CN101306973B - 乙醇脱水制乙烯工艺中回收乙烯的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种乙醇脱水制乙烯工艺中回收乙烯的方法，主要解决以往文献中未涉及的乙烯精馏塔釜液处理或乙烯损失量较大的问题。本发明通过采用乙烯精馏塔釜液进入一个绝热闪蒸罐，闪蒸罐的绝热温度为-15～80℃，压力为1.0～4.0MPaG，经绝热闪蒸后，闪蒸罐顶部物料返回至乙烯精馏塔中部，底部重组分排出的技术方案，较好地解决了该问题，可用于乙醇脱水制乙烯工业生产中。

Description

乙醇脱水制乙烯工艺中回收乙烯的方法

技术领域

本发明涉及一种乙醇脱水制乙烯工艺中回收乙烯的方法。

背景技术

乙烯是十分重要的石油化工原料，其大宗下游产品主要有聚乙烯、环氧乙烷、乙二醇、聚氯乙烯、苯乙烯、醋酸乙烯等。

乙醇脱水制乙烯的生产工艺及其使用的催化剂是都已熟知的。目前主要的研究目标是改进工艺流程，降低乙醇单耗，增加装置效益。

乙醇脱水制乙烯的工艺方法中，在国内外已经公开的文献或者专利中有许多方法，其基本工艺主要分为固定床工艺和流化床工艺。ABB Lummus公司曾在七十年代末提出用流化床技术进行乙醇脱水反应制取乙烯(USP4134926)，但该项技术尚未得到工业化应用。目前工业应用的主要为固定床工艺，包括等温固定床工艺和绝热固定床工艺。

最初的乙醇脱水反应在列管式固定床中进行，反应压力为常压，采用直接加热或者利用加热介质(如熔盐)间接加热的方式为反应提供反应热。在反应过程中，反应温度与物料流速是关键因素，如果温度太高或者物料流速太低，就会导致其他副产物的生成，但是如果增加流速，乙醇的转化率又会下降。为了解决这一矛盾，巴西提出了乙醇脱水反应的绝热工艺(USP4232179)，即乙醇脱水反应在绝热固定床中进行，反应物料在进入反应器前加热到反应所需温度，以保证反应的正常进行。之后，他们又提出了三段式绝热固定床反应工艺(USP4396789)，并在二十世纪八十年代初利用该工艺建立了6万吨/年乙烯装置。该工艺采用三个串联的绝热固定床反应器，用一个炉子来预热每一个反应器进口的乙醇和蒸汽混合进料，未反应乙醇和乙醚等副产物实行循环。蒸汽的加入减少了反应结焦，延长了催化剂的活性，提高了产率。装置运行数据表明，在反应器进口温度为450℃时，乙醇转化率达到98％，催化剂再生周期至少一年。另外Halcon/SD公司在二十世纪七十年代开发了绝热或等温固定床的双模式技术，其中等温固定床技术得到了工业化应用。装置运行数据表明：在反应温度318℃、液体空速(LHSV)0.23小时^-1的条件下，乙烯选择性96.8％(摩尔)，乙醇转化率99.1％，催化剂再生周期8个月。以后，Halcon/SD公司又开发了多段绝热固定床反应工艺：乙醇在水蒸汽稀释后进入多段绝热固定床反应中脱水生成乙烯，反应气体经洗涤、压缩、碱洗和干燥后再进行低温精馏，最后得到聚合级乙烯产品。试数据表明：在反应温度465℃、液体空速(LHSV)0.8小时^-1和蒸汽∶乙醇比为3∶1的条件下，乙烯选择性99.4％(摩尔)，乙醇转化率99.9％，催化剂再生周期8个月。Lummus公司早在二十世纪六十年代实现了固定床工艺的工业化。该工艺采用列管式等温反应器，采用热油系统来提供反应所需的热量。硅-铝催化剂再生周期为3周，每再生一次需3天。在反应温度315℃、反应压力0.16MPa条件下，乙烯选择性约94％(摩尔)，乙醇转化率99％。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有文献中未涉及的乙烯精馏塔釜液处理或乙烯损失量较大的问题，提供一种新的乙醇脱水制乙烯工艺中回收乙烯的方法。该方法具有设备投资低、乙烯回收率高的特点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种乙醇脱水制乙烯工艺中回收乙烯的方法，含乙烯、乙烷和碳三及其以上烃的混合物进入乙烯精馏塔，在塔顶分离出乙烯，在塔釜排出富含乙烯的重组分至闪蒸罐中部，经绝热闪蒸后，气相乙烯由闪蒸罐顶部排出，返回至乙烯精馏塔中下部，重组分由闪蒸罐底部排出，底部排出的重组分绝大部分循环至闪蒸罐中部，循环重组分与排出界外的重组分的重量比为50～200∶1；其中，闪蒸罐的操作温度为-15～80℃，操作压力为1.0～4.0MPaG。

