CN107778125B - 一种粗乙炔气中高炔烃的吸附萃取分离与净化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种粗乙炔气中高炔烃的吸附萃取分离与净化方法，高炔烃含量超过40~200ppm的粗乙炔气依次经过所述的吸附浓缩、萃取解吸及萃取剂再生工序；其中在吸附浓缩工序中，粗乙炔气中的高炔烃作为吸附质被吸附剂吸附，乙炔作为非吸附相组分得到分离与净化，乙炔产品中的高炔烃含量小于20ppm的；在萃取解吸工序中，将吸附在吸附剂和吸附塔内死空间残留的高炔烃溶解出来，进入萃取剂再生工序，由此高炔烃得到回收，而再生的萃取剂经过处理后返回到萃取解吸工序循环使用。本发明采用吸附‑萃取解吸工艺解决了现有方法所存在的乙炔产品纯度不达标（高炔烃含量超标）、溶剂消耗高、二次污染、能耗高、变温吸附解吸困难的问题。

Description

一种粗乙炔气中高炔烃的吸附萃取分离与净化方法

技术领域

本发明属于化工分离与净化的技术领域，更具体的说是涉及一种粗乙炔气中高炔烃的吸附萃取分离与净化方法。

背景技术

乙炔是石油化工的重要原料之一，有些产品必须由乙炔为原料生产，乙烯难于替代，比如，塑料与树脂的重要单体氯乙烯、乙烯基醚、丙烯酸酯、乙酸乙烯酯、1,4-丁二醇、醋酸乙烯，合成橡胶单体丁二烯、2-氯丁二烯、异戊二烯，合成纤维单体丙烯腈、己二胺，以及有机化工产品与溶剂乙醛、乙酸、乙酐、丙酮、四氯乙烷等。由于乙炔是一种易燃易爆的不稳定化合物，生产过程中遇到氧化铝、铜化合物、铁化合物、活性炭等物质，以及高压高温环境条件，会使得乙炔局部浓度增高，加速乙炔分解而发生爆炸，尤其是乙炔中的高级炔烃（高炔烃）组分，比如，甲基炔、乙烯基乙炔、丁二炔，以及共生的1,3-丁二烯、丙二烯、苯与衍生物等，更是容易引起在生产系统中的局部聚集而产生爆炸。因此，要把粗乙炔中少量的高炔烃杂质组分脱除干净，不但可以提高乙炔的产品纯度，还有利于增加乙炔生产的可靠性与安全性，同时，回收高炔烃，相应地提高了经济效益，减少了污染排放。

目前工业上流行的乙炔生产方法主要是电石法和轻烃（甲烷）部分氧化法。两种生产方法所产生的粗乙炔气，需要经过常规的次氯酸钠液，或浓硫酸等方法洗涤，洗净粗乙炔气中的高炔烃杂质组分，使得乙炔产品中的乙炔纯度大于99.5~99.8%（v/v），高炔烃含量小于20ppm。然而次氯酸钠液洗净法难于满足乙炔气中高炔烃深度脱除的要求，洗净后的乙炔产品气中仍然含有40~200ppm的高炔烃杂质组分。采用浓硫酸洗净法，虽然能够达到20~40ppm的高炔烃深度脱除要求，但是，由于浓硫酸法存在严重的污染问题，并且，仍然夹带少量粗乙炔气，需要添加合成气稀释剂，连同废气一起，送入到焚烧炉去处理，既浪费了能源、合成气以及高炔烃，也造成了二次污染。目前，有报道采用溶剂萃取与次氯酸钠液洗耦合方法实现粗乙炔气精制——深度脱除高炔烃，溶剂萃取是粗脱，次氯酸钠液是精脱。但由于粗乙炔气中的高炔烃含量已经很低，属于微量级别，直接采用溶剂萃取作为粗脱，仍然会消耗大量的溶剂，能耗极高。另外，采用萃取精馏法同样会面临溶剂萃取能耗高、溶剂消耗量大等问题。而吸附法，尤其是变温吸附（TSA）法是深度脱除微量杂质的常用方法。

