氢能专利库

一种高浓度乙炔选择加氢制乙烯的石墨烯基催化剂的合成及应用方法，该石墨基催化剂中采用主活性组分为Pd，助活性组分为Ag，并以氮甲基吡咯烷酮NMP为溶剂，在非水条件下合成。催化剂配比为乙酰丙酮钯:醋酸银:石墨烯:NMP＝0.01～0.1g:0.05～0.5g:35g:0.1L，浸渍后在pH＝9‑12的碱性条件下，通过硼氢化钾对固体物质进行还原，即可得到所需催化剂。该催化剂应用到高浓度乙炔选择催化制备乙烯反应体系中，其中乙炔气来源于电石法，并采用浆态床反应器在高空速下合成乙烯。在本发明中，催化剂具有乙炔转化率高、乙烯的选择性好、寿命长等特点。

本发明公开了一种乙炔加氢催化剂的制备方法，其包含以下步骤：配置第一到第四溶液；将第一到三溶液注入水热反应釜并加入载体材料搅拌；将搅拌后得到的混合溶液送入连续微波干燥器迅速干燥，并将完成干燥的固态物送入旋转煅烧炉；在旋转煅烧炉中煅烧固态物；将第四溶液注入水热反应釜，并将煅烧后的固态物加入到水热反应釜中进行搅拌，随后转移至挤压过滤机中过滤；将过滤后的固态物转移到氮气烘干箱，在氮气氛围下干燥即得到催化剂。将挤压过滤机过滤出的碱性液体以及煅烧得到的废气转移至喷淋塔，通过调控气液比，可以用于处理旋转煅烧炉中排放的有害废气。通过本方法制备的干燥剂溶剂热稳定性及活性高，降低了催化剂价格及生产能耗。

本发明涉及一种乙炔精脱及加氢制乙烯的反应系统及方法。所述系统包括混合提压单元、流化床精脱单元、加氢反应单元、深冷分离单元、真空过滤单元、旋转床再生单元及真空低压蒸馏单元。所述方法包括步骤：将乙炔和氢气按摩尔比1:1提压混合；将混合后的原料气依次通入流化床精脱单元、加氢反应单元进行反应；对反应后的气相产物分离，得到产物乙烯、副产品与富余氢气，富余氢气送入反应单元；将浆态床中的浆液引出，通过真空过滤单元分离得到固相物料及液相物料；将固相物料经过所述旋转床再生单元处理，得到再生催化剂；将液相物料通过真空低压蒸馏单元处理，进行溶剂回收。本发明具有操作弹性大，压缩机能耗低、催化剂寿命长、适应能力强的优点。

本发明公开了乙炔加氢制乙烯与甲醇热解制氢耦合反应的系统和方法，系统包括：反应器，具有原料气入口和反应气出口，上设置有换热器，换热器具有低温混合液入口和高温混合液出口；反应气处理装置，具有反应气入口和乙烯出口；燃烧器，具有空气入口、燃料入口和高温烟气出口；热解器，具有高温烟气入口、高温甲醇入口、富氢热解气出口和中温烟气出口；再热器，具有中温烟气入口、甲醇入口和高温甲醇出口，甲醇入口与高温混合液出口相连；氢气提纯装置，具有富氢热解气入口、高纯氢气出口和含杂气体出口，高纯氢气出口与原料气入口相连，含杂气体出口与燃料入口相连。该系统可以将乙炔加氢制乙烯反应放出的热量用于甲醇热解制氢，提高能源利用率。

本发明公开了一种煤加氢气化耦合电石冶炼的方法和系统。该方法包括步骤：A.加氢气化：将煤粉与富氢气体送入加氢气化单元进行加氢气化反应，然后将反应产物通过激冷液化残渣激冷后得到混合半焦和混合油气产品；B.电石生产：将混合半焦和粉状生石灰混合后喷入电石生产单元，与含氧气体发生反应产生电石。本发明通过液化残渣对气化产物进行激冷，在起到激冷剂作用的同时，可充分利用气化半焦的显热，使喷入的液化残渣发生热解反应，进一步产生油气产品和半焦。同时，液化残渣具有除尘作用，可实现气固相的分离。激冷后获得的混合半焦被直接热送至气流床生产电石，降低电石生产的能耗。

