本发明专利技术涉及用于乙醇原料脱水成为乙烯的方法，其包括：(a)通过与来自步骤(e)的流出液热交换来预加热所述乙醇原料的步骤，(b)预处理所述乙醇原料以获得预处理的乙醇原料的步骤，(c)在交换器中汽化汽化原料以获得汽化的原料的步骤，所述汽化原料包含所述预处理的乙醇原料和至少部分在步骤(h)中再循环的处理的水物流，(d)压缩所述汽化的原料以获得压缩的原料的步骤，(e)在至少一个绝热反应器中使所述压缩的原料脱水的步骤，(f)将来自步骤(e)的最后绝热反应器的流出液分离成含乙烯的流出液和含水的流出液的步骤，(g)纯化至少部分来自步骤(f)的含水的流出液并分离至少一股处理的水物流和至少一股未转化的乙醇物流的步骤，(h)再循环至少部分来自步骤(g)的处理的水物流至步骤(c)的上游的步骤。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】 专利
本专利技术涉及用于将乙醇转化成乙烯的方法，并且特别涉及用于乙醇脱水的方法。 现有技术 自从19世纪末，乙醇至乙烯的脱水反应就已公知并且被详细说明。"The Dehydration of Alcohols over Alumina. I: The reaction scheme"，H. Knozinger, R. K5hne, Journal of Catalysis (I966)，5，264_27〇 被认为是用于醇（包括乙醇）脱 水操作的基础出版物。已知的是该反应非常吸热，在高温下朝向乙烯平衡和移动。对应于 纯乙醇在绝热反应器中完全转化的温降是380°C。在较低温度下，乙醇转化成乙醚（DEE)。 该反应"中间物"可以存在于乙烯脱水的过程中（在其中转化是部分的）或在多反应器工艺 的两个反应器之间。然后，DEE可以在较高温度下被转化成乙烯。经常使用的参考催化剂是 单官能酸催化剂，γ-氧化铝是提及最多的催化剂。沸石也用于该应用，自1980s以来特别 是ZSM5,例如在"Reactions of ethanol over ZSM_5"，S.N. Chaudhuri et al·，Journal of Molecular Catalysis 62: 289-295 (1990)〇 美国专利4, 232, 179描述了用于乙醇脱水成为乙烯的方法，其中通过向反应器中 引入与原料混合的传热流体来提供反应需要的热量。传热流体为源自外部来源的蒸汽，或 源自所述方法或源自再循环部分来自脱水反应器的流出液（即生产的乙烯）的外部流。原 料与所述传热流体的混合物的引入使得可能提供在与期望的转化相容的水平保持催化剂 床的温度需要的热量。在传热流体为来自脱水反应器的流出液的情况下，用于再循环所述 流出液的压缩机是必需的。然而，再循环通过反应产生的乙烯是缺陷，因为乙烯的引入改变 脱水反应的平衡。此外，乙烯参与低聚、氢转移和烯烃歧化的副反应，该副反应是关于其反 应物反应级数大于0的反应。从反应开始时乙烯浓度的提高增加副产物的形成。因此乙烯 的损失更大，其反映在选择性的降低。 专利申请WO 2007/134415描述了用于乙醇脱水成为乙烯的方法，其相比于美国 专利4 232 179的方法有改进，由于减少的设备项数和降低的操作成本（因为它不使用方 法之外的蒸汽），使得可能降低资本支出。在该方法中，至少部分来自脱水反应器的流出液 (生产的乙烯与蒸汽的混合物）和自通过乙醇脱水生成并在反应器中冷凝的水得到的过热 蒸汽被用作传热流体并与乙醇混合进入脱水反应器。所述专利申请没有提及关于以最大化 热交换为目标，应该重视的乙醇原料与流出液之间的压力条件。 美国专利4, 396, 789也描述了用于乙醇脱水成为乙烯的方法，其中在400至520°C 的温度和20至40 atm的高压下，作为传热流体的乙醇和蒸汽被引入至第一反应器中，以便 通过脱水反应生成的流出液在至少高于18 atm的压力下从最后反应器收回，所述反应产物 (即乙烯）冷却后可以经历最终的低温蒸馏步骤，而没有中间压缩步骤。所述方法也以脱水 反应的所述产物与引入至第一反应器的原料之间的热交换为特征，所述反应产物用于汽化 进入第一反应器的原料。再循环未转化的乙醇、至少部分在所述方法的反应期间形成的水 和添加用于气体最终洗涤的水以确保乙醇的完全转化。 专利申请WO 2011/002699公开了用于乙醇原料脱水成为乙烯的方法，包括乙醇 和水的混合物的汽化及该混合物在绝热反应器中的反应。该申请未解决最大化热量回收以 降低所述方法的能量损耗的问题。 本专利技术的目标是提供用于乙醇脱水成为乙烯的方法，其中使用酸性固体预处理乙 醇原料以限制有机氮的量（该有机氮缩短催化剂的寿命）并将乙醇部分地转化成DEE。 本专利技术的目标是提供用于乙醇脱水成为高纯度乙烯的方法，所述方法使得可能提 高对乙烯的选择性，具有与现有技术的方法相比显著降低的生产每吨乙烯的比消耗，因为 该方法不需要所述方法外部的传热流体。 