变温吸附（TSA）法是利用乙炔气中的高炔烃组分在常温或较低温度下优先被吸附而乙炔不被吸附或少量被吸附，从而实现高炔烃从乙炔中被脱除净化。被吸附的高炔烃经过惰性热再生气（热氮气、热合成气、热甲烷等）吹扫与解吸，形成解吸气，或经过处理返回到乙炔裂解气吸收分离系统中加以回收，或直接送入焚烧炉处理。经过再生的吸附剂重新回到吸附状态。但是，这种变温吸附（TSA）吸附与解吸循环操作存在诸多问题，第一，吸附解吸循环操作中存在着高炔烃局部聚集或浓缩引起爆炸的危险性；第二，解吸再生需要热载体，吸附瞬间完成，而解吸与之相匹配的步骤难以实现；第三，解吸加热温度在100~200℃左右，高温也会引起乙炔体系发生爆炸危险；第四，在常温下，乙炔与高炔烃的吸附分离系数相对较小，存在较严重的共吸附现象，导致乙炔浪费严重，吸附效率低下；第五，吸附剂选择受到严格限制，由于活性氧化铝、活性炭，甚至具有酸性中心的分子筛等吸附剂，对乙炔及其高炔烃具有催化分解聚爆的危险性存在，尤其是在较高温度或较高压力的工况中。因此，一般选用硅胶，或硅铝比较高的分子筛，吸附容易，但再生困难，比如需要更高的解吸温度，200~250℃；第六，由于变温频繁，导致吸附剂承受过多的温差应力，使得吸附剂使用寿命大大降低。

本发明人基于吸附与萃取/临界萃取的分离原理及在粗乙炔气深度脱除高炔烃杂质实际运用方法的优缺点，集大成为一种全新的粗乙炔气中高炔烃的吸附萃取分离与净化的发明。

发明内容

本发明提供一种粗乙炔气中高炔烃的吸附萃取分离与净化方法，吸附萃取（英文全称：Adsorptive Extraction，简称：AE）是一种以吸附与接近超临界或超临界（以下简称“临界”）萃取分离工艺耦合在一起的技术，吸附与解吸再生循环过程中的吸附机理与解吸机理不尽相同，通过引入与吸附质相似的物理特性的接近超临界或超临界流体，诸如临界的二氧化碳（CCO2）、碳三及以上组分（C3+）、甲醇、乙醇，以及N-吡咯烷酮（NMP）等作为萃取剂，利用萃取剂对吸附质具有超强的选择性溶解能力和吸附质在萃取剂流体中具有较大的扩散能力，使得解吸再生完全彻底，无需考虑吸附过程中吸附质因深度吸附而导致解吸困难的局面，突破了传统变压吸附（PSA）、变温吸附（TSA）、变温变压吸附（TPSA）与全温程变压吸附（FTrPSA）过程仅限于通过变压、变温或变压变温来匹配与解决吸附与解吸之间的平衡与矛盾，使得吸附容易，解吸也容易；同时，本发明可以在与吸附压力或温度相同的操作条件下进行解吸，保证了原料混合物中某种易受温度变化的敏感性组分的稳定性，也适用于不同的生产工艺所得到的粗乙炔气的深度脱除或回收高炔烃的精制与净化，并且处理量大，容易工业化。

为实现上述新工艺及解决前述各种分离方法的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种粗乙炔气中高炔烃的吸附萃取分离与净化方法，包括如下工序：

（1）吸附浓缩工序，含高炔烃20~200ppm以上的粗乙炔气，温度为5~80℃，常压或负压，从吸附塔底部进入一吸附塔，在吸附温度5~80℃及吸附压力为常压或负压下进行吸附，高级炔烃及其微量杂质（以下统称“高炔烃”）作为吸附质，被装填在吸附塔中的吸附剂所吸附，待吸附饱和后进入下一步工序，萃取解吸工序；乙炔不被吸附而从吸附塔顶部流出得到乙炔含量大于99.8~99.9%且高炔烃含量小于10~20ppm的乙炔产品；一个吸附塔吸附结束而进入萃取解吸工序时，另一吸附塔经过萃取解吸后再进入吸附浓缩工序，实现连续循环吸附操作；

（2）萃取解吸工序，采用一种接近临界或超临界（以下简称“临界”）的N-甲基吡咯烷酮（NMP）作为萃取剂，萃取剂温度为5~80℃，压力为常压或负压，从塔顶部通入吸附饱和的吸附塔进行萃取解吸，萃取解吸的操作压力和温度与吸附浓缩工序的操作条件相同，萃取剂从吸附剂表面及通道中以及在吸附塔死空间中萃取溶解出被吸附或所残留的高炔烃，形成“富集高炔烃”的萃取解吸气，进入下一步工序，萃取剂再生工序；萃取解吸步骤完成后，通入原料粗乙炔气，再进入吸附浓缩工序，循环操作；

（3） 萃取剂再生工序，所述萃取解吸工序得到的萃取解吸气进入萃取剂再生工序的分离器，将压力降至低于萃取解吸工序的操作压力以下，温度在30~120℃范围，从分离器得到再生的萃取剂，经过降温处理后返回到萃取解吸工序，循环使用；从分离器得到的高炔烃，作为副产品输出。

