CN106431814A - 一种乙炔提浓的工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种乙炔提浓的工艺，属于乙炔制备技术领域。所述工艺为：将含乙炔的混合气体通入压缩机Ⅰ，压缩后的混合气体进入预吸收塔底部，与溶剂一逆流接触；经溶剂一吸收的混合气体进入压缩机Ⅱ压缩后进入主吸收塔的底部，与溶剂二逆流接触；将吸收乙炔的溶剂二通入解吸塔进行解吸，得到乙炔产品。本发明还涉及乙炔提浓的装置，所述装置包括预吸收塔，主吸收塔、解吸塔、压缩机Ⅰ及压缩机Ⅱ。本发明既能提高乙炔的纯度及产量，减少产品中高级炔烃的含量，防止浓硫酸再次处理的浪费及污染问题，又能减少吸收过程吸收剂的使用量，降低整个过程的能耗。本发明是一种经济、无污染、节能环保、吸收溶剂用量少、产品纯度高的乙炔提浓的工艺及装置。

Description

一种乙炔提浓的工艺及装置

技术领域

本发明属于乙炔制备技术领域，特别涉及一种从含乙炔的混合气体中分离得到高浓度的乙炔的方法，具体为一种乙炔提浓的工艺及装置。

背景技术

天然气或其他富甲烷气生产乙炔工艺，反应后得到含乙炔的混合气体。混合气体中，除了乙炔，一般还含有丙二烯、丁二炔、丁二烯、乙烯基乙炔等高级炔烃以及氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等气体。

实际生产中需要对含乙炔的混合气体进行分离提浓，得到高浓度的乙炔产品。目前乙炔提浓工艺得到的乙炔中，仍含有一定量的丙二烯等高级炔烃，需要用浓硫酸进行再次处理，增加了处理费用，并带来了废酸的污染。同时，乙炔提浓采用吸收解吸的方法，吸收压力越高，吸收效果越好、吸收溶剂使用量就越少。但目前乙炔提浓工艺都是采用一步加压的方法，加压压力受制于高级炔烃的安全分压，一般都在1.2MPa(绝对压力)以下，造成乙炔提浓过程的能耗相对较高、吸收溶剂使用量大，且吸收效果不理想的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种经济环保、无污染、能耗低、吸收溶剂用量少、乙炔产品纯度高的乙炔提浓的工艺及装置。本发明可以有效解决乙炔提浓过程中部分高级炔烃分离不完全的问题。本发明目的通过以下技术方案来实现：

一种乙炔提浓的工艺，包括以下步骤：

1)将含乙炔的混合气体通入压缩机Ⅰ进行第一次压缩升压；

2)压缩后的混合气体进入预吸收塔底部，与塔顶来的溶剂一逆流接触，除去混合气体中的绝大部分高级炔烃、部分乙炔和少量难溶气体；

3)经溶剂一吸收的混合气体从预吸收塔塔顶进入压缩机Ⅱ进行第二次压缩升压；

4)经第二次压缩后的混合气体进入主吸收塔的底部，与塔顶来的溶剂二逆流接触，混合气体中的绝大部分乙炔和残余的高级炔烃被溶剂二吸收，不溶气体从塔顶排出；

5)将吸收乙炔的溶剂二通入解吸塔进行解吸，乙炔产品从解吸塔中部产出，解吸气从解吸塔塔顶排出。

天然气或其他富甲烷气，经部分氧化法、等离子裂解法、电弧法等方法得到含乙炔的混合气体，该混合气体中丙二烯、丁二炔、丁二烯、乙烯基乙炔等高级炔烃含量为0.1～10％。将高级炔烃与产品乙炔分离，是提浓乙炔、得到乙炔产品的重要步骤。本发明利用吸收解吸的方法，对含乙炔及高级炔烃的混合气体进行分离提浓，其原理是利用不同气体组分在特定溶剂中的溶解度不同，将含乙炔及高级炔烃的混合气体分别溶解于不同的溶剂中，从而达到分离、提纯乙炔的目的。吸收解吸过程中，加压和低温的条件有利于气体吸收，减压和高温有利于气体解吸。本发明工艺针对乙炔与高级炔烃难分离的问题，采用分段溶剂吸收及分段加压的方法增大吸收过程中乙炔在溶剂中的溶解量，从而达到提高乙炔产量、提浓乙炔的目的。

