DE212020000670U1 - Reaktionssystem für Kohle-zu-Ethanol - Google Patents

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Abstract

Kohle-zu-Ethanol-Reaktionssystem, dadurch gekennzeichnet, dass es eine nacheinander verbundene Methanol-zu-Dimethylether-Reaktionseinheit und Dimethylether-zu-Ethanol-Reaktionseinheit umfasst, wobei das Methanol durch die Kohlevergasung hergestellt wird; und wobei die Methanol-zu-Dimethylether-Reaktionseinheit einen Dimethylether-Reaktor umfasst; und wobei das Methanol in den Dimethylether-Reaktor zur katalytischen Gasphasen- Dehydratisierungsreaktion eingeführt, und wobei das Reaktionsprodukt in den ersten Rektifikationsturm zur Dimethyletherreinigung eintritt, und wobei die Gasphase nach der Rektifikation in den Waschturm geleitet wird, um den Gasphasen-Dimethylether zurückzugewinnen, und wobei die die Flüssigphase nach der Rektifikation in den Strippturm geleitet wird, um das Methanol und den Dimethylether zu trennen, und wobei der getrennte Dimethylether in die Dimethylether-zu-Ethanol-Reaktionseinheit geleitet wird; und wobei die Dimethylether-zu-Ethanol-Reaktionseinheit einen Carbonylierungsreaktor umfasst, und wobei an der Außenseite des Carbonylierungsreaktors ein erster Mikrogrenzflächengenerator angeordnet ist, und wobei der Dimethylether und das Kohlenmonoxid, die aus dem Strippturm getrennt wurden, in den Mikrogrenzflächengenerator eingeführt werden und nach dem Dispergieren und Zerbrechen durch den ersten Mikrogrenzflächengenerator in den Carbonylierungsreaktor zur Reaktion eintreten, und wobei der Carbonylierungsreaktor mit dem zweiten Mikrogrenzflächengenerator verbunden ist, um das Carbonylierungsprodukt in den zweiten Mikrogrenzflächengenerator einzuführen, und wobei gleichzeitig der Wasserstoff in den zweiten Mikrogrenzflächengenerator eingeführt wird, und wobei der Wasserstoff durch den zweiten Mikrogrenzflächengenerator dispergiert und zerbrochen wird und dann in den Hydrierungsreaktor zur Methylacetat-Hydrierungsreaktion eintritt, und wobei das Reaktionsprodukt nach der Hydrierungsreaktion einer Trennung von Methanol und Ethanol durch den zweiten Rektifikationsturm unterzogen wird, um das Ethanol zu erhalten.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Das vorliegende Gebrauchsmuster betrifft das Gebiet für Kohle-zu-Ethanol, insbesondere ein Reaktionssystem für Kohle-zu-Ethanol.
  • STAND DER TECHNIK
  • In ganzer Welt umfassen die Produktionsverfahren von Ethanol das Getreidefermentationsverfahren, das petrochemische Verfahren und das chemische Cl-Verfahren wie Kohle und Erdgas. Das Getreidefermentationsverfahren ist international weit verbreitet, und große Ethanolproduktionsunternehmen verwenden hauptsächlich die Getreidefermentationstechnologien. Betroffen von der „Ernährungskrise“ hat China mit der Genehmigung neuer Ethanol-Projekte mit Maistreibstoff inzwischen aufgehört. Das von Maniok und Maisstängeln fermentierte Zellulosekraftstoff-Ethanol-Projekt hat aufgrund von Faktoren wie hohen Produktionskosten, übermäßiger Abhängigkeit von staatlichen Subventionen und unvollkommener Produktionstechnologie geringen ökonomischen Nutzen. Bei dem petrochemischen Verfahren wird Ethylen als Rohmaterial verwendet, dabei wird Kraftstoffethanol durch die Ethylenhydratation hergestellt. Das Erdöl Chinas ist stark von Importen abhängig, und der Preis von Ethylen ist oft höher als der von Ethanol, was die Anwendung und Förderung dieses Verfahrens in China einschränkt.
  • Bei dem chemischen C1-Verfahren wie Kohle und Erdgas werden die Kohle oder das Erdgas als Rohmaterialien verwendet, um das Synthesegas und Methanol zu erhalten, dann wird das Ethanol durch das Dimethylether-Verfahren oder das Essigsäure-Verfahren hergestellt. Dieses Verfahren verwendet die Kohle als Rohmaterialien, da China reich an Kohleressourcen ist, ist das Verfahren gegenwärtig am weitesten in China verbreitet. Dieses Verfahren weist jedoch eine Reihe von Problemen auf, wie hohen Reaktionsdruck, hohe Temperatur, hohen Energieverbrauch, niedrige Rohmaterialnutzungsrate und niedrige Produktionskapazität usw.
