[发明专利]一种生物乙醇制乙烯的微反应-换热系统

摘要

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-燃料催化燃烧集成的微反应器和微通道换热器。具体过程为：低浓度发酵生物质乙醇溶液经与乙烯产物低位热能换热到温度60-80℃，进入提浓工序(如精馏等)，提浓后的乙醇反应物先与高温乙烯产物进行梯级换热、再与燃烧产物进一步换热汽化，汽化后进入集成微反应器中进行反应，生成高纯度乙烯气体和大量高温水蒸汽。本发明生物乙烯微反应-换热集成系统实现了从发酵后的低浓度乙醇的提浓及催化脱水反应全过程的能量综合利用，其经过并行放大可用于生物质乙醇制乙烯的规模化工业生产。

主权项

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。