[发明专利]生物质乙醇脱水制乙烯的分离精制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物质乙醇脱水制乙烯的分离精制方法。

背景技术

乙烯是一种重要的大宗有机化工基本原料，主要用来生产聚乙烯、聚氯乙烯、环氧乙烷/乙二醇、乙苯/苯乙烯、醋酸乙烯等多种有机化工产品。目前，国内外乙烯生产方法主要采用石油原料催化裂解法生产。近几年对非石油原料生产乙烯的研究有新的突破，特别是乙醇脱水生产乙烯技术。该技术是以来源于农副产品的乙醇为原料，这样可避免对石油资源的依赖。对贫油且以农业为主的国家及地区，生产乙醇的原料易得且有保证，为生产乙烯奠定了足够的原料基础，可解决化石资源短缺和环境污染严重的难题。

乙醇制乙烯，其关键因素在于研究一种新的经济性强和具有市场竞争力的工艺，主要的研究目标是改进工艺流程，降低乙醇单耗，增加装置效益。

乙醇脱水制乙烯的工艺方法中，在国内外己经公开的文献或者专利中有许多方法，其基本工艺主要分为固定床工艺和流化床工艺。ABB Lummu:公司曾在七十年代末提出用流化床技术进行乙醇脱水反应制取乙烯(USP4134926)，但该项技术尚未得到工业化应用。目前工业应用的主要为固定床工艺，包括等温固定床工艺和绝热固定床工艺。

最初的乙醇脱水反应在列管式固定床中进行，反应压力为常压，采用直接加热或者利用加热介质(如熔盐)间接加热的方式为反应提供反应热。在反应过程中，反应温度与物料流速是关键因素，如果温度太高或者物料流速太低，就会导致其他副产物的生成，但是如果增加流速，乙醇的转化率又会下降为了解决这一矛盾，美国专利(USP4232179)提出了乙醇脱水反应的绝热上艺，即乙醇脱水反应在绝热固定床中进行，反应物料在进入反应器前加热到反应所需温度，以保证反应的正常进行。之后，他们又提出了三段式绝热固定床反应工艺(USP4396789)，并在二十世纪八十年代初利用该工艺建立6万吨/年乙烯装置。该工艺采用三个串联的绝热固定床反应器，用一个炉子来预热每一个反应器进口的乙醇和蒸汽混合进料，未反应乙醇和乙醚等副产物实行循环。蒸汽的加入减少了反应结焦，延长了催化剂的寿命，提高了产率。装置运行数据表明，在反应器进口温度为450℃时，乙醇转化率达到98，催化剂再生周期至少一年。另外Halcon/SD公司在而十世纪七十年代开发了绝热或等温固定床的双模式技术，其中等温固定床技术得到了工业化应用。装置运行数据表明：在反应温度318℃、液体空速(LHSV)0.23小时^-1的条件下，乙烯选择性96.8%(摩尔)，乙醇转化率99.1%，催化剂再生周期8个月。以后，Halcon/SD公司又开发了多段绝热固定床反应工艺：乙醇在水蒸汽稀释后进入多段绝热固定床反应中脱水生成乙烯，反应气体经洗涤、压缩、碱洗和干燥后再进行低温精馏，最后得到聚合级乙烯产品。试数据表明：在反应温度465℃ ,液体空速(LHSV) 0.8小时^-1和蒸汽：乙醇比为3：1的条件下，乙烯选择性99.4%(摩尔)，乙醇转化率99.9%，催化剂再生周期8个月。Lummus公司早在二十世纪六十年代实现了固定床工艺的工业化。该工艺采用列管式等温反应器，采用热油系统来提供反应所需的热量。硅一铝催化剂再生周期为3周，每再生一次需3天。在反应温度315℃、反应压力0.16MPa条件下，乙烯选择性约94%(摩尔)，乙醇转化率99%。

现有文献或报道中，较少涉及乙烯脱水制乙烯中产物的分离工艺及如何提高乙烯收率的问题，特别是回收轻组分物流和重组分物料中的乙烯的技术问题。目前工业装置的分离工艺是采用两塔流程，粗乙烯先进入乙烯精馏塔，塔顶轻组分经部分冷凝后气相外排，液相送至轻组分汽提塔，脱除液相中的轻组分，以获得99.99%精乙烯。该工艺，虽可获得99.99%精乙烯，但由于采用汽提蒸馏塔的工艺脱除轻组分，以及不回收重组分物流中的乙烯，存在乙烯损失的问题。专利(ZL200710040705.64)提出采用绝热闪蒸的方法，回收乙烯精馏塔釜液中的乙烯，虽可回收部分乙烯，但回收效率不高。本发明提供一种新的一种生物质乙醇脱水制乙烯的分离精制工艺，该方法具有乙烯回收效率高、能耗低、产品质量好的特点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是以往文献中未涉及乙醇脱水制乙烯中产物的分离工艺问题，特别是如何提高乙烯收率、降低能耗的技术问题，提供一种新的生物质乙醇脱水制乙烯的分离精制方法。该方法具有乙烯的收率高，能耗低的优点。