乙醇制乙烯技术研究

62天然气化工(C1化学与化工)2013年第38卷乙醇制乙烯技术研究张华西,赵国强,陈晓华,蒋贵仲(西南化工研究设计院有限公司工业排放气综合利用国家重点实验室,四川成都610225)摘要:以新型的金属改良氧化铝(y氧化铝-M)为催化剂研究乙醇脱水制备乙烯技术。在360℃、乙醇液体空速2h工艺条件下,乙醇的单程转化率>98%,乙烯的选择性>98%,乙烯收率96%。进行了1000寿命实验,催化剂活性和选择性保持良好。关键词:乙醇脱水;乙烯;技术研究;催化剂中图分类号:TQ221.21123.122:T26文献标识码:A文章编号:1001-9219(2013)05-62-02乙烯作为最重要的基本有机化工原料之一和1实验部分石油化工的龙头产品,被称为“石油化工之母”,其工业生产的规模、产量和技术与水平已成为一个国1.1实验原料发展,我国已经成为能源与资源的需求大国,特别99%;助剂金属M,分析纯,≥99%工乙醇,工业品,≥95%;y氧化铝,工业品,≥家化学工业发展水平的重要标志。随着经济的不断是我国乙烯的需求量近10多年来以平均每年20%1.2实验仪器的高速度增长,而乙烯及其下游衍生物的国内市场单管固定床反应器,稳压阀,气体质量流量计,的满足率平均不到50%。现阶段我国石油乙烯工业水洗罐、碱洗罐,平流泵,铂电阻温度计,DCS控制系统,安捷伦7820气相色谱仪。一是受国际油价影响,原料短缺;二是国内乙烯生产能力不足,造成了以乙烯为原料的下游产品的大1.3催化剂制备取粒径为3mm的y氧化铝球,浸渍质量分数量进口。2013年我国乙烯当量需求预计约为3400.3%的金属M,放入干燥箱90℃干燥2h,再120℃万t,而产量预计仅有1700万t,缺口巨大。乙烯生产有以下几条路线:(1)通过轻质油、乙烘2h,然后置于马弗炉中升温至500℃焙烧2h即烷、丙烷等裂解生产乙烯;(2)以甲醇为原料通过得所需催化剂MTO的方法制乙烯;(3)以乙醇为原料通过催化脱水1.4工艺试验乙醇脱水制乙烯工艺流程示意图如图1。反应制乙烯。目前,大部分乙烯是通过轻质油等石油衍原料液乙醇经计量泵计量后,经汽化阀进入内装生物生产的,但石油是不可再生资源,已渐趋枯竭70mL的金属M改性的y氧化铝催化剂的100mL因而利用可再生的生物质乙醇制取乙烯是一个必然的趋势,符合可持续发展战略。尤其是随着生物固定床反应器,在360℃、液体空速2h条件下进行技术的快速发展以及非粮生物乙醇制备技术的突反应,反应产物经水洗罐去掉副产物乙醚等部分水破3,将使得乙醇来源日趋广泛,原料成本也将趋于溶物或易凝物,然后进入碱洗塔,洗涤除去CO2等酸性气体,得到产品气乙烯。产物用气相色谱分析合理,这必将有利于乙醇制乙烯技术的推广。目前,乙醇制乙烯与石油乙烯相比经济性上尚有欠缺,但其规模灵活,投资省,原料储运方便,在更甲特定的场合具有一定的适用性。本研究开发了新型的乙醇制乙烯催化剂及相应的工艺技术。反应器城洗乙种罐计量汽化阀收稿日期:2013-05-13;作者简介:张华西(1977-),男,博士,高图1乙醇制乙烯工艺流程示意图级工程师,电话028-85964943,电邮 028-85964943, hxzhang_9805@163.com.9805@163.com。第5期张华西等:乙醇制乙烯技术研究632结果与讨论100.099.52.1转化率选择性和产品质量99.0GC分析结果(图2)表明,反应产物除了产品乙98598.0烯外,还有副产物甲烷、乙烷、乙醚、丙烯、2-丁烯、异97.5丁烯和1,3丁二烯等生成。97.096.596.095.5 .selectivity: CH CH1CHICICHICI95.060070080001002003004005006007008009001000时间/h CH.CH-CH. CIIC11-CHICH,图4反应时间对乙烯选择性的影响100.099.599.0 .yield98.5图2乙醇制乙烯产物GC图反应粗产物先用水洗,除去副产物乙醚和未反97.5中97.0应的乙醇等水溶物和易凝物后进入碱洗塔,洗涤掉96.5CO2等酸性气体,得到产品气乙烯质量分数>99%96.0要得到更高纯度的产品则需要进行深冷分离。乙醇5595.0的单程转化率>98%,乙烯的选择性>98%,乙烯收0100200300400500600700800900100时间/率>96%。图5反应时间对乙烯收率的影响2.2寿命实验进行了1000h寿命实验,结果如图3~图5所3结论示。结果表明,考察期内乙烯的选择性>98%,乙醇单采用新型自制y氧化铝-M催化剂进行乙醇脱程转化率>98%,收率>96%,催化剂活性保持良好。水制乙烯工艺技术研究,在360℃、乙醇液体空速2h1100.099.5条件下,乙醇的单程转化率>98%,乙烯的选择性>99.098%,乙烯收率>96%。在1000h的寿命实验期内,催98.598化剂活性保持良好,具有较好的工业应用前景。参考文献1]顾志华乙醇制乙烯技术现状及展望化工进展,200625(8):847-85195.5[2】古共伟积极发展石油替代化学品技术天然气化工95.00100200300400500600700800901000(C化学与化工)20072(5:51-57.时间/h[3] Algenol二氧化碳微藻转化合成乙醇技术天然气化图3反应时间对乙醇转化率的影响工(C1化学与化工)2012,37(4):24. Research of a process for production of ethylene from ethanol ZHANG Hua-xi, ZHAO Gu-qiang, CHEN Xiao-hua, JIANG Gui-zhong aboratory of Industrial Vent Gas Reuse, the Southwest Research Institute of Chemical Industry Co., Lud., Chengdu610225, China) Abstract: A process for production of ethylene from ethanol using a novel metal modified alumina (y-Al0,-M) as catalyst was researched. Under the operation conditions of 360C and ethanol liquid space velocity of 2h', the once-through conversion of ethanol, the selectivity to ethylene an yield of ethylene were above 98%, 98% and 96%, respectively, and the activity and selectivity could be well maintained in the 1000 hours life test. Key words: ethanol dehydration; ethylene; process research; catalyst