更优的，所述的一种粗乙炔气中高炔烃的吸附萃取分离与净化方法，其特征在于，所述吸附浓缩工序的进料粗乙炔气，可以来自乙炔生产的电石法或轻烃部分氧化法中乙炔提浓分离系统的汽提塔，或乙炔回收塔，或溶剂再生塔，或次氯酸钠洗涤塔，或浓硫酸洗涤塔，粗乙炔气的乙炔纯度为90~99.5%。

更优的，所述的一种粗乙炔气中高炔烃的吸附萃取分离与净化方法，其特征在于，所述吸附浓缩工序的吸附塔所装填的吸附剂是硅胶、分子筛、改性分子筛、炭分子筛的一种或多种组合。

更优的，所述的一种粗乙炔气中高炔烃的吸附萃取分离与净化方法，其特征在于，所述萃取解吸工序中的萃取剂，可采用除NMP外的其他物质，如临界或非临界的碳三及以上（C3+）组分、甲醇、乙醇、丙酮、二甲基甲酰胺、γ-丁内酯、液氨、水。

更优的，所述的一种粗乙炔气中高炔烃的吸附萃取分离与净化方法，其特征在于，所述萃取解吸工序中的操作温度与压力，取决于所选择的萃取剂种类、萃取剂再生工序，以及乙炔提浓分离系统的流程。

更优的，所述的一种粗乙炔气中高炔烃的吸附萃取分离与净化方法，其特征在于，所述吸附浓缩工序中粗乙炔气进料口、乙炔产品出料口，以及萃取解吸工序中萃取剂进料口、萃取解吸物流出料口在吸附塔位置是根据原料粗乙炔气来源、吸附浓缩工序的操作温度与压力，以及萃取解吸工序的操作温度与压力，可以设置在吸附塔顶、塔底，或塔身其它部位。

更优的，所述的一种粗乙炔气中高炔烃的吸附萃取分离与净化方法，其特征在于，所述萃取解吸工序所得到的“富集高炔烃”的萃取解吸气，作为富NMP物流，经热交换后与来自乙炔提浓分离系统的溶剂再生塔中部抽出的富NMP物流混合，直接进入乙炔提浓分离系统的高炔烃汽提塔下端，塔顶逸出高炔烃回收，塔底流出溶剂NMP，经处理后，一部分作为吸收剂返回到乙炔提浓分离系统循环使用，一部分作为萃取剂返回到萃取解吸工序循环使用。

更优的，所述的一种粗乙炔气中高炔烃的吸附萃取分离与净化方法，其特征在于，所述吸附浓缩工序结束后，萃取解吸工序开始前，先用一种与乙炔生产系统中相同的惰性气体，包括合成气、甲烷、氮气、氢气、一氧化碳，对吸附塔进行吹扫，得到的含有乙炔、高炔烃的吹扫气体，经过处理后，与乙炔提浓分离系统中来自预洗塔底部的流出物混合，直接返回到乙炔提浓分离系统的乙炔回收塔，塔顶得到含有乙炔的惰性气体作为乙炔提浓分离系统的循环气，一部分经过水洗塔处理后作为吹扫气对吸附塔进行吹扫，塔底物流进入高炔烃汽提塔，塔顶得到高炔烃，塔顶得到高炔烃，塔底得到溶剂NMP，经过溶剂处理后作为乙炔提浓分离系统的溶剂循环使用，其中，可以抽出一部分溶剂作为萃取解吸工序的萃取剂补充。吸附浓缩工序中结束吸附的吸附塔经过吹扫后，进入萃取解吸工序，可以减少萃取剂使用量。

更优的，所述的一种粗乙炔气中高炔烃的吸附萃取分离与净化方法，其特征在于，所述萃取解吸工序结束后、吸附浓缩工序开始前，先用一种与乙炔生产系统中相同的惰性气体，包括合成气、甲烷、氮气、氢气、一氧化碳，对吸附塔进行吹扫，得到的含有乙炔、高炔烃及NMP的富吹扫气体，经过处理后，与乙炔裂解气混合，返回到乙炔提浓分离系统的预洗塔，经过乙炔提浓分离系统的其他单元，包括主洗塔、水洗塔、乙炔回收塔、汽提塔、溶剂再生塔及高炔烃汽提塔，分别得到惰性气体、粗乙炔气、高炔烃，以及NMP，其中，一部分惰性气体经处理后作为吹扫气循环使用，粗乙炔气进入吸附浓缩工序得到乙炔产品，一部分NMP经处理后作为萃取剂补充或循环使用，一部分NMP经处理后作为吸收剂补充或循环使用进入乙炔提浓分离系统；萃取解吸工序中结束吹扫的吸附塔，进入吸附浓缩工序，提高吸附浓缩工序中的吸附塔吸附效率。

