用于由热-机械集成乙醇物流生产环氧乙烷的方法_3

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件的组合表示可以避免增加外部传热流体至所述 方法以确保所述汽化进料的汽化,其通过回收从最后绝热反应器得到的流出物的水相的大 部分潜热以汽化该汽化进料来实现。因此,仅使用从所述方法得到的物流。
[0056] 从压缩步骤d)得到的所述经压缩的进料的压力有利地为0.3-1. 8MPa,优选 0.5-1. 3MPa。所述进料在出口的压力足够高以使从最后反应器得到的流出物的冷凝温度 高于进入步骤c)的进料的汽化温度,其是步骤c)可行的必要条件。
[0057] 将从压缩步骤d)得到的所述经压缩的进料任选地在单相型气体交换器中,通过 与从步骤e)的最后绝热反应器得到的流出物进行的热交换来加热。在所述单相型气体交 换器中,所述经压缩的进料是过热的并且以气态从步骤e)的最后绝热反应器得到的流出 物是没有被冷凝就"降温了的"。
[0058] 将所述经压缩的进料有利地过热至250°C_420°C,优选280°C-410°C的出口温度。 在步骤e)的最后绝热反应器的所述单相型气体交换器的出口处,以气态得到的流出物有 利地处于180°C_260°C的温度下。
[0059] 因此,使用各种单相气体型和气体/液体蒸发器型的交换器,并且在低于离开所 述汽化进料的最后反应器的流出物的压力的压力下汽化表示可以进行从脱水步骤e)的最 后反应器得到的流出物中存在的水蒸气的至少60%的冷凝。
[0060] 然后有利地将被压缩并任选地在所述单相型气体交换器中被加热的所述进料引 入加热炉中,以使它达到与脱水反应温度相容的至少一个绝热反应器的入口温度。该单相 型气体交换器是技术人员已知其技术的交换器,其可用于使压降最小化,同时提供大交换 表面。该低压气体/气体交换引起通过交换器壁的低热流密度(低传递系数),其使具有大交 换表面成为必需。此外,必须使压力损失最小化以限制步骤d)的压缩机上的负荷。例如, 该交换器可以是由AlphaLaval供应的Packinox型的在壳体中的加压板交换器。
[0061] 脱水步骤e) 根据本发明,所述经压缩的进料(其任选地被加热)在至少一个包含至少一个脱水催化 剂的固定床并在其中进行脱水反应的绝热反应器中经过脱水步骤e)。
[0062] 在脱水步骤e)的入口处的由乙醇进料和从步骤g)得到的包含乙醇的稀释水的物 流组成的物流的混合物以这样的方式生产,使得混合结束时,水与乙醇的重量比,称为稀释 比为1-4。稀释意在降低一个或多个反应器中乙醇的分压和使所述方法对乙烯更具选择性。 通过改变在步骤g)结束时经处理的水的流速和/或通过改变乙醇进料的流速来调节该重 量比。
[0063] 脱水步骤e)有利地在一个或两个反应器中进行。
[0064] 在步骤e)在绝热反应器中进行的情况下,将所述经压缩的进料,其任选地被 加热,有利地在350°C-550°C,优选400°C-500°C的入口温度下和在0.3-1. 8MPa,优选 0.4-0. 8MPa的入口压力下引入所述反应器中。
[0065]从步骤e)的所述绝热反应器得到的流出物有利地在270°C-450°C,优选 340°C_430°C的温度下并具有0? 2-1. 6MPa,优选0? 3-0. 8MPa的出口压力。
[0066] 在两个绝热反应器中进行步骤e)的情况下,将所述经压缩的进料(其还任选地 被加热)有利地在350°C_550°C,优选370°C_500°C的入口温度下和在0. 3-1. 8MPa,优选 0? 4-1.1MPa的入口压力下引入第一反应器中。
[0067] 从第一绝热反应器得到的流出物有利地在270°C_450°C,优选290°C至390°C的温 度下和在0. 3-1. 7MPa,优选0. 3-1. 0MPa的压力下离开所述第一反应器。
[0068] 将所述流出物以这样的方式有利地引入加热炉中,使得进入第二绝热反应器的所 述流出物的入口温度为350°C_550°C,优选400°C_500°C。进入所述第二反应器的所述流 出物具有有利地为〇? 3-1. 7MPa,优选0? 3-0. 9MPa的入口压力。
[0069] 从第二绝热反应器得到的流出物在有利地为270°C-450°C,优选340°C-430°C的 温度下离开所述第二绝热反应器。从第二绝热反应器得到的所述流出物的出口压力有利地 为 0? 2-1. 6MPa,优选 0? 3-0. 8MPa。
[0070] -个或多个反应器的入口温度可以有利地逐步升高以防止脱水催化剂失活。
