CN113336619A - 一种利用羰基合成气制备乙炔气体的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用羰基合成气制备乙炔气体的方法，界外来的羰基合成气和来自乙炔装置的循环尾气混合，经过预热进入烷烃反应器，生成的烷烃通过冷却分离出水分后，进入烷烃预热器加热到一定温度和界外来的氧气一起通过烧嘴进入裂解反应器，裂解气体通过激冷和吸收分离，最终产生乙炔气体和裂解尾气，裂解尾气通过压缩循环至烷烃反应器，若裂解尾气中含有惰性气体考虑引出小部***解尾气排放至燃烧气管网，以防止循环***中惰性气体的累积。通过此工艺技术，制备1Nm3/h的乙炔气体(98Vol％)需要羰基合成气约为14.5Nm3；同时通过此技术，不仅可以回收乙炔尾气中的H2、CO、CH4等气体，同时也可回收乙炔尾气中的CO2气体，减少CO2气体的排放。

Description

一种利用羰基合成气制备乙炔气体的方法
技术领域
本发明涉及将煤化工及石油化工产生的羰基合成气(CO+H2)进行深加工制备乙炔气体的方法。
背景技术
乙炔气体作为基本的有机化工原料，存在难以运输等特点。传统的乙炔气体通过电石法(电石水解，CaC2+2H2O＝Ca(OH)2+CH≡CH)生产，电石(CaC2)通过焦炭和石灰反应生成，生成电石时副产电石渣(Ca(OH)2)和电石尾气，生产1吨乙炔气体将产生约3.5吨的电石渣，整个过程环境污染大，能耗高，属于逐渐淘汰的工艺技术。本发明技术充分利用清洁高效的煤气化工艺技术生产羰基合成气，然后通过烷烃合成和烷烃裂解工艺生成清洁的乙炔气体，属于先进清洁的工艺技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用羰基合成气制备乙炔气体的方法，通过烷烃合成和烷烃裂解生产乙炔气体，开拓了乙炔气体原料的来源渠道，对延伸煤化工及石油化工产品链具有很强作用。
本发明的技术方案是，一种利用羰基合成气制备乙炔气体的方法，其特征是，具体工艺过程如下：
界外来的羰基合成气和来自于裂解尾气压缩机的循环尾气混合，预热到250℃后进入到烷烃化反应器进行烷烃化反应，反应生成的烷烃冷却到40℃后分离掉水分之后，产生的干基烷烃气体通过烷烃气体预热器预热到550～650℃后与界外来的低压氧气通过混合烧嘴进入到裂解反应器中，裂解反应产生的裂解气体通过裂解气体激冷塔快速激冷冷却到70～90℃后进入水洗塔进行冷却除尘，裂解气体通过激冷、水洗，产生乙炔气体、高级炔烃和裂解尾气，裂解尾气通过裂解气体压缩机、一级有机溶剂吸收塔、二级有机溶剂吸收塔、裂解尾气压缩机压缩返回到烷烃化反应器入口重新进行烷烃化合成，循环利用；
从裂解气体压缩机出来的压缩到一定压力的乙炔气体、高级炔烃和裂解尾气进入到一级有机溶剂吸收塔，用有机溶剂N-甲基吡咯烷酮吸收其中的高级炔烃，一级有机溶剂吸收塔塔顶采出的乙炔气体和裂解尾气送入二级有机溶剂吸收塔；一级有机溶剂吸收塔塔釜得到的含有高级炔烃的有机溶剂进入一级解析塔，汽提气采用二级有机溶剂吸收塔塔顶采出的二级解析汽提气，一级解析塔塔顶采出的解析气循环至裂解气体压缩机入口，一级解析塔塔底产生的高级炔烃浓缩溶液送至高级炔烃真空解析塔继续进行真空解析出高级炔烃，解析出高级炔烃的贫有机溶剂循环至一级有机溶剂吸收塔；
二级有机溶剂吸收塔采用有机溶剂N-甲基吡咯烷酮吸收从一级有机溶剂吸收塔塔顶采出的乙炔气体和裂解尾气，其中90％的一级解析汽提气通过裂解尾气压缩机压缩回到烷烃化反应器入口，重新进行烷烃化合成；10％的二级解析汽提气进入一级解析塔进行汽提解析；塔底产生的含有乙炔气体的溶液送至二级解析塔，从二级解析塔中部抽出高浓度的乙炔气体，作为产品气体送至下游装置；二级解析塔塔顶的工艺气体返回至裂解气体压缩机入口，塔釜产生的贫有机溶剂循环至二级有机溶剂吸收塔进行循环使用；