作为本发明的一种优选，所述第一次压缩升压后混合气体的压力为0.15～0.50MPa。在该压力范围内，能够较好地吸收溶解度较高的丁二炔等杂质，而较少吸收产品乙炔，有利于后续的分离和提高产品乙炔的收率。

作为本发明的一种优选，所述第二次压缩升压后混合气体的压力为0.5～2.5MPa。在该压力范围内，能够较好地吸收产品乙炔，吸收溶剂量也较少。

作为本发明的一种优选，所述溶剂一为煤油、柴油、癸烯、己基醚、二乙二醇二丁醚或常温下为液态的烷烃中的一种或几种。上述溶剂能够较好地吸收丁二炔等杂质，而较少吸收产品乙炔。

作为本发明的一种优选，所述溶剂二为液氨、二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮中的一种或者几种。上述溶剂能够较好地吸收产品乙炔，满足生产的要求。

作为本发明的一种优选，所述不溶气体为甲烷、氢气、一氧化碳。

作为本发明的一种优选，经溶剂一吸收后的混合气体中，高级炔烃含量小于1.0vt％。

本发明还涉及用于上述乙炔提浓工艺的装置，所述装置包括预吸收塔，主吸收塔，解吸塔，缩机Ⅰ及压缩机Ⅱ，所述预吸收塔的塔顶与主吸收塔的塔底相连接，所述主吸收塔的塔底与解吸塔的塔顶相连接，所述压缩机Ⅰ与预吸收塔底部相连接，所述压缩机Ⅱ位于预吸收塔与主吸收塔之间。

本发明工艺及装置在预吸收塔前设置压缩机Ⅰ对混合气体进行压缩，提高混合气体的压力，根据吸收压力越大，吸收效果越好的原理，可以提高预吸收塔内混合气体中高级炔烃在溶剂一中的溶解量，减少吸收溶剂一的使用量。高级炔烃在溶剂一的吸收量增大，则其在混合气体中的含量大大降低，使第二次压缩升压受高级炔烃安全分压的影响较小(即第二次升压不必局限于1.2MPa以下)，可以提高第二次升压的压力，增加乙炔在溶剂二中的溶解量，减少溶剂二的使用量，降低整个乙炔提浓过程的能耗。经主吸收塔处理后，吸收乙炔的溶剂二进入解吸塔，解析塔压力接近常压，比主吸收塔压力低，由于压力降低，溶剂中溶解的气体被解吸。其中，乙炔产品从解析塔中部产出，解析气(主要为难溶气，如氢气)从解析塔顶排出。

有现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明采用分段加压的方法，既能提高乙炔的纯度及产量，减少产品中丙二烯等高级炔烃的含量，防止浓硫酸再次处理的浪费及污染问题，同时减少吸收过程吸收剂的使用量，降低整个提浓过程的能耗，起到一举多得的效果。本发明是一种经济环保、无污染、能耗低、吸收溶剂用量少、乙炔产品纯度高的乙炔提浓的工艺及装置。

附图说明

图1为本发明乙炔提浓装置图。

附图标记：1-预吸收塔，2-主吸收塔，3-解吸塔，4-压缩机Ⅰ，5-压缩机Ⅱ。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1所示，含乙炔的混合气体经压缩机Ⅰ压缩后由常压升压到0.15MPa(绝)后，进入预吸收塔底部，与顶部来的预吸收溶剂柴油逆流接触，稀乙炔中的高级炔烃(丙二烯、丁二炔等)被吸收，预吸收塔为填料塔。混合气体经预吸收后，从预吸收塔顶出来，再次经压缩机Ⅱ进行第二次升压，压力提高到0.7MPa(绝)后进入主吸收塔底部，与顶部来的主吸收溶剂二甲基甲酰胺逆流接触，气体中的乙炔和少量高级炔烃被主溶剂吸收，氢气、甲烷、一氧化碳等不溶解的气体，从主吸收塔顶排出。溶解在溶剂中的乙炔，依靠压差从主吸收塔底部至解吸塔。解吸塔为填料塔，常压，产品乙炔从解吸塔中段解吸出来。各物料中组分浓度V％如表1所示：

