【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于乙醛制备，具体涉及一种乙醇脱氢制乙醛的系统及方法。
技术介绍
1、乙醛作为乙醇的直接衍生品，具有非常广泛的应用市场，是目前煤基乙醇重要的下游高附加值产品。世界上乙醛的工业生产路线主要有以下几种：乙烯氧化法、乙炔水合法、乙醇法。其中大型乙醛生产装置主要采用乙烯法进行生产，其次是采用乙醇法。乙烯氧化法催化剂价格昂贵，氯化物水溶液对装置有腐蚀使设备投资增高，得到的粗品是乙醛的水溶液需进一步浓缩精制；乙炔液相水合生产乙醛的方法需消耗大量的电力，同时它所使用的催化剂中含有硫酸，催化剂再生时需用硝酸，设备腐蚀严重，催化剂中还含有汞，在生产过程中易挥发，严重污染环境，所以此法逐步被淘汰；乙醇法又分为乙醇氧化法和乙醇催化脱氢法，乙醇氧化法是乙醇蒸汽在银丝网或膨松银催化剂上与空气混合，在高温带压条件下发生氧化反应，该方法最大的缺点是催化剂价格昂贵及反应温度较高（>400℃）；现有的乙醇氧化脱氢工艺会产生大量含醛废水、反应温度高、含有氧气导致安全风险高等缺点。而乙醇直接脱氢法是乙醇蒸汽在催化剂上催化脱氢合成乙醛，同时副产高纯度氢气，生产成本低，该工艺在固定床反应器中进行，生产操作简单，是乙醛合成中很有工业应用前景的合成路线。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷，本专利技术提供一种乙醇脱氢制乙醛的系统及方法，工艺简单，全流程几乎无三废产生，绿色环保。
2、一种乙醇脱氢制乙醛的系统，包括乙醇脱氢反应单元，所述乙醇脱氢反应单元依次连接有粗分单元、乙醛精馏单元、脱水单元和乙醇
3、所述粗分单元还依次连接有氢气精制单元、氢气增压单元和加氢单元，所述氢气精制单元通过液体回流管路与粗分单元相连，所述加氢单元通过尾气回流管路与氢气增压单元相连，所述加氢单元还与脱水单元相连；
4、所述乙醛精馏单元还分别与所述氢气精制单元和加氢单元相连；所述乙醛精馏单元还连接有乙醛存储单元。
5、优选地，所述乙醇脱氢反应单元为脱氢反应器；所述粗分单元为闪蒸罐；所述氢气增压单元为氢气增压机；所述乙醇气化单元为乙醇汽化塔。
6、优选地，所述氢气精制单元包括依次相连的闪蒸气压缩机和氢气洗涤塔；所述闪蒸汽压缩机与粗分单元相连，所述氢气洗涤塔与氢气增压单元相连，所述氢气洗涤塔通过液体回流管路与粗分单元相连。
7、优选地，所述加氢单元包括依次相连的氢气预热器、液相加氢反应器、热高分罐和冷低分罐；所述氢气预热器与氢气增压单元相连，所述热高分罐和冷低分罐均通过尾气回流管路与氢气增压单元相连，所述冷低分罐还与脱水单元相连。
8、优选地，所述乙醛存储单元包括冷却器、以及与所述冷却器分别相连的合格乙醛储罐和不合格乙醛储罐，所述不合格乙醛储罐还通过乙醛回流管路与乙醛精馏单元相连。
9、优选地，所述乙醛精馏单元为乙醛精馏塔；所述乙醛精馏塔的塔顶与乙醛存储单元中的冷却器相连；所述乙醛精馏塔的塔底分别与氢气精制单元中的氢气洗涤塔、加氢单元中的液相加氢反应器和脱水单元相连。
10、优选地，所述脱水单元为分子筛吸附罐或者膜分离设备；
11、优选地，所述供热单元为导热油加热器或者蒸汽加热器。
12、一种乙醇脱氢制乙醛的方法，采用上述系统进行，具体如下：
13、（1）原料乙醇从原料进口进入乙醇气化单元进行过热气化，排出过热乙醇蒸汽；
