CN103121905B - 富含炔烃的烃类燃料气的回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种通过催化加氢回收利用富含炔烃的烃类燃料气的方法，主要解决丁二烯装置中富含炔烃的烃类燃料气被送至火炬烧掉，不能得到有效利用的问题。本发明通过采用溶剂将气相烃类燃料气吸收成液相，吸收液与氢气混合后进入催化选择加氢反应器，在镍钯铜银多金属催化剂作用下发生炔烃选择加氢反应，催化加氢产物冷却后进入解析塔，塔顶得到富含丁二烯的混合物，送入丁二烯装置分离得到高纯度的丁二烯产品，塔底釜液主要为溶剂，送至吸收塔循环利用的技术方案较好地解决了丁二烯装置燃料气不能得到有效利用的问题，该方法可广泛应用于回收烃类燃料气、实现丁二烯增产的工业生产中。
Description
技术领域
本发明涉及一种富含炔烃的烃类燃料气的回收方法。
背景技术
丁二烯是一种重要的石油化工基础有机原料和合成橡胶单体，是C4馏分中最重要的组分之一，在石油化工烯烃原料中的地位仅次于乙烯和丙烯。由于其分子中含有共轭二烯，可以发生取代、加成、环化和聚合等反应，使得其在合成橡胶和有机合成等方面具有广泛的用途，可以合成顺丁橡胶(BR)、丁苯橡胶(SBR)、丁腈橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯弹性体(SBS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂等多种橡胶产品，此外还可用于生产己二腈、己二胺、尼龙66、1，4-丁二醇等有机化工产品以及用作粘接剂、汽油添加剂等，用途十分广泛。
目前，世界丁二烯的来源主要有两种，一种是从炼油厂C4馏分脱氢得到，该方法目前只在一些丁烷、丁烯资源丰富的少数几个国家采用。另外一种是从乙烯裂解装置副产的混合C4馏分中抽提得到，这种方法价格低廉，经济上占优势，是目前世界上丁二烯的主要生产方式。近年来，美国UOP和BASF公司共同开发出抽提联合工艺，即将UOP的炔烃选择加氢工艺(KLP工艺)与BASF公司的丁二烯抽提蒸馏工艺结合在一起，先将C4馏分中的炔烃选择加氢，然后采用抽提蒸馏技术从丁烷和丁烯中回收1，3-丁二烯。
石油烃蒸汽裂解产生裂解C4馏分，其中含有大量的丁二烯，通过抽提装置分离得到高纯度的丁二烯产品。在抽提装置的第二萃取精馏部分和直接精馏部分分离出的甲基乙炔、乙基乙炔、乙烯基乙炔等炔烃馏分，其炔烃浓度较高，一般在20～43％之间，这些富含炔烃的馏分目前尚无工业利用价值，作为燃料气送到火炬处理。但是，由于高浓度炔烃容易聚合爆炸，乙烯基乙炔浓度超过45％，或浓度为20％且气相分压达到0.25MPa时，可分解自爆，因此这部分炔烃馏分必须先利用较安全的丁烷或丁烯等馏分稀释后才能送火炬燃烧，造成了很大的资源浪费。如果将这部分炔烃物料进行处理，使炔烃转化为高附加值的二烯烃重新抽提利用，将大大提高丁二烯抽提装置的经济效益和环保水平。
文献CN1590513A介绍了一种使用双金属或多金属催化剂，对丁二烯装置含炔烃的残余馏分直接进行选择加氢，将炔烃转化为丁二烯和单烯烃再送回丁二烯抽提装置，内容主要涉及催化剂的组成及加氢反应的方法。该文献描述的加氢反应需要将反应产物循环回反应器入口，循环量较大，存在反应单元能耗高、丁二烯收率低(部分丁二烯被加氢为丁烯)的问题，并且该文献未涉及对高浓度、易聚合自爆的炔烃馏分在进反应器前的处理方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有丁二烯装置中富含炔烃的烃类燃料气被送至火炬烧掉，不能得到有效利用的问题，提供一种新的富含炔烃的烃类燃料气的回收方法。该方法具有能有效利用烃类燃料气中乙基乙炔、乙烯基乙炔等炔烃的优点。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种富含炔烃的烃类燃料气的回收方法，包括以下步骤：