更优的，所述的一种粗乙炔气中高炔烃的吸附萃取分离与净化方法，其特征在于，所述萃取解吸工序中的萃取剂，可以采用非临界的甲醇，在5~15℃、0.1~3.0MPa下进行萃取解吸，得到的富集高炔烃的萃取解吸液，可以进入以甲醇为吸收剂的乙炔提浓分离系统的预洗塔，通过乙炔提浓分离系统的其他单元，包括吸收塔、汽提塔1、汽提塔2、高炔烃抽提塔1和高炔烃抽提塔2，分别得到高炔烃、粗乙炔气和甲醇，其中，粗乙炔气进入吸附浓缩工序得到乙炔产品，一部分甲醇经过处理后作为萃取剂返回到萃取解吸工序循环使用，不再设置萃取剂再生工序。

更优的，所述的一种粗乙炔气中高炔烃的吸附萃取分离与净化方法，其特征在于，所述吸附浓缩工序、萃取解吸工序与萃取剂再生工序的操作温度与操作压力可以是等温等压、等温变压、变温等压、变温变压的一种或多种。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明颠覆了吸附与解吸循环过程，突破了高压低温吸附与低压高温解吸这一传统的通过压力或温度变化达到吸附-解吸的循环操作的分离路径，实现了吸附机理与萃取溶解的解吸机理有机统一与平衡，解决了传统变压或变温或变压变温技术自身存在的吸附容易-解吸困难的瓶颈问题；

（2）解决了现有粗乙炔气溶剂吸收法、次氯酸钠与浓硫酸洗净法、变温吸附法等存在的脱除高炔烃深度不够、乙炔产品纯度不高、溶剂或洗涤液消耗量大、能耗高、造成二次污染、需要添加稀释剂气体、变温吸附需要高温再生等安全隐患等问题；

（3）本发明可以解决了传统变压吸附或变温吸附的吸附与解吸循环操作过程中微量高炔烃组分局部聚集可能引起聚爆的安全隐患，同时，在常压或负压下采用具有酸性中心的分子筛或改性分子筛或碳分子筛等吸附剂进行吸附，避免了在乙炔及其高炔烃与吸附剂上的酸性中心发生化学作用进而导致乙炔等的不稳定所带来的安全隐患，进而拓宽了吸附剂的选择与吸附法的应用；

（4）本发明解决了传统吸附方法因瞬间吸附与解吸时间难以匹配与调控的问题，整个过程的操作可以实现等温等压，既保证了流程的安全稳定运行，又节省了能耗，同时还解决了现有方法无法得到高纯度的乙炔产品的缺陷；

（5）本发明采用临界NMP溶剂作为萃取剂溶解解吸出作为吸附质的高炔烃杂质组分，在常压或负压，温度为50~80℃的操作条件下，NMP萃取剂容易萃取高炔烃，而对乙炔的溶解度相对要小，进而提高了萃取解吸的选择性；即使存在对乙炔的一定共溶解现象，通过将萃取解吸物流或增加吹扫步骤所得到的吹扫气体，返回到乙炔提浓分离系统加以分离再生出粗乙炔、高炔烃、萃取剂及吹扫气体，无需萃取剂再生工序，实现乙炔产品的高纯度与高收率，即，本发明与现有乙炔生产工艺中的乙炔提浓分离系统的耦合性很好；

（6）本发明适合更宽泛的粗乙炔原料气来源，包括来自甲烷部分氧化法的乙炔提浓分离系统中的乙炔回收塔、汽提塔，以及来自电石法乙炔提浓分离系统中的中和塔、汽提塔、乙炔气柜等，进一步减轻了乙炔提浓分离系统的负荷及能耗；可以常压或负压进料，与乙炔提浓分离系统的耦合性很好；

（7）本发明集成了吸附与临界萃取解吸两种工艺，使得进料粗乙炔气中的大部分吸附质高炔烃被吸附在吸附剂中得以浓缩，吸附质浓度很高，此时采用NMP等作为萃取剂，充分利用了萃取剂在该工况下的溶解能力与液体溶剂吸收溶解的能力相当，而萃取剂本身扩散能力又远大于一般液体溶剂的这一特性，极大地提高了本发明中的萃取解吸过程中的固-液（气）传质效率，萃取剂使用量远少于一般萃取过程所需的萃取剂使用量；

（8）本发明除了净化脱除高炔烃杂质外，还可以回收高炔烃，既解决了乙炔产品的纯度问题，又提高了高炔烃回收的经济价值，同时，还解决了乙炔精制过程的环保问题；

（9）采用本发明的吸附与萃取解吸工艺，无需通过传统变压或变温吸附频繁的变压或变温过程，提高了吸附剂使用寿命，吸附剂使用寿命5~10年以上，且自动化程度高。

附图说明

图1为本发明实施例1示意图。

图2为本发明实施例4示意图。

图3为本发明实施例5示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明，下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

