[发明专利]一种高丁二烯含量C4物流的选择加氢工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种高丁二烯含量C4物流的选择加氢工艺，属于石油化工领域。

技术背景

1-丁烯是一种化学性质比较活泼的烯烃，其主要用途是作为线性低密度聚乙烯(LLDPE)的共聚单体，也用于生产聚丁烯、聚丁烯酯、庚烯和辛烯等支链或直链烯烃、仲丁醇、甲乙酮、顺酐、环氧丁烷、醋酸、营养药以及农药等的原料。特别是自70年代LLDPE工业化技术开发成功以来，随着LLDPE工业生产的蓬勃发展，国内外对1-丁烯的需求与日俱增，已成为发展最快的化工产品之一。

石油烃裂解制乙烯装置副产大量的混合碳四，裂解混合碳四中含有40-60wt％左右的1，3-丁二烯，0.5-2.0wt％的乙烯基乙炔(VA)和乙基乙炔(EA)，其余组分为丁烷、丁烯和少量的1，2-丁二烯、碳三和碳五。通常这部分1，3-丁二烯通过抽提等方法从碳四中分离出来。某些乙烯生产装置，特别是中小型规模的乙烯装置，下游没有配套的合成橡胶装置时，不需要1，3-丁二烯却需要大量的高纯度1-丁烯。所以针对不需要1，3-丁二烯而需要大量1-丁烯产品的工厂，建设1，3-丁二烯抽提装置并不经济，而通过选择加氢将裂解碳四中的1，3-丁二烯转变为1-丁烯是合理利用这部分碳四资源的经济的工艺路线。

工业上通过二段溶剂萃取精馏和一段直接精馏的工艺对裂解混合碳四进行精制得到丁二烯产品。分离出来的炔烃除含有20-40wt％的VA和EA外，还含有10-20wt％的1，3-丁二烯，这股物料就是所谓的高炔C4，在工业生产中，出于安全因素的考虑，通常用碳四馏份稀释后做火炬处理，造成资源浪费和环境污染。通过选择加氢的方法，可将该股物料中的碳四炔烃和丁二烯加氢生成丁烯和少量的丁烷，进一步可制的1-丁烯等产品。

利用选择加氢催化剂通过加氢反应将C4物流中的丁二烯和炔烃转化为丁烯和少量的丁烷。C4物流中的丁二烯和炔烃在选择性加氢催化剂和氢气的存在下进行反应，该加氢反应为放热反应，反应过程中放出大量的热，导致反应温度急升，另外，C4物流中丁二烯和炔烃等物质极不稳定，在催化剂上还会进行聚合反应，从而导致催化剂堵塞和失活，加氢反应放热引起反应温度的提高，反应温度的提升又会进一步加快聚合物沉积的速度，这种丁二烯和炔烃选择加氢工艺操作不仅极不安全而且催化剂的寿命很短。如果C4物流中炔烃和丁二烯浓度更高，后果将会更严重。因此，研制选择加氢催化剂固然极其重要，但是选择合适的选择加氢工艺更为重要。

传统的选择加氢制丁烯工艺流程见附图2。将来自烃类裂解装置的高丁二烯或/和来自丁二烯抽提装置的高炔烃C4物流2和氢气1以及循环物流4进入一段或几段串联的反应器I，使其中的丁二烯和炔烃加氢生成丁烯和少量的丁烷，如采用几段串联的反应器，则须在各反应器段间设置冷却器并配入适量的氢气。加氢后的物流3送入汽液分离罐II，汽液分离罐液体物流的一部分物流4通过泵循环回第一段/前几段反应器I的入口用于对高丁二烯碳四2的稀释，另一部分物流5即为加氢产品，可用于生产丁烯产品。汽液分离罐出的不凝气相物流6去回收系统。该工艺的缺点是用加氢产品作为循环物料来稀释高丁二烯碳四，不仅使物料处理量增大，造成催化剂用量的增加和操作费用的增加，而且会因为加氢产品的再次加氢造成丁烯的损失，还会使更多的1-丁烯异构生成2-丁烯，造成1-丁烯的选择性下降。

专利CN1045950C发明一种选择性加氢工艺，提出一种延长催化剂有效装料的操作时间，将催化剂分配在同一反应器中的多个床层中，使床层陆续投入使用，当催化剂在操作过程中的表现或活性不适宜获得符合有关规定的产品时，就在顶端补充新的催化剂床层。该选择性加氢工艺不仅工艺复杂，操作难度高，投资更大。

专利CN1872819A提供了一种逆流式选择性加氢方法，混合C4烃类原料和氢气分别从逆流反应器的上部和下部经分配器进入塔内，向下流动的烃类馏分与向上流动的氢气在催化剂表面逆流接触，在压力为0.1-3.0MPa，反应温度为40-100℃、体积空速1-20h^-1的条件下反应，同时，混合C4中的轻质气体在氢气的气提作用下进入气相，和未反应的氢气一起从反应器顶部流出；精制后的混合C4产品从反应器底部流出。该专利所指的混合C4烃类原料为来自MTBE装置的C4混合物。

发明内容

本发明为了减少甚至避免现有技术的工艺所涉及的缺点和问题，提供一种改进的含高丁二烯的C4物流选择性加氢除去丁二烯和炔烃工艺。