通过此方法，制备1Nm3/h的98％乙炔气体需要羰基合成气为14.5Nm3，不仅可以回收乙炔尾气中的H2、CO、CH4气体，同时也可回收乙炔尾气中的CO2气体，减少CO2气体的排放。
进一步地，裂解反应器的操作温度为1400～1600C，裂解反应器操作压力20～50KPaG。
进一步地，烷烃化反应器采用多级反应，反应压力为2.8～3.2MPaG，控制反应温度低于600℃，CO转化率99.6％，H2转化率100％。
进一步地，将烷烃化过程和裂解过程进行热量耦合，烷烃化过程中，烷烃气体需要冷却到40℃分离出气体中的水份，因此在烷烃气体冷却过程中放出大量的热量；因此将烷烃化过程中，高温烷烃气体冷却过程中释放的热量作为裂解过程的进口预热热源，节约能量消耗。
进一步地，若裂解尾气中含有惰性气体，可抽出一小部***解尾气通过变压吸附装置或者膜分离装置回收其中的CO、H2、CO2、CH4组成，变压吸附解析气或者膜分离装置尾气送至燃料气管网，回收能量，防止循环***中惰性气体的累积。
本发明的特点：
1、将羰基合成气通过烷烃化过程和烷烃裂解过程制备乙炔气体，同时烷烃裂解制备乙炔气体产生的裂解尾气全部循环至羰基合成气烷烃化过程中，整个工艺过程没有废气排放，提高了合成气的利用率。
2、同时将烷烃化过程和裂解过程进行热量耦合，烷烃化过程产生的高温热量作为裂解过程的进口预热热源，提高了能量利用效率。
3、在裂解尾气循环过程中，防止惰性气体(N2+Ar等)在***中的累积，同时考虑整个工艺过程中惰性气体的平衡，可抽出一小部***解尾气通过变压吸附装置或者膜分离装置回收CO、H2、CO2、CH4等组成，变压吸附解析气或者膜分离装置尾气送至燃料气管网，回收能量。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所得到的所有其他实施方式，都属于本发明所保护的范围。
如图1所示，本实施例一种利用羰基合成气制备乙炔气体的方法，具体工艺过程包括以下内容：
界外来的羰基合成气(H2+CO)和来自于烷烃裂解装置的循环尾气混合，通过预热至一定温度(约250C)进入到烷烃化反应器，烷烃化反应器采用多级反应，反应压力为2.8～3.2MPaG，控制反应温度低于600C，CO转化率99.98％，H2转化率99.6％。烷烃化反应器的反应产物通过冷却之后分离掉水分之后，产生的干基烷烃气体送至烷烃气体预热器。
来自烷烃气体预热器的高温烷烃气体，与低压氧气混合通过烧嘴进入到裂解反应器中，裂解反应器的操作温度为1400～1600C，裂解反应器操作压力0.2～0.5KPaG，裂解反应产生的反应产物主要为CO、H2、CO2、CH4、C2H2、H2O、以及高级炔烃(甲基乙炔、丁二炔等)、炭黑等。反应气体通过降膜式激冷器冷却到一定温度后，进入水洗涤塔进行冷却除尘，最终离开水洗涤塔的含乙炔气体进入裂解气压缩机进行压缩。
压缩到一定压力的裂解气进入一级有机溶剂吸收塔，用有机溶剂吸收裂解气中高级炔烃组分(甲基乙炔，丁二炔等)，塔顶采出的气体送入二级有机溶剂吸收塔。塔釜得到的含有高级炔烃的有机溶剂进入一级解析塔，汽提气体采用二级有机溶剂吸收塔塔顶采出的尾气气体，一级解析塔塔顶采出的解析气循环至裂解气压缩机入口，一级解析塔塔底的半贫有机溶剂送至高级炔烃解析塔继续进行真空解析出高级炔烃，解析出高级炔烃的贫有机溶剂循环至一级有机溶剂吸收塔。
二级有机溶剂吸收塔主要采用有机溶剂吸收一级吸收尾气中的乙炔气体，塔顶产生的尾气主要含有CO、H2、CO2、CH4等，塔顶尾气通过压缩回到烷烃化反应器入口，进行烷烃化合成；塔底产生的主要含有乙炔组分的溶液送至二级解析塔，从二级解析塔中部抽出高浓度的乙炔气体，作为产品气体送至下游装置；二级解析塔塔顶的气体返回至裂解气压缩机入口，塔釜产生的贫有机溶剂循环至二级有机溶剂吸收塔进行循环使用。
