一种乙炔选择性加氢制乙烯的装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种乙炔选择性加氢制乙烯的装置，包括壳体、位于所述壳体上的气体进口、气体出口、液体进口、液体出口以及壳体内的气液分离器，还包括：壳体内的附着有催化剂的填料；所述气体进口位于所述附着有催化剂的填料之下，所述液体进口位于所述附着有催化剂的填料之上；所述气体出口位于所述液体进口之上，所述气液分离器位于所述气体出口和液体进口之间。本发明提供的反应装置具有催化剂分布均匀，催化剂床层温度均匀，反应转化率和选择性高的优点，可减轻催化床层的堵塞，延长催化剂的寿命；本发明的反应装置还具有撤热能力好的优点，可使反应器连续长时间运行，适用于高浓度乙炔加氢反应。
【专利说明】
一种乙炔选择性加氢制乙烯的装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种乙炔选择性加氢制乙烯的反应装置，属于化工设备装置领域。
【背景技术】
[0002]低浓度乙炔气固相催化加氢技术在石油工业中已非常成熟，主要用于乙烯中去除乙炔杂质但由于乙炔活性高，加氢反应放热量大，即使是裂解气中存在少量乙炔，传统的气固相固定床加氢反应器仍存在着绿油生成量大、催化剂循环周期短、反应器易“飞温”等严重问题。因此传统的气固相固定床催化加氢工艺并不适合高浓度的乙炔选择性加氢制乙烯;浆态床反应器虽然克服了固定床飞温的缺陷，但仍普遍存在气液固均匀混合困难、操作弹性小、催化剂颗粒易沉积、气体分布器易堵塞及液相溶剂用量大等缺陷。滴流床是由催化剂粒子填充的反应器，气体与液体并流向下流动床层压降小不易液泛，但滴流床存在着径向传热较差、易产生沟流、短路及催化剂不完全润湿，从而使操作情况变坏。
【发明内容】
[0003](一)要解决的技术问题
[0004]针对现有技术中的乙炔选择性加氢制乙烯的装置存在催化剂颗粒易沉积，不能及时散热的缺陷，本发明提供一种将催化剂附着于填料上的新型乙炔选择性加氢制乙烯的装置。
[0005](二)技术方案
[0006]本发明所述的装置，包括:壳体、位于所述壳体上的气体进口、气体出口、液体进口、液体出口以及壳体内的气液分离器，还包括:壳体内的附着有催化剂的填料；
[0007]所述气体进口位于所述附着有催化剂的填料之下，所述液体进口位于所述附着有催化剂的填料之上；
[0008]所述气体出口位于所述液体进口之上，所述气液分离器位于所述气体出口和液体进口之间。
[0009]本发明所述的装置，所述附着有催化剂的填料中填料为具有规整孔状结构的高比表面积的金属丝网，
[0010]优选的，所述填料为比表面积650?750m2/m3，孔隙率90?95%的阳极氧化铝波纹丝网。
[0011]进一步优选，填料为比表面积700m2/m3，孔隙率93%的阳极氧化铝波纹丝网。
[0012]所述的填料规整的填装在壳体内，在填料和塔体壁之间加塞填充物使之无缝隙。
[0013]本发明所述的装置，所述附着有催化剂的填料中催化剂的活性成分为Pd、Mo、Au、和Co中的一种或几种的组合，助剂为Ag、Zn、In和Mg中的一种或多种。
[0014]将所述催化剂活性组分和所述助剂通过化学镀的方法还原成金属而沉积在阳极氧化铝表面。
[0015]本发明所述的装置，所述气液分离器为碰撞式气液分离器、金属丝网的过滤式气液分离器、旋流式气液分离器或组合式多级气液分离器。
[0016]本发明所述的装置，还包括位于所述液体进口和附着有催化剂的填料之间的液体分布器，位于所述附着有催化剂的填料和气体进口之间的气体分布器。
[0017]本发明所述的装置，所述液体分布器为槽式液体分布器;所述液体分布器与所述壳体的内壁之间没有缝隙。