  • INHALT DES VORLIEGENDEN GEBRAUCHSMUSTERS
  • Ein erstes Ziel des vorliegenden Gebrauchsmusters liegt darin, ein Kohle-zu-Ethanol-Reaktionssystem zur Verfügung zu stellen, wobei das Reaktionssystem durch Kombinieren des Reaktionssystems mit einem Mikrogrenzflächengenerator den Energieverbrauch verringert, die Reaktionstemperatur reduziert und die Reaktionsausbeute verbessert, insbesondere die Ausnutzungsrate der Reaktionsgasphase erhöht und gleichzeitig die Produktionskapazität wirksam erhöht, wodurch die Qualität und Ausbeute des Produkts verbessert werden, darüber hinaus wird eine Funktion zum Einsparen von Ausrüstungskosten und Verringern der durch die Ausrüstung belegten Fläche erzielt.
  • Die zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung der Herstellung von Ethanol aus Kohle unter Verwendungdes obigen Reaktionssystems, welches die Reaktionsrohmaterialien vollständig dispergiert und zerkleinert, verbessert die Stoffübertragungseffizienz der Reaktion und verbessert die Umwandlung Geschwindigkeit der Reaktionsrohstoffe Auch die Produktausbeute wird entsprechend erhöht.
  • Um den oben erwähnten Zweck des vorliegenden Gebrauchsmusters zu verwirklichen, werden speziell die folgenden technischen Lösungen angenommen:
    • Das vorliegende Gebrauchsmuster stellt ein Kohle-zu-Ethanol-Reaktionssystem, dass es eine nacheinander verbundene Methanol-zu-Dimethylether-Reaktionseinheit und Dimethylether-zu-Ethanol-Reaktionseinheit umfasst, wobei das Methanol durch die Kohlevergasung hergestellt wird; und wobei die Methanol-zu-Dimethylether-Reaktionseinheit einen Dimethylether-Reaktor umfasst; und wobei das Methanol in den Dimethylether-Reaktor zur katalytischen Gasphasen- Dehydratisierungsreaktion eingeführt, und wobei das Reaktionsprodukt in den ersten Rektifikationsturm zur Dimethyletherreinigung eintritt, und wobei die Gasphase nach der Rektifikation in den Waschturm geleitet wird, um den Gasphasen-Dimethylether zurückzugewinnen, und wobei die die Flüssigphase nach der Rektifikation in den Strippturm geleitet wird, um das Methanol und den Dimethylether zu trennen, und wobei der getrennte Dimethylether in die Dimethylether-zu-Ethanol-Reaktionseinheit geleitet wird; und wobei die Dimethylether-zu-Ethanol-Reaktionseinheit einen Carbonylierungsreaktor umfasst, und wobei an der Außenseite des Carbonylierungsreaktors ein erster Mikrogrenzflächengenerator angeordnet ist, und wobei der Dimethylether und das Kohlenmonoxid, die aus dem Strippturm getrennt wurden, in den Mikrogrenzflächengenerator eingeführt werden und nach dem Dispergieren und Zerbrechen durch den ersten Mikrogrenzflächengenerator in den Carbonylierungsreaktor zur Reaktion eintreten, und wobei der Carbonylierungsreaktor mit dem zweiten Mikrogrenzflächengenerator verbunden ist, um das Carbonylierungsprodukt in den zweiten Mikrogrenzflächengenerator einzuführen, und wobei gleichzeitig der Wasserstoff in den zweiten Mikrogrenzflächengenerator eingeführt wird, und wobei der Wasserstoff durch den zweiten Mikrogrenzflächengenerator dispergiert und zerbrochen wird und dann in den Hydrierungsreaktor zur Methylacetat-Hydrierungsreaktion eintritt, und wobei das Reaktionsprodukt nach der Hydrierungsreaktion einer Trennung von Methanol und Ethanol durch den zweiten Rektifikationsturm unterzogen wird, um das Ethanol zu erhalten.
  • Der Fachmann auf diesem Gebiet kann verstehen, dass der im vorliegenden Gebrauchsmuster verwendete Mikrogrenzflächengenerator in den früheren Patenten des vorliegenden Gebrauchsmusters enthalten ist, wie Patenten mit der Anmeldenummer CN201610641119.6, 201610641251.7 , CN201710766435.0 , CN106187660 , CN105903425A , CN109437390A , CN205833127U und CN207581700U . Das frühere Patent CN201610641119.6 detailliert die spezifische Produktstruktur und das Arbeitsprinzip des Mikroblasengenerators (d.h. des Mikrogrenzflächengenerators), in dem Anmeldedokument heißt es, dass „der Mikroblasengenerator einen Hauptkörper und ein sekundäres Zerkleinerungsteil umfasst, wobei der Hauptkörper einen Hohlraum im Inneren aufweist, und wobei der Hauptkörper mit einem Einlass versehen ist, der mit dem Hohlraum in Verbindung steht, und wobei das gegenüberliegende erste und zweite Ende des Hohlraums beide offen sind, und wobei die Querschnittsfläche des Hohlraums von der Mitte des Hohlraums zum ersten Ende und zum zweiten Ende des Hohlraums abnimmt; und wobei das sekundäre Zerkleinerungsteil an mindestens einem von dem ersten Ende und dem zweiten Ende des Hohlraums vorgesehen ist, und wobei ein Teil des sekundären Zerkleinerungsteils in dem Hohlraum angeordnet ist, und wobei ein ringförmiger Kanal zwischen dem sekundären Zerkleinerungsteil und den Durchgangslöchern, die an beiden Enden des Hohlraums geöffnet sind, gebildet ist, und wobei der Mikroblasengenerator weiterhin ein Lufteinlassrohr und ein Flüssigkeitseinlassrohr umfasst.“ Aus der offenbarten spezifischen Struktur in dem Anmeldedokument ist ihr spezifisches Arbeitsprinzip ersichtlich: die Flüssigkeit tritt tangential durch das Flüssigkeitseinlassrohr in den Mikroblasengenerator ein, rotiert mit ultrahoher Geschwindigkeit und schneidet das Gas, so dass die Gasbläschen in die Mikrobläschen im Mikrometerbereich zerbrochen werden, wodurch die Stoffübergangsfläche zwischen der Flüssigphase und der Gasphase vergrößert wird, und der Mikroblasengenerator im Patent ist ein pneumatischer Mikrogrenzflächengenerator.