实施例1

如图1所示，一种粗乙炔气中高炔烃的吸附萃取分离与净化方法，包括如下工序：

（1）吸附浓缩工序，含高炔烃40~100ppm以上的粗乙炔气，常压下，温度为50~70℃，从吸附塔底部进入一吸附塔，在吸附温度50~70℃及吸附压力为常压下进行吸附，高级炔烃及其微量杂质（以下统称“高炔烃”）作为吸附质，被装填在吸附塔中的吸附剂所吸附，待吸附饱和后进入下一步工序，萃取解吸工序；乙炔不被吸附而从吸附塔顶部流出得到乙炔含量大于99.8~99.9%且高炔烃含量小于20ppm的乙炔产品；一个吸附塔吸附结束而进入萃取解吸工序时，另一吸附塔经过萃取解吸后再进入吸附浓缩工序，实现连续循环吸附操作。

在吸附浓缩工序中的吸附塔内，高炔烃组分是吸附质被吸附，乙炔作为非吸附相透过床层由吸附塔顶流出。本工序吸附的操作温度采用在50~70℃的温度范围内，吸附操作压力为常压，原料粗乙炔气从塔底进入，无需升温或降温，这样不仅降低了能耗。由于而且可保证吸附相的吸附完全，且不必考虑吸附剂常规解吸再生——通过升温或降压来得到解吸是否彻底的问题。本工序采用硅铝比较高的13A型或NaY型系列分子筛作为吸附剂，选择性的吸附容量大，溶解脱附能力强，且与萃取剂无作用。

（2）萃取解吸工序，采用一种接近临界或超临界（以下简称“临界”）的N-甲基吡咯烷酮（NMP）作为萃取剂，萃取剂温度为50~70℃，压力为常压，从塔顶部通入吸附饱和的吸附塔进行萃取解吸，萃取解吸的操作压力和温度与吸附浓缩工序的操作条件相同，萃取剂从吸附剂表面及通道中以及在吸附塔死空间中萃取溶解出被吸附或所残留的高炔烃，形成“富集高炔烃”的萃取解吸气，进入下一步工序，萃取剂再生工序；萃取解吸步骤完成后，通入原料粗乙炔气，再进入吸附浓缩工序，循环操作。

在传统的吸附与解吸再生的循环操作中，由于吸附质属于危险高炔烃组分，容易在吸附-解吸循环操作过程中局部聚集，并且吸附深度越深，解吸就越困难，也越复杂，基本上，粗乙炔气变温吸附（TSA）过程中要脱附高炔烃，只能通过冲入150~250℃的热惰性气体，比如合成气、甲烷、氮气等，实现吸附塔中的吸附剂再生。而吸附剂表面经常滞留微量的高炔烃及乙炔组分，非常容易在通入高温的惰性气体下自聚或反应，造成危险，且可能生成的烯烃再一次被吸附，导致吸附剂再生不完全，吸附剂使用寿命及吸附容量大幅度下降，无法满足连续循环操作。相反，采用本工序中的NMP作为萃取剂，在较为温和的操作条件下，利用其选择性的溶解出高炔烃的能力超过溶解乙炔的能力，可以规避因高温再生所导致的乙炔或高炔烃分解或生成其他杂质的表面化学反应导致的安全隐患，使得萃取解吸快速而高效地进行，以此可以和吸附相匹配。此外，萃取解吸工序中，选用温度为50~70℃，压力为常压的NMP作为萃取剂，其三，选择与乙炔提浓分离系统中所用的吸收剂相同的萃取剂，即使在萃取溶解过程中夹带少量的乙炔有效组分，但在后续的萃取剂再生回收工序以及乙炔提浓分离系统中，也是非常容易地将乙炔及NMP分离回收；其四，萃取解吸与吸附浓缩在本工况下可以在等温等压下进行，保证了吸附-萃取解吸操作循环过程的稳定性与安全性，减少了传统法变温吸附（TSA）或变温变压吸附（TPSA）的吸附-解吸循环过程需要通过温度或压力温度的变化所引起的波动性，由此减少了TSA等过程所需的加热再生载体、真空泵、程序控制阀、加热或冷却等设备，也使得吸附剂使用寿命大大延长。

（3）萃取剂再生工序，所述萃取解吸工序得到的萃取解吸气进入萃取剂再生工序的分离器，将压力降至低于萃取解吸工序的操作压力以下，负压，抽真空，温度在80~100℃范围，从分离器得到再生的萃取剂，降温至50~70℃，再经处理后返回到萃取解吸工序，循环使用；从分离器得到的高炔烃，作为副产品输出。

