乙醇脱水制乙烯绝热固定床反应器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种乙醇脱水制乙烯绝热固定床反应器。
【背景技术】
[0002]乙烯是非常重要的石油化工基本原料，其大宗下游产品主要有聚乙烯、聚氯乙烯、环氧乙烷、乙二醇、苯乙烯、醋酸乙烯等。
[0003]目前，国内外主要采用以石油为原料的裂解法生产乙烯，随着石油资源的日益减少以及国际油价的不断攀升，石油路线制乙烯将面临前所未有的挑战。世界许多石油化工公司正积极开拓其他路线，包括采用煤、天然气、生物质原料等生产烯烃，以减轻乙烯对有限石油资源的过度依赖。
[0004]采用可再生的生物质原料生产乙醇，再脱水制乙烯的技术是调整能源结构、减少环境污染、促进国民经济和社会可持续发展的重要途径之一。对于乙醇脱水制乙烯，目前主要的研究目标是改进工艺流程，降低装置物耗能耗，增加效益。
[0005]在乙醇脱水制乙烯的工艺方法中，目前已工业应用的主要为固定床工艺，包括等温固定床工艺和绝热固定床工艺。等温床工艺技术较适用于小规模的工业装置，当装置规模达到或超过数万吨/年时，由于等温床工艺技术难以工程放大，通产采用绝热床工艺技术。US4232179提出了乙醇脱水反应的绝热工艺，即乙醇脱水反应在绝热固定床中进行，反应物料在进入反应器前加热到反应所需温度。之后US4396789又提出了三段式绝热固定床反应工艺，并在二十世纪八十年代初利用该工艺建立了 6万吨/年乙烯装置。对于绝热床乙醇脱水制乙烯工艺，开发性能优良的绝热固定床反应器是装置规模扩大的关键技术之一。而在绝热固定床反应器的开发中主要解决的就是反应器内的流体均布问题，因为反应器内流体的分布直接影响催化剂床层的传热传质以及反应过程等，不均匀的气体分布会降低催化剂和反应器的效率。《固定床反应器内气体预分布器研究》(化学工程，2006，34(4):24-27)，研究了反应器内气体预分布器对流动的影响。对于绝热固定床反应器，设计合理的进口气体分布器，将有效改善气体分布效果，提高催化剂和反应器的利用效率。
【发明内容】
[0006]本发明涉及一种乙醇脱水制乙烯绝热固定床反应器。
[0007]本发明所要解决的技术问题之一是以往乙醇脱水制乙烯工艺中存在由于反应物气流在绝热固定床反应器中分布不均匀，影响反应器性能以及催化剂利用率的问题，提供一种新的用于乙醇脱水制乙烯工艺中的绝热固定床反应器。该反应器具有气体分布均匀，催化剂利用率高的特点。
[0008]本发明所要解决的技术问题之二是采用解决技术问题一所述的绝热固定床反应器进行乙醇脱水制乙烯的方法。
[0009]为了解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下:一种乙醇脱水制乙烯绝热固定床反应器，原料乙醇和水在气相条件下进入绝热固定床反应器，在催化剂存在下发生脱水反应，绝热固定床反应器壳体自上而下包括进料口、气体分布器、均化空间、上部惰性填料层、催化剂床层、下部惰性填料层、出料口，其中气体分布器放置于进料口内并伸入均化空间，其结构如下:上部为圆筒形筒体，下部为圆锥形单级挡板，圆筒形筒体与圆锥形单级挡板间通过分布于圆筒形筒体内侧的垂直拉筋连接，且形成侧向环形通道，其特征在于圆锥形单级挡板开有筛孔。
[0010]在上述技术方案中，原料乙醇和水加热到反应所需温度后，以气态从反应器顶部进入，反应气体依次经过气体分布器、均化空间、上部惰性填料层后进入催化剂床层并发生脱水反应，反应产物经过下部惰性填料层后从反应器出料口流出。其中脱水反应采用多段绝热固定床反应器，段数为2?4段；催化剂为氧化铝、硅铝催化剂或分子筛催化剂中的至少一种；反应温度为350?480°C，反应压力为0.1?0.8MPaG ;圆锥形单级挡板的圆锥角度为90?178°，优选范围为110?170° ;开孔率为10?65%，优选范围为20?55% ;圆锥形单级挡板上筛孔的直径为气体分布器圆筒形筒体直径的I?13%，优选范围为2?8%;侧向环形通道高度为气体分布器圆筒形筒体直径的15?70%，优选范围为20?60%。
[0011]为解决为了解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下:一种乙醇脱水制乙烯的方法，采用多段绝热固定床反应器，段数为2?4。
[0012]上述技术方案中，乙醇脱水制乙烯反应催化剂为氧化铝、硅铝催化剂或分子筛催化剂中的至少一种。反应温度350?480°C，反应压力为0.1?0.8MPaG。
[0013]本发明通过采用开孔圆锥形单级挡板的气体分布器对反应进料气体进行导流，使气体能够按照合适的比例从侧向环形通道和圆锥形单级挡板筛孔进入绝热固定床反应器，在反应器内部形成了更加均匀的气体分布，反应器均化空间底部截面流量的相对标准偏差为2.6%，取得了较好的技术效果。
【附图说明】
[0014]图1为本发明乙醇脱水制乙烯绝热固定床反应器示意图。
[0015]图2为本发明具有开孔圆锥形单级挡板的气体分布器结构图。
[0016]图3为现有单级挡板气体分布器结构图。
[0017]图1中，7为反应器气体进口管道，8为进口气体分布器，9为均化空间，10为上部惰性填料层，11为催化剂床层，12为下部惰性填料层，13为支撑格栅，14为反应器出口管道。
[0018]图2、图3中，I为反应器气体进口管道，2为进口气体分布器筒体，3为垂直拉筋，4为侧向环形通道，5为开孔圆锥形单级挡板，6为普通单级挡板，D为进口气体分布器筒体内径，H为侧向环形通道高度，d为圆锥形单级挡板上筛孔直径，α为圆锥形单级挡板的圆锥角度。
[0019]下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明，但是，本发明的范围并不只限于实施例所覆盖的范围。
【具体实施方式】
[0020]【实施例1】
[0021]绝热固定床反应器采用本发明具有开孔圆锥形单级挡板的气体分布器，反应器内径为1600mm，分布器筒体内径为170