[发明专利]乙醇脱水制乙烯生产工艺及装置

说明书

本发明涉及乙醇脱水制乙烯的工艺及装置，包括乙醇脱水反应系统、急冷压缩系统、碱洗系统、分子筛干燥系统、乙烯提纯系统和丙烯制冷循环系统；分子筛干燥系统使用乙烯提纯系统生产的部分产品乙烯作为循环乙烯来为分子筛干燥塔进行解吸再生，分子筛干燥系统包括：(1)将来自碱洗系统的粗乙烯、水送至分子筛干燥系统，脱除其中的水分后，将得到的粗乙烯送至乙烯提纯系统；(2)将乙烯提纯系统生产的部分产品乙烯作为循环乙烯送至分子筛干燥系统，作为解吸气进行干燥塔再生。解吸后的循环乙烯经过冷却压缩送回至急冷压缩系统。利用循环乙烯作为解吸气，既避免了采用其他解吸气所产生的污染问题，提高绿色生产水平。

技术领域

本发明涉及乙醇脱水制乙烯的工艺及装置，特别地涉及乙烯分子筛脱水干燥工艺及装置。

背景技术

乙烯是最重要的有机化工原料，其工业规模、产量及技术水平成为一个国家化学工业发展的重要标志。从世界范围来看，工业化国家的乙烯原料普遍以轻质原料为主。采用石脑油作裂解原料的乙烯约占世界乙烯总产量的50％；乙烷是第二大类裂解原料，由乙烷裂解生产的乙烯约占世界乙烯总产量的28％；采用以上两种原料裂解生产的乙烯超过总产量的75％，其余乙烯主要以液化石油气(LPG)、凝析油和中间馏分油等为原料。

乙醇制乙烯是在适当的温度和催化剂作用下由乙醇脱水实现的，乙醇催化脱水制乙烯是工业上最早生产乙烯所采用的工艺方法。与化石原料生产乙烯不同，乙醇制乙烯的原料是乙醇，乙醇可以由生物质发酵得到。生物质具有可再生性、低污染性和广泛分布性的特点，较重要的能提供能量的生物质包括木材、木材废料、农作物、食品加工过程产生的废弃物和水生植物等。生物质乙醇制乙烯工艺路线还具有建设周期短、投资相对较少及生产过程条件较温和等优势；且由该工艺生产制乙烯减少了CO₂排放，产品纯度高，组成较简单，分离提纯相对容易。

乙醇脱水制乙烯的工艺流程一般包含乙醇脱水反应段和乙烯产品提纯段两部分。乙醇原料经蒸发预热后进入脱水反应器，生成粗乙烯，然后依次进入水洗塔、碱洗塔、干燥塔、脱轻塔和脱重塔等脱去极性物质、CO₂、H₂O、轻组分副产物和重组分副产物等，最终在脱重塔塔顶得到乙烯产品。

乙醇制乙烯的反应产物中含有大量的水，并且经过碱洗塔的脱盐水淋洗后粗乙烯中也含有大量水分，而乙烯的精制需在低温下进行，若水分带入低温分离系统，会在低温下结冰而造成设备和管道的堵塞；除水分在低温下结冰而造成冻堵外，在高压、低温情况下，水分可与烃类生成白色结晶状的水合物，这些水合物也会在管道内积累而造成堵塞现象，所以乙烯在精馏前需要进行干燥处理。

传统的分子筛干燥装置的分子筛主体在对通入的气体物料进行脱水干燥一段时间后会失去吸附水汽的作用，此时就需要工人对分子筛主体进行更换，但是更换操作过程往往较为繁琐，费时费力，且进行更换分子筛主体的时间内需停止对待脱水气体的干燥作业，降低了装置的工作效率，并且需要人工时刻监测分子筛主体是否需要更换，自动化程度低。

申请号为CN201210248326.7专利中公开了一种用于分子筛的再生方法和装置，其详细介绍了用N₂实现吸附饱和的分子筛吸附装置的空间气体置换以及热再生。但该方法若用于乙烯装置的干燥塔则在再生结束前需要实物料置换，过程中将产生大量物料和时间的浪费，并且N₂排空会造成一定的污染。

申请号为CN201910089250.X的专利中对失活的干燥剂进行和制备分子筛原料勾兑搅拌重构晶体结构，但该方式对密闭连续性脱水分子筛不适用。

本发明的目的是提供一种全新的乙醇脱水制乙烯装置的分子筛干燥工艺。通过将装置内乙烯提纯系统的部分产品乙烯引入分子筛系统作为解吸气进行干燥塔再生，实现了乙烯的内部循环，解决了使用其他解吸气所产生的物料浪费和环境污染的问题。

发明内容

本发明涉及乙醇脱水制乙烯的工艺，特别地涉及乙烯分子筛脱水干燥工艺及方法。本发明的目的是提供一种全新的乙醇脱水制乙烯装置的分子筛干燥工艺。