[发明专利]乙醇制备乙烯的生产装置及工艺

说明书

技术领域

本发明属于化工技术领域，尤其是涉及一种制备乙烯的生产装置及工艺。

背景技术

乙烯作为一种基础的有机化工原料，在日常生活的各个方面得到了广泛的 应用，而且随着经济和技术的发展，其使用领域不断拓宽，使用量也在不断增 长。传统上多是以石油为原料来合成乙烯，但随着全球石油价格的不断攀升， 所生产乙烯的成本也水涨船高，而且石油为不可再生的化石资源，油制乙烯的 工艺发展受到很大的限制，所制乙烯产品的市场竞争力也逐步受到冲击。另一 种常见的化工原料乙醇可在催化剂作用下于470℃～360℃温度下按照下面的化 学反应转化为乙烯：C₂H₅OH→C₂H₂+H₂O，脱去生成物内的水分并加以提纯即可获 得成品乙烯。而众所周知，乙醇是一种可再生能源，可以通过谷物、薯类以及 糖质原料，经过发酵、蒸馏来制取，可以说是一种取之不尽、不会枯竭、能够 再生的能源。因此工业上急需提供一种可以用乙醇制备乙烯的生产装置和生产 工艺，以满足目前日益增长的对乙烯的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以工业化生产、投资成本不高的乙醇制备乙烯 的生产装置。

本发明的又一目的是提供一种工艺简单的乙醇制备乙烯的生产工艺。

本发明的技术解决方案是：一种乙醇制备乙烯的生产装置，它包括蒸发器、 碱洗塔、干燥器、脱甲烷塔、提纯塔、加热炉和第一反应器、第二反应器、第 三反应器和乙烯冷却器、乙烯深冷器；其中蒸发器壳侧的进口段通过管道连接 界区外乙醇入口，其出口段分别管道连接加热炉的第一加热段入口、第二加热 段入口和第三加热段入口，第一加热段入口与界区外中压蒸汽系统管道连接， 其出口管道连接第一反应器入口，第一反应器出口管道连接第二加热段入口， 第二加热段出口管道连接第二反应器入口，第二反应器出口管道连接第三加热 段入口，第三加热段出口管道连接第三反应器入口，第三反应器出口经蒸发器 管侧连接碱洗塔进料层，碱洗塔顶部通过管道连接干燥器入口，乙烯冷却器壳 侧入口管道连接干燥器出口，其壳侧出口经乙烯深冷器连接脱甲烷塔进料层， 脱甲烷塔底通过管道连接提纯塔进料层，提纯塔顶经乙烯冷却器管侧连接成品 乙烯出口。

界区外的原料乙醇经蒸发器加热蒸发成乙醇蒸汽后分成三股，第一股乙醇 蒸汽与中压蒸汽混合后进入第一加热段进一步加热后进入第一反应器反应，反 应生成物与第二股乙醇蒸汽混合后经第二加热段加热后进入第二反应器反应， 反应生成物与第三股乙醇蒸汽混合后经第三加热段加热后进入第三反应器反 应，反应生成物经蒸发器回收热量后进入碱洗塔脱二氧化碳和醋酸，塔顶的粗 乙烯气体经过干燥器除去水分后进入乙烯冷却器壳侧深冷降温，液化后的粗乙 烯进入脱甲烷塔除甲烷，脱甲烷塔底的液态乙烯送提纯塔脱重组分，提纯塔顶 排出的乙烯经乙烯冷却器管侧吸热升温后送成品乙烯出口。

由乙醇制取乙烯的生产工艺基于化学反应：C₂H₅OH→C₂H₂+H₂O，反应发生在 470℃～360℃的催化剂床层，催化剂主要成份为氧化铝，为吸热反应，每生成 1kg乙烯而要消耗1700KJ的热量，热量可以由加热炉烧嘴燃油或燃气提供，为 保证反应正向进行，设置三段反应器，相应分别设置三个加热段，使物料逐级 转化，提高了整体的转化率，完全可以实现工业化生产。反应后的气体经过常 规的碱洗脱除二氧化碳和醋酸、除去水分后经深冷液化后逐次脱除甲烷等轻组 分和乙烷等重组分后即可得成品乙烯，充分利用现有成熟后续处理工艺，设备 投资不大，工艺简单。

作为一种优化方案，第一股乙醇蒸汽、第二股乙醇蒸汽、第三股乙醇蒸汽 占全部乙醇蒸汽总量的重量百分比分别为32～38％、38～50％、18～24％，优 选重量百分比为37％、41％、22％。乙醇蒸汽分成三部分分别进入反应器内反 应，前两个反应器进入的物料量较大，可以保证反应总量，第三反应器进入的 物料量较少，可以保证转化完全，各反应器内乙醇反应转化成乙烯的转化率是 不相同的，而且是逐级升高的，这样分阶段反应可以充分提高反应转化率。

所述的脱甲烷塔顶通过管道经燃气加热器连接所述加热炉的烧嘴，脱出的 氢和甲烷等轻组分可以送加热炉做燃料使用，节约成本。