[发明专利]一种制乙烯的系统和方法

说明书

技术领域

本发明属于石油化学工业领域，尤其涉及一种制乙烯的系统和方法。

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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种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。

本发明首先提出了一种制乙烯的系统，包括依序设置的混合提压单元、催化剂保护单元、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；

所述催化剂保护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；所述催化剂保护单元包括列管式催化剂保护器，所述列管式催化剂保护器中装填有保护剂，所述保护剂用于脱除粗乙炔气中的杂质；

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，所述催化剂保护单元包括原料气换热器、温控装置和所述列管式催化剂保护器。

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。

所述列管式催化剂保护器设有原料气入口、所述净化气出口、换热介质入口、换热介质出口、再生剂入口和再生剂出口，所述原料气入口和所述换热器气体出口相连；所述列管式催化剂保护器内部包含列管，所述列管内装填有所述保护剂及其载体，所述列管外为换热介质；所述列管式催化剂保护器能够通过除去反应原料气的杂质得到净化气，从而保护催化剂。

所述温控装置与所述换热介质入口、所述换热介质出口均相连，所述温控装置能够利用所述换热介质控制所述保护剂的温度。

优选地，所述列管式催化剂保护器为两个或者两个以上。

具体地，所述混合提压单元包括前缓冲罐、往复式压缩机、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、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；

所述混合提压单元用于对原料气进行混合压缩。

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催化剂保护单元，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，当所述列管式催化剂保护器不止一个时，将多个所述列管式催化剂保护器以并联或串联方式使用，或者轮流使用。