萃取剂再生过程是一个降压或升温的过程，降压幅度小或温度过低，高炔烃组分不能有效的析出，影响萃取剂再生效果，降压幅度过大或温度过高，能量的经济利用率就低，萃取剂循环使用所需的加压能耗就会增加。在本案例中萃取解吸工序的操作温度为50~70℃，操作压力为常压，因此，为了让高炔烃组分充分地从NMP萃取剂中逸出，通过负压及80~100℃的闪蒸或高温汽提方式，使得萃取剂再生完全，并同时提高高炔烃的回收率。萃取剂经过增压为常压后重新成为萃取剂返回到萃取解吸工序循环使用，乙炔纯度为99.8~99.9%，收率超过95~98%。

本实施例中，利用作为原料粗乙炔气自身一般带温带压下各种组分不同的物理特性，先采用吸附操作温度为50~70℃、操作压力为常压的吸附浓缩工序，将粗乙炔气中的高炔烃杂质组分充分地吸附下来，吸附压力为常压较低有利于吸附，且该工序采用硅铝比较高的13A型或NaY型系列分子筛作为吸附剂，在常压及原料气中所含高炔烃杂质浓度较低的工况下，高炔烃的吸附选择性很强，使得吸附完全。由于解吸过程采用NMP作为萃取剂，对被吸附的高炔烃组分（吸附质）具有很大的溶解能力，从而无需考虑因传统的降压或抽真空或升温解吸困难而防止发生过于深度吸附而导致解吸困难的局面。这是本发明及实施例与传统的变压吸附（PSA）或变温吸附（TSA）或变温变压吸附（TPSA）或最新的全温程变压吸附（FTrPSA）进行净化脱水除杂过程中的吸附-解吸循环操作完全不同的地方。萃取剂NMP本身对高炔烃组分的溶解力较大，而对乙炔溶解力相对较小，从而实现粗乙炔气中高炔烃的深度脱除的净化过程。另外，萃取剂的再生回收过程相对容易，免除了传统变温吸附需要选择较高温度的热载体以及热载体再生困难的问题。同时，本发明实施例中的吸附与萃取解吸过程可以在等温等压下进行循环操作，可以规避因温度及压力变化所导致的乙炔及高炔烃不稳定与局部聚集造成的安全隐患，使得萃取解吸快速而高效地进行，也保证了操作稳定性和安全性，减少了设备，尤其是动态设备诸如循环泵、加热系统、真空泵、控制阀等。整个操作过程平稳安全，乙炔产品的纯度可以达到99.8~99.9%以上，乙炔产品中的高炔烃含量≤20ppm，乙炔产品的收率超过95~98%，高炔烃收率大于90~95%。

实施例2

在实施例1所述的一种粗乙炔气中高炔烃的吸附萃取分离与净化方法基础上进一步优化，所述吸附浓缩工序中的粗乙炔气进料温度为10~30℃，常压，吸附温度为常温，吸附压力为负压，粗乙炔气由抽空的吸附塔顶部进入。在吸附浓缩工序中，作为吸附质的高炔烃组分被吸附剂所吸附，乙炔不被吸附。由于进料温度较低，若在常压低温下进行吸附，乙炔也可能会发生共吸附现象，会导致乙炔收率下降、吸附剂再生负荷进一步加剧，也会导致后续萃取剂（NMP）消耗量增加以及萃取剂再生负荷的增加。乙炔产品气从吸附塔底抽出。在萃取解吸工序中，萃取剂的温度控制在10~30℃范围，常压下从吸附塔上部进入进行萃取解吸。在萃取剂再生工序，采用常压下的100~120℃闪蒸或汽提，将高炔烃从萃取剂中解吸出来，经过处理输出；而萃取剂经过处理后返回到萃取解吸工序循环使用。由此，乙炔产品的纯度大于99.8~99.9%，乙炔产品中的高炔烃含量小于20ppm，乙炔产品收率大于95~98%，高炔烃收率大于90~95%。

实施例3

在实施例1所述的一种粗乙炔气中高炔烃的吸附萃取分离与净化方法的基础上进一步优化，所述吸附浓缩工序中的粗乙炔气是来自甲烷部分氧化法生产过程的乙炔提浓分离系统中的乙炔回收塔，乙炔浓度为96%，高炔烃浓度为4%，常压常温进入吸附浓缩工序，吸附塔内吸附剂的装填量增加20~50%，吸附温度与压力仍然为常温常压。在萃取解吸工序中，采用NMP萃取剂，在常温常压下进行萃取解吸，萃取剂使用量也相应增加20~50%。在萃取剂再生工序中，采用负压与100~120℃闪蒸或汽提方法，使得萃取剂再生完全，高炔烃逸出完全。乙炔产品纯度为99.8%以上，乙炔产品中的高炔烃含量小于20ppm，乙炔产品收率大于95~98%，高炔烃收率大于90~95%。