本发明公开了一种煤加氢气化耦合电石生产的系统和方法。该系统包括加氢气化单元和电石生产单元；所述加氢气化单元包括煤粉喷嘴、富氢气体喷嘴、油气出口、激冷煤粉喷嘴和混合半焦出口；在所述加氢气化单元，煤粉与富氢气体加氢气化反应的产物在激冷煤粉激冷后得到混合半焦和混合油气产品；所述电石生产单元包括混合半焦入口、生石灰入口、富氧气体喷嘴、电石炉气出口以及电石出口，所述混合半焦入口和所述混合半焦出口相连。本发明提供一种中低阶煤粉加氢气化与电石生产相耦合的系统和方法，可充分利用气化半焦的显热。激冷后获得的混合半焦被直接热送至气流床生产电石，可再次利用混合半焦的显热，降低电石生产的能耗。

本发明公开了一种煤加氢热解的系统和方法。该系统包括煤加氢热解单元、旋风分离单元、液化残渣除尘单元以及液化残渣处理单元；煤加氢热解单元包括煤粉喷嘴、富氢气体喷嘴、激冷液化残渣喷嘴、混合半焦出口和热解混合物出口；旋风分离单元设有热解混合物入口、半焦出口以及除尘煤气1出口；液化残渣除尘单元设有除尘煤气1入口、除尘煤气2出口以及含尘液化残渣出口；液化残渣处理单元设置有液态含尘液化残渣入口和固态液化残渣粉出口。根据本发明提供的系统和方法，根据液化残渣的特性，能够同时解决加氢热解过程中激冷剂的选择及粗煤气的除尘问题。

本发明涉及用于乙炔加氢制乙烯浆态床的气体除沫器，所述除沫器为目数10～20的硬质丝网，在所述硬质丝网的表面设有厚度为0.5μm‑20μm的催化剂层。本发明所述的除沫器，在硬质丝网表面设置催化剂层，不但阻止了溶剂挥发组分的逸出，又可将反应产物中微量的乙炔完全转化，大大提高催化反应的转化率。而且除沫器结构简单，体积小，除沫效率高，丝网块可拆卸，易于安装、操作、维修及清洗；同时丝网块采用的材质为高强度的聚四氟乙烯、耐磨尼龙66、聚丙烯，使丝网耐腐蚀高温，延长使用时间，节约成本。

本发明涉及一种用于乙炔加氢制乙烯的反应器及其制备乙烯的方法。所述反应器包括上、下段两种直径的主体，位于下段主体的产物出口，以及位于下段主体内的催化剂床层；其中，所述催化剂床层为格栅结构，且可由转动轴带动旋转；传动轴中心设有反应物进料口，其底部设有多个雾化喷嘴。由于格栅的设计可将催化剂固定于催化剂床层中，有效减少催化剂的破碎和损耗。同时反应物经过雾化喷嘴以液膜形式附着于催化剂表面进行反应，进一步减少副反应的发生，并最大限度的以汽化潜热方式带走反应释放的大量热量，避免了飞温现象，提高催化剂利用率及乙烯产率。

本发明涉及一种乙炔加氢制备乙烯的反应系统，所述反应系统为“气相-液相”两相接触反应系统。该系统可将传统的固体催化剂替换为液相催化剂，使传统的“气-固”两项或“气-液-固”三项接触反应变为“气-液”接触反应，避免生成绿油对催化剂活性中心的覆盖；同时通过调节液相催化剂中不同种类络合金属的比例，使得液相催化剂的加氢活性处在适宜条件，既能够保证乙炔的高转化率避免乙炔发生自聚生成绿油，又能抑制乙烯深度加氢生成乙烷。本发明进一步涉及采用所述反应系统制备乙烯的方法，该方法提高了乙炔加氢制乙烯的选择性，增加了产品气中乙烯的收率。

本发明涉及一种乙炔加氢制乙烯工艺，包括如下步骤：(1)乙炔溶解；(2)乙炔加氢；(3)气液分离；(4)提氢。本发明采用先溶解后加压的方式将乙炔原料溶于有机溶剂中，再提压喷入反应器内与氢气反应，可以增大反应压力，利于体积减小的反应发生；并且溶解后的乙炔进行加压能够降低直接压缩乙炔带来的安全隐患。同时，采用固态催化剂和气液膜接触反应制备乙烯，加氢过程中释放出的热量使得溶解乙炔的非极性液相溶剂发生相变换，部分由液态变为气态移出反应热，从而保持催化剂床层温度稳定，避免床层飞温、乙炔自聚、反应深度无法控制副反应大量发生的情况。