上述技术方案中，乙烯精馏塔塔釜排出的重组分优选方案为经热交换后再进入闪蒸罐中部，更优选方案为乙烯精馏塔塔釜排出的重组分先和闪蒸罐底部排出的部分循环重组分汇合，经热交换后进入闪蒸罐中部。

本发明中由于采用闪蒸罐对重组分进行绝热闪蒸，由于闪蒸罐采用-15～80℃的温度进行绝热闪蒸，使闪蒸能量大大提高，从而一方面允许乙烯精馏塔釜液中的乙烯含量大大增加，可高达5％(重量)，甚至达到10％(重量)；另一方面又能使乙烯得到充分的闪蒸，使残留在重组分中的乙烯量大大降低。经试验证明采用本发明的技术方案，闪蒸罐底部排至界外的重组分中的乙烯含量可小于1％(重量)，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1为本发明乙醇脱水制乙烯工艺中回收乙烯方法的流程示意图。

图1中，1为来自乙烯干燥系统的粗乙烯，2为乙烯精馏塔，3为含有轻组分的乙烯，4为含有一定浓度乙烯的重组分，5为加热器，6为绝热闪蒸罐，7为回收乙烯，8为重组分出料，9为循环重组分，10为排至界外、含有少量乙烯的重组分(乙烷和C₃ ⁺的混合物)。

下面通过实施例对本发明作进一步阐述。

具体实施方式

【实施例1】

来自乙烯干燥系统的粗乙烯进入乙烯精馏塔进行分离，在塔顶分出含有轻组分的乙烯，在塔釜分离出重组分，各组分流量为：乙烯27.1千克/小时，乙烷745.5千克/小时，乙醛9.2千克/小时，乙醚126.1千克/小时，重组分185.8千克/小时，其中乙烯占2.48％(重量)。混和物经加热器加热到一定温度后进入闪蒸罐中部进行绝热闪蒸，闪蒸罐的温度为30℃，压力为2.7MPaG，经绝热闪蒸后，闪蒸罐顶部闪蒸出主要含乙烯的物料循环入乙烯精馏塔下部，各组分流量为：乙烯26.8千克/小时，乙烷314.5千克/小时，乙醛1.2千克/小时，乙醚18.1克/小时，重组分43.6千克/小时，其中乙烯占6.64％(重量)。闪蒸罐底部排出主要含乙烷和C₃ ⁺的混合物，循环至闪蒸罐中部的重组分流量与排出重组分的流量之比为100∶1(重量)。排出重组分的组成为：乙烯0.3千克/小时，乙烷4.7千克/小时，乙醛0.2千克/小时，乙醚3.9克/小时，重组分2.1千克/小时，其中乙烯占2.73％(重量)。

【实施例2】

按照实施例1的进料组成及操作步骤，改变绝热闪蒸条件，操作温度为-10℃，循环至闪蒸罐中部的重组分流量与排出重组分的流量之比为80∶1(重量)，则重组分出料中乙烯的乙烯浓度为6.06％(重量)。

【实施例3】

按照实施例1的进料组成及操作步骤，改变绝热闪蒸条件，操作温度为40℃，压力为2.2MPaG，循环至闪蒸罐中部的重组分流量与排出重组分的流量之比为120∶1(重量)，则重组分出料中乙烯的乙烯浓度为1.72％(重量)。

【实施例4】

按照实施例1的进料组成及操作步骤，改变绝热闪蒸条件，操作温度为40℃，操作压力为2.7MPaG，循环至闪蒸罐中部的重组分流量与排出重组分的流量之比为60∶1(重量)，则重组分出料中乙烯的乙烯浓度为1.95％(重量)。

Claims (3)

1.一种乙醇脱水制乙烯工艺中回收乙烯的方法，含乙烯、乙烷和碳三及其以上烃的混合物进入乙烯精馏塔，在塔顶分离出乙烯，在塔釜排出富含乙烯的重组分至闪蒸罐中部，经绝热闪蒸后，气相乙烯由闪蒸罐顶部排出，返回至乙烯精馏塔中下部，重组分由闪蒸罐底部排出，底部排出的重组分大部分循环至闪蒸罐中部，且循环重组分与排出界外的重组分的重量比为50～200∶1；其中，闪蒸罐的操作温度为-15～80℃，操作压力为1.0～4.0MPaG。

2.根据权利要求1所述乙醇脱水制乙烯工艺中回收乙烯的方法，其特征在于乙烯精馏塔塔釜排出的重组分经热交换后再进入闪蒸罐中部。

3.根据权利要求1或2所述乙醇脱水制乙烯工艺中回收乙烯的方法，其特征在于乙烯精馏塔塔釜排出的重组分先和闪蒸罐底部排出的部分循环重组分汇合，经热交换后进入闪蒸罐中部。 

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