[发明专利]一种氢炔比控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种氢炔比控制方法及系统。

背景技术

乙烯、丙烯是重要的石油化工原料，通常采用烃类蒸汽裂解的方法生产。烃类蒸汽裂解得到的裂解气是含有氢气、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丙炔、丙二烯、混合碳四、混合碳五、裂解汽油等的混合物。为满足下游加工产品的需要，通常要求对裂解气进行分离、精制以生产乙烯、丙烯、丁二烯等产品。在裂解气分离过程中，乙炔富集于碳二馏分，丙炔(MA)和丙二烯(PD)富集于碳三馏分。乙炔含量通常在碳二馏分中占0.5％-2.5％，MAPD通常在碳二馏分中占1.0％-5.0％。在工业生产中乙炔、丙炔和丙二烯(MAPD)通常采用催化选择加氢的方法去除。

图1示出了一个典型的碳二选择加氢除乙炔的流程。在图1中，一段反应器1和二段反应器2中装填选择加氢催化剂。

碳二馏分经预热后，与经过计量的氢气混合，进入一段反应器1，在一段反应器1中，部分乙炔与氢气发生反应，生成乙烯和乙烷；一段反应器1的产物经冷却后，再与计量的氢气混合，进入二段反应器2，在二段反应器2中，全部乙炔与氢气发生反应，生成乙烯和乙烷。

衡量在上述加氢过程中，有2个关键控制指标：即催化剂的活性和选择性。

催化剂的活性以一段反应乙炔转化率和二段出口物料中乙炔含量来衡量，通常情况下，一段转化率要求达到60％至80％，二段出口物料中乙炔含量要求小于10-10质量分数。催化剂的选择性表示的反应掉的乙炔生成乙烯的比例，选择性越高表明得到的乙烯越多。转化率和选择性的定义如下：

生产过程中，随着反应时间的延长，催化剂的活性和选择性都会逐步下降，因而需要调整入口温度、入口氢炔比(氢的物质的量的分数/乙炔物质的量的分数)来进行工艺优化，以期在保持催化剂活性的同时，保持催化剂较高的选择性。这一过程通常是由人工进行的：在反应器前后的取样口人工或自动采样，进行离线或在线色谱分析，得到反应器前后物料各组分含量，然后进行人工或自动计算得到转化率和选择性数据，再根据催化剂特性和操作人员的经验进行调整氢炔比。

在传统的控制方案中，氢气流量根据碳二馏分流量进行比值调节，而当碳二馏分中乙炔浓度发生变化时，氢炔比也随之变化，所以，传统的控制方案计算量大，且不能精确地控制氢炔比，造成催化选择加氢过程乙烯、丙烯产量不能最大化。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是提供一种氢炔比控制方法及系统，以用于准确、有效地控制氢炔比。

为了实现上述目的，本发明提供一种氢炔比控制方法，该方法包括以下步骤：1)检测反应后产物中的乙炔摩尔百分含量Vp；2)根据以下公式计算所需氢气流量值Fh：Fh＝Sv×Vr×Vp×Q/Vh，其中Fh为所需氢气流量值，单位为m³/h，Sv为反应体积空速，单位为h^-1，Vr为催化剂体积，单位为m³，Vp为乙炔摩尔百分含量，单位为mol％，Q为氢炔比，Vh为反应的氢气摩尔浓度，单位为mol％；3)根据计算得到的所需氢气流量值Fh来控制氢气流量设定值Fs，进而根据所述氢气流量设定值Fs来控制氢炔比。

优选地，在步骤1)中，根据在线色谱分析获得反应后产物中的乙炔摩尔百分含量Vp。

优选地，所述步骤3)包括：根据以下公式来计算氢气设定量变化比C：C＝|Fh-Fs|/Fs×100％；当C＜10％时，则将所述氢气流量设定值Fs改变为所述所需氢气流量值Fh；当C≥10％时，则比较Fh和Fs，如果Fh＞Fs，则将所述氢气流量设定值Fs改变为Fs(1+10％)，如果Fh＜Fs，则将所述氢气流量设定值Fs改变为Fs(1-10％)。

优选地，该方法还包括以下步骤：4)重复执行步骤1)-步骤3)，当连续三次计算得到的所述氢气设定量变化比C≥10％时，则进行报警。