[实用新型]一种生产乙烯和二甲醚的列管式反应器

说明书

技术领域

本实用新型属于石油化工领域工艺，尤其涉及一种石油化工工艺生产装置。

背景技术

乙烯是多种重要化工产品的基础原料。随着世界经济的发展，乙烯需求量与日俱增。由于我国经济的高速增长，我国乙烯需求量的年增长率超过世界平均水平。乙烯的主要来源于石油烃类原料的蒸汽裂解，近年来原油价格飞涨，使裂解法乙烯的生产成本急剧上升。另外，石油资源作为一种不可再生资源，渐趋枯竭，因此开发利用可再生原料制取乙烯成为发展的趋势。生物乙醇主要以玉米、糖、薯干、秸秆或木质纤维素等可再生资源为原料经发酵获得，原料来源广泛、充足，可满足大规模生物质化工产业发展的需要。我国是一个农业大国，生物质资源丰富，每年总产量不低于10亿吨干物质，若转换成燃料乙醇相当于3亿多吨石油当量。因此从乙醇制取乙烯既是对有限石油资源的补充，同时也符合可持续发展的战略。

乙醇在加热和催化条件下可发生脱水反应生成乙烯，该技术在20世纪20年代后实现工业应用。目前有工业应用报道的乙醇脱水催化剂主要分为两大类.即活性氧化铝催化剂和分子筛催化剂。最近研究发现，在分子筛催化剂上乙醇脱水反应比氧化铝催化剂具有更低的反应温度，更高的操作空速和更高的单程反应转化率和乙烯收率。

从乙醇脱水制乙烯工艺来看，普遍采用气相脱水法，由于乙醇脱水反应吸热量较大，目前反应器主要采用列管反应器、催化剂床层间换热的层式反应器及绝热固定床反应器，但这类反应器制造复杂、成本较高，且催化剂装卸不便。

美国专利US4134926报道了一种采用流化床来使乙醇脱水生产乙烯的方法，流化床反应温度控制在399℃左右，乙醇单程转化率大于99.5％，乙烯收率大于99％，催化剂使用的是活性硅铝氧化物。

由于乙醇脱水反应是一个强吸热反应，而且其反应温度范围较窄，反应温度波动将直接影响反应产物乙烯的纯度，因此对反应体系提供热量变得尤为重要。从目前所采用的工艺路线来看，单独的乙醇脱水反应工艺，无论是固定床、流化床反应器都很难做到大型化，这样将直接影响到该工艺的经济性和竞争优势。

二甲醚不仅是甲醇合成汽油的中间体，同时也是合成气制取烃类的重要中间产物，日前二甲醚制烯烃己取得较大进展，特别是在催化剂方面取得了较大突破，对二甲醚制低碳烯烃工艺进行重点研究，将为非石油路线生产石油化工产品开辟一条新路。因此加快二甲醚及其高附加值下游产品的开发和利用，将会取得显著的经济效益和社会效益。

甲醇脱水生成二甲醚DME的反应中，通过甲醇气相脱水法将甲醇蒸汽通过固体催化剂发生非均相催化反应，常用的固体催化剂为活性氧化铝、结晶硅酸铝等。该方法是操作简单、污染小、连续生产的新工艺，其工艺成熟，已工业化。由于甲醇脱水反应器是强放热反应，冷原料不足以降低催化剂床层温度，因此，在反应温度条件下，通过该方法很难来控制床层温度。

中国专利CN200810000621公开了一种甲醇催化蒸馏脱水反应生产二甲醚的方法，采用阳离子交换树脂做催化剂，在催化蒸馏塔中进行甲醇的脱水反应；催化蒸馏塔的操作条件为：反应段中部温度保持在80～200℃，塔顶温度为10～110℃，塔釜温度为130～260℃，操作压力为0.3～4.0MPa，塔顶回流比为0.5～20，进料体积空速为0.1～100小时。但它是通过回流取热控制反应温度，反应热没有得到很好的利用。

乙醇脱水反应是一个强吸热反应，其反应温度范围较窄，反应温度波动将直接影响反应产物乙烯的纯度，因此对反应体系提供热量变得尤为重要。同时，甲醇脱水反应器是强放热反应，冷原料不足以降低催化剂床层温度，因此，在反应温度条件下，通过现有方法很难来控制床层温度。反应产生的能量未得到很好的利用。本实用新型就是结合二者反应特点而提出一种新的组合反应合成装置。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种乙醇脱水制乙烯和甲醇脱水合成二甲醚的组合工艺装置，从而能够实现控制床层温度，使反应产生的能量得到很好的利用。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种生产乙烯和二甲醚的列管式反应器，包括列管式反应器罐体，上部封头，下部封头，其特征在于：所述列管式反应器的下部设置有下部进料口，下部进料口与分布支撑板连接，所述列管式反应器的上部设置有反应物出口，在列管式反应器的顶部设置有上部进料口，上部进料口下方连接分布器；在列管式反应器的底部设置有一个底部反应物出口。