  • Darüber hinaus wird in dem vorherigen Patent 201610641251.7 angegeben, dass der primäre Blasenbrecher einen Umwälzflüssigkeitseinlass, einen Umwälzgaseinlass und einen Auslass für das Gas-Flüssigkeits-Gemisch aufweist, wobei die Blasenbrecher die Zuführöffnung mit dem Auslass für das Gas-Flüssigkeits-Gemisch verbindet, was darauf hinweist, dass die Blasenbrecher erfordern, dass das Gas und die Flüssigkeit gemischt werden und danach zugeführt werden, außerdem ist es aus den folgenden Zeichnungen ersichtlich, dass der primäre Blasenbrecher hauptsächlich die Umwälzflüssigkeit als Energie verwendet, so dass der primäre Blasenbrecher tatsächlich zum hydraulischen Mikrogrenzflächengenerator gehört, und der sekundäre Blasenbrecher führt gleichzeitig das Gas-Flüssigkeits-Gemisch zur Rotation in die elliptische rotierende Kugel zu, wodurch ein Blasenbruch während der Rotation realisiert wird, so dass der sekundäre Blasenbrecher tatsächlich ein pneumatisch-hydraulischer Mikrogrenzflächengenerator ist. Egal ob es sich um einen hydraulischen Mikrogrenzflächengenerator oder einen pneumatischhydraulischen Mikrogrenzflächengenerator handelt, gehört er tatsächlich zu einer speziellen Form des Mikrogrenzflächengenerators. Der in dem vorliegenden Gebrauchsmuster verwendete Mikrogrenzflächengenerator ist jedoch nicht auf die oben erwähnten Arten beschränkt, die spezifische Struktur des Blasenbrechers, die in dem vorherigen Patent beschrieben ist, ist nur eine der Formen, die der Mikrogrenzflächengenerator gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster annehmen kann.
  • Darüber hinaus beschreibt das vorherige Patent 201710766435.0, dass „das Prinzip des Blasenbrechers Hochgeschwindigkeitsstrahlen sind, um Gaskollisionen zu erzielen“, und erklärt auch, dass er in einem mikrogrenzflächenverstärkten Reaktor verwendet werden kann, um die Korrelation zwischen dem Blasenbrecher und dem Mikrogrenzflächengenerator zu überprüfen; es gibt auch eine verwandte Aufzeichnung in dem vorherigen Patent CN106187660 über die spezifische Struktur des Blasenbrechers, für Einzelheiten siehe die Absätze [0031]-[0041] in der Beschreibung sowie den Teil der Zeichnungen, in denen das spezifische Funktionsprinzip des Blasenbrechers S-2 in Details erklärt wird; die Oberseite des Blasenbrechers ist der Einlass der Flüssigphase und die Seitenfläche ist der Einlass der Gasphase. Die Flüssigphase tritt von oben ein und stellt die Saugkraft bereit, um den Effekt des Zerkleinerns in ultrafeine Blasen zu erzielen, und auch in den beigefügten Zeichnungen ist es ersichtlich, dass der Blasenbrecher eine kegelförmige Struktur aufweist und der Durchmesser des oberen Teils größer als der des unteren Teils ist, was auch dazu dient, dass die Flüssigphase eine Saugkraft besser bereitstellen kann.
  • Da der Mikrogrenzflächengenerator gerade in der frühen Phase der Patentanmeldung entwickelt wurde, wurde er in der Anfangszeit als Mikroblasengenerator( CN201610641119.6 ) und Blasenbrecher (201710766435.0) bezeichnet. Mit ständiger technologischer Verbesserung wurde der Name in der späteren Periode zum Mikrogrenzflächengenerator geändert, jetzt ist der Mikrogrenzflächengenerator in dem vorliegenden Gebrauchsmuster äquivalent zu dem vorherigen Mikroblasengenerator, Blasenbrecher usw., nur der Name ist unterschiedlich.