(1)自界外来的富含炔烃的烃类燃料气原料进入吸收塔底部，溶剂自吸收塔顶部加入，将燃料气吸收形成液相吸收液；
(2)吸收液与氢气混合后送入加氢反应器，进行炔烃液相选择加氢反应得到加氢产物；
(3)加氢产物经换热后进入解析塔，从塔顶分离得到的富含丁二烯的物料送入丁二烯装置分离得到高纯度丁二烯产品；溶剂从解析塔塔底分离出来，返回至吸收塔顶部循环使用。
上述技术方案中，原料中炔烃重量含量优选范围为0.1～45％；氢气优选方案为为重整氢气、变压吸附氢气或裂解氢气，浓度大于95％；加氢反应器的进、出料间进行换热，回收热量。加氢反应器类型优选方案为鼓泡床反应器。加氢反应器优选方案为两段或多段结构，段间可设有换热器，或在段间送入稀释剂。加氢反应器中的反应压力优选范围为0.8～2.0MPa，烃类物料体积空速优选范围为2～3小时-1；加氢反应器的入口温度优选范围为30～80℃，氢气和炔烃的摩尔比优选范围为1.2～3。解析塔塔底液相优选方案为循环作为吸收塔吸收溶剂。吸收塔优选方案为浮阀塔、填料塔或筛板塔。吸收塔中采用的吸收溶剂优选方案为C5～C12烷烃。吸收塔中采用吸收溶剂更优选方案为环己烷。选择加氢催化剂优选方案为镍钯铜多金属催化剂或镍钯铜银多金属催化剂。
本发明方法中，丁二烯抽提装置中富含炔烃的烃类燃料气通过催化加氢后回收利用，避免了因送至火炬焚烧带来的资源浪费和环境污染，提高了丁二烯抽提装置的整体效益。该方法中对烃类燃料气中乙基乙炔、乙烯基乙炔等炔烃进行选择加氢，将炔烃加氢成双烯烃，从而能提高丁烯-1产量。该方法通过溶剂吸收的方法，解决了高浓度炔烃易聚合自爆的危险；同时，通过溶剂吸收后的液相中炔烃浓度较低，避免了使用加氢后产物稀释造成的丁二烯加氢损失；另外吸收溶剂经过解析后可循环使用。
本发明方法采用吸收、解析、选择加氢的方式，解决了高浓度炔烃加氢过程的可操作性和安全性，并且和丁二烯抽提装置具有很好的可结合性，取得了较好的技术效果。
附图说明
图1为本发明方法工艺流程示意图；
图2为文献CN 1590513A工艺流程示意图；
图1或图2中A为吸收塔，B为炔烃加氢反应器，C为换热器，D为解析塔，E为气液分离器，1为来自丁二烯抽提装置的富含炔烃的烃类物料，2为吸收溶剂，3为烃类吸收液，4为加氢处理后物料，5为解析塔进料，6为返回丁二烯抽提装置的富含丁二烯物料，7为循环溶剂，8为氢气，9为外排不凝气，10为反应产物循环料。
图1中，来自丁二烯抽提装置的富含炔烃的烃类物料1在吸收塔A中利用溶剂2进行吸收，吸收液与氢气8混合后进入炔烃加氢反应器B进行炔烃选择加氢，加氢产物4在换热器C冷却后进入解析塔D，解析塔顶为富含丁二烯的物料送入丁二烯抽提装置分离，解析塔底为分离出的吸收溶剂，送至吸收塔循环试用。
下面通过实施例对本发明作进一步阐述。
具体实施方式
【比较例1】
按图2所示，进料为富含炔烃物料，采用文献CN 1590513A工艺流程，反应入口温度为20℃，反应压力为2.0MPa，烃类物料体积空速2.0小时-1，氢气和炔烃的摩尔比为1∶1～2∶1，循环比为8∶1。采用钯铜双金属催化剂，其含量为钯0.2wt％，铜10.9wt％，催化剂载体为氧化铝，加氢反应器为单段绝热式固定床，试验证明炔烃转化率为98.5％左右，丁二烯收率为98％。进、出物料组成见下表1：
表1反应前后物料组成
| wt％ | 丁二烯 | 丙炔 | 乙烯基乙炔 | 乙基乙炔 |
| 原料 | 25.62 | 7.81 | 19.94 | 9.08 |
| 产品(500小时) | 25.15 | - | 0.3 | 0.22 |
| 产品(1000小时) | 25.1 | - | 0.42 | 0.25 |
【比较例2】