表1实施例1各物料组分浓度(v％)

从上表1可以看出，经过本发明提浓装置及工艺处理后，乙炔产品中乙炔的含量从原始混合气体中的8.9％提高到99.2％，除去了原始混合气体中主要成分氢气。丙二烯的含量从0.39％降低为0.02％，且其它的高级炔烃都已经被去除，达到本发明提浓乙炔的目的。

实施例2

如图1所示，含乙炔的混合气体经压缩机Ⅰ压缩后由常压升压到0.35MPa(绝)后，进入预吸收塔底部，与顶部来的预吸收溶剂癸烯逆流接触，稀乙炔中的高级炔烃(丙二烯、丁二炔等)被吸收，预吸收塔为板式塔。混合气体经预吸收后，从预吸收塔顶出来，再次经压缩机Ⅱ进行第二次升压，压力提高到1.5MPa(绝)后进入主吸收塔底部，与顶部来的主吸收溶剂N-甲基吡咯烷酮逆流接触，气体中的乙炔和少量高级炔烃被主溶剂吸收，氢气、甲烷、一氧化碳等不溶解的气体，从主吸收塔顶排出。溶解在溶剂中的乙炔，依靠压差从主吸收塔底部至解吸塔。解吸塔为板式塔，常压，产品乙炔从解吸塔中段解吸出来。各物料中组分浓度V％如表2所示：

表2实施例2各物料组分浓度(v％)

组分浓度	原始乙炔混合气体	预吸收塔顶混合气体	不溶气	解吸气	产品乙炔
						氢气	0.773	0.7744	0.877	0.955
甲烷	0.098	0.101	0.122		0.0038
						乙炔	0.12	0.117	0.001	0.01	0.996
丙二烯	0.003	0.002		0.01	0.0002
						丁二烯	0.0015	0.0006		0.006
乙烯基乙炔	0.0015	0.004		0.006
						丁二炔	0.003	0.001		0.013

从上表2可以看出，经过本发明提浓装置及工艺处理后，乙炔产品中乙炔的含量从原始混合气体中的12％提高到99.6％，除去了原始混合气体中主要成分氢气。丙二烯的含量从0.30％降低为0.02％，且其它的高级炔烃都已经被去除，达到本发明提浓乙炔的目的。

实施例3

如图1所示，含乙炔的混合气体经压缩机Ⅰ压缩后由常压升压到0.5MPa(绝)后，进入预吸收塔底部，与顶部来的预吸收溶剂二乙二醇二丁醚逆流接触，稀乙炔中的高级炔烃(丙二烯、丁二炔等)被吸收，预吸收塔为板式塔。混合气体经预吸收后，从预吸收塔顶出来，再次经压缩机Ⅱ进行第二次升压，压力提高到2.5MPa(绝)后进入主吸收塔底部，与顶部来的主吸收溶剂液氨逆流接触，气体中的乙炔和少量高级炔烃被主溶剂吸收，氢气、甲烷、一氧化碳等不溶解的气体，从主吸收塔顶排出。溶解在溶剂中的乙炔，依靠压差从主吸收塔底部至解吸塔。解吸塔为填料塔，常压，产品乙炔从解吸塔中段解吸出来。各物料中组分浓度V％如表3所示：

表3实施例3各物料组分浓度(v％)

