CN102372567B - 用于乙醇脱水生产乙烯的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于乙醇脱水生产乙烯的方法，主要解决现有技术中乙醇脱水制乙烯的生产工艺流程中装置能耗和物耗高的问题。本发明通过采用一种用于乙醇脱水生产乙烯的方法，温度为25～100℃，重量含量为5～99.99％的乙醇原料进入气提塔上部，重量含量为1～10％的回收乙醇进入气提塔中部，在气提塔中实现汽化分离，从气提塔塔顶得到纯乙醇蒸汽进入乙醇脱水反应系统，气提塔塔釜的釜液连续排出系统的技术方案，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

用于乙醇脱水生产乙烯的方法

技术领域

本发明涉及一种用于乙醇脱水制乙烯的工艺的方法。

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。

现有的乙醇催化脱水制乙烯的生产工艺(顾志华，乙醇制乙烯技术现状及展望[J].化学进展，2006，25(8)：847-851)的生产过程是：原料乙醇经预热器、汽化器加热后全部汽化送乙醇脱水反应系统进行反应，从脱水反应系统出来的反应产物(含反应生成物乙烯、水，未反应的乙醇等)送水洗、水碱洗等洗涤去除杂质后，经压缩、干燥后进入乙烯精馏塔进行精馏分离，从乙烯精馏塔上部或塔顶得到乙烯产品；而从塔釜排出的乙醇与水等组分的混合液连同水洗塔塔釜液一起送往废水处理塔。

现有方法的特点之一是需要设置专门的废水处理塔，以用精馏的方法将水洗塔以及乙烯精馏塔塔釜的乙醇与水等组分的混合液中的乙醇分离脱除，而水分(这些水分来源于水洗过程中加入的水、原料乙醇带来的水分以及脱水反应产生的水)则从废水处理塔塔釜排出系统。因为再水洗过程中要加入大量的水，所以一般废水处理塔的处理量较大，而且，乙醇是从废水处理塔塔顶(蒸发后冷凝)得到的，而且需要一定的回流比，因此需要消耗大量的热能，导致装置的能耗高。

现有方法的特点之二是作为原料的乙醇，不管含水量多少，均在汽化器中全部汽化，其中的水分也就全部汽化进入气相脱水反应系统，这样大大增加了水汽化所需热能，导致装置的能耗高。

同时现有流程中没有设置用于回收乙醇的处理塔，而直接将乙烯精馏塔塔釜引出的釜液与水洗塔塔釜液一起作为废水排往界外，造成乙醇的大量损失，导致装置的物耗非常大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有乙醇脱水制乙烯的生产工艺流程中装置能耗和物耗高的问题，提供一种新的乙醇脱水制乙烯的方法。该方法具有乙醇损失小，装置物耗和能耗低的优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种用于乙醇脱水生产乙烯的方法，温度为25～100℃，重量含量为5～99.99％的乙醇原料进入气提塔上部，重量含量为1～10％的回收乙醇进入气提塔中部，在气提塔中实现汽化分离，从气提塔塔顶得到纯乙醇蒸汽进入乙醇脱水反应系统，气提塔塔釜的釜液连续排出系统。

上述技术方案中，优选的技术方案是进入气提塔上部的原料乙醇的温度为25～50℃。气提塔为填料塔或板式塔，其理论塔板数为10～50块，其中精馏段为5～50块理论塔板，塔顶压力为0.6～4.0MPaG，塔顶温度为-15～-50℃。气提塔中部进料口的上部和下部都设有具有分离能力的塔节，气提塔塔釜排出液中乙醇含量为0.01～0.2Wt％。

如上所述，本发明采用兼有汽化原料乙醇、以及分离回收水洗塔塔釜液和乙烯精馏塔塔釜混合液中的乙醇双重功能的气提塔，不但省去废水处理塔及其配套设备的投资，还使去除混合液中的乙醇的能耗大幅度降低，同时回收了未发应的乙醇，进一步降低了装置的物耗。

由于气提塔不需要将塔顶乙醇蒸汽冷凝回流，而且一般情况下塔顶汽化的乙醇的纯度比原料乙醇的纯度高，所以在气提塔分离回收水洗塔塔釜以及乙烯精馏塔塔釜混合液中的乙醇所需热能只是汽化乙醇所需热能。显然，本发明用气提塔来分离回收水洗塔塔釜以及乙烯精馏塔塔釜混合液中的乙醇的能耗，与设有废水处理塔的现有方法相比，能耗大幅度降低。

本发明的气提塔用水蒸气与塔釜液体直接混合加热，既可省去再沸器的投资，又可以降低水蒸气的消耗。因为水蒸气与塔釜液体直接混合，加热水蒸气的冷凝温度等于塔釜温度，水蒸气的热利用率高(水蒸气的冷凝温度越低，水蒸气的冷凝潜热越大，且水蒸气的显热也全部被利用了)，所以降低了水蒸气的消耗，降低了装置的能耗。

本发明的优点还在于，不管原料乙醇中乙醇纯度如何，由于汽化提纯塔结构独特、汽化提纯塔釜液连续排出，从汽化提纯塔塔顶获得的蒸汽中的乙醇纯度一般情况下总比原料乙醇的乙醇纯度略高(即原料中的水分只有部分汽化)，大大减少了原料汽化所需能量，降低了装置的能耗。