[0018]本发明所述的装置，所述气体分布器包括位于同一水平面的多根同心管、位于所述同心管上的多个开口朝下的气体喷嘴和与所述同心管相连的气体上升管；
[0019]所述同心管之间通过管道相连，所述气体上升管的另一端与气体进口相连；
[0020]还包括两根相互垂直的支撑横梁，该支撑横梁对所述同心管提供支撑，支撑横梁两端固定在反应装置壁上。
[0021 ]本发明所述的装置，还包括位于所述液体进口下方和液体分布器之间的液位自动控制器，所述液位自动控制器包括液位测量装置、自动进气阀和自动出气阀;通过控制液体分布板上方的压力来保持液体分布板上的液位恒定。
[0022]本发明所述的装置，在所述附着有催化剂的填料和气体分布器之间设有填料支撑器。
[0023]本发明所述的乙炔选择性加氢制乙烯的反应装置，其结构优选为:
[0024]包括壳体，和壳体的外侧从下往上依次设置的液体出口，气体进口，液位自动控制器，液体进口，气体出口；
[0025]所述壳体的内部从下往上依次设有，气体分布器，填料支撑器，附着有催化剂的填料，液体分布器，气液分离器；
[0026]所述气体分布器位于所述气体进口之上，所述液体分布器位于所述液位自动控制器之下，所述气液体分离器位于所述液体进口和所述气体出口之间。
[0027]所述填料为比表面积700m2/m3，孔隙率93%的阳极氧化铝波纹丝网；催化剂的活性成分为Pd、Mo、Au、和Co中的一种或几种的组合，助剂为Ag、Zn、In和Mg中的一种或多种；
[0028]所述液体分布器为槽式液体分布器。
[0029]所述气体分布器包括位于同一水平面的多根同心管、位于所述同心管上的多个开口朝下的气体喷嘴和与所述同心管相连的气体上升管；
[0030]所述同心管之间通过管道相连，所述气体上升管的另一端与气体进口相连。
[0031 ]本发明所述的装置，所述液位自动控制器包括液位测量装置、自动进气阀和自动出气阀;通过控制液体分布板上方的压力来保持液体分布板上的液位恒定。
[0032 ]本发明所述的装置，所述气液分离器是碰撞式气液分离器。
[0033]本发明的另一目的是保护本发明所述的装置在制备乙烯方面的应用。
[0034]在应用的过程中，反应装置反应压力为常压或0.1?2MPa;原料气可以为纯乙炔和氢气，也可以是含有氢气、一氧化碳、二氧化碳、乙烷、乙炔、乙烯的混合物;该反应装置可以用于高浓度乙炔加氢制乙烯，也可以用于石油或烃类裂解制乙烯过程中乙炔的脱除。
[0035]运用本发明所述的装置进行纯乙炔选择性加氢制乙烯的方法，包括如下步骤:
[0036]I)将所述壳体内的温度预热到110?190°C，通入氢气和乙炔按体积比3:1?6:1混合气，在催化剂的催化下进行反应；
[0037]2)反应的过程中通入液体进行降温，控制所述壳体内的反应温度为150?180°C，压力为I.2?1.8Mpa。
[0038]本发明所述的装置具有如下有益效果:
[0039]I)本发明所述的装置中，催化剂均匀地附着于填料的表面，无沉淀产生，可充分地起到催化作用;反应过程中不会造成催化床层局部热点，催化剂床层温度均匀，避免绿油的产生，提高催化剂的稳定性。
[0040]2)采用填料型催化剂使反应和分离在一个设备内完成，投资少、操作费用降低、借助填料的分离作用，提高了乙炔转化率和乙烯选择性，减轻催化床层的堵塞，延长催化剂的寿命O
[0041]3)本发明所述的填料选择形状规整的金属材料，金属材料具有良好的导热性，可将反应过程中产生的热量及时传导，而且易加工成各种形状、具有良好的抗震动性能、高机械强度;将其做成规整的形状，可有效解决装填难题，还可得到较高的床层空隙率，有利于气液的均勾分布。