  • Zusammenfassend gehört der Mikrogrenzflächengenerator des vorliegenden Gebrauchsmusters zum Stand der Technik, obwohl einige Blasenbrecher pneumatische Blasenbrecher sind, einige Blasenbrecher hydraulische Blasenbrecher und andere Blasenbrecher pneumatisch-hydraulische Blasenbrecher sind, werden die Typen hauptsächlich nach den spezifischen Arbeitsbedingungen ausgewählt. Außerdem wird die Verbindung des Mikrogrenzflächengenerators mit dem Reaktor und anderen Geräten, einschließlich der Verbindungsstruktur und der Verbindungsposition, in Übereinstimmung mit der Struktur des Mikrogrenzflächengenerators bestimmt und wird hier nicht beschränkt.
  • Bei dem Kohle-zu-Ethanol-Reaktionssystem gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster ist vor dem Carbonylierungsreaktor und dem Hydrierungsreaktor jeweils ein Mikrogrenzflächengenerator entsprechend angeordnet, um die eintretende Gasphase in die Mikrobläschen zu dispergieren und zerbrechen, auf die Weise wird der Stoffübergangseffekt verbessert, und die Hauptfunktion des Einführens der Flüssigphase ins Innere des Mikrogrenzflächengenerators liegt darin, mit dem Dispergieren und Zerbrechen des Gases zusammenzuwirken, was nämlich der Funktion des Mediums entspricht.
  • Darüber hinaus liegt der Grund dafür, dass bei dem Reaktionssystem gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster jeweils ein Mikrogrenzflächengenerator vor dem Carbonylierungsreaktor und dem Hydrierungsreaktor angeordnet ist, darin, dass es sich bei der Reaktion in den beiden Reaktoren jeweils um eine Reaktion von der Gas- und Flüssigphase handelt, und der angeordnete Mikrogrenzflächengenerator kann genau die Funktion erzielen, die Gasphase zu dispergieren und zerbrechen, und mit der Anordnung des Mikrogrenzflächengenerators muss der Dimethylether nicht zuerst vergast werden und kann direkt in den Mikrogrenzflächengenerator eingeführt und zum Dispergieren und Zerbrechen mit Kohlenmonoxid vermischt werden, dadurch werden die Arbeitsschritte vereinfacht; es ist ersichtlich, dass, obwohl der Aufbau des Mikrogrenzflächengenerators des vorliegenden Gebrauchsmusters selbst zum Stand der Technik gehört, die Anordnungsposition des Mikrogrenzflächengenerator durch praktisches Design erhalten wird und speziell gemäß den unterschiedlichen Eigenschaften verschiedener Reaktionen ausgelegt werden muss.
  • Bevorzugt ist sowohl die Anzahl der ersten Mikrogrenzflächengeneratoren als auch der zweiten Mikrogrenzflächengeneratoren nicht einzig. Um den Stoffübergangseffekt zu verbessern, kann auch die Anzahl der angeordneten Mikrogrenzflächengeneratoren entsprechend erhöht werden, und am besten werden sie von oben nach unten nacheinander angeordnet, und die jeweiligen Mikrogrenzflächengeneratoren werden am besten parallel geschaltet.
  • Die oben erwähnten ersten Mikrogrenzflächengeneratoren und zweiten Mikrogrenzflächengeneratoren sind beide pneumatisch, dabei wird die Gasphase in den Mikrogrenzflächengenerator eingeführt und sie wird, nachdem sie unmittelbar in Berührung mit der Flüssigphase kam, zur Bildung von Mikrobläschen zerbrochen, um den Stoffübergangseffekt zu verbessern.
  • Zusätzlich kann der Mikrogrenzflächengenerator außerhalb des Reaktors angeordnet sein, und der Mikrogrenzflächengenerator selbstverständlich auch entsprechend im Inneren des Reaktors angeordnet sein, allerdings ist es optimal, den Mikrogrenzflächengenerator vor dem Reaktor anzuordnen, und vor dem Carbonylierungsreaktor und dem Hydrierungsreaktor muss jeweils ein Mikrogrenzflächengenerator angeordnet sein, da dadurch es sicherstellt wird, dass der Druck während des Reaktionsprozesses nicht zu hoch sein muss und die Rohmaterialien nicht vergast werden müssen, was für eine zentrale Kontrolle förderlicher ist und auch die Sicherheit des Betriebs der Ausrüstung verbessert; wenn ein Mikrogrenzflächengenerator davon nicht angeordnet ist, führt es dazu, dass sich die Regelbarkeit des Materialdrucks im gesamten technologischen Prozess verringert, der Druck unterschiedlich wird und der Effekt zum Reduzieren des Energieverbrauchs nicht vollständig erreicht werden kann.
  • Das Reaktionssystem des vorliegenden Gebrauchsmusters umfasst zwei Einheiten: eine Methanol-zu-Dimethylether-Reaktionseinheit und eine Dimethylether-zu-Ethanol-Reaktionseinheit.
  • Dabei umfasst die Methanol-zu-Dimethylether-Reaktionseinheit hauptsächlich die folgenden Ausrüstungen: einen Dimethylether-Reaktor, einen ersten Rektifikationsturm, einen Waschturm und einen Strippturm.
