乙醇脫水制乙烯絕熱固定床反應器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種乙醇脫水制乙烯絕熱固定床反應器。
【背景技術】
[0002]乙烯是非常重要的石油化工基本原料，其大宗下游產品主要有聚乙烯、聚氯乙烯、環(huán)氧乙烷、乙二醇、苯乙烯、醋酸乙烯等。
[0003]目前，國內外主要采用以石油為原料的裂解法生產乙烯，隨著石油資源的日益減少以及國際油價的不斷攀升，石油路線制乙烯將面臨前所未有的挑戰(zhàn)。世界許多石油化工公司正積極開拓其他路線，包括采用煤、天然氣、生物質原料等生產烯烴，以減輕乙烯對有限石油資源的過度依賴。
[0004]采用可再生的生物質原料生產乙醇，再脫水制乙烯的技術是調整能源結構、減少環(huán)境污染、促進國民經濟和社會可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一。對于乙醇脫水制乙烯，目前主要的研究目標是改進工藝流程，降低裝置物耗能耗，增加效益。
[0005]在乙醇脫水制乙烯的工藝方法中，目前已工業(yè)應用的主要為固定床工藝，包括等溫固定床工藝和絕熱固定床工藝。等溫床工藝技術較適用于小規(guī)模的工業(yè)裝置，當裝置規(guī)模達到或超過數萬噸/年時，由于等溫床工藝技術難以工程放大，通產采用絕熱床工藝技術。US4232179提出了乙醇脫水反應的絕熱工藝，即乙醇脫水反應在絕熱固定床中進行，反應物料在進入反應器前加熱到反應所需溫度。之后US4396789又提出了三段式絕熱固定床反應工藝，并在二十世紀八十年代初利用該工藝建立了 6萬噸/年乙烯裝置。對于絕熱床乙醇脫水制乙烯工藝，開發(fā)性能優(yōu)良的絕熱固定床反應器是裝置規(guī)模擴大的關鍵技術之一。而在絕熱固定床反應器的開發(fā)中主要解決的就是反應器內的流體均布問題，因為反應器內流體的分布直接影響催化劑床層的傳熱傳質以及反應過程等，不均勻的氣體分布會降低催化劑和反應器的效率?！豆潭ù卜磻鲀葰怏w預分布器研究》(化學工程，2006，34(4):24-27)，研究了反應器內氣體預分布器對流動的影響。對于絕熱固定床反應器，設計合理的進口氣體分布器，將有效改善氣體分布效果，提高催化劑和反應器的利用效率。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明涉及一種乙醇脫水制乙烯絕熱固定床反應器。
[0007]本發(fā)明所要解決的技術問題之一是以往乙醇脫水制乙烯工藝中存在由于反應物氣流在絕熱固定床反應器中分布不均勻，影響反應器性能以及催化劑利用率的問題，提供一種新的用于乙醇脫水制乙烯工藝中的絕熱固定床反應器。該反應器具有氣體分布均勻，催化劑利用率高的特點。
[0008]本發(fā)明所要解決的技術問題之二是采用解決技術問題一所述的絕熱固定床反應器進行乙醇脫水制乙烯的方法。
[0009]為了解決上述技術問題之一，本發(fā)明采用的技術方案如下:一種乙醇脫水制乙烯絕熱固定床反應器，原料乙醇和水在氣相條件下進入絕熱固定床反應器，在催化劑存在下發(fā)生脫水反應，絕熱固定床反應器殼體自上而下包括進料口、氣體分布器、均化空間、上部惰性填料層、催化劑床層、下部惰性填料層、出料口，其中氣體分布器放置于進料口內并伸入均化空間，其結構如下:上部為圓筒形筒體，下部為圓錐形單級擋板，圓筒形筒體與圓錐形單級擋板間通過分布于圓筒形筒體內側的垂直拉筋連接，且形成側向環(huán)形通道，其特征在于圓錐形單級擋板開有篩孔。
[0010]在上述技術方案中，原料乙醇和水加熱到反應所需溫度后，以氣態(tài)從反應器頂部進入，反應氣體依次經過氣體分布器、均化空間、上部惰性填料層后進入催化劑床層并發(fā)生脫水反應，反應產物經過下部惰性填料層后從反應器出料口流出。其中脫水反應采用多段絕熱固定床反應器，段數為2?4段；催化劑為氧化鋁、硅鋁催化劑或分子篩催化劑中的至少一種；反應溫度為350?480°C，反應壓力為0.1?0.8MPaG ;圓錐形單級擋板的圓錐角度為90?178°，優(yōu)選范圍為110?170° ;開孔率為10?65%，優(yōu)選范圍為20?55% ;圓錐形單級擋板上篩孔的直徑為氣體分布器圓筒形筒體直徑的I?13%，優(yōu)選范圍為2?8%;側向環(huán)形通道高度為氣體分布器圓筒形筒體直徑的15?70%，優(yōu)選范圍為20?60%。
[0011]為解決為了解決上述技術問題之二，本發(fā)明采用的技術方案如下:一種乙醇脫水制乙烯的方法，采用多段絕熱固定床反應器，段數為2?4。
[0012]上述技術方案中，乙醇脫水制乙烯反應催化劑為氧化鋁、硅鋁催化劑或分子篩催化劑中的至少一種。反應溫度350?480°C，反應壓力為0.1?0.8MPaG。
[0013]本發(fā)明通過采用開孔圓錐形單級擋板的氣體分布器對反應進料氣體進行導流，使氣體能夠按照合適的比例從側向環(huán)形通道和圓錐形單級擋板篩孔進入絕熱固定床反應器，在反應器內部形成了更加均勻的氣體分布，反應器均化空間底部截面流量的相對標準偏差為2.6%，取得了較好的技術效果。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明乙醇脫水制乙烯絕熱固定床反應器示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明具有開孔圓錐形單級擋板的氣體分布器結構圖。
[0016]圖3為現(xiàn)有單級擋板氣體分布器結構圖。
[0017]圖1中，7為反應器氣體進口管道，8為進口氣體分布器，9為均化空間，10為上部惰性填料層，11為催化劑床層，12為下部惰性填料層，13為支撐格柵，14為反應器出口管道。
[0018]圖2、圖3中，I為反應器氣體進口管道，2為進口氣體分布器筒體，3為垂直拉筋，4為側向環(huán)形通道，5為開孔圓錐形單級擋板，6為普通單級擋板，D為進口氣體分布器筒體內徑，H為側向環(huán)形通道高度，d為圓錐形單級擋板上篩孔直徑，α為圓錐形單級擋板的圓錐角度。
[0019]下面通過具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但是，本發(fā)明的范圍并不只限于實施例所覆蓋的范圍。
【具體實施方式】
[0020]【實施例1】
[0021]絕熱固定床反應器采用本發(fā)明具有開孔圓錐形單級擋板的氣體分布器，反應器內徑為1600mm，分布器筒體內徑為170