一種乙烯的生產方法技術

本發明專利技術屬于化工領域，涉及一種基本化工有機原料乙烯的生產方法，具體為一種乙烯的生產方法。該方法以乙醇為原料，甲醇為稀釋劑，用γ-Al2O3為催化劑生產乙烯。本發明專利技術的優點在于利用反應產物冷卻過程放熱、原料加熱過程吸熱的工藝特性，通過工藝過程熱量的耦合，實現了系統內部熱量充分應用；利用甲醇脫水放熱和乙醇脫水吸熱的反應特性，通過反應熱量的耦合，實現了乙烯生產所需反應熱量的補給。兩種方法結合使用，大大減少了熱量的消耗，具有很好的節能效果。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于化工領域，涉及一種基本化工有機原料乙烯的生產方法，具體為。
技術介紹
乙烯是重要的基礎有機化工原料，可用于合成環氧乙烷、乙二醇、聚乙烯、聚氯乙烯、苯乙烯、醋酸乙烯等一系列重要的化學品，在國民經濟中占有極為重要的地位。乙烯生產有兩大方式:一是通過輕質油、乙烷、丙烷等裂解生產乙烯；其二，用乙醇為原料，通過催化脫水制乙烯。目前，大部分乙烯是通過輕質油等石油衍生物生產的，但石油是不可再生資源，已漸趨枯竭，因而利用可再生的生物質乙醇制取乙烯是一個必然的趨勢，符合可持續發展戰略。尤其是隨著生物技術的快速發展以及非糧食基生物質乙醇制備技術的突破，使得乙醇來源日趨廣泛，原料成本也將趨于合理，這對乙醇制乙烯技術的推廣有積極的促進作用。但乙醇脫水制乙烯反應是一個具有較強熱效應的吸熱反應，能耗大，生產成本高。據測算，如以純乙醇進料，則反應器絕熱溫降約400°C。雖然通過反應器的設計，可以提高傳熱效率，但仍將存在較大溫度梯度，使得催化劑難以發揮最佳效能，也很難獲得理想的乙烯選擇性。因此，在大多數工藝中，都通過加入一定量的稀釋劑，降低反應熱效應的影響，傳統工藝一般采用水作為稀釋劑，但由于水汽化潛熱大，能耗高，為了降低能耗，專利CN101121625B提出以甲醇做稀釋劑，利用甲醇脫水放熱、乙醇脫水吸熱的反應特性和甲醇脫水與乙醇脫水反應條件、催化劑和后續分離的互通性，耦合兩個反應的反應熱，降低了能耗。但由于進料為常溫液態，而反應為氣態，原料乙醇和稀釋劑需要經過預熱-蒸發-過熱等加熱過程，而加熱過程消耗的能量約占總能耗的60%，比乙醇脫水生成乙烯過程消耗的能量還大，因此整個工藝過程能耗依然較大。
技術實現思路
本專利技術的目的在于針對以上技術問題，提供一種節能、高效的、以克服現有工藝能耗大，生產成本高等缺陷的采用乙醇脫水制乙烯的生產工藝。為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案為: ，該方法以乙醇為原料，甲醇為稀釋劑，用Y-Al2O3為催化劑生產乙烯，同時聯產二甲醚。反應的方程式為:C2H5OH — CH2=CH2+H202CH30H — CH30CH3+H20 其中乙醇質量百分比濃度為40%?100%的水溶液，優選80%?100%。乙醇與甲醇摩爾比為1:0.5?8，優選1: 2?5。本專利技術生產方法的具體過程是: 室溫下用機泵將配比好的甲醇和乙醇混合溶液按液體體積空速為0.3?31Γ1，優選0.5?ItT1的計量輸送到耦合交換器里，利用反應產物冷卻釋放的熱量供原料液預熱、汽化并加熱，再通過過熱器加熱到290?400°C，得到的甲醇-乙醇熱蒸汽，然后將得到的甲醇-乙醇熱蒸汽進入裝有Y-Al2O3催化劑的列管式固定床耦合反應器或絕熱固定床耦合反應器，在溫度340?440°C，優選350?380°C、壓力O?L 2MPa，優選0.1?IMPa條件下進行反應，反應產物通過耦合交換器換熱然后進入冷卻器進一步冷卻至60°C，冷卻后的反應產物進入到氣液分離器進行氣液分離，含乙醛等雜質的水溶液送污水工序處理，含乙烯、二甲醚和甲烷等雜質的氣體送精制工序進行分離和提純，分別得到產品乙烯和二甲醚。與現有技術相比，本專利技術的優點在于:利用反應產物冷卻過程放熱、原料加熱過程吸熱的工藝特性，通過工藝過程熱量的耦合，實現了系統內部熱量充分應用；利用甲醇脫水放熱和乙醇脫水吸熱的反應特性，通過反應熱量的耦合，實現了乙烯生產所需反應熱量的補給。