  • Das Methanol wird zuerst im Dimethylether-Reaktor einer katalytischen Gasphasen-Dehydratisierungsreaktion unterzogen, um Dimethylether zu erzeugen. Die Reaktionstemperatur beträgt 250-270°C und der Druck beträgt 1,2 MPa. Als Katalysator wird im Allgemeinen das Molekularsieb ausgewählt, wie ZSM-Molekularsieb, Aluminiumphosphat oder γ-Al2O3. Die Dehydratisierung von Methanol zum Erzeugen von Dimethylether ist eine exotherme Reaktion, und die Temperatur des Produktgases am Auslass des Reaktors beträgt 320-330°C. Die Hauptreaktionsprodukte sind Dimethylether und Wasser, die Nebenreaktionsprodukte sind Kohlenoxide, Methan und Kohlenwasserstoffe.
  • In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Methanol-zu-Dimethylether-Reaktionseinheit eine Methanolpumpe umfasst, wobei ein Teil von Methanol durch die Methanolpumpe in den Dimethylether-Reaktor geleitet und der andere Teil zu den Waschturm als Waschlösungsmittel geleitet wird. Das heißt, das Methanol-Rohmaterial im Dimethylether-Reaktor wird durch eine Methanolpumpe hineintransportiert und ein Teil des Methanols, der zum Waschturm geleitet wird, wird zur Absorption und Rückgewinnung von Dimethylether unter Verwendung von Methanol oder Methanol-Wasser-Lösung als Waschlösungsmittel im Waschturm verwendet.
  • In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Methanol-zu-Dimethylether-Reaktionseinheit einen Wärmeaustauscher umfasst, der zum Wärmeaustausch zwischen dem Rohmethanol und dem Reaktionsprodukt der katalytischen Gasphasen-Dehydratisierung verwendet wird.
  • In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Wärmeaustauscher zwischen dem Dimethylether-Reaktor und dem ersten Rektifikationsturm angeordnet ist, wobei zwischen dem Wärmeaustauscher und dem Dimethylether-Reaktor weiterhin ein Vorwärmer angeordnet ist. Genau weil die Methanol-Dehydratisierung zum Herstellen von Dimethylether eine exotherme Reaktion ist, werden ein Vorwärmer und ein Wärmeaustauscher entsprechend angeordnet, der Wärmeaustauscher kann die Wärme zwischen dem Reaktionsprodukt und dem Rohmaterial austauschen, um den Zweck der wirksamen Nutzung von Wärme zu erreichen.
  • Nachdem das Reaktionsprodukt einem Wärmeaustausch unterzogen wurde, tritt es zur Reinigung nacheinander in den ersten Rektifikationsturm und den Strippturm ein, und dann kann ein relativ reines Dimethyletherprodukt für die anschließende Synthese von Ethanol gebildet werden.
  • In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Kopf des ersten Rektifikationsturms und der Kopf des Strippturms über eine Rohrleitung mit dem Waschturm verbunden sind, um das Methanol zur Wiederverwendung zurückzuführen.
  • Die Hauptfunktion des ersten Rektifikationsturms liegt darin, das Dimethyletherprodukt zu reinigen, und die Hauptfunktion des Strippingturms liegt in der Rückgewinnung von Methanol. Nachdem das am Turmkopf des ersten Rektifikationsturms zurückgewonnene Gasphasen-Methanol durch den Kondensator am Turmkopf verflüssigt wurde, wird ein Teil davon in den ersten Rektifikationsturm zurückgeführt und der andere Teil in den Waschturm gefördert. Das zurückgeführte Methanol kann auch direkt als Reaktionsrohmaterial verwendet werden.
  • In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass an dem ersten Rektifikationsturm und dem Strippturm jeweils eine Nebenlinien-Extraktion angeordnet ist, wobei die Nebenlinien-Extraktionen von den beiden nach dem Zusammenführen mit dem ersten Mikrogrenzflächengenerator verbunden sind. Die Materialien, die am Boden des ersten Rektifikationsturms austreten, sind meist Dimethylether und eine kleine Menge an Methanol, und dann treten sie in den Strippturm zur Methanolrückgewinnung ein. Das von dem Kopf des Strippturms ausgetretene Methanol wird zum Waschturm gefördert und kann auch direkt als Reaktionsrohmaterial verwendet werden. Im Boden des Strippturms ist eine Kreislaufdampfleitung angeordnet, die die Energie für das Stripping liefert. Zusätzlich ist ein Abwasserablass vorgesehen, um das während des Stripping-Prozesses erzeugte Abwasser direkt abzuführen.
  • Die Hauptprodukte des ersten Rektifikationsturms und des Strippturms werden durch die angeordnete Nebenlinien-Extraktion extrahiert, nach dem Zusammenführen der beiden Nebenlinien-Extraktionsauslässe wird das Dimethyletherprodukt zum ersten Mikrogrenzflächengenerator für den anschließenden Ethanolsynthesenprozess gefördert.
  • Die Dimethylether-zu-Ethanol-Reaktionseinheit des vorliegenden Gebrauchsmusters umfasst hauptsächlich die folgenden Ausrüstungen: einen Carbonylierungsreaktor, einen Trennturm, einen Hydrierungsreaktor und einen zweiten Rektifikationsturm.
