乙炔加氢反应

主反应

C2H2+H2C2H4 ΔH=-175〃7 kJ/mol (1)

副反应

C2H4+H2C2H6 ΔH=-138〃1 kJ/mol (2)

C2H2+2H2C2H6钯/二氧化钛催化剂在C2馏份选择加氢反应中的催化作用,发现二氧化钛载体在一定条件下能被氢还原并能与金属强烈相互作用,钯/二氧化钛催化剂在250℃下还原,乙烯选择性最高,约达91%,其催化性能明显优于钯/氧化铝催化剂。

氢化物Mg2CoH5用于乙炔加氢反应,乙烯的选择性为100%;而氢化物Mg3CoH5和Mg2FeH6的乙烯选择性相应为82%和85%;氢化物Mg2NiH4则使乙炔加氢为乙烷混合相

乙炔加氢反应器操作条件:温度0~40℃;压力1〃6~3〃6 MPa;催化剂0〃1%(质量分数)钯/氧化铝。

混合相反应器出口物流冷却后进入分离塔,塔釜富含C3组份液体引入高压脱丙烷塔顶作为回流液,分离塔顶气相物流经蒸汽加热后进入气相加氢反应器。任何乙炔选择加氢催化剂都可用在此种气相加

氢反应器中,目前最普遍使用的是钯催化剂,而且其性能也较好。气相加氢反应器出口物流通过冷箱,用C3冷却剂进行冷却和部分冷凝后,进入分离塔分离成一种气相物流和一种液相物流。富含乙烯、甲烷和氢气等轻组份的气相从塔顶送往下游的脱甲烷塔和/或脱乙烷塔及其它进一步分离各组份的分离设备。富含丙烯和丙烷的液体从塔釜引出,用泵输送,一部分与分离塔塔釜液合并作为前脱丙烷塔顶回流液,另

一部分作为混合相加氢反应器进料。

3〃4〃2 裂解气混合相选择加氢工艺

Cosyns等[23]提出裂解气混合相选择加氢工艺(图5)。该工艺将裂解气干燥器出口气相(裂解气)和液相(已加氢的裂解汽油)混合进入列管式混合相加氢反应器(开车时液相进料改用甲苯),反应器出口物流冷却后送入有10块塔盘的蒸馏塔,塔顶气相物流含有氢气、甲烷、C2馏份、C3馏份和C4馏份,送往下游分离装置;塔釜液相物流含有C5~C9裂解汽油和少量C4,一部分用泵循环与气相裂解气混合,其余作为汽油出售或送往芳烃装置。

裂解气混合相选择加氢反应条件:气相空速2500h-1(标准状况);压力20MPa;温度40℃;液相空速10 h-1(标准状况);催化剂0〃05%(质量分数)钯/氧化铝。

裂解气混合相选择加氢反应结果:C2馏份中乙炔摩尔分数<5×10-6;裂解汽油中顺丁烯二酸酐值<3;辛烷值约98;双烯烃摩尔分数<0〃3%;烯烃摩尔分数约10%。运行2个月的反应结果见表1。

工业上乙炔选择加氢一般采用绝热式固定床反应器,碳二原料经过换

热和预热,反应器入口温度在25~100℃,当温度较高时有利于副反应的发生,特别是乙炔直接加氢生成乙烷伴随着大量的反应热生成,使物料温度继续升高,这样整个反应过程会进入恶性循环,最后催化剂床层有可能会出现飞温现象。所以碳二加氢反应对催化剂的选择性要求很高,另外实际操作过程中对工艺参数的控制也很重要,应控制较低的入口温度和合适的氢气量

主反应

C2H2+H2---C2H4(1)

副反应

C2H4+H2——C2H6(2)

C2H2+2H2——C2H6(3)

剩余乙炔被加氢至小于 5ppm 以下

7.5 模拟计算结果与实际结果对比

在初始反应稳定后，反应器入口条件为

温度 25~34℃压力 2.0MPa

物料流量 12000~14000m3/hr

氢气流量 90~140 m3/hr

乙炔浓度 1.2~1.5mol%

利用这些数据对反应器模拟计算，计算结果如表 7.2

从表中模拟计算结果看，反应出口温度和乙炔浓度计算结果和实际相差不大。由于工业操作参数的变化，有时反应器出口温度和乙炔浓度的相应变化会有一些滞后，所以有个别数据偏差较大。一般来说在稳定操作条件下，模拟结果能很好地和实际运行结果吻合。

由于初期催化剂活性和选择性好，与小试得出动力学方程的条件相似。在这种条件下利用动力学方程模拟计算结果与实际相差较小。但是当催化剂运行一段时间后，由于副反应的增加，加上反应生成的低聚物覆盖在催化剂表面，此时的反应过程与小试条件相差大，在这种条件下模拟计算结果误差较大。

为了保证 C2加氢等温反应器及绝热反应器的反应效果, 要求 C2 加氢的进料流量与氢气的流量按着一定的比值进行调节, 氢气量随着进料量的变化而变化。氢气 /进料流量比值要根据氢气 /乙炔比计算得出, 首先根据进料中炔烃的摩尔含量( 由在线分析仪测量) 计算出加氢所需的氢气的摩尔量, 再换算成重量, 进而得出氢气 / 进料流量比值。因此, 氢气 / 乙炔进料流量比值控制又可称为氢气 /乙炔进料流量变比值控制。

氢炔比控制，要求根据乙炔动恋数泣，及时调节各床氢加入量，，蔚足规定的氢炔比条件，保证各床转化率和产品中乙炔合格。