按图2所示，进料为富含炔烃物料，采用文献CN 1590513A工艺流程，反应入口温度为25℃，反应压力为2.5MPa，烃类物料体积空速2.0小时-1，氢气和炔烃的摩尔比为1∶1～2∶1，循环比为12∶1。采用钯铜银多金属催化剂，其含量为钯0.2wt％，铜9.5wt％，银0.2wt％，催化剂载体为氧化铝，加氢反应器为两段绝热式固定床，试验证明炔烃转化率为98％左右，丁二烯收率为103～105％。进、出物料组成见下表2：
表2反应前后物料组成
| wt％ | 1-丁烯 | 丁二烯 | 丙炔 | 乙烯基乙 | 乙基乙炔 |
| 原料 | 17.66 | 27.22 | 7.11 | 23.85 | 9.1 |
| 产品(500小时) | 41.05 | 28.61 | - | 0.49 | 0.26 |
| 产品(1000小 | 41.65 | 27.95 | - | 0.52 | 0.26 |
【实施例1】
按图1所示，采用本发明工艺流程，进料为富含炔烃的烃类物料，采用镍钯铜多金属催化剂，其含量为镍10wt％，钯0.3wt％，铜1.1wt％；反应温度为40℃，反应压力为1.5MPa，烃类物料体积空速2.5小时-1，氢气和炔烃的摩尔比为1.2∶1～3∶1，加氢反应器为鼓泡床，试验证明炔烃转化率为98.6％左右，丁二烯收率为189％。进、出物料组成见下表3：
表3反应前后物料组成
| wt％ | 丁烯 | 丁二烯 | 丙炔 | 乙烯基乙 | 乙基乙炔 |
| 原料 | 13.63 | 37.62 | 0.07 | 35.33 | 6.88 |
| 产品 | 17.85 | 71.06 | - | 0.49 | 0.09 |
【实施例2】
按图1所示，采用本发明工艺流程，进料为富含炔烃的烃类物料，采用镍钯铜银多金属催化剂，其含量为镍10wt％，钯0.3wt％，铜1.1wt％，银0.2wt％；反应温度为65℃，反应压力为1.8MPa，烃类物料体积空速3小时-1，氢气和炔烃的摩尔比为1.2∶1～3∶1，加氢反应器为鼓泡床，试验证明炔烃转化率为99％左右，丁二烯收率为205％。进、出物料组成见下表4：
表4反应前后物料组成
| wt％ | 丁烯 | 丁二烯 | 丙炔 | 乙烯基乙 | 乙基乙炔 |
| 原料 | 0.27 | 45.53 | 0.03 | 42.95 | 9.28 |
| 产品 | 7.51 | 93.49 | - | 0.43 | 0.08 |
Claims (6)
1.一种富含炔烃的烃类燃料气的回收方法，包括以下步骤：
⑴自界外丁二烯抽提装置来的富含炔烃的烃类燃料气原料进入吸收塔底部，溶剂自吸收塔顶部加入，将燃料气吸收形成液相吸收液；
⑵吸收液与氢气混合后送入加氢反应器，进行炔烃液相选择加氢反应得到加氢产物；
⑶加氢产物经换热后进入解析塔，从塔顶分离得到的富含丁二烯的物料送入丁二烯装置分离得到高纯度丁二烯产品；溶剂从解析塔塔底分离出来，返回至吸收塔顶部循环使用；
所述原料中炔烃重量含量为0.1～45％；氢气为重整氢气、变压吸附氢气或裂解氢气，浓度大于95％；加氢反应器的进、出料间进行换热，回收热量；
所述吸收塔中采用吸收溶剂为环己烷；
所述选择加氢催化剂为镍钯铜多金属催化剂或镍钯铜银多金属催化剂。
2.根据权利要求1所述富含炔烃的烃类燃料气的回收方法，其特征在于加氢反应器类型为鼓泡床反应器。
3.根据权利要求1所述富含炔烃的烃类燃料气的回收方法，其特征在于加氢反应器为两段或多段结构，段间可设有换热器，或在段间送入稀释剂。
4.根据权利要求1所述富含炔烃的烃类燃料气的回收方法，其特征在于加氢反应器中的反应压力为0.8～2.0MPa，烃类物料体积空速为2～3小时-1；加氢反应器的入口温度为30～80℃，氢气和炔烃的摩尔比为1.2～3。
5.根据权利要求1所述富含炔烃的烃类燃料气的回收方法，其特征在于解析塔塔底液相循环作为吸收塔吸收溶剂。
6.根据权利要求1所述富含炔烃的烃类燃料气的回收方法，其特征在于吸收塔为浮阀塔、填料塔或筛板塔。
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