实施例4

如图2所示，在实施例1所述的一种粗乙炔气中高炔烃的吸附萃取分离与净化方法的基础上进一步优化，所述萃取解吸工序所得到的“富集高炔烃”的萃取解吸气（物流），作为富NMP物流，经热交换后与来自甲烷部分氧化法生产乙炔过程中的乙炔提浓分离系统的溶剂再生塔中部抽出的富NMP物流混合，直接进入乙炔提浓分离系统的高炔烃汽提塔下端，塔顶逸出的高炔烃得到回收，塔底流出溶剂NMP，经处理后，一部分作为吸收剂返回到乙炔提浓分离系统循环使用，一部分作为萃取剂返回到萃取解吸工序循环使用。本实施例由此可以省去了萃取剂再生工序，并与乙炔提浓分离系统高度耦合。乙炔产品纯度大于99.8~99.9%，乙炔产品中的高炔烃含量小于20ppm，乙炔产品收率大于95~98%。高炔烃收率大于90~95%。

实施例5

如图3所示，在实施例1所述的一种粗乙炔气中高炔烃的吸附萃取分离与净化方法的基础上进一步优化，所述吸附浓缩工序结束后，萃取解吸工序开始前，先用一种与乙炔生产系统中相同的惰性气体，本实施例为合成气，对吸附塔进行吹扫，得到的含有乙炔、高炔烃的吹扫合成气，经过处理后，与乙炔提浓分离系统中来自预洗塔底部的流出物混合，直接返回到乙炔提浓分离系统的乙炔回收塔，塔顶得到含有乙炔的惰性气体（合成气为主）作为乙炔提浓分离系统的循环气，一部分经过水洗塔处理后作为吹扫气对吸附塔进行吹扫，塔底物流进入高炔烃汽提塔，塔顶得到高炔烃，塔底得到溶剂NMP，经过溶剂处理后作为乙炔提浓分离系统的溶剂循环使用，其中，可以抽出一部分溶剂作为萃取解吸工序的萃取剂补充。吸附浓缩工序中结束吸附的吸附塔经过吹扫后，进入萃取解吸工序，可以减少萃取剂使用量约10~30%。乙炔产品的纯度大于99.8~99.9%，乙炔产品中的高炔烃含量小于20ppm，乙炔产品收率大于97~98%。高炔烃收率大于95%。

实施例6

在实施例1所述的一种粗乙炔气中高炔烃的吸附萃取分离与净化方法的基础上进一步优化，所述萃取解吸工序结束后、吸附浓缩工序开始前，先用一种与乙炔生产系统中相同的惰性气体（合成气为主），本实施例中，采用合成气对吸附塔进行吹扫，得到的含有乙炔、高炔烃及NMP的富吹扫气体，经过处理后，与乙炔裂解气混合，返回到乙炔提浓分离系统的预洗塔，经过乙炔提浓分离系统的其他单元，包括主洗塔、水洗塔、乙炔回收塔、汽提塔、溶剂再生塔及高炔烃汽提塔，分别得到惰性气体、粗乙炔气、高炔烃，以及NMP，其中，一部分惰性气体经处理后作为吹扫气循环使用，粗乙炔气进入吸附浓缩工序得到乙炔产品，一部分NMP经处理后作为萃取剂补充或循环使用，一部分NMP经处理后作为吸收剂补充或循环使用进入乙炔提浓分离系统；萃取解吸工序中结束吹扫的吸附塔，进入吸附浓缩工序，提高吸附浓缩工序中的吸附塔吸附效率，使得吸附剂再生完全，延长其使用寿命，保证非吸附相的乙炔产品的纯度大于99.8~99.9%，乙炔产品中的高炔烃含量小于20ppm，乙炔产品收率大于95~98%，高炔烃收率大于90~95%。

显而易见的，上面所述的实施例，仅仅是本发明实施例中的一部分，而不是全部。基于本发明记载的实施例，本领域技术人员在不付出创造性劳动的情况下得到的其它所有实施例，或在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种粗乙炔气中高炔烃的吸附萃取分离与净化方法，其特征在于，包括如下工序：

（1）吸附浓缩工序，含高炔烃20~200ppm，温度为5~80℃，常压或负压，从吸附塔底部进入一吸附塔，在吸附温度5~80℃及吸附压力为常压或负压下进行吸附，高级炔烃及其微量杂质作为吸附质，被装填在吸附塔中的吸附剂所吸附，待吸附饱和后进入下一步工序，萃取解吸工序，乙炔不被吸附而从吸附塔顶部流出得到乙炔含量大于等于99.9%且高炔烃含量小于10ppm的乙炔产品；一个吸附塔吸附结束而进入萃取解吸工序时，另一吸附塔经过萃取解吸后再进入吸附浓缩工序，实现连续循环吸附操作；