14、（2）过热乙醇蒸汽进入乙醇脱氢反应单元，在乙醇脱氢催化剂的催化作用下、在230-300℃、0.1-1mpa下进行乙醇脱氢反应，反应产物有主产物乙醛和氢气、副产物以及未反应的乙醇；
15、（3）乙醇脱氢反应单元的反应产物进入粗分单元进行气液分离，得到粗氢气和粗产品，粗氢气进入氢气精制单元进行提纯，得到氢气，提纯后产生的液体通过液体回流管路返回粗分单元；
16、（4）氢气精制单元提纯得到的氢气，进入氢气增压系统，增压至3-8mpa，部分作为产品氢气排出界区，部分进入加氢单元为加氢反应提供氢气原料；
17、（5）粗分单元得到的粗产品，进入乙醛精馏单元，得到轻质组分和重质组分，轻质组分送至乙醛存储单元，重质组分分为三路，一路进入氢气精制单元脱除粗氢气中的液相组分，另一路进入加氢单元，最后一路进入脱水单元；
18、（6）在加氢单元中，加氢单元得到的尾气返回氢气增压单元，得到产物进入脱水单元；
19、（7）在脱水单元中，脱出其中的水分，得到脱水后的产物进入乙醇气化单元，得到的含醇废水排出界区；
20、（8）脱水单元的产物和原料乙醇在乙醇气化单元中过热气化，得到的轻组分过热乙醇蒸汽，进入乙醇脱氢反应单元，重组分排出界区。
21、优选地，步骤（2）乙醇脱氢反应中，乙醇的质量空速为2-9h-1。
22、本专利技术的优点：
23、（1）在乙醇高选择性制备乙醛的同时得到高纯度氢气资源，乙醇原子利用率高，从而实现乙醇的高价值转化；乙醇、丁醛和乙酸乙酯混合物共沸，难分离，采用自产的氢气与丁醛和乙酸乙酯进行加氢反应，生成乙醇和丁醇，解决了产物难分离的问题，同时副产丁醇可以作为产品出售，提高该工艺的经济性；
24、（2）本专利技术在运行过程中几乎无三废产生，降低了产物分离纯化和废液处理成本，且工艺简单，设备投资低，是一种绿色环保的工艺；氢气精制不额外引入水，直接用粗乙醇在一定压力下洗涤氢气，实现低能耗无废水净化氢气的效果；
25、（3）本专利技术采用无氧脱氢技术，提高了工艺过程的安全特性，且反应条件温和，不需要高温高压，降低能耗和设备投资；
26、（4）乙醇脱氢反应器的出口产物是常压气液混合物，由于乙醛凝点低，在常压下气液分离需要额外引入低温冷源，能耗与运行成本高；此外，常压气液混合物进入下游单元需要一定压力，气相乙醇和乙醛增压过程易液化导致直接增压难度大；而本专利技术在粗分单元中含液气相依次经过氢气精制单元和氢气增压单元实现气相增压和气液分离，解决了常压气液混合物的增压困难的问题；
27、（5）乙醛精馏塔的塔底重组分分三股物流，分别连接乙醛精制单元、加氢单元和脱水单元，可灵活调节三股物流的流量，达到最经济的运行状态；
28、（6）将原料乙醇直接引入乙醇气化单元，可除去原料乙醇当中的重组分杂质。
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1.一种乙醇脱氢制乙醛的系统，包括乙醇脱氢反应单元（1），其特征在于：所述乙醇脱氢反应单元（1）依次连接有粗分单元（2）、乙醛精馏单元（4）、脱水单元（5）和乙醇气化单元（8），所述乙醇气化单元（8）上设置有原料进口和丁醇出口，所述乙醇气化单元（8）还与乙醇脱氢反应单元（1）相连，所述乙醇脱氢反应单元（1）还连接有供热单元（10）；
