一種用於乙炔加氫制乙烯滴流床的氣體除沫器的製作方法

2023-04-27 00:41:27 1

本實用新型屬於化工設備裝備製造領域，尤其涉及一種乙炔加氫制乙烯滴流床的氣體除沫器。

背景技術：

隨著石油資源日益枯竭，發展煤化工為原料的化工過程成為替代石油化工路線的重要過程，得到廣泛關注，並取得快速發展。

在煤化工技術中，以煤為原料通過電石工藝製取乙炔，已廣泛應用，以乙炔為原料，在選擇性加氫催化劑作用下，通過加氫製備乙烯產品，可進一步拓展煤化工路線。且近些年來乙炔主要的下遊產品聚氯乙烯(PVC)已經供大於求，PVC產業利潤不高，急需拓展乙炔下遊產品產業鏈。

乙烯是石油化工中最重要的基礎原料，被稱為「石化工業之母」。廣泛用於塑料、潤滑油、聚合物以及一些中間體，目前主要由石油或低碳烷烴通過裂解製取。乙烯下遊產品如乙二醇，丁二醇、丙烯酸、聚乙烯醇等也有很好的經濟價值。因此，開發乙炔加氫制乙烯的新工藝技術可以為乙烯工業提供一種新原料來源，並降低乙烯對石油資源的依賴程度及乙烯生產成本，具有廣闊的應用前景。

乙炔選擇加氫制乙烯工藝核心設備是滴流床加氫反應器，因為乙炔加氫是反應放熱量很大的催化反應過程，反應生成氣體溫度較高，在離開滴流床時會夾帶液體霧沫，而且該滴流床中乙炔的轉化率最高只能達到94％，在反應產物中會有大量乙烯、少量乙烷與微量乙炔，該三種氣態物質中乙炔與乙烷、乙烯很難分離，會影響目的產物的純度，影響了產品應用範圍。工業上一般採取前加氫工藝，重新設置一臺乙炔選擇性加氫固定床裝置消除微量的乙炔，滿足工業上聚合級乙烯原料要求。

在滴流床反應器中，氣體除沫器是乙炔加氫反應後離開滴流床的最後一道屏障。現有技術中，有一種絲網除沫器，主要由絲網隔柵、絲網經模壓後組合成的波形絲網塊組成，除沫器主要應用絲網除沫，功能單一，僅具有除沫功能，且結構複雜。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本實用新型提供一種用於乙炔加氫制乙烯滴流床的氣體除沫器，該氣體除沫器設置類似於固定床作用的具有催化效能的絲網，不但阻止了溶劑揮發組分的逸出，又可將反應產品中微量的乙炔完全轉化，且結構簡單，易於安裝。

本實用新型提供的一種用於乙炔加氫制乙烯滴流床的氣體除沫器，包括：絲網和絲網安裝件，

所述絲網安裝件固定在滴流床產品氣出口下方的內壁上；所述絲網的目數為5～10目，所述絲網上噴塗有催化劑；所述絲網固定在所述絲網安裝件上。

所述氣體除沫器安裝位置位於滴流床的頂部氣出口下方，這是根據滴流床的反應機理而定。因為在滴流床中，液體可以從上部進入，溫度比較低，液體可去除了產品氣中大部分液沫，出口的產品氣體中夾帶的液滴已經較少。在絲網上噴塗催化劑，除沫器可作為固定床對產品氣中的微量乙炔進行反應。

經實驗確定，在絲網目數為5～10目的條件下，上升的霧沫接觸到絲網時，極易形成水膜層，氣化的溶劑會冷凝成液滴。

具體地，所述絲網安裝件包括支撐塊和緊固件，所述支撐塊固定在滴流床產品氣出口下方的內壁上，所述絲網通過所述緊固件固定在所述支撐塊上。

在本實用新型中，所述催化劑為鈀觸媒的催化劑，有效成分為金屬鈀、金屬鎳、金屬鈷、金屬鉬、金屬鎢或金屬錳。

所述催化劑的有效成分在所述催化劑中的重量百分比為0.01wt％～0.08wt％。

作為優選實施方式，所述催化劑的載體可為α-Al2O3、γ-Al2O3、TiO2或SiO2。

具體的，所述催化劑通過浸漬法製備，經研磨催化劑的顆粒大小為50～100nm，通過噴槍加熱到200-280℃，優選為280℃，後噴塗到絲網表面。

經過實驗可知，當所述催化劑的厚度為0.5μm-20μm時，恰好能催化未反應的剩餘氣體。

本實用新型中，所述絲網的材質為高強度的聚四氟乙烯(PTFE)、耐磨尼龍66(POLIBLEND)、聚丙烯(PP)，使絲網耐腐蝕高溫，延長使用壽命，節約成本。

為了加工製造，以及生產維修的便利，本實用新型的絲網可以分體設計，所述絲網包括一個或多個絲網模塊。

本實用新型中，所述支撐塊焊接或通過螺栓固定在所述滴流床內壁上。

本實用新型提供的滴流床氣體除沫器結構簡單，易於安裝、操作、維修及清洗；絲網上噴塗納米級的鈀觸媒催化劑，可將產品氣體中微量乙炔在催化劑的作用下，與氣體中的氫氣發生選擇性加氫反應，將微量乙炔完全轉化為乙烯；解決了目的產物中微量乙炔很難分離的難題，避免由於目的產物的純度而影響了乙烯產品應用範圍的問題。

附圖說明

圖1是滴流床的氣體除沫器安裝示意圖；

圖2是滴流床的氣體除沫器結構示意圖。

圖中：支撐塊1，緊固件2，絲網3，產品氣出口4，滴流床內壁5，滴流床溶劑液面6。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本實用新型的方案及其各個方面的優點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本實用新型的限制。