（2）萃取解吸工序，采用一种临界的N-甲基吡咯烷酮（NMP）作为萃取剂，萃取剂温度为5~80℃，压力为常压或负压，从塔顶部通入吸附饱和的吸附塔进行萃取解吸，萃取解吸的操作压力和温度与吸附浓缩工序的操作条件相同，萃取剂从吸附剂表面及通道中以及在吸附塔死空间中萃取溶解出被吸附或所残留的高炔烃，形成“富集高炔烃”的萃取解吸气，进入下一步工序，萃取剂再生工序，萃取解吸步骤完成后，通入原料粗乙炔气，再进入吸附浓缩工序，循环操作；

（3）萃取剂再生工序，所述萃取解吸工序得到的萃取解吸气进入萃取剂再生工序的分离器，将压力降至低于萃取解吸工序的操作压力以下，温度在30~120℃范围，从分离器得到再生的萃取剂，经过降温处理后返回到萃取解吸工序，循环使用，从分离器得到的高炔烃，作为副产品输出。

2.如权利要求1所述的一种粗乙炔气中高炔烃的吸附萃取分离与净化方法，其特征在于，所述吸附浓缩工序的进料粗乙炔气，来自乙炔生产的电石法，或轻烃部分氧化法中乙炔提浓分离系统的汽提塔，或乙炔回收塔，或溶剂再生塔，或次氯酸钠洗涤塔，或浓硫酸洗涤塔，粗乙炔气的乙炔浓度为90~99.5%。

3.如权利要求1所述的一种粗乙炔气中高炔烃的吸附萃取分离与净化方法，其特征在于，所述吸附浓缩工序的吸附塔所装填的吸附剂是硅胶、分子筛、改性分子筛、碳分子筛的一种或多种组合。

4.如权利要求1所述的一种粗乙炔气中高炔烃的吸附萃取分离与净化方法，其特征在于，所述吸附浓缩工序结束后，萃取解吸工序开始前，先用一种与乙炔生产系统中相同的选自合成气、甲烷、氮气、氢气、一氧化碳的惰性气体对吸附塔进行吹扫，得到的含有乙炔、高炔烃的吹扫气体，经过处理后，与乙炔提浓分离系统中来自预洗塔底部的流出物混合，直接返回到乙炔提浓分离系统的乙炔回收塔，塔顶得到含有乙炔的惰性气体作为乙炔提浓分离系统的循环气，一部分经过水洗塔处理后作为吹扫气对吸附塔进行吹扫，塔底物流进入高炔烃汽提塔，塔顶得到高炔烃，塔底得到溶剂NMP，经过溶剂处理后作为乙炔提浓分离系统的溶剂循环使用，其中，抽出一部分溶剂作为萃取解吸工序的萃取剂补充，吸附浓缩工序中结束吸附的吸附塔经过吹扫后，进入萃取解吸工序，可减少萃取剂使用量。

5.如权利要求1所述的一种粗乙炔气中高炔烃的吸附萃取分离与净化方法，其特征在于，所述萃取解吸工序结束后、吸附浓缩工序开始前，先用一种与乙炔生产系统中相同的选自合成气、甲烷、氮气、氢气、一氧化碳的惰性气体对吸附塔进行吹扫，得到的含有乙炔、高炔烃及NMP的吹扫气体，经过处理后，与乙炔裂解气混合，返回到乙炔提浓分离系统的预洗塔，经过乙炔提浓分离系统的主洗塔、水洗塔、乙炔回收塔、汽提塔、溶剂再生塔及高炔烃汽提塔，分别得到惰性气体、粗乙炔气、高炔烃，以及NMP，其中，一部分惰性气体经处理后作为吹扫气循环使用，粗乙炔气进入吸附浓缩工序得到乙炔产品，一部分NMP经处理后作为萃取剂补充或循环使用，一部分NMP经处理后作为吸收剂补充或循环使用进入乙炔提浓分离系统，萃取解吸工序中结束吹扫的吸附塔，进入吸附浓缩工序，由此提高了吸附浓缩工序中的吸附塔吸附效率。

6.如权利要求1所述的一种粗乙炔气中高炔烃的吸附萃取分离与净化方法，其特征在于，所述吸附浓缩工序、萃取解吸工序与萃取剂再生工序的操作温度与操作压力是等温等压、等温变压、变温等压、变温变压的一种或多种。

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