兩種方法結合使用，比直接加熱乙醇生產乙烯減少能耗50%以上，具有很好的節能效果，同時聯產二甲醚，提高了綜合經濟效益?！靖綀D說明】圖1是本方法中所采用的工藝流程圖?！揪唧w實施方式】本說明書(包括任何附加權利要求、摘要)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。實施例1: ，該方法包括以下步驟: (I)將50 mL Y -Al2O3催化劑放入到內徑為23mm的固定床反應器內。(2)使用乙醇質量百分比濃度為40%的水溶液，用平流泵將乙醇與甲醇摩爾比為1:8的混合溶液按液體體積空速0.3 h—1的計量輸送到耦合交換器里進行汽化加熱，再通過過熱器加熱到310°C，得到的甲醇-乙醇熱蒸汽進入裝有Y-Al2O3催化劑的固定床反應器進行耦合反應，控制反應溫度350°C、壓力IMPa，反應產物經管道輸送至耦合交換器進行熱交換，然后進入冷卻器進一步冷卻至60°C，冷卻后氣體經分離提純分別得到產品乙烯和二甲醚。乙醇轉化率為100%，乙烯選擇性為99%，甲醇轉化率為84%，二甲醚選擇性為97%。實施例2: ，該方法包括以下步驟: (I)將50 mL Y -Al2O3催化劑放入到內徑為23mm的固定床反應器內。(2)使用乙醇質量百分比濃度為80%的水溶液，用平流泵將乙醇與甲醇摩爾比為1:0.5的混合溶液按液體體積空速ItT1的計量輸送到耦合交換器里進行汽化加熱，再通過過熱器加熱到290°C，得到的甲醇-乙醇熱蒸汽進入裝有Y-Al2O3催化劑的固定床反應器進行耦合反應，控制反應溫度340°C、壓力1.2MPa，反應產物經管道輸送至耦合交換器進行熱交換，然后進入冷卻器進一步冷卻至60°C，冷卻后氣體經分離提純分別得到產品乙烯和二甲醚。乙醇轉化率為98%，乙烯選擇性為97%，甲醇轉化率為79%，二甲醚選擇性為97%。實施例3: ，該方法包括以下步驟: (I)將50 mL Y -Al2O3催化劑放入到內徑為23mm的固定床反應器內。(2)使用無水乙醇溶液，用平流泵將乙醇與甲醇摩爾比為1:5的混合溶液按液體體積空速31Γ1的計量輸送到耦合交換器里進行汽化加熱，再通過過熱器加熱到340°C，得到的甲醇-乙醇熱蒸汽進入裝有Y-Al2O3催化劑的固定床反應器進行耦合反應，控制反應溫度440°C、壓力OMPa (常壓)，反應產物經管道輸送至耦合交換器進行熱交換，然后進入冷卻器進一步冷卻至60°C，冷卻后氣體經分離提純分別得到產品乙烯和二甲醚。乙醇轉化率為100%，乙烯選擇性為95%，甲醇轉化率為76%，二甲醚選擇性為93%。實施例4: ，該方法包括以下步驟: (I)將50 mL Y -Al2O3催化劑放入到內徑為23mm的固定床反應器內。(2)使用無水乙醇溶液，用平流泵將乙醇與甲醇摩爾比為1:2的混合溶液按液體體積空速0.51Γ1的計量輸送到耦合交換器里進行汽化加熱，再通過過熱器加熱到320°C，得到的甲醇-乙醇熱蒸汽進入裝有Y-Al2O3催化劑的固定床反應器進行耦合反應，控制反應溫度380°C、壓力0.1MPa,反應產物經管道輸送至耦合交換器進行熱交換，然后進入冷卻器進一步冷卻至60°C，冷卻后氣體經分離提純分別得到產品乙烯和二甲醚。乙醇轉化率為99%，乙烯選擇性為99%，甲醇轉化率為81%，二甲醚選擇性為98%。實施例5: ，該方法包括以下步驟: (I)將50 mL Y -Al2O3催化劑放入到內徑為23mm的絕熱床反應器內。(2)使用無水乙醇溶液，用平流泵將乙醇與甲醇摩爾比為1:2的混合溶液按液體體積空速0.51Γ1的計量輸送到耦合交換器里進行汽化加熱，再通過過熱器加熱到400°C，得到的甲醇-乙醇熱蒸汽進入裝本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種乙烯的生產方法，其特征在于：該方法以乙醇為原料，甲醇為稀釋劑，用γ?Al2O3為催化劑生產乙烯。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張華西，譚平華，趙國強，毛震波，賴崇偉，
申請(專利權)人：西南化工研究設計院有限公司，
類型：發明
國別省市：四川;51