本實用新型提供的一種用於乙炔加氫制乙烯滴流床的氣體除沫器，如圖1所示，包括：絲網3和絲網安裝件。

氣體除沫器安裝位置位於滴流床的頂部產品氣出口4下方，絲網安裝件固定在滴流床產品氣出口4下方的內壁5上，絲網3固定在所述絲網安裝件上。這是根據滴流床的反應機理而定。因為在滴流床中，液相可以從上部進入，溫度比較低，液相進入過程中去除了產品氣中大部分液沫，產品氣出口4處產品氣中夾帶的液滴已經較少。

絲網3的目數為5～10目，絲網3上噴塗有催化劑，催化劑為鈀觸媒的催化劑顆粒。經實驗確定，在絲網目數為5～10目的條件下，上升的霧沫接觸到絲網時，極易形成水膜層，氣化的溶劑會冷凝成液滴。當帶有霧沫的氣體從滴流床溶劑液面6以一定的速度上升通過絲網3時，由於霧沫上升的慣性作用，霧沫與絲網3相碰撞而被附著在絲網3的表面上。絲網3表面上霧沫的擴散、霧沫的重力沉降，使霧沫形成較大的液滴沿著絲網3流至兩根絲的交接點。乙炔、乙烯、氫氣等混合物穿過催化劑絲網3時，其中的微量乙炔在絲網3外側的塗覆的鈀觸媒作用下，與氣體中的氫氣發生選擇性加氫反應，微量乙炔完全轉化為乙烯，追隨氣體逸出。除沫器安裝位置位於滴流床的頂部產品氣出口4的下方，其主要的作用可以作為固定床對微量的乙炔進行二次反應。

絲網3本身具有可潤溼性，在液體的表面張力及絲網的毛細血管的作用下，使得液滴越來越大，直到聚集的液滴大到其自身產生的重力超過氣體的上升力與液體表面張力的合力時，液滴就從絲網上分離下落，又回到溶劑體系中，而經過過濾的氣體從產品氣出口4排出。

絲網安裝件包括支撐塊1和緊固件2，支撐塊1固定在滴流床產品氣出口下方的內壁5上，所述絲網3通過緊固件2固定在支撐塊1上。支撐塊1焊接或通過螺栓固定在滴流床內壁5上。

絲網3採用材質為高強度的聚四氟乙烯(PTFE)、耐磨尼龍66(POLIBLEND)或聚丙烯(PP)，使絲網耐腐蝕高溫，延長使用時間，節約成本。絲網3包括一個或多個絲網模塊，將絲網3分為多個模塊，使得安裝、維修更方便，易於加工製造。

催化劑的有效成分為金屬鈀、金屬鎳、金屬鈷、金屬鉬、金屬鎢或金屬錳等。催化劑的有效成分在所述催化劑中的重量百分比為0.01wt％～0.08wt％。催化劑的載體為α-Al2O3、γ-Al2O3、TiO2或SiO2等。催化劑的顆粒大小為50-100nm。催化劑的層厚為0.5μm-20μm。

催化劑通過浸漬法製備，經研磨催化劑的顆粒大小為50～100nm，通過噴槍加熱到200-280℃後噴塗到絲網3表面。當加熱到280℃時，催化劑的附著效果更好。

本實用新型中，滴流床具有催化劑固定放置，液體和氣體可採取並流或逆流接觸的方式，可達到氣、液、固三相高效傳質、傳熱的特點。由於催化劑固定均勻分布，反應氣體可從滴流床的下部或者中部進入，液體也可從上部或者下部同時進入，型式組合有著多樣性，可達到氣體與催化劑充分結合的目的，反應後的產品氣從滴流床上部逸出。由於在本實用新型絲網的網目數條件下，霧沫沾到絲網上時，極易形成水膜層，而水膜層在此大小的面積下時，張力極易受破壞，致使其迅速化為水滴，霧沫被消除，除沫器的效果最佳。

實施例

本實施例的氣體除沫器結構如圖1和圖2所示，

絲網3的目數為10目，採用材質為高強度聚四氟乙烯，絲網模塊數量為3塊；

絲網的表面噴塗厚度為0.5μm～20μm的催化劑；

催化劑有效成分為金屬鈀顆粒；

催化劑分的顆粒大小為50～100nm；

催化劑有效成分在催化劑層中的重量百分比為0.01wt％～0.08wt％；

催化劑有效成分的載體為α-Al2O3。

支撐塊1焊接在滴流床產品氣出口下方的內壁5上，3塊絲網模塊分別通過緊固件2固定在支撐塊1上，緊固件2為Φ12的不鏽鋼雙頭螺栓。

本實用新型提供的滴流床氣體除沫器結構簡單，易於安裝、操作、維修及清洗。絲網上噴塗納米級的鈀觸媒催化劑，不但阻止了溶劑揮發組分的逸出，還可將產品氣體中微量乙炔在催化劑的作用下，與氣體中的氫氣發生選擇性加氫反應，將微量乙炔完全轉化為乙烯，大大提高催化反應的轉化率。

需要說明的是，以上參照附圖所描述的各個實施例僅用以說明本實用新型而非限制本實用新型的範圍，本領域的普通技術人員應當理解，在不脫離本實用新型的精神和範圍的前提下對本實用新型進行的修改或者等同替換，均應涵蓋在本實用新型的範圍之內。此外，除上下文另有所指外，以單數形式出現的詞包括複數形式，反之亦然。另外，除非特別說明，那麼任何實施例的全部或一部分可結合任何其它實施例的全部或一部分來使用。