[发明专利]一种生物乙醇高效脱水制乙烯的合成方法

说明书

技术领域

本发明属于合成化学工程技术领域，涉及生物乙醇脱水制乙烯的合成方法。

背景技术

乙醇脱水制乙烯可追溯到1797年，到1945年以前，世界上绝大部分乙烯都是由乙醇脱水制得。随着石油化工行业的迅速发展，大量廉价石油和天然气的出现，烃类如石脑油或天然气的热裂解生产乙烯，逐渐取代了乙醇脱水制乙烯的路线。伴随着温室气体的排放对人类生存环境的严重危害和石油等不可再生的化石资源的日益枯竭，尤其近年来石油等化石资源价格的大副上涨，乙醇脱水制乙烯的路线有更大的发展潜力和空间。随着人们对可再生资源的重视和生物技术的不断发展，非粮生物乙醇的生产技术日趋成熟，产量越来越大。这使以生物乙醇为原料进行大规模的化学加工、降低对石油等化石资源的依赖和温室气体的排放有着重大现实意义。此外，乙醇脱水法制取的乙烯纯度高，不像石油法那样产生许多副产物，为了分离提纯和利用这些副产物，必须同时建立一整套加工处理的联合装置，造成总投资额大，建设周期长；而乙醇法投资小、建设周期较短、收益快、生产装置小巧灵活、生产操作方便、技术要求不高。

生物乙醇脱水制乙烯的合成方法中，关键的问题是催化剂。传统的乙醇脱水制乙烯过程所涉及的催化剂主要为氧化物和无机盐等，应用最广泛的是氧化铝体系。氧化铝催化剂的缺点是催化活性低，其主要表现在反应温度高(360-450℃)，重量空速低(0.4-0.6h^-1)，单位产量乙烯能耗高，且对原料乙醇的浓度要求苛刻，乙醇的转化率随着原料浓度的增加而降低。

自20世纪80年代以来，微米晶粒ZSM-5分子筛应用于催化乙醇脱水制乙烯的研究得到发展。该催化剂具有不腐蚀设备，转化率高，热稳定性好等特点，反应温度也随着分子筛中硅铝比及改性的方法的不同而不同(250-400℃)。由于微米晶粒ZSM-5分子筛的孔道长，孔道内活性点多，不利于孔道内乙烯及其副产分子的扩散，导致分子筛的孔道因积碳堵塞而失活，因而在300℃以下，微米晶粒ZSM-5催化剂稳定性低。以CN 86101615A(1986.3.8)为例，300℃以下微米晶粒ZSM-5分子筛催化剂的稳定性差，需要不断地提高反应温度来维持催化剂的活性，250-300℃区间内只运行了10天，提升到380℃的反应温度后，催化剂的稳定性才达到反应温度不变的情况下稳定运行20天。

另外，也由于应用微米晶粒ZSM-5催化剂催化乙醇脱水制乙烯的过程中，液体排出物中存在大量的油层，降低了乙烯的收率，增加了废水处理的负担，所以微米晶粒ZSM-5催化剂没有在乙醇脱水制乙烯的工艺中得到广泛的应用。

综合上述，开发低温高效、绿色环保、生物乙醇脱水制乙烯的合成方法有非常现实和长远的意义。

[参考文献]：

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CN 86101615A 1986.3.8

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发明内容

本发明的目的是提供一种低温高效、绿色环保、生物乙醇高效脱水制乙烯的合成方法。本发明充分利用纳米分子筛的晶粒小、孔道短、不易积碳、比表面积大、活性高等特点，利用惰性气体调节反应器中气体乙醇的分压的同时，强化了生成的乙烯在催化剂上的脱附行为，抑制多碳组分的生成。