乙醇制乙烯技术研究_张华西

参考文献
图 3 反应时间对乙醇转化率的影响
[1] 顾志华. 乙醇制乙烯技术现状及展望[J].化工进展,2006, 25(8):847-851.
[2] 古共伟. 积极发展石油替代化学品技术[J]. 天然气化工 (C1 化学与化工),2007,32(5): 51-57.
[3] Algenol 二氧化碳微藻转化合成乙醇技术 [J]. 天然气化 工(C1 化学与化工),2012,37(4): 24.
乙烯生产有以下几条路线：(1) 通过轻质油、乙 烷、 丙烷等裂解生产乙烯；(2) 以 甲 醇 为 原 料 通 过 MTO 的方法制乙烯；(3)以乙醇为原料通过催化脱水 制乙烯[1]。 目前，大部分乙烯是通过轻质油等石油衍 生物生产的，但石油是不可再生资源，已渐趋枯竭， 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[2]。 尤其是随着生物 技术的快速发展以及非粮生物乙醇制备技术的突 破[3]，将 使 得 乙 醇 来 源 日 趋 广 泛 ， 原 料 成 本 也 将 趋 于 合理，这必将有利于乙醇制乙烯技术的推广。
进行了 1000h 寿命实验， 结果如图 3～图 5 所 示。 结果表明，考察期内乙烯的选择性>98% ，乙醇单 程转化率>98％，收率>96%，催化剂活性保持良好。
图 5 反应时间对乙烯收率的影响
3 结论
采用新型自制 γ-氧化铝-M 催化剂进行乙醇脱 水制乙烯工艺技术研究，在 360℃、乙醇液体空速 2h-1 条件下，乙醇的单程转化率>98%，乙烯的选择性 > 98%，乙烯收率>96%。 在 1000h 的寿命实验期内，催 化剂活性保持良好，具有较好的工业应用前景。
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 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。
1 实验部分
1.1 实验原料 乙醇， 工业品，≥95%；γ-氧化铝， 工业 品 ，≥
99%；助剂金属 M，分析纯，≥99%。 1.2 实验仪器
收 稿 日 期 ：2013-05-13； 作 者 简 介 ：张 华 西 （1977-），男 ，博 士 ，高 级工程师，电话 028-85964943， 电邮 hxzhang_9805@163.com。
图 1 乙醇制乙烯工艺流程示意图
第5期
张华西等：乙醇制乙烯技术研究
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2 结果与讨论
2.1 转化率、选择性和产品质量 GC 分析结果（图 2）表明，反应产物除了产品乙
烯外，还有副产物甲烷、乙烷、乙醚、丙烯、2-丁烯、异 丁烯和 1,3-丁二烯等生成。
图 4 反应时间对乙烯选择性的影响
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 应的乙醇等水溶物和易凝物后进入碱洗塔，洗涤掉 CO2 等酸性气体， 得到产品气乙烯质量分数>99%。 要得到更高纯度的产品则需要进行深冷分离。 乙醇 的单程转化率>98%， 乙烯的选择性>98%， 乙烯收 率>96%。 2.2 寿命实验
Research of a process for production of ethylene from ethanol ZHANG Hua-xi, ZHAO Guo-qiang , CHEN Xiao-hua, JIANG Gui-zhong
(State Key Laboratory of Industrial Vent Gas Reuse, the Southwest Research Institute of Chemical Industry Co., Ltd., Chengdu 610225, China)
乙醇脱水制乙烯工艺流程示意图如图 1。 反应 原料液乙醇经计量泵计量后， 经汽化阀进入内装 70mL 的 金 属 M 改 性 的 γ-氧 化 铝 催 化 剂 的 100mL 固定床反应器，在 360℃、液体空速 2h-1 条件下进行 反应，反应产物经水洗罐去掉副产物乙醚等部分水 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。
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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（γ-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-1 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 1000h 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 ：TQ221.211；TQ223.122；TQ426
文 献 标 识 码 ：A
文 章 编 号 ：1001-9219(2013）05-62-02
单管固定床反应器，稳压阀，气体质量流量计， 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。 1.3 催化剂制备
取粒径为 3mm 的 γ-氧化铝球， 浸渍质量分数 0.3%的 金 属 M，放 入 干 燥 箱 90℃干 燥 2h，再 120℃ 烘 2h， 然后置于马弗炉中升温至 500℃焙烧 2h 即 得所需催化剂。 1.4 工艺试验
Abstract: A process for production of ethylene from ethanol using a novel metal modified alumina (γ-Al2O3-M) as catalyst was researched. Under the operation conditions of 360°C and ethanol liquid space velocity of 2h-1, the once-through conversion of ethanol, the selectivity to ethylene and the 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
Байду номын сангаас
乙烯作为最重要的基本有机化工原料之一和 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 家化学工业发展水平的重要标志。 随着经济的不断 发展，我国已经成为能源与资源的需求大国，特别 是我国乙烯的需求量近 10 多年来以平均每年 20% 的高速度增长，而乙烯及其下游衍生物的国内市场 的满足率平均不到 50%。 现阶段我国石油乙烯工业 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 量进口。 2013 年我国乙烯当量需求预计约为 3400 万 t，而产量预计仅有 1700 万 t，缺口巨大。