本发明中，由于采用乙醇气提塔的独特工艺和结构，以及与水洗塔和乙烯精馏塔的巧妙组合，用于实现分离提纯回收水洗塔塔釜以及乙烯精馏塔塔釜混合液中的乙醇，能够大幅降低装置的能耗和物耗，取得了较好的经济效果。

附图说明

图1为本发明乙醇脱水制乙烯的工艺流程。

图1中，1为原料乙醇，2为乙醇预热器，3为预热后的乙醇，4为回收的混合液，5为气提塔，6为乙醇蒸汽，7为气提塔塔釜出料，8为再沸后的气体或者低压水蒸汽，9为气提塔再沸器，10气提塔塔釜液。

纯度为5～100体积％的乙醇原料1首先在乙醇预热器2中预热，预热后的乙醇3从塔顶进入气提塔5，回收的以水和乙醇为主要成份的混合液4从中部进入气提塔5，这两股进料中的乙醇均经汽化分离后，气提塔5塔顶得到的乙醇蒸汽6进入后续系统。气提塔5塔釜或者用再沸器9加热提塔塔釜出料7，或者直接用水蒸气8直接与塔釜出料7混合加热，气提塔5塔釜釜液10送废水处理系统。

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】

采用图1所示的工艺流程，气提塔为板式塔，理论塔板数为50，操作压力0.6MPa(G)。原料乙醇2350kg/h，其中乙醇1997.5kg/h，水352.5kg/h，乙醇含量85％(wt％)。原料乙醇从气提塔塔顶进料。回收的混合液中乙醇66.08kg/h，水1932kg/h，进料位置在气提塔塔顶数起第8块理论板处。气提塔塔顶排出蒸汽送脱水反应系统，其中乙醇含量93.8％(wt％)。气提塔塔釜排出的水中乙醇含0.05％(wt％)。

【实施例2】

采用图1所示的工艺流程，气提塔为板式塔，理论塔板数为30，操作表压压力0.9MPaG。原料乙醇2350kg/h，其中乙醇2210kg/h，水140kg/h，乙醇含量94％(wt％)。原料乙醇从气提塔塔顶进料。回收的混合液中中乙醇76.25kg/h，水1725kg/h，进料位置在气提塔塔顶数起第21块理论板处。气提塔塔顶排出乙醇蒸汽送脱水反应系统，其中乙醇含量98％(wt％)。气提塔塔釜排出的水中乙醇含量0.1％(wt％)。

【实施例3】

采用图1所示的工艺流程，气提塔为板式塔，理论塔板数为10，操作表压压力4MPaG。原料乙醇2350kg/h，其中乙醇1739kg/h，水611kg/h，乙醇含量74％(wt％)。原料乙醇从气提塔塔顶进料。回收的混合液中中乙醇46.25kg/h，水1725kg/h，进料位置在气提塔塔顶数起第21块理论板处。气提塔塔顶排出乙醇蒸汽送脱水反应系统，其中乙醇含量90％(wt％)。气提塔塔釜排出的水中乙醇含量0.08％(wt％)。

【实施例4】

采用图1所示的工艺流程，气提塔为填料塔，操作表压压力0.5MPaG。原料乙醇2350kg/h，其中乙醇2210kg/h，水140kg/h，乙醇含量94％(wt％)。原料乙醇从气提塔塔顶进料。回收的混合液中中乙醇66.25kg/h，水1725kg/h，进料位置在气提塔塔顶数起第11块理论板处。气提塔塔顶排出乙醇蒸汽送脱水反应系统，其中乙醇含量95％(wt％)。气提塔塔釜排出的水中乙醇含量0.06％(wt％)。

【比较例1】

采用原料乙醇直接经乙醇蒸发器蒸发后进入反应系统的方案，原料乙醇2350kg/h，其中乙醇2210kg/h，水140kg/h，乙醇含量94％(wt％)。塔釜液排出的废水中乙醇含量0.5％(wt％)。

Claims (1)

1.一种用于乙醇提纯的方法，乙醇原料(1)首先在乙醇预热器(2)中预热，预热后的乙醇(3)从塔顶进入汽提塔(5)，回收的以水和乙醇为主要成份的混合液(4)从中部进入汽提塔(5)，这两股进料中的乙醇均经汽化分离后，汽提塔(5)塔顶得到的乙醇蒸汽(6)进入后续系统；汽提塔(5)塔釜或者用再沸器(9)加热汽提塔塔釜出料(7)，或者直接用水蒸气(8)直接与塔釜出料(7)混合加热，汽提塔(5)塔釜釜液(10)送废水处理系统；

上述方案中，汽提塔为填料塔，操作表压压力0.5MPa；原料乙醇2350kg/h，其中乙醇2210kg/h，水140kg/h，乙醇含量94％(wt％)；原料乙醇从汽提塔塔顶进料；回收的混合液中中乙醇66.25kg/h，水1725kg/h，进料位置在汽提塔塔顶数起第11块理论板处；汽提塔塔顶排出乙醇蒸汽送脱水反应系统，其中乙醇含量95％(wt％)；汽提塔塔釜排出的水中乙醇含量0.06％(wt％)。