生物制乙烯技术浅析

烯、苯乙烯、环氧乙烷.乙二醇等乙烯下游衍生产品装置相衔接，4.绝热床工艺比等温床工艺能耗稍高。而生物乙烯产业的发展需要生产装置大型化，如此才能更好地发(三)乙醇脱水制己烯工艺技术路线介绍191601]1挥生物乙烯的石油替代作用,才能保障生物基高分子材料产业的乙醇脱水制乙烯装置采用多段绝热床工艺技术,流程大致上健康发展。可以分为反应与洗涤、乐缩与干燥和乙烯精制三个部分,其工艺乙醇脱水制乙烯的技术发展趋势,主要是装置大型化、进一流程见下图:步提高催化剂的性能.优化工艺流程以及节能降耗,最终降低生厂谢物乙烯的生产成本。开展绝热床反应工艺研究，最终形成我国具有自主知识产权、技术经济指标先进的产c业化技术,为现有生物乙烯行业产业升级和技术改造树立典范，具有十分重要的意义。中国中国石油化工有限公司上:海石油化工研究院在原有JT-II型等温床催化剂的基础上,开展了新型绝热床催化剂的研制和工艺研究,并已取得了良好的进展。实验室评价，乙醇转化率> 99%,乙烯选择性> 98%, 206年10月,在上海石化股份有限公司进行1.反应与洗涤。原料乙醇经流量挖制后首先与第四反应器了绝热床工艺研究,重复了小试的结果。2006年底.完成了3000的出料进行换热， 然后进入乙醇蒸发器中过热，过热后的乙醇气吨/年绝热床工业示范装置成套技术的开发，并通过了中国石化体被分成四股. 第一股乙醇气体混合所有的水后进入- -段反应进科技开发部组织的技术评审。料加热器，被加热到反应温度后进入第一反应器中, 在催化剂存目前乙醉脱水制乙烯工业生产上使用的氧化铝基催化剂存在在条件下乙醇脱水 生成乙烯。反应出料与第二股原料乙醇气体混着反应温度高、进料空速低，反应所需能耗高等不足之处。因此，合 然后进入二段反应进料加热器，加热到所需温度后进入第二开发能够在较低温度下，高空速地将乙醉高转化率和高选择性地反应器 第二反应器的出料再与第三股原料乙醇气体混合，进入转化为乙烯的新型催化剂成了生物乙烯的关键技术之一，其中三段反应 进料加热器，加热到所需温度后进入第三反应器第三ZSM-5分子筛显示出了极大的工业应用前景。南京工业大学课题反应器的出料再 与第四股原料乙醇气体混合后进入四段反应进料组成功研制出了复合改性的2ZS4-5分f筛，反应初始温度为220加 热器加热到所需温度后进入第四反应器。第四应器的出料在C，空速为2.5-1,乙醇转化率和乙烯选择性都呵达98%以上，进出料换热器中 与原料乙醇进行换热后进入到反应产物分离器。单程寿命可达到3个月，催化剂可再生。分离器塔顶的反应产物送往洗涤I序,而塔底的凝液作为反应时五、乙醇脱水制乙烯工艺主要工艺技术对比的用水，由泵输送与反应器的凝液进料混合后进入凝液蒸发器。(一)乙醇脱水制乙烯反应原理反应产物与原料换热冷却后进入水洗塔下部，和来自塔项的乙醇脱水反应原理，主反应如下:喷淋水逆流直接接触后得到进一步冷却,同时反应气体中的水分CH.OH 4 CH+H0 0Oi= +11kcal/mol (计算值)和高沸组分被冷凝 F来,进入工艺废水中。被加热的工艺水则作310- 400C(1021 .8kJ/kg乙醇)为乙烯精馏系统的热源,实现能量的综合利用。水洗塔顶气体进多年来，人们对于在各种催化剂表面上的乙醉脱水反应作了人水碱洗塔 下部。该塔由两部分组成，下段为碱洗段，用10%稀大量的研究工作，但真实的反应机理仍不很清楚,但下面的反应碱液循环喷淋， 除去反应气中的二氧化碳等酸性气体。上段为水无疑是存在的:洗段，用新鲜的工厂水直接喷淋洗涤,以防止粗乙烯出塔时夹带连续反应:乙醇→乙醚→乙烯碱雾。平行反应:乙醚乙醇310=号C乙烯2.压缩与干燥。来自水碱洗塔塔顶的粗乙烯压缩后，再经乙烯←_ 乙醚5乙醇831o-4o0冷却器冷却，然后进入乙烯干燥塔除去水分。310-. 400C03、乙烯精制。乙烯的精制采用乙烯精馏塔和脱轻塔组成的假设连续反应的过程如下:二塔低温分离技术。来自乙烯干燥塔的粗乙烯进人乙烯精馏塔，2C.H.OH . →(CH)0+H20 (1)脱除其中的重组分，主要为C4和乙醚。塔顶得到的乙烯进入脱(CH)。 - +2CH+H202)轻塔顶部。脱轻塔的目的是脱除残留的轻组分，如甲烷.一氧化这里的乙醚是中间产物而不是副产物，在活性氧化铝上,在碳等。 塔底采出的成品乙烯送全罐区贮存。特定空速下，230C时反应(1)是主要的，仅在300C以上，反六、结语应(2)才能实际发生。本文通过大量数据和事实表明了生物制乙烯技术在经济能(二)工艺技术特点比较用源、战略方面的重要意义，详细介绍了国内外在这一技术领域的乙醇脱水制乙烯技术主要有等温床技术和多段绝热床技术。应用与发展，同时给出了两条我国在采用乙醇脱水制乙烯的比较等温床难以进行工程放大，只适用于小规模的工业装置，当装置成熟和常用的方法。 随着工业化大生产的不断发展，迫切需要寻规模达到或超过数万吨/年时，只能采用可进行工程放大的多段找 一条切实有效的路径来解决这一能源短缺问题.这就需要大家绝热床工艺技术。等温床工艺和绝热床工艺的主要区别在以下几通力合作,不断创新,加强知识的交流,为尽早找到- -条高效率.个方面:低能耗、环保、安全、可靠的工艺技术路线而努力。1、绝热床工艺转化率和选择性均比等温床工艺高1%左右。参考文献: [1]袁晴案.新世纪乙烯工业发展趋势[J].北不仅能够充分利用原料,而且可以进一步减少反应过程中副产物京:《石油化工》编辑部.2003. 10.11-17; [2]龚林军，韩超,谭的产生，从而进-步降低乙醇单耗(生产每吨乙烯约降低0.04吨天伟乙醇制备乙烯的研究[J].北京:现代化工。2006, 26(4):乙醇消耗)，增加产品的市场竞争力。44-47 [3]研杰华四业与展望[J].北京化工进2、绝热床工艺绝热反应器设计简单，制造容易; 催化剂利展.20中国煤化工文荣.乙烯装置扩能改造用率高、装卸方便.3. 绝热床工艺易于装置大型化。等温床反应器需要一套熔工艺DHCNMH G编辑部2003, 10. 59-61;[5]迟历水。四门厶确观状习辰宝小北京:化工技术经济.盐加热系统，设计复杂，工程问题较难解决。而绝热床工艺无罱2006, 24(4): 6-9.这套系统，反应器的工程放大相对简单。(作者单位:重庆川维石化工程有限责任公司)2009.No949