  • Bevorzugt ist der Typ des Carbonylierungsreaktors für die Carbonylierungsreaktion ein Festbettreaktor. Der Katalysator im Festbettreaktor ist auf dem Bett fixiert. Im Allgemeinen können drei Festbetten angeordnet werden, um die katalytischen Reaktionsanforderungen zu erfüllen.
  • Das von der Methanol-zu-Dimethylether-Reaktionseinheit kommende Dimethyletherprodukt muss nicht vergast werden und wird direkt in den ersten Mikrogrenzflächengenerator eingeführt, gleichzeitig muss auch Kohlenmonoxid in den ersten Mikrogrenzflächengenerator eingeführt werden, nachdem das Kohlenmonoxid unter Wirkung von Flüssigphasen-Dimethylether in die Mikrobläschen zerkleinert wurde, tritt es in den Carbonylierungsreaktor für die Carbonylierungsreaktion ein. Um die Reaktionswirkung zu verbessern, ist an der Seitenwand und dem Kopf des Carbonylierungsreaktors jeweils eine Zuführöffnung vorgesehen, und die Zuführöffnung an der Seitenwand wird bevorzugt zwischen zwei Festbetten vorgesehen.
  • In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass zwischen dem Carbonylierungsreaktor und dem zweiten Mikrogrenzflächengenerator ein Trennturm angeordnet ist, um die Gasphasen-Verunreinigungen in dem Carbonylierungsprodukt zu entfernen. Das Kohlenmonoxid und der Dimethylether haben unter Wirkung eines Katalysators eine Carbonylierungsreaktion, um ein Carbonylierungsprodukt zu erhalten. Die Hauptkomponente des Carbonylierungsprodukts ist das Methylacetat, darüber hinaus gibt es etwas nicht reagierendes Dimethylether. Nach dem Strippen durch den Trennturm befindet sich am Kopf des Trennturms hauptsächlich nicht reagierendes Dimethylether, der durch den am Kopf des Trennturms angeordneten Trenntank als Zulauf der Carbonylierungsreaktion direkt in den ersten Mikrogrenzflächengenerator zurückgeführt wird. Die aus dem Boden des Trenntanks herauskommende Flüssigphase wird zum erneuten Strippen, Trennen und Reinigen direkt in den Trennturm zurückgeführt.
  • Die aus dem Boden des Trennturms herauskommende Substanz ist hauptsächlich das Methylacetat, das durch eine Pumpe in den zweiten Mikrogrenzflächengenerator gefördert wird. Um die Wirkung des zweiten Mikrogrenzflächengenerators zu verbessern, wird das Methylacetat zuerst durch einen Vorwärmer vorgewärmt und dann in den zweiten Mikrogrenzflächengenerator eingeführt. Gleichzeitig wird der Wasserstoff in den zweiten Mikrogrenzflächengenerator eingeführt, nachdem der Wasserstoff unter Wirkung von Flüssigphasen-Methylacetat in die Mikrobläschen zerkleinert wurde, tritt er für die Hydrierungsreaktion in den Hydrierungsreaktor ein.
  • Bevorzugt ist der Hydrierungsreaktor für die Hydrierungsreaktion ein Festbettreaktor. Der Katalysator im Festbettreaktor ist auf dem Bett fixiert. Der Katalysator für die Hydrierungsreaktion ist im Allgemeinen ein Katalysator auf Nickelbasis. Bevorzugt kann der Katalysator ein getragener Katalysator auf Nickelbasis sein, oder bevorzugter ein Katalysator auf Nickelbasis, der mit Erdalkalimetalloxiden oder Seltenerdmetalloxiden modifiziert ist.
  • Das Methylacetat wird hydriert, um Methanol und Ethanol zu erzeugen, und tritt dann in den zweiten Rektifikationsturm zur Ethanolraffination ein. Der Betriebsdruck am Turmkopf des zweiten Rektifikationsturms beträgt etwa 0,03 MPa und der Dampf am Turmkopf wird auf 61,7°C kondensiert, und ein Teil Flüssigphase (eine große Menge Methanol) wird nach dem Kondensieren in den zweiten Rektifikationsturm zurückgeführt und ein Teil davon in die Methanol-zu-Dimethylether-Reaktionseinheit geleitet, um als Reaktionsrohmaterial zum Herstellen von Dimethylether verwendet zu werden.
  • Nachdem die aus dem Methanolauslass herauskommende Substanz durch den Kondensator am Turmkopf kondensiert wurde, wird ein Teil in den zweiten Rektifikationsturm zurückgeführt und der andere Teil wird über eine Rohrleitung mit dem Waschturm verbunden, um das Methanol zur Wiederverwendung zurückzuführen.
  • In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Kopf des zweiten Rektifikationsturms mit einem Methanolauslass versehen ist, der durch eine Rohrleitung mit dem Waschturm verbunden ist, um das Methanol zur Wiederverwendung zurückzuführen, wobei am Boden des zweiten Rektifikationsturms ein Produktextraktionsauslass zur Extraktion von dem Produkt Ethanol vorgesehen ist.