[0042]4)气体分布器可使反应气与催化剂充分接触，液体分布器可提高液体的撤热能力，快速移出乙炔选择性加氢生成乙烯产生的热，降低反应床层的温度，抑制副反应的发生，提高乙炔的转化率、乙烯的选择性，降低生成绿油的含量；同时液相溶剂不断冲刷催化剂的表面，将催化剂上的绿油溶解下来，延长催化剂的寿命。
[0043]5)液位自动控制装置通过调整液体分布板上方的压力来维持液体分布板上液面的恒定，保证液相溶剂顺利流入填料表面。
[0044]总之，本发明提供的反应装置具有催化剂分布均匀，催化剂床层温度均匀，反应转化率和选择性高的优点，可减轻催化床层的堵塞，延长催化剂的寿命;本发明的反应装置还具有反应器撤热能力好的优点，可使反应器连续长时间运行，适用于高浓度乙炔加氢反应。
【附图说明】
[0045]图1为本发明所述的乙炔加氢制乙烯反应的装置结构示意图；
[0046]图中:1.壳体、2.气体进口、3.气体分布器、4.液体出口、5.填料支撑装置、6.填料、
7.液体分布器、8.液体进口、9.液位自动控制装置、10.气液分离器、11.气体出口。
【具体实施方式】
[0047]以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0048]实施例1
[0049]本实施例涉及本发明所述的乙炔选择性加氢制乙烯的反应装置，包括:
[0050]壳体1、位于所述壳体上的气体进口2、气体出口 11、液体进口 8、液体出口 4以及壳体内的气液分离器10，
[0051 ]还包括:壳体内的附着有催化剂的填料6;
[0052]所述气体进口2位于所述附着有催化剂的填料6之下，所述液体进口8位于所述附着有催化剂的填料6之上，所述液体出口位于壳体的底部；
[0053]所述气体出口 11位于所述液体进口 8之上，所述气液分离器10位于所述气体出口11和液体进口之间8。
[0054]实施例2
[0055]同实施例1相比，其区别在于，还包括位于所述液体进口8和附着有催化剂的填料6之间液体分布器7，位于所述填料支撑器5和气体进口 2之间的气体分布器3。
[0056]所述液体分布器为槽式液体分布器；
[0057]所述气体分布器包括位于同一水平面的多根同心管、位于所述同心管上的多个开口朝下的气体喷嘴和与所述同心管相连的气体上升管；
[0058]所述同心管之间通过管道相连，所述气体上升管的另一端与所述气体进口相连。
[0059]实施例3
[0060]本实施例涉及本发明所述的乙炔选择性加氢制乙烯的反应装置，其结构示意图如图1，
[0061 ]反应装置的壳体I上，从下往上依次设有液体出口 4，气体进口 2，液位自动控制装置9，液体进口 8，气体出口 11;
[0062]所述壳体的内部从下到上依次设有，气体分布器3，填料支撑器5，附着有催化剂的填料6，液体分布器7，气流液分离器10;
[0063]所述气体分布器3位于所述气体进口 2之上，所述液体分布器7位于所述液位自动控制装置9之下，所述气液体分离器10位于所述液位液体进口 8和所述气体出口 11之间。
[0064]本装置中，所述填料为比表面积700m2/m3，孔隙率93%的阳极氧化铝波纹丝网；所述催化剂活性成分为Pd，助剂为Ag;
[0065]本装置中，所述液体分布器7为槽式液体分布器，包括主槽和分槽，所述分槽位于所述主槽的下方，所述主槽上设有倒梯形溢流孔，分槽上设有长方形溢流孔，分槽的槽底开有泪孔两个。
[0066]所述气体分布器包括位于同一水平面的多根同心管、位于所述同心管上的多个开口朝下的气体喷嘴和与所述同心管相连的气体上升管；
[0067]所述同心管之间通过管道相连，所述气体上升管的另一端与气体进口相连；
[0068]还包括两根相互垂直的支撑横梁，该支撑横梁对所述同心管提供支撑，支撑横梁两端固定在反应装置壁上。
[0069]本装置中，所述液位自动控制器9包括液位测量装置、自动进气阀和自动出气阀；通过控制液体分布板上方的压力来保持液体分布板上的液位恒定；
