绿色乙烯水循环利用的制作方法

本公开的实施例总体上涉及通过含氧烃脱水形成乙烯、丙烯和其他烯烃的方法，所述含氧烃诸如乙醇、丙醇、丁醇和其他含氧物质，包括通过绿色方法（来自可再生资源）制备的那些。本公开的实施例进一步涉及对脱水过程期间产生的水的有效利用。

背景技术：

1、经由醇脱水生产烯烃的方法产生大量的水作为反应产物。不幸的是，存在大量的反应副产物，通常认为这些副产物由于结垢或与副产物相关联的其他问题，使得所得产出水不适合再利用。

技术实现思路

1、在一个方面，本文公开的实施例涉及一种用于生产乙烯的方法。该方法包括将蒸汽-乙醇混合物进料至脱水反应器并在脱水反应器中使乙醇脱水，以形成包含乙烯和水的反应流出物。该方法进一步包括用包含水的骤冷介质骤冷和分离反应流出物以回收骤冷的流出物和包含乙烯的气态流，然后分离骤冷的流出物以形成挥发性有机流和含水有机流出物。在该方法期间，可以从骤冷的流出物、含水有机流出物或两者中除去固体、烃或两者。该方法进一步包括以下中的一者或两者：进料含水有机流出物的一部分作为骤冷和分离步骤中使用的骤冷介质；或者汽化含水有机流出物的一部分，包括水和含烃化合物，以形成混合稀释蒸汽流和残余液体，并用混合稀释蒸汽流稀释经汽化的含乙醇原料以形成蒸汽-乙醇混合物。

2、在另一方面，本文公开的实施例涉及一种用于生产烯烃的方法。该方法包括将蒸汽-醇混合物进料至脱水反应器并在脱水反应器中使醇脱水，以形成包含烯烃和水的反应流出物。该方法进一步包括用包含水的骤冷介质骤冷和分离反应流出物以回收骤冷的流出物和包含烯烃的气态烃，然后分离骤冷的流出物以形成挥发性有机流和含水有机流出物。在该方法期间，可以从骤冷的流出物、含水有机流出物或两者中除去固体、烃或两者。该方法进一步包括以下中的一者或两者：进料含水有机流出物的一部分作为骤冷和分离步骤中使用的骤冷介质；或者汽化含水有机流出物的一部分，包括水和含烃化合物，以形成混合稀释蒸汽流和残余液体，并用混合稀释蒸汽流稀释经汽化的含氧烃原料以形成蒸汽-含氧烃混合物。

3、在另一方面，本文公开的实施例涉及一种用于由含有含氧烃、乙醇、轻质烃和悬浮固体的绿色乙烯工艺反应水生产过滤水的系统。该系统包括闪蒸或蒸馏阶段，以从绿色乙烯反应水中除去轻质烃以产生富水流，以及二级处理阶段，其包括过滤器、膜或聚结器，以从富水流的至少一部分中除去至少一些悬浮固体或污垢或重质含氧物，以产生含水产物流。该系统进一步包括内部供应阶段，其将含水产物流汽化并将所得经汽化的含水产物流作为进料输送至脱水反应器。所得含水产物流是具有5至200 mg/l的化学需氧量(cod)和5至200 mg/l的悬浮固体含量的含水蒸汽。

4、在又一方面，本文公开的实施例涉及一种用于生产绿色乙烯的系统。该系统包括用于处理和汽化乙醇原料以产生经汽化的乙醇的进料制备单元。该系统还包括用于接收经汽化的乙醇和过热蒸汽混合物的脱水单元，该脱水单元含有用于使醇脱水以形成包含乙烯、水和反应副产物的反应流出物的催化剂。此外，该系统包括产物纯化单元，其被配置成骤冷和分离反应流出物以形成包含乙烯和反应副产物的第一部分的粗乙烯产物流以及包含水和反应副产物的剩余部分的含水流出物流。该系统还包括内部供应流产生单元，其被配置成接收含水流出物流并除去反应副产物的第二部分以产生包含水和剩余反应副产物的含水产物流，以及内部供应系统，其用于将含水产物流的至少一部分汽化并作为过热蒸汽混合物进料至脱水单元。

5、其他方面和优点将从以下描述和所附权利要求中显而易见。

1.一种用于生产乙烯的方法，其包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述乙醇是生物乙醇，并且其中所述方法可被认证为绿色乙烯方法。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其进一步包括将所述残余液体和所述含水有机流出物的剩余部分进料至水处理单元以产生经处理的水。

