[实用新型]一种乙醇制丁二烯连续反应分离系统

说明书

本实用新型涉及一种乙醇制丁二烯连续反应分离系统，包括反应器，反应器外部套装有冷凝液化反应器；其中，反应器顶端连接有原料气进气系统，反应器的侧壁由气体分离膜构成；反应器的外部与冷凝液化反应器的内腔之间构成一夹套，夹套顶端设有气体上出口，底端设有液体下出口；还包括：所述液体下出口还通过原料气循环系统与原料气进气系统连接。本实用新型具有实现原料、中间体、产品在反应器内停留时间大幅度缩短，从而避免催化剂积碳失活及副反应的深度发生的作用，具有流程简单、乙醇转换效率高、丁二烯选择性高、催化剂稳定性好、系统可靠、连续化运行、适于工业化连续生产的特点。

技术领域

本实用新型涉及一种催化耦合反应系统，具体涉及一种乙醇制丁二烯连续反应分离系统。

背景技术

1,3-丁二烯（以下简称丁二烯）是重要的有机化工原料，可用于合成多种化工产品，主要应用于合成橡胶工业和合成树脂。其中合成橡胶消耗量约为全球丁二烯消耗总量的80%。此外，丁二烯还可用于生产乙叉降冰片烯、1,4-丁二醇、己二腈、环丁砜等。至今，丁二烯的生产经历了乙醇法、丁烯或丁烷脱氢法和 C4馏分抽提法。但后三者制备方法原料的来源均高度依赖石油资源。近些年随着国际形势的转变，石油价格持续攀升，生产成本越来越高，依靠后三者制备方法路线生产丁二烯势必存在着各种不稳定与不安全因素。而我国“贫油、富煤、少气”的资源特点决定着开发煤基乙醇路线合成丁二烯具有“居安思危”的意义。随着煤基乙醇生产技术逐渐成熟，生产成本不断降低。乙醇一步法制丁二烯具有重要意义。

乙醇在酸碱催化剂的作用下，经过脱氢、偶联和脱水三种反应生成目标产物丁二烯。目前认为乙醇一步法制备丁二烯主要路径为乙醇在催化剂的碱性活性位上脱氢生成乙醛，2个乙醛分子发生醇醛缩合反应生成3-羟基丁醛，3-羟基丁醛生成后不稳定，会在催化剂的酸性活性位上脱水生成丁烯醛，之后，丁烯醛以乙醇为氢源，经氢转移反应生成丁烯醇，最后，丁烯醇脱水即可生成丁二烯。

由反应机理可知：乙醇在碱性活性位上脱氢生成乙醛时，也会在酸性活性位上发生分子内脱水（生成乙烯）和分子间脱水（生成乙醚），二者之间相互竞争。而且醇醛缩合反应的顺利进行主要得益于酸碱性活性位的共同作用。因此，同时兼具酸碱活性位的双功能催化剂才能更好的促进乙醇转化制丁二烯反应。但是，过程中副反应的存在需要我们着重考虑催化剂酸碱活性位的比例和强度：若催化剂表面所含酸性活性位数量的比例过高、或者酸性强度过强，可能会导致脱水副产物乙烯乙醚等增多，降低了丁二烯的选择性，还会导致催化剂易积碳失活。若催化剂表面所含碱性活性位数量的比例过高、或者碱性强度过强，也会导致反应中间体过度缩合而造成催化剂的积碳失活。

从乙醇制丁二烯的反应机理可知，原料在催化剂表面的停留时间以及反应后不同中间态产物、原料、产品、副产物的返混停留时间是造成催化剂积碳失活、目标产品丁二烯选择性低、副反应严重的主要原因，传统的固定床反应器、流化床反应器等很难精准控制物料停留、接触时间，造成乙醇反应深度过大、催化剂积碳严重，副反应不易控制等问题。

发明内容

针对上述技术原理及现有反应设备所存在的不足，本实用新型提供了一种将乙醇制丁二烯、乙醇、中间体、丁二烯产品在线快速分离及原料循环为一体的反应分离系统。

本实用新型的技术方案在于：

一种乙醇制丁二烯连续反应分离系统，包括反应器，反应器外部套装有冷凝液化反应器；其中，反应器顶端连接有原料气进气系统，反应器的侧壁由气体分离膜构成；反应器的外部与冷凝液化反应器的内腔之间构成一夹套，夹套顶端设有气体上出口，底端设有液体下出口；还包括：所述液体下出口还通过原料气循环系统与原料气进气系统连接。

所述原料气进气系统的入口端连接有一原料汽化器，出口端连接至反应器顶端。

所述原料气循环系统为一循环泵，液体下出口依次通过循环泵及原料汽化器连接至原料气进气系统。

所述夹套内还设有冷凝盘管。