乙醇脫水制乙烯工藝中回收乙烯的方法

2023-09-20 22:42:40 1

專利名稱：乙醇脫水制乙烯工藝中回收乙烯的方法
技術領域：
本發明涉及一種乙醇脫水制乙烯工藝中回收乙烯的方法。
背景技術：
乙烯是十分重要的石油化工原料，其大宗下遊產品主要有聚乙烯、環氧乙烷、乙二醇、 聚氯乙烯、苯乙烯、醋酸乙烯等。
乙醇脫水制乙烯的生產工藝及其使用的催化劑是都已熟知的。目前主要的研究目標是 改進工藝流程，降低乙醇單耗，增加裝置效益。
乙醇脫水制乙烯的工藝方法中，在國內外已經公開的文獻或者專利中有許多方法，其 基本工藝主要分為固定床工藝和流化床工藝。ABB Lummus公司曾在七十年代末提出用 流化床技術進行乙醇脫水反應製取乙烯(USP4134926)，但該項技術尚未得到工業化應用。 目前工業應用的主要為固定床工藝，包括等溫固定床工藝和絕熱固定床工藝。
最初的乙醇脫水反應在列管式固定床中進行，反應壓力為常壓，採用直接加熱或者利 用加熱介質(如熔鹽)間接加熱的方式為反應提供反應熱。在反應過程中，反應溫度與物料 流速是關鍵因素，如果溫度太高或者物料流速太低，就會導致其他副產物的生成，但是如 果增加流速，乙醇的轉化率又會下降。為了解決這一矛盾，巴西提出了乙醇脫水反應的絕 熱工藝(USP4232179)，即乙醇脫水反應在絕熱固定床中進行，反應物料在進入反應器前加 熱到反應所需溫度，以保證反應的正常進行。之後，他們又提出了三段式絕熱固定床反應 工藝(USP4396789)，並在二十世紀八十年代初利用該工藝建立了 6萬噸/年乙烯裝置。該工 藝採用三個串聯的絕熱固定床反應器，用一個爐子來預熱每一個反應器進口的乙醇和蒸汽 混合進料，未反應乙醇和乙醚等副產物實行循環。蒸汽的加入減少了反應結焦，延長了催 化劑的活性，提高了產率。裝置運行數據表明，在反應器進口溫度為45(TC時，乙醇轉化 率達到98%，催化劑再生周期至少一年。另外Halcon/SD公司在二十世紀七十年代開發了 絕熱或等溫固定床的雙模式技術，其中等溫固定床技術得到了工業化應用。裝置運行數據 表明在反應溫度318°C、液體空速(LHSV) 0.23小時"的條件下，乙烯選擇性96.8%(摩爾)， 乙醇轉化率99.1%，催化劑再生周期8個月。以後，Halcon/SD公司又開發了多段絕熱固定床反應工藝乙醇在水蒸汽稀釋後進入多段絕熱固定床反應中脫水生成乙烯，反應氣體 經洗滌、壓縮、鹼洗和乾燥後再進行低溫精餾，最後得到聚合級乙烯產品。試數據表明
在反應溫度465'C、液體空速(LHSV)0.8小時"和蒸汽乙醇比為3 : 1的條件下，乙烯選 擇性99.4%(摩爾)，乙醇轉化率99.9%，催化劑再生周期8個月。Lummus公司早在二十世 紀六十年代實現了固定床工藝的工業化。該工藝採用列管式等溫反應器，採用熱油系統來 提供反應所需的熱量。矽-鋁催化劑再生周期為3周，每再生一次需3天。在反應溫度315°C、 反應壓力0.16MPa條件下，乙烯選擇性約94%(摩爾)，乙醇轉化率99%。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服現有文獻中未涉及的乙烯精餾塔釜液處理或乙烯 損失量較大的問題，提供一種新的乙醇脫水制乙烯工藝中回收乙烯的方法。該方法具有設 備投資低、乙烯回收率高的特點。
為了解決上述技術問題，本發明採用的技術方案如下 一種乙醇脫水制乙烯工藝中回 收乙烯的方法，含乙烯、乙垸和碳三及其以上烴的混合物進入乙烯精餾塔，在塔頂分離出 乙烯，在塔釜排出富含乙烯的重組分至閃蒸罐中部，經絕熱閃蒸後，氣相乙烯由閃蒸罐頂 部排出，返回至乙烯精餾塔中下部，重組分由閃蒸罐底部排出，底部排出的重組分絕大部
分循環至閃蒸罐中部，循環重組分與排出界外的重組分的重量比為50 200 : 1。
上述技術方案中閃蒸罐的操作溫度為-15 8(TC，操作壓力為1.0 4.0MPaG。乙烯精 餾塔塔釜排出的重組分優選方案為經熱交換後再進入閃蒸罐中部，更優選方案為乙烯精餾 塔塔釜排出的重組分先和閃蒸罐底部排出的部分循環重組分匯合，經熱交換後進入閃蒸罐 中部。
本發明中由於採用閃蒸罐對重組分進行絕熱閃蒸，由於閃蒸罐採用-15 8(TC的溫度進 行絕熱閃蒸，使閃蒸能量大大提高，從而一方面允許乙烯精餾塔釜液中的乙烯含量大大增 加，可高達5%(重量)，甚至達到10%(重量)；另一方面又能使乙烯得到充分的閃蒸，使殘 留在重組分中的乙烯量大大降低。經試驗證明採用本發明的技術方案，閃蒸罐底部排至界 外的重組分中的乙烯含量可小於1%(重量)，取得了較好的技術效果。