4.根据权利要求3所述的方法，其进一步包括使用所述经处理的水作为冷却水补充流、工艺用水补充流、公用设施蒸汽补充流、农场灌溉水流、废水排放流或饮用水流中的一种或多种。

5.根据权利要求3所述的方法，其进一步包括使用所述经处理的水作为工艺用水补充流，所述工艺用水补充流作为骤冷水补充流、洗涤水补充流或除盐床稀释水流中的一种或多种被进料。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中分离所述骤冷的流出物包括蒸馏所述骤冷的流出物以回收包含烃的挥发性有机流，所述烃包括含氧烃，以及回收包含未反应的乙醇的侧线采出。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其进一步包括在与所述经汽化的乙醇原料混合之前使所述混合稀释蒸汽流过热。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其进一步包括使所述反应流出物与碱剂或胺剂接触以从所述反应流出物中分离酸性气体。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其进一步包括从用于生产乙烯的所述方法中使用的一个或多个热交换器回收冷凝流，并且将所述冷凝流作为冷却水补充流、工艺用水补充流、公用设施蒸汽补充流中的一种或多种或作为稀释水流进料。

10.根据权利要求9所述的方法，其包括将所述冷凝流与过热乙醇流混合。

11.一种用于生产烯烃的方法，其包括：

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述醇包括选自由以下项组成的组的醇或两种或更多种醇的混合物：乙醇、丙醇、异丙醇、1-丁醇、2-丁醇、异丁醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、异戊醇、1-己醇、2-己醇、3-己醇、异己醇、1-庚醇、2-庚醇、3-庚醇、4-庚醇和异庚醇。

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述醇包括乙醇或乙醇与一种或多种选自由以下项组成的组的醇的混合物：丙醇、异丙醇、1-丁醇、2-丁醇、异丁醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、异戊醇、1-己醇、2-己醇、3-己醇、异己醇、1-庚醇、2-庚醇、3-庚醇、4-庚醇和异庚醇。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中所述反应流出物包含所述烯烃、水和一种或多种选自由以下项组成的组的反应副产物：c1-c8链烷烃、酮、醛、醚、甲醇、醇、乙酸酯、所述烯烃的低聚物和芳烃。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中所述骤冷的流出物包含水、轻质烃、未反应的醇、溶解的含氧烃副产物和悬浮固体。

16.根据权利要求11至15中任一项所述的方法，其中所述气态烃包含所述烯烃和在所述脱水反应器中产生的含烃副产物的至少一部分。

17.根据权利要求16所述的方法，其进一步包括从所述气态烃中的所述含烃副产物中分离所述烯烃以回收经纯化的烯烃产物流。

18.根据权利要求11至17中任一项所述的方法，其中所述挥发性有机流包含轻质烃和含氧烃中的一种或多种。

19.根据权利要求11至18中任一项所述的方法，其中所述含水有机流出物包含水、溶解的烃和悬浮固体。

20.根据权利要求11至19中任一项所述的方法，其进一步包括将所述残余液体和所述含水有机流出物的剩余部分进料至水处理单元。

21.根据权利要求11至20中任一项所述的方法，其进一步包括在与所述经汽化的含氧烃原料混合之前使所述混合稀释蒸汽流过热。

22.根据权利要求11至21中任一项所述的方法，其进一步包括使所述反应流出物与碱剂或胺剂接触以从所述反应流出物中吸附酸性气体。

23.根据权利要求11至22中任一项所述的方法，其中所述含水有机流出物具有在约500至约5000 mg/l范围内的悬浮固体含量和在约500至约5000 mg/l范围内的化学需氧量(cod)，并且其中，在从所述含水有机流出物中除去固体和烃的步骤之后，所得含水产物流具有在约5至约200 mg/l范围内的悬浮固体含量和在约5至约200 mg/l范围内的cod。

24.一种用于由含有含氧烃、乙醇、轻质烃和悬浮固体的绿色乙烯工艺反应水生产过滤水的系统，所述系统包括：

25.一种用于生产绿色乙烯的系统，所述系统包括：

26.根据权利要求25所述的系统，其中所述内部供应系统进一步包括用于将所述含水产物流的至少一部分进料至所述产物纯化单元的进料管线。

27.根据权利要求25或权利要求26所述的系统，其中所述内部供应系统进一步包括用于将所述含水产物流的至少一部分进料至所述进料制备单元的进料管线。