[0070]本装置中，所述气液分离器10是碰撞式气液分离器。
[0071 ] 实施例4
[0072]实施例3所述的乙炔选择性加氢的反应装置，其操作方法包括如下步骤:
[0073]I)热的液相溶剂从反应装置顶部进入，通过液体分布器7流到填料6表面，将反应装置预热；
[0074]2)氢气和乙炔的混合气体从气体进口 2进入，经过气体分布器3对进入的气体进行分配，从而使气体能够均匀进入反应装置内；
[0075]3)进入反应塔中的气体在催化剂的作用下反应生成乙烯，液相溶剂从反应装置顶部进入液体分布器7流到填料6表面，带走反应热，使反应处于恒温状态;在反应过程中，液位自动控制装置通过控制液体分布板上放的压力来保持液体分布板上的液位恒定；
[0076]4)反应生成的乙烯向上运动，在顶部距离碰撞式气液分离器10的气体进口有一定的气液分离空间，在气流进入碰撞式气液分离器10后，气流中夹带的液相溶剂落回反应装置内，气体从反应器顶部气体出口 11出反应装置。
[0077]实施例5
[0078]本实施例涉及应用本发明所述的装置，通过纯乙炔和氢气制备乙烯的方法，包括如下步骤:
[0079]I)热的液相溶剂从液体进口通入，通过液体分布器流到填料表面，将反应装置预热到反应温度150 °C;
[0080]2)氢气和乙炔按体积比5:1混合气体从气体进口进入，经过气体分布器3对进入的气体进行分配，分布器压降不高于0.02MPa，从而使气体能够均匀进入反应装置内；
[0081]3)进入反应塔中的气体在催化剂的作用下反应生成乙烯，液相溶剂从反应装置顶部进入液体分布器流到填料表面，带走反应热，使反应处于恒温状态，反应温度控制在170°C，操作压力为1.5MPa;在反应过程中，液位自动控制装置通过控制液体分布板上放的压力来保持液体分布板上的液位恒定；
[0082]4)反应生成的乙烯向上运动，在顶部距离碰撞式气液分离器的气体进口有一定的气液分离空间，在气流进入碰撞式气液分离器后，气流中夹带的液相溶剂落回反应装置内，气体从反应器顶部气体出口出反应装置。
[0083]填料型催化剂的规格为比表面积700m2/m3，填料孔隙率93%。
[0084]使用本发明所述的装置，连续运行三个月，反应床层的温度控制稳定;液位自动控制装置操作稳定;液相溶剂换热系统设计合理，反应的温度出现波动时调节方便；内置碰撞式气液分离装置效果好，分离完成后的气流中液含量小于1%，乙炔的转化率保持在100%，乙烯的选择性不低于85%。
[0085]实施例6
[0086]同实施例5中的反应装置相比，其区别在于，气液分离器选择过滤式气液分离器，由金属烧结滤芯构成，置于反应装置的顶部，采用的滤芯材质为316ss，尺寸Φ 50 X 800，规格为3μπι，24根。
[0087]本实施例所述的装置连续运行两个月，反应器操作自如，没有出现气流通过多孔烧结金属过滤器压差过大的情况；内置的多孔烧结金属过滤器过滤效果达到要求，分离液相溶剂体后，气流中液含量小于0.5%，乙炔的转化率保持在100%，乙烯的选择性不低于90%。
[0088]实施例7
[0089]同实施例5中的反应装置相比，其区别在于，气液分离器选择过旋流式气液分离器，旋流式气液分离器中部放置锥形旋流板，气流穿过旋流板时变成旋转气流，气流中夹带的液滴以一定的角度被甩向外侧，达到气液分离，分离后的气体出反应装置。
[0090]本实施例所述的装置连续运行四个月，反应器操作自如，旋流稳定，阻力损失小；内置的旋流式气液分离器气液分离效果达到要求，分离液相溶剂体后，气体中液含量小于1.5% ;乙炔的转化率保持在100%，乙烯的选择性不低于90%。
[0091 ] 实施例8