为提高烷烃裂解反应的转化率，要求进入裂解反应器中的烷烃气体H2含量尽可能低，因此在烷烃化反应器中将CO及CO2组分适当过量，以保证H2组分在烷烃化反应中完全转化，使得制备的烷烃气体中基本尽量不含有氢气，这样可以提高烷烃裂解反应的转化率和乙炔气体的选择性。
以上所述，仅仅是本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种利用羰基合成气制备乙炔气体的方法，其特征是，具体工艺过程如下：
界外来的羰基合成气和来自于裂解尾气压缩机的循环尾气混合，预热到250℃后进入到烷烃化反应器进行烷烃化反应，反应生成的烷烃冷却到40℃后分离掉水分之后，产生的干基烷烃气体通过烷烃气体预热器预热到550～650℃后与界外来的低压氧气通过混合烧嘴进入到裂解反应器中，裂解反应产生的裂解气体通过裂解气体激冷塔快速激冷冷却到70～90℃后进入水洗塔进行冷却除尘，裂解气体通过激冷、水洗，产生乙炔气体、高级炔烃和裂解尾气，裂解尾气通过裂解气体压缩机、一级有机溶剂吸收塔、二级有机溶剂吸收塔、裂解尾气压缩机压缩返回到烷烃化反应器入口重新进行烷烃化合成，循环利用；
从裂解气体压缩机出来的压缩到一定压力的乙炔气体、高级炔烃和裂解尾气进入到一级有机溶剂吸收塔，用有机溶剂N-甲基吡咯烷酮吸收其中的高级炔烃，一级有机溶剂吸收塔塔顶采出的乙炔气体和裂解尾气送入二级有机溶剂吸收塔；一级有机溶剂吸收塔塔釜得到的含有高级炔烃的有机溶剂进入一级解析塔，汽提气采用二级有机溶剂吸收塔塔顶采出的二级解析汽提气，一级解析塔塔顶采出的解析气循环至裂解气体压缩机入口，一级解析塔塔底产生的高级炔烃浓缩溶液送至高级炔烃真空解析塔继续进行真空解析出高级炔烃，解析出高级炔烃的贫有机溶剂循环至一级有机溶剂吸收塔；
二级有机溶剂吸收塔采用有机溶剂N-甲基吡咯烷酮吸收从一级有机溶剂吸收塔塔顶采出的乙炔气体和裂解尾气，其中90％的一级解析汽提气通过裂解尾气压缩机压缩回到烷烃化反应器入口，重新进行烷烃化合成；10％的二级解析汽提气进入一级解析塔进行汽提解析；塔底产生的含有乙炔气体的溶液送至二级解析塔，从二级解析塔中部抽出高浓度的乙炔气体，作为产品气体送至下游装置；二级解析塔塔顶的工艺气体返回至裂解气体压缩机入口，塔釜产生的贫有机溶剂循环至二级有机溶剂吸收塔进行循环使用；
通过此方法，制备1Nm3/h的98％乙炔气体需要羰基合成气为14.5Nm3，不仅可以回收乙炔尾气中的H2、CO、CH4气体，同时也可回收乙炔尾气中的CO2气体，减少CO2气体的排放。
2.如权利要求1所述的利用羰基合成气制备乙炔气体的方法，其特征是，裂解反应器的操作温度为1400～1600C，裂解反应器操作压力20～50KPaG。
3.如权利要求1所述的利用羰基合成气制备乙炔气体的方法，其特征是，烷烃化反应器采用多级反应，反应压力为2.8～3.2MPaG，控制反应温度低于600℃，CO转化率99.6％，H2转化率100％。
4.如权利要求1所述的利用羰基合成气制备乙炔气体的方法，其特征是，将烷烃化过程和裂解过程进行热量耦合，烷烃化过程中，烷烃气体需要冷却到40℃分离出气体中的水份，因此在烷烃气体冷却过程中放出大量的热量；因此将烷烃化过程中，高温烷烃气体冷却过程中释放的热量作为裂解过程的进口预热热源，节约能量消耗。
5.如权利要求1所述的利用羰基合成气制备乙炔气体的方法，其特征是，若裂解尾气中含有惰性气体，可抽出一小部***解尾气通过变压吸附装置或者膜分离装置回收其中的CO、H2、CO2、CH4组成，变压吸附解析气或者膜分离装置尾气送至燃料气管网，回收能量，防止循环***中惰性气体的累积。
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