2.根据权利要求1所述乙醇脱氢制乙醛的系统，其特征在于：所述乙醇脱氢反应单元（1）为脱氢反应器；所述粗分单元（2）为闪蒸罐；所述氢气增压单元（7）为氢气增压机；所述乙醇气化单元（8）为乙醇汽化塔。
3.根据权利要求2所述乙醇脱氢制乙醛的系统，其特征在于：所述氢气精制单元（3）包括依次相连的闪蒸气压缩机和氢气洗涤塔；所述闪蒸汽压缩机与粗分单元（2）相连，所述氢气洗涤塔与氢气增压单元（7）相连，所述氢气洗涤塔通过液体回流管路与粗分单元（2）相连。
4.根据权利要求3所述乙醇脱氢制乙醛的系统，其特征在于：所述加氢单元（6）包括依次相连的氢气预热器、液相加氢反应器、热高分罐和冷低分罐；所述氢气预热器与氢气增压单元（7）相连
5.根据权利要求4所述乙醇脱氢制乙醛的系统，其特征在于：所述乙醛存储单元（9）包括冷却器、以及与所述冷却器分别相连的合格乙醛储罐和不合格乙醛储罐，所述不合格乙醛储罐还通过乙醛回流管路与乙醛精馏单元（4）相连。
6.根据权利要求5所述乙醇脱氢制乙醛的系统，其特征在于：所述乙醛精馏单元（4）为乙醛精馏塔；所述乙醛精馏塔的塔顶与乙醛存储单元（9）中的冷却器相连；所述乙醛精馏塔的塔底分别与氢气精制单元（3）中的氢气洗涤塔、加氢单元（6）中的液相加氢反应器、脱水单元（5）相连。
7.根据权利要求6所述乙醇脱氢制乙醛的系统，其特征在于：所述脱水单元（5）为分子筛吸附罐或者膜分离设备。
8.根据权利要求7所述乙醇脱氢制乙醛的系统，其特征在于：所述供热单元（10）为导热油加热器或者蒸汽加热器。
9.一种乙醇脱氢制乙醛的方法，其特征在于：采用权利要求1所述系统进行，具体如下：
10.根据权利要求9所述一种乙醇脱氢制乙醛的方法，其特征在于：步骤（2）乙醇脱氢反应中，乙醇的质量空速为2-9h-1。
...【技术特征摘要】
1.一种乙醇脱氢制乙醛的系统，包括乙醇脱氢反应单元（1），其特征在于：所述乙醇脱氢反应单元（1）依次连接有粗分单元（2）、乙醛精馏单元（4）、脱水单元（5）和乙醇气化单元（8），所述乙醇气化单元（8）上设置有原料进口和丁醇出口，所述乙醇气化单元（8）还与乙醇脱氢反应单元（1）相连，所述乙醇脱氢反应单元（1）还连接有供热单元（10）；
2.根据权利要求1所述乙醇脱氢制乙醛的系统，其特征在于：所述乙醇脱氢反应单元（1）为脱氢反应器；所述粗分单元（2）为闪蒸罐；所述氢气增压单元（7）为氢气增压机；所述乙醇气化单元（8）为乙醇汽化塔。
3.根据权利要求2所述乙醇脱氢制乙醛的系统，其特征在于：所述氢气精制单元（3）包括依次相连的闪蒸气压缩机和氢气洗涤塔；所述闪蒸汽压缩机与粗分单元（2）相连，所述氢气洗涤塔与氢气增压单元（7）相连，所述氢气洗涤塔通过液体回流管路与粗分单元（2）相连。
4.根据权利要求3所述乙醇脱氢制乙醛的系统，其特征在于：所述加氢单元（6）包括依次相连的氢气预热器、液相加氢反应器、热高分罐和冷低分罐；所述氢气预热器与氢气增压单元（7）相连，所述热高分罐和冷低分罐均通过尾气回...
【专利技术属性】
技术研发人员：李鸿雄，崔新江，杨东元，石峰，孙育滨，袁航空，景旭亮，陈景，高伟，赵建平，李彦男，李腾昊，
申请(专利权)人：陕西延长石油集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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