  • Der am Boden des zweiten Rektifikationsturms vorgesehene Produktextraktionsauslass wird dazu verwendet, raffiniertes Ethanol zu extrahieren, und die Temperatur beträgt etwa 101°C. Das raffinierte Ethanol am Extraktionsauslass wird in einem Ethanolkühler auf 40°C gekühlt und dann durch eine Pumpe nach Durchlaufen eines Ethanol-Puffertanks zu dem Ethanolprodukttankbereich gefördert, und unqualifizierte Ethanoltanks wird im Zwischentankbereich für den Einsatz während der Fahrt oder anormaler Produktion angeordnet. Während des Ethanolraffinationsprozesses des zweiten Rektifikationsturms wird am Boden des Turms eine kleine Menge an Rektifikationsabfallflüssigkeit produziert, die Hauptkomponente ist die Essigsäure, die nach dem Abkühlen auf die Raumtemperatur zur Lagerung in den Schwerkomponententank eingeführt wird.
  • Das Gebrauchsmuster stellt auch eine Herstellung von Ethanol aus Kohle bereit, dass es Folgendes umfasst:
    • das Ausgangsmaterial Methanol wird einer katalytischen Gasphasendehydratisierung, Rektifikation und Strippung unterzogen, um Dimethylether zu erhalten; nachdem der Dimethylether und Kohlenmonoxid gemischt, dispergiert und zerkleinert wurden, wird eine Carbonylierungsreaktion durchgeführt, um ein Carbonylierungsreaktionsprodukt zu erhalten;
    • nachdem das Carbonylierungsreaktionsprodukt mit Wasserstoff gemischt, dispergiert und zerkleinert und einer Hydrierungsreaktion unterzogen wurde, wird Ethanol durch Rektifikation erhalten.
    • Vorzugsweise beträgt der Druck der Carbonylierungsreaktion 2,5-3,0 MPa und die Temperatur der Carbonylierungsreaktion 200-230°C.
    • Vorzugsweise beträgt der Druck der Hydrierungsreaktion 2,5-3,0 MPa und die Temperatur der Hydrierungsreaktion 200-210°C.
  • Im Stand der Technik beträgt die Temperatur der Dimethylether-Carbonylierungsreaktion 240-260°C, der Druck 5,0 MPa, die Temperatur der Hydrierungsreaktion 230-260°C und der Druck 5,0 MPa, obwohl die Temperaturerhöhung die Reaktionsaktivität des Katalysators und die Selektivität des Produkts deutlich verbessern kann, wird eine zu hohe Reaktionstemperatur die Desaktivierung des Katalysators beschleunigen. Ein höherer Reaktionsdruck ist förderlich für den Ablauf der Carbonylierungsreaktion und fördert die Umwandlung von Dimethylether, aber ein zu hoher Reaktionsdruck führt zur Verflüssigung von Rohstoffen oder Produkten und beschleunigt die Desaktivierung des Katalysators, aufgrund dessen wird im vorliegenden Gebrauchsmusters nicht nur die Reaktionstemperatur reduziert und den Reaktionsdruck angemessen, um die Aktivität des Katalysator sicherzustellen, sondern reduziert auch den Energieverbrauch bei gleichzeitiger Sicherstellung des Reaktionseffekts, während die Ausbeute und die Umwandlungsrate der Rohmaterialien immer noch auf hohem Niveau bleiben.
  • Das unter Verwendung der Kohle-zu-Ethanol-Reaktion des vorliegenden Gebrauchsmusters erhaltene Ethanol weist eine hohe Ausbeute und eine hohe Reinheit auf, und die Reinheit kann 99,9% erreichen.
  • Das vorliegende Gebrauchsmuster weist eine niedrige Reaktionstemperatur, einen stark reduzierten Druck und eine hohe stündliche Fluggeschwindigkeit auf, was einer Erhöhung der Produktionskapazität und einer Erhöhung der Produktausbeute entspricht.
  • Im Vergleich zum Stand der Technik hat das vorliegende Gebrauchsmuster folgende Vorteile:
    • (1) Das Kohle-zu-Ethanol-Reaktionssystem des vorliegenden Gebrauchsmusters kombiniert einen Carbonylierungsreaktor, einen Hydrierungsreaktor und einen Mikroschnittstellengenerator, um den Energieverbrauch zu verringern, die Reaktionstemperatur zu reduzieren, die Reaktionsausbeute zu erhöhen und die Nutzungsrate von Rohmaterialien zu erhöhen;
    • (2) bei dem Kohle-zu-Ethanol-Reaktionssystem des vorliegenden Gebrauchsmusters ist der Mikrogrenzflächengenerator an einer spezifischen Position angeordnet, was am vorteilhaftesten dafür ist, die Betriebsschritte zu vereinfachen und den Energieverbrauch des gesamten Prozesses zu verringern;
    • (3) das vorliegende Gebrauchsmuster weist eine niedrige Reaktionstemperatur, einen stark reduzierten Druck und eine hohe stündliche Fluggeschwindigkeit auf, was einer Erhöhung der Produktionskapazität entspricht, und das erhaltene Ethanol weist eine hohe Ausbeute und eine hohe Reinheit auf, und die Reinheit des Produkts kann 99,9% erreichen.