[0071] 在本发明的方法的步骤e)的至少一个绝热反应器中进行的脱水反应有利地在 0. 1-20h\优选0. 5-15h1的重时空间速度下运行。重时空间速度定义为纯乙醇进料的质 量流率与催化剂的重量的比率。
[0072] 在步骤e)中使用的脱水催化剂是技术人员已知的催化剂。所述催化剂优选是无 定形态酸催化剂或沸石酸催化剂。
[0073] 在步骤e)中使用的脱水催化剂是沸石催化剂的情况下,所述催化剂包含至少一 种沸石,该沸石选自具有至少包含8、10或12个氧原子(8MR、10MR或12MR)开孔的沸石。 实际上已知由形成沸石的通道的环形部分的氧原子数定义沸石的孔径大小,称为"元环"或MR。优选地,所述沸石脱水催化剂包含至少一种具有选自结构类型MFI、FAU、MOR、FER、SAPO、 TON、CHA、EUO和BEA的结构类型的沸石。优选地,所述沸石脱水催化剂包含具有结构类型 MFI的沸石并更优选ZSM-5沸石。
[0074]在本发明的方法的步骤e)中使用的脱水催化剂中采用的沸石可以有利地通过使 用技术人员已知的任何脱铝或脱硅方法的脱铝或脱硅而改性。
[0075]在本发明的方法的步骤e)中使用的脱水催化剂中采用的沸石或最终催化剂可以 有利地由天然试剂改性,以减弱它的总酸度和改进它的耐水热特性。优选地,所述沸石或所 述催化剂有利地包含磷,其优选地以H3PO4的形式添加,随后是用碱性前体,例如钙(Ca)中 和过量酸后的蒸汽处理。优选地,所述沸石具有Iwt%-4. 5wt%,优选I. 5wt%-3.Iwt%的 磷含量,相对于总催化剂重量。
[0076] 优选地,在本发明的方法的步骤e)中使用的脱水催化剂是在专利申请 TO/2009/098262、W0/2009/098267、W0/2009/098268 或W0/2009/098269 中描述的催化剂。
[0077] 在步骤e)中使用的脱水催化剂是无定形态酸催化剂的情况下,所述催化剂包含 至少一种选自氧化铝、用无机酸沉积物活化的氧化铝和二氧化硅-氧化铝的多孔高熔点氧 化物。
[0078]在本发明的方法的步骤e)中使用的所述无定形态或沸石脱水催化剂还可以有利 地包含至少一种氧化物类型的基体,也称为基料。术语"本发明的基体"表示无定形态或结 晶基体或包含无定形态和结晶部分的基体。所述基体有利地选自由下列物质组成的组的成 分:粘土(例如天然粘土,例如高岭土或膨润土)、氧化镁、氧化铝、二氧化硅、二氧化硅-氧 化铝、铝酸盐、氧化钛、氧化硼、氧化错、磷酸铝、磷酸钛、磷酸错和木炭,其单独或作为混合 物使用。优选地,所述基体选自由氧化铝、二氧化硅和粘土组成的组的成分。
[0079]在本发明的方法的步骤e)中使用的所述脱水催化剂有利地成型成为具有各种形 状和尺寸的颗粒形式。其有利地以圆柱形或多叶形(polylobed)挤出物,例如直的或扭曲 形式的二叶、三叶、多叶的形式使用,但可以任选地以压碎的粉末、片、环、珠、轮或球的形式 制造和使用。优选地,所述催化剂为挤出物的形式。
[0080]在本发明的方法的步骤e)中使用的所述脱水催化剂有利地在至少一个反应器 中,在固定床或移动床中使用。
[0081]在本发明的方法的步骤e)中,选择使用的催化剂和操作条件以最大化乙烯的产 率。在本发明的方法的步骤e)中涉及的总脱水反应如下:
步骤e)中乙醇进料的转化率为大于90%,优选95%并更优选大于99%。
[0082] 小于90%的转化率具有降低所述方法的总产率的作用,因为未转化成为乙烯的大 量DEE在下游分离步骤中损失。
[0083] 乙醇进料的转化率通过下式以百分数定义:
[1 -(出口处乙醇的时重/入口处乙醇的时重)]XlOO以常规方式,例如通过色谱法测量入口处和出口处乙醇的时重。
[0084] 在其中进行脱水反应的步骤e)有利地在一个或两个反应器中进行。优选的反应 器为以上升流模式或下降流模式运行的径向反应器。在本发明的方法的步骤e)期间,进料 的转化伴随着通过结焦和/或通过抑制化合物的吸附的脱水催化剂的失活。因此脱水催化 剂必须定期经过再生步骤。优选地,反应器以交替再生模式反应器,也称为摇摆式反应器 (swingreactor)使用,以使所述脱水催化剂的反应阶段与再生阶段交替。该再生处理的目 标是燃烧掉有机沉积物,连同在所述脱水催化剂表面和内部含有的含氮和硫的物种。在本 发明中进行的预处理步骤b)可用于降低碱性和有机杂质以及将改变催化剂循环寿命的阳 离子物种的量。因此除去这些物种表示可以限制催化剂再生的次数。
[0085] 在所述步骤e)中使用的脱水催化剂的再生有利地在空气流或在空气/氮气混合 物中通过氧化焦炭和抑制化合物来进行,例如使用带水或不带水的燃
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