圖1為本發明乙醇脫水制乙烯工藝中回收乙烯方法的流程示意圖。 圖1中，l為來自乙烯乾燥系統的粗乙烯，2為乙烯精餾塔，3為含有輕組分的乙烯， 4為含有一定濃度乙烯的重組分，5為加熱器，6為絕熱閃蒸罐，7為回收乙烯，8為重組 分出料，9為循環重組分，IO為排至界外、含有少量乙烯的重組分(乙垸和C3+的混合物)。下面通過實施例對本發明作進一步闡述。
具體實施例方式
實施例1
來自乙烯乾燥系統的粗乙烯進入乙烯精餾塔進行分離，在塔頂分出含有輕組分的乙 烯，在塔釜分離出重組分，各組分流量為乙烯27.1千克/小時，乙烷745.5千克/小時， 乙醛9.2千克/小時，乙醚126.1千克/小時，重組分185.8千克/小時，其中乙烯佔2.48%(重 量)。混和物經加熱器加熱到一定溫度後進入閃蒸罐中部進行絕熱閃蒸，閃蒸罐的溫度為 3(TC，壓力為2.7MPaG，經絕熱閃蒸後，閃蒸罐頂部閃蒸出主要含乙烯的物料循環入乙烯 精餾塔下部，各組分流量為乙烯26.8千克/小時，乙垸314.5千克/小時，乙醛1,2千克/ 小時，乙醚18.1克/小時，重組分43.6千克/小時，其中乙烯佔6.64%(重量)。閃蒸罐底部 排出主要含乙烷和C3+的混合物，循環至閃蒸罐中部的重組分流量與排出重組分的流量之 比為100:1(重量)。排出重組分的組成為乙烯0.3千克/小時，乙烷4.7千克/小時，乙醛 0.2千克/小時，乙醚3.9克/小時，重組分2.1千克/小時，其中乙烯佔2.73%(重量)。
實施例2
按照實施例1的進料組成及操作步驟，改變絕熱閃蒸條件，操作溫度為-l(TC，循環 至閃蒸罐中部的重組分流量與排出重組分的流量之比為80:1(重量)，則重組分出料中乙 烯的乙烯濃度為6.06%(重量)。
實施例3
按照實施例1的進料組成及操作步驟，改變絕熱閃蒸條件，操作溫度為4(TC，壓力為 2.2MPaG，循環至閃蒸罐中部的重組分流量與排出重組分的流量之比為120:1(重量)，則 重組分出料中乙烯的乙烯濃度為1.72%(重量)。
實施例4
按照實施例1的進料組成及操作步驟，改變絕熱閃蒸條件，操作溫度為4(TC，操作壓 力為2.7MPaG，循環至閃蒸罐中部的重組分流量與排出重組分的流量之比為60 : l(重量)， 則重組分出料中乙烯的乙烯濃度為1.95%(重量)。
權利要求
1、一種乙醇脫水制乙烯工藝中回收乙烯的方法，含乙烯、乙烷和碳三及其以上烴的混合物進入乙烯精餾塔，在塔頂分離出乙烯，在塔釜排出富含乙烯的重組分至閃蒸罐中部，經絕熱閃蒸後，氣相乙烯由閃蒸罐頂部排出，返回至乙烯精餾塔中下部，重組分由閃蒸罐底部排出，底部排出的重組分大部分循環至閃蒸罐中部，且循環重組分與排出界外的重組分的重量比為50～200∶1。
2、 根據權利要求1所述乙醇脫水制乙烯工藝中回收乙烯的方法，其特徵在於閃蒸罐 的操作溫度為-15 80。C，操作壓力為L0 4.0MPaG。
3、 根據權利要求1所述乙醇脫水制乙烯工藝中回收乙烯的方法，其特徵在於乙烯精 餾塔塔釜排出的重組分經熱交換後再進入閃蒸罐中部。
4、 根據權利要求1或3所述乙醇脫水制乙烯工藝中回收乙烯的方法，其特徵在於乙 烯精餾塔塔釜排出的重組分先和閃蒸罐底部排出的部分循環重組分匯合，經熱交換後進入 閃蒸罐中部。
全文摘要
本發明涉及一種乙醇脫水制乙烯工藝中回收乙烯的方法，主要解決以往文獻中未涉及的乙烯精餾塔釜液處理或乙烯損失量較大的問題。本發明通過採用乙烯精餾塔釜液進入一個絕熱閃蒸罐，閃蒸罐的絕熱溫度為-15～80℃，壓力為1.0～4.0MPaG，經絕熱閃蒸後，閃蒸罐頂部物料返回至乙烯精餾塔中部，底部重組分排出的技術方案，較好地解決了該問題，可用於乙醇脫水制乙烯工業生產中。
文檔編號C07C11/04GK101306973SQ20071004070
公開日2008年11月19日 申請日期2007年5月16日 優先權日2007年5月16日
發明者軍 劉, 偉 沈, 胡力智, 邵百祥 申請人:中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院