[0092]同实施例5中的反应装置相比，其区别在于，将碰撞式气液分离器替换为组合式气液分离器，组合式气液分离器由螺旋板、旋风气液分离器、导流挡板和旋流除雾器组成，气流从气体进口进入，沿着螺旋板做螺旋运动，气流上升切向入口进入旋风气液分离器，液滴沿着螺旋片流入容器底部，从液相出口排出；进入旋风气液分离器的气体沿筒壁螺旋板向下运动，液滴被甩向壁面沿螺旋板下落，从底部降液管排出；气体从气相出口排出碰撞导流挡板分离，再流经旋流除雾器除雾后排出，液相导流至底部流出。
[0093]本实施例所述的装置连续运行五个月，反应器操作自如，旋流稳定，阻力损失小；内置的组合式气液分离器气液分离效果达到要求，分离液相溶剂体后，气体中液含量小于
0.5% ;乙炔的转化率保持在100%，乙烯的选择性不低于85%。
[0094]虽然，上文中已经用一般性说明、【具体实施方式】及试验，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】
1.一种乙炔选择性加氢制乙烯的装置，包括:壳体、位于所述壳体上的气体进口、气体出口、液体进口、液体出口以及壳体内的气液分离器，其特征在于，还包括:壳体内的附着有催化剂的填料； 所述气体进口位于所述附着有催化剂的填料之下，所述液体进口位于所述附着有催化剂的填料之上； 所述气体出口位于所述液体进口之上，所述气液分离器位于所述气体出口和液体进口之间。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述附着有催化剂的填料中填料为具有规整孔状结构的高比表面积的金属丝网，优选的，所述填料为比表面积650?750m2/m3，孔隙率90?95%的阳极氧化铝波纹丝网。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述附着有催化剂的填料中催化剂的活性成分为Pd、Mo、Au、和Co中的一种或几种的组合，助剂为Ag、Zn、In和Mg中的一种或多种。4.根据权利要求1?3任一项所述的装置，其特征在于，所述气液分离器为碰撞式气液分离器、金属丝网的过滤式气液分离器、旋流式气液分离器或组合式多级气液分离器。5.根据权利要求1?3任一项所述的装置，其特征在于，还包括位于所述液体进口和附着有催化剂的填料之间的液体分布器，位于所述附着有催化剂的填料和气体进口之间的气体分布器。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述液体分布器为槽式液体分布器。7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述气体分布器包括位于同一水平面的多根同心管、位于所述同心管上的多个开口朝下的气体喷嘴和与所述同心管相连的气体上升管； 所述同心管之间通过管道相连，所述气体上升管的另一端与所述气体进口相连。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括位于所述液体进口和液体分布器之间的液位自动控制器，所述液位自动控制器包括液位测量装置、自动进气阀和自动出气阀；通过控制液体分布板上方的压力来保持液体分布板上的液位恒定。9.根据权利要求1或8所述的装置，其特征在于，在所述附着有催化剂的填料和气体分布器之间设有填料支撑器。10.权利要求1?9任一项所述的装置在乙炔制乙烯方面的应用。
【文档编号】C07C11/04GK105944627SQ201610529853
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年7月6日
【发明人】史雪君, 苏二强, 余海鹏, 刘周恩, 吴黎阳, 吴道洪
【申请人】北京神雾环境能源科技集团股份有限公司