专利技术概述及益处 本专利技术描述了用于乙醇原料脱水成为乙烯的方法，该方法特别包括预处理步骤，该预 处理步骤降低包含于所述原料中的有机或碱性氮的水平并将部分乙醇转化成DEE，和在交 换器中通过与来自最后脱水反应器的流出液的热交换，汽化预处理的乙醇原料的步骤，该 乙醇原料与至少部分再循环的处理的水的物流混合。 相对于现有技术的方法，所述专利技术通过捕捉阳离子或阴离子杂质，碱性、络合和螯 合杂质，无机或有机杂质，例如以碱性形式存在于原料中的氮，例如以氨和/或有机及碱性 物种的形式，例如在预处理步骤期间以胺、酰胺、亚胺或腈的形式，而提供增加乙醇脱水催 化剂的循环时间的优点。捕捉含氮化合物特别具有提高脱水中使用的酸催化剂活性的效 果。 相对于现有技术的方法，本专利技术还提供最大化原料和来自最后脱水反应器的流出 液之间的热交换的优点，即由于在低于离开最后反应器的流出液的压力的压力下在汽化步 骤c)引入原料，交换原料的全部汽化焓和所述流出液的大部分冷凝焓。 申请人意外地发现，在根据本专利技术的操作条件下进行的所述预处理步骤导致乙醇 部分转化成DEE并且使得可能显著降低乙烯生产的能量损耗。 专利技术描述 本专利技术涉及用于乙醇原料脱水成为乙烯的方法，该方法包括： a) 通过与来自步骤e)的流出液热交换预加热所述乙醇原料至100至130°C的温度的 步骤， b) 在100至130°C的操作温度下，在酸性固体上预处理所述乙醇原料以生产预处理的 乙醇原料的步骤， c) 在交换器中通过与来自步骤e)的最后反应器的流出液热交换汽化汽化原料的步 骤，所述汽化原料包含所述预处理的乙醇原料和至少部分根据步骤h)再循环的处理的水 的物流，在〇. 1至I. 4 MPa的压力下将所述汽化原料引入至所述汽化步骤中，以产生汽化的 原料， d) 在压缩机中压缩所述汽化的原料以产生压缩的原料的步骤， e) 在至少一个包含至少一种脱水催化剂的绝热反应器中，在350至550°C的入口温度 和在0. 3至I. 8 MPa的入口压力下操作，在其中进行脱水反应，使所述压缩的原料脱水的步 骤， f) 将来自步骤e)的最后绝热反应器的流出液分离成在低于1.6 MPa的压力下含乙烯 的流出液和含水的流出液的步骤， g) 纯化至少部分来自步骤f)的含水的流出液并分离至少一股处理的水的物流和至 少一股未转化的乙醇物流的步骤， h) 再循环至少部分来自步骤g)的处理的水的物流至步骤C)的上游的步骤。 原料 根据本专利技术，在脱水方法中处理的原料是乙醇原料。 所述乙醇原料有利地是浓缩的乙醇原料。浓缩的乙醇原料表示包含大于或等于35 wt%的重量百分数的乙醇的乙醇原料。优选地，所述浓缩的乙醇原料包含35至99. 9 wt%的 重量百分数的乙醇。 可以通过本领域技术人员已知的任何方法，例如通过蒸馏、吸收或全蒸发，浓缩包 含小于35wt%的乙醇的乙醇原料。 除了水，所述乙醇原料还有利地包含低于10 wt%，并优选低于5 wt%含量的不同于 乙醇的醇，例如甲醇、丁醇和/或异戊醇，低于I wt%含量的不同于醇的氧化的化合物，例如 醚、酸、酮、醛和/或酯，和低于〇. 5 wt%含量的有机的和无机的氮和硫本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于乙醇原料脱水成为乙烯的方法，所述方法包括：a) 通过与来自步骤e)的流出液热交换预加热所述乙醇原料至100至130℃的温度的步骤，b) 在100至130℃的操作温度下，在酸性固体上预处理所述乙醇原料以生产预处理的乙醇原料的步骤，c) 在交换器中通过与来自步骤e)的最后反应器的流出液热交换汽化汽化原料的步骤，所述汽化原料包含所述预处理的乙醇原料和至少部分根据步骤h)再循环的处理的水的物流，在0.1至1.4 MPa的压力下将所述汽化原料引入至所述汽化步骤中，以产生汽化的原料，d) 在压缩机中压缩所述汽化的原料以产生压缩的原料的步骤，e) 在至少一个包含至少一种脱水催化剂的绝热反应器中，在350至550℃的入口温度和在0.3至1.8 MPa的入口压力下操作，在其中进行脱水反应，使所述压缩的原料脱水的步骤，f) 将来自步骤e)的最后绝热反应器的流出液分离成在低于1.6 MPa的压力下含乙烯的流出液和含水的流出液的步骤，g) 纯化至少部分来自步骤f)的含水的流出液并分离至少一股处理的水的物流和至少一股未转化的乙醇物流的步骤，h) 再循环至少部分来自步骤g)的处理的水的物流至步骤c)的上游的步骤。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：V库帕尔，N图谢，T普莱内沃克斯，E科贝尔，S弗勒里耶，W弗迈伦，D米努克斯，P德斯梅特，C阿当，N内斯特伦科，
申请(专利权)人：IFP新能源公司，道达尔研究及科技公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR
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