[发明专利]一种生物乙醇制乙烯的微反应-换热系统

权利要求书

1.一种生物乙醇制乙烯的微反应-换热系统，包括生物乙醇催化脱水-燃料催化燃烧集成微反应器(1)和微通道换热器(2)，集成微反应器(1)上进行乙醇(乙醇质量浓度50-90％)催化脱水制乙烯反应和液体甲醇催化燃烧反应，并相应生成高温乙烯产物和高温燃烧产物，其中原料乙醇由低浓度生物质乙醇(浓度10％)提浓获得；其特征在于：

生成的高温乙烯产物的能量经2-3个微通道换热器串联回收，高温燃烧产物的能量经1-2个微通道换热器串联回收。首先温度t1(常温-80℃)下的冷原料乙醇与高温乙烯产物通过1-2个微通道换热器换热至t3(100℃)，同时，温度为T1(240-500℃)的乙烯产物换热到T3(80-105℃)；温度为t3的乙醇反应物再与集成微反应器出来的高温燃烧反应产物(温度为T1’：300-450℃)采用1-2个微通道换热器进一步换热至t4(150-250℃)，后进入微反应系统的核心反应器-生物乙醇催化脱水-燃料催化燃烧集成反应器中的催化脱水反应腔进行反应，生成高纯度乙烯气体和大量高温水蒸汽；

温度降至T3的乙烯产物进一步与低浓度生物质乙醇溶液(常温t0、质量浓度10％)经由1个微通道换热器换热，产物温度降至T4(20-40℃)，而低浓度生物质乙醇溶液被加热至60-80℃，其进入下一步的提浓工序。

2.根据权利要求1所述系统，其特征在于：冷原料生物乙醇可以在常温或提浓后的高温状态下，其与集成微反应器出来的高温乙烯产物采用2个微通道换热器串联换热。

3.根据权利要求1所述系统，其特征在于：燃烧产物所携带的高温能量由2个微通道换热器串联回收，且与高温燃烧产物直接相连的第一个微通道换热器的冷侧介质为已被高温乙烯产物换热后的生物乙醇反应物。

4.根据权利要求3所述系统，其特征在于：第二个微通道换热器的冷侧介质为本微反应系统中燃烧反应的低温原料。

5.根据权利要求1所述系统，其特征在于：微换热器所采用的低浓度生物质乙醇溶液的质量流量为微反应系统乙醇反应物流量的2-9倍，最好是3-5倍。

6.根据权利要求1或5所述系统，其特征在于：低浓度生物质乙醇溶液采用微通道换热器换热时，通过控制其质量流量使低浓度乙醇溶液的出口温度为60-80℃。

7.根据权利要求1所述系统，其特征在于：微反应系统所涉及的乙醇催化脱水反应液体空速为5-60h^-1，最好为10-40h^-1；反应温度为240-500℃，反应在常压下进行；95％甚至100％乙醇原料同样适用于所述微反应系统；脱水催化剂可使用氧化物型，也可为分子筛型。