组分浓度	原始乙炔混合气体	预吸收塔顶混合气体	不溶气	解吸气	产品乙炔
						氢气	0.8198	0.8207	0.927	0.944
甲烷	0.070	0.080	0.072		0.0012
						乙炔	0.0951	0.0914	0.001	0.01	0.998
丙二烯	0.0041	0.003		0.01	0.0002
						丁二烯	0.002	0.0004		0.007
乙烯基乙炔	0.002	0.0035		0.006
						丁二炔	0.007	0.001		0.023

从上表3可以看出，经过本发明提浓装置及工艺处理后，乙炔产品中乙炔的含量从原始混合气体中的9.51％提高到99.8％，除去了原始混合气体中主要成分氢气。丙二烯的含量从0.41％降低为0.02％，且其它的高级炔烃都已经被去除，达到本发明提浓乙炔的目的。

实施例4

为了验证本发明采用分段加压相比于现有的一次加压工艺具有更好乙炔提浓效果，既能提高乙炔的纯度及产量，又能减少产品中高级炔烃的含量，本实施例采用两种工艺进行对比，具体原料组成及工艺指标如下表4和表5所示：

表4稀乙炔组成

组分	氢气	甲烷	乙炔	丙二烯	丁二烯	乙烯基乙炔	丁二炔
								浓度(v％)	0.808	0.08	0.1	0.005	0.001	0.001	0.005

表5工艺指标：

由表5中的数据比较，可以看出：本发明的改进工艺与现有工艺比较，有以下优势：1)从处理气量/溶剂用量比值上看，改进工艺的比值更高，即相同的处理气量需要的溶剂量更少，所以使用的溶剂更少，费用更低；2)改进工艺中得到的乙炔产品纯度更高，质量更好；3)改进工艺，使得产品乙炔中的丙二烯含量降低到0.01％以下，避免了使用浓硫酸进行酸洗处理丙二烯的工序，减少了成本，并解决了废酸的污染问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种乙炔提浓的工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)将含乙炔的混合气体通入压缩机Ⅰ进行第一次压缩升压；

2)压缩后的混合气体进入预吸收塔底部，与塔顶来的溶剂一逆流接触，除去混合气体中的绝大部分高级炔烃、部分乙炔和少量难溶气体；

3)经溶剂一吸收的混合气体从预吸收塔塔顶进入压缩机Ⅱ进行第二次压缩升压；

4)经第二次压缩后的混合气体进入主吸收塔的底部，与塔顶来的溶剂二逆流接触，混合气体中的绝大部分乙炔和残余的高级炔烃被溶剂二吸收，不溶气体从塔顶排出；

5)将吸收乙炔的溶剂二通入解吸塔进行解吸，乙炔产品从解吸塔中部产出，解吸气从解吸塔塔顶排出。

2.如权利要求1所述一种乙炔提浓的工艺，其特征在于，所述第一次压缩升压后混合气体的压力为0.15～0.50MPa。

3.如权利要求1所述一种乙炔提浓的工艺，其特征在于，所述第二次压缩升压后混合气体的压力为0.5～2.5MPa。

4.如权利要求1所述一种乙炔提浓的工艺，其特征在于，所述溶剂一为煤油、柴油、癸烯、己基醚、二乙二醇二丁醚或常温下为液态的烷烃中的一种或几种。

5.如权利要求1所述一种乙炔提浓的工艺，其特征在于，所述溶剂二为液氨、二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮中的一种或者几种。

6.如权利要求1所述一种乙炔提浓的工艺，其特征在于，所述不溶气为甲烷、氢气、一氧化碳。

7.一种用于权利要求1所述乙炔提浓工艺的装置，其特征在于，所述装置包括预吸收塔，主吸收塔，解吸塔，缩机Ⅰ及压缩机Ⅱ，所述预吸收塔的塔顶与主吸收塔的塔底相连接，所述主吸收塔的塔底与解吸塔的塔顶相连接，所述压缩机Ⅰ与预吸收塔底部相连接，所述压缩机Ⅱ位于预吸收塔与主吸收塔之间。