008年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月21日
發(fā)明者王金福, 王鐵峰, 飛 魏 申請(qǐng)人:清華大學(xué)