本发明属于化工设备领域，提出一种乙炔加氢制乙烯浆态床的气体分布器，包括隔板、气体上升管、两组斜向交叉的气体分布管组；所述隔板水平放置在浆态床内，隔板上开有管口，管口上安装气体上升管，所述气体上升管与所述气体分布管组连通；所述气体分布管组所在平面与水平面间的夹角为锐角。本发明提出的气体分布器是两组斜向交叉、中央连通的气体分布管组。通过浆态床底部设置的气体挡板，改变气体进口方向，使得气体均匀进入气体空间，避免进气直接进入气体上升管，造成气体偏流情况。斜向布置的气体分布器可获得更大的气体分布面积，分布器上开孔更多，浆态流动形式更好，气泡破碎率好。

本发明涉及一种用于乙炔加氢制乙烯浆态床的液相溶剂，包括如下重量份的组分：2-甲基环己基醋酸酯0.5-15份，选择性溶剂50-85份，离子液体0.5-15份、供氢剂0.3-10份。所得液相溶剂不仅可将催化剂均匀分散在液相溶剂中，及时移走反应热量，防止催化剂烧结、失活等现象，而且在反应气体进入液相溶剂后，能高效地为催化剂活性中心吸附的乙炔加氢提供氢自由基，提高催化剂的效能，避免了乙炔自聚生成绿油聚合物对催化剂的覆盖，延长催化剂寿命；同时，液相溶剂系统的沸点提高，保证反应器所需溶剂的浓度及粘度，减少下一步工序中溶剂回收的负荷，有效地降低了装置的能耗水平。

本发明涉及一种乙炔加氢制乙烯浆态床的液相溶剂，所述液相溶剂包含以下重量份的成分：离子液体0.5～15份，供氢剂0.5～10份和供电子溶剂75～105份。本发明提供的液相溶剂具有良好的供氢能力、氢自由基转移能力及溶解绿油能力，极大的减少了绿油覆盖量并延长了催化剂寿命。本发明进一步保护所述液相溶剂在乙炔加氢制乙烯的浆态床工艺中的应用。

本发明涉及一种乙炔加氢制乙烯整体式催化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将多孔阳极氧化铝制成规整填料型催化剂载体；(2)将载体敏化，活化；(3)将活化后的载体置于化学镀液中，加入还原剂、pH调节剂，在还原剂的作用下施镀使活性组分被还原成金属沉积在载体表面，得到无过渡涂层的整体式催化剂。本发明采用化学镀技术制备得到的整体式催化剂，表面分布更均匀，达到分子级别的排布，在乙炔加氢反应中使用可避免因液相溶剂和气相产物的流动导致催化剂的流失。同时，有效简化整个催化剂制备工艺过程，适合于企业规模化生产。

本发明属于化工领域，提出一种用于乙炔选择性加氢制乙烯的浆态床反应器，浆态床反应器下方设置有气体分布器与气体入口连接；气体分布器上方设置多组指形管，垂直于水平面布置，每组指形管包括多根顶部相连的换热管，换热管间距相等；所述浆态床反应器气体出口下方设置有气液分离器，所述气液分离器下方设置有冷凝器。本发明还提出应用所述浆态床反应器的系统。本发明提出的设备很好地解决了在乙炔选择性加氢制乙烯反应中固定床反应器中的绿油生成量大、催化剂循环周期短、反应器易“飞温”的问题，流化床中由于催化剂颗粒间相互剧烈碰撞，造成催化剂的损失、除尘的困难和由于固体颗粒的磨蚀作用，换热构件和反应器的磨损严重的问题。

本发明涉及一种用于乙炔选择加氢制乙烯的催化剂的制备方法，将碳纤维预处理后浸渍于溶胶中，取出后经烘干、焙烧、氧化侵蚀，得改性碳纤维；再通过浸渍法将活性组分和助催化组分负载于改性碳纤维上，经干燥、焙烧得乙炔选择加氢制乙烯催化剂。本发明利用溶胶--氧化侵蚀--浸渍技术在碳纤维表面形成了不连续的涂层，形成空间阻隔，从而阻止活性金属团聚，且涂层调整了碳纤维表面性质和酸性，有利于提高催化活性和乙烯收率。

本发明涉及一种煤焦油加氢催化剂载体酸性的调控方法，在催化剂载体的制备过程中加入离子液体，烘干、焙烧，即可；其中，所述催化剂载体是以氧化铝前驱体、钛源、分子筛、助溶剂、扩孔剂为原料制备而得的。通过对催化剂载体的酸强度和酸分布调控，使其在加氢过程中不易结焦，延长了催化剂的使用寿命，并显著提高产品轻质油的收率。