  • Figurenliste
  • Verschiedene weitere Vorteile und Nutzen werden für den Durchschnittsfachmann in diesem Gebiet durch Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform offensichtlich. Die Zeichnungen dienen lediglich dem Zweck der Darstellung bevorzugter Ausführungsformen und sind nicht als Einschränkung des vorliegenden Gebrauchsmusters zu verstehen. Zudem werden in den gesamten Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen verwendet, um die gleichen Elemente zu bezeichnen. In den Zeichnungen zeigt
    • 1 zeigt eine schematische Strukturansicht eines Kohle-zu-Ethanol-Reaktionssystems in einem Ausführungsbeispiel des vorliegenden Gebrauchsmusters.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Dimethylether-Reaktor
    20
    Vorwärmer
    30
    Wärmeaustauscher
    40
    Erster Rektifikationsturm
    401
    Turmkopf-Kondensator
    403
    Turmkessel-Reboiler
    50
    Erster Mikrogrenzflächengenerator
    60
    CO-Lagertank
    70
    Carbonylierungsreaktor
    80
    Trennturm
    90
    Zweiter Mikrogrenzflächengenerator
    100
    Wasserstoffspeichertank
    110
    Hydrierungsreaktor
    120
    Zweiter Rektifikationsturm
    1201
    Methanolauslass
    1202
    Produktextraktionsauslass
    130
    Methanolpumpe
    140
    Waschturm
    150
    Strippturm
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Um die Aufgaben und Vorteile des vorliegenden Gebrauchsmusters besser zu verstehen, wird das vorliegende Gebrauchsmuster weiter unter Bezugnahme auf die folgenden Ausführungsbeispiele beschrieben; wobei es sich versteht, dass die hierin beschriebenen spezifischen Ausführungsbeispiele nur zur Erläuterung des vorliegenden Gebrauchsmusters dienen und nicht als Einschränkung des vorliegenden Gebrauchsmusters verendet werden.
  • Es ist zu beachten, dass in der Beschreibung des vorliegenden Gebrauchsmusters klar ist, dass die Begriffe „oben“, „unten“, „links“, „rechts“, „innen“, „außen“ oder dergleichen eine Richtung oder eine Positionsbeziehung angebenden Begriffe auf der Grundlage der in den Zeichnungen gezeigten Richtung oder Positionsbeziehung basierend sind, was lediglich zur Vereinfachung der Beschreibung dient, und nicht angibt oder impliziert, dass die Vorrichtung oder das Element notwendigerweise eine bestimmte Orientierung aufweist, mit einer bestimmte Orientierung ausgebildet und betrieben ist, und daher nicht als Einschränkung des vorliegenden Gebrauchsmusters aufgefasst werden darf.
  • Ferner wird darauf hingewiesen, dass in der Beschreibung des vorliegenden Gebrauchsmusters die Begriffe „Montage“, „Verbindung“ und „Koppelung“ in einem breiten Sinn zu verstehen sind, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist oder anderweitig definiert ist, und dass es beispielsweise eine feste Verbindung, eine lösbare Verbindung oder eine integrale Verbindung sein kann; es kann eine mechanische Verbindung oder eine elektrische Verbindung sein; es kann eine direkte Verbindung oder eine über ein Zwischenmedium erfolgende indirekte Verbindung sein und es kann die interne Verbindung zweier Elemente sein. Für den Fachmann auf diesem Gebiet kann die spezifische Bedeutung der oben genannten Begriffe im vorliegenden Gebrauchsmuster je nach konkreter Situation verstanden werden.
  • Wie in 1 dargestellt, eine spezifische schematische Strukturansicht eines Kohle-zu-Ethanol-Reaktionssystems in einem Ausführungsbeispiel des vorliegenden Gebrauchsmusters.
  • Das Reaktionssystem umfasst zwei Einheiten: eine Methanol-zu-Dimethylether-Reaktionseinheit und eine Dimethylether-zu-Ethanol-Reaktionseinheit.
  • Dabei umfasst die Dimethylether-Reaktionseinheit einen Dimethylether-Reaktor 10, einen ersten Rektifikationsturm 40, einen Waschturm 140 und einen Strippturm 150, ein Teil des Rohmethanols wird durch die Methanolpumpe 130 zu dem Dimethylether-Reaktor 10 und der andere Teil in den Waschturm 140 gefördert, um in dem Waschturm 140 ein Waschlösungsmittel in Form von Methanol oder einer Methanol-Wasser-Lösung zu bilden, um den Gasphasen-Dimethylether zu absorbieren. Nachdem das Methanol in den Dimethylether-Reaktor 10 zur katalytischen Gasphasen- Dehydratisierungsreaktion eintrat, tritt das Reaktionsprodukt in den ersten Rektifikationsturm 40 zur Dimethyletherreinigung ein, und die Gasphase am Turmkopf nach der Rektifikation (hauptsächlich eine kleine Menge Gasphasen-Dimethylether und Methanol usw.) wird zur Rückgewinnung von Gasphasen-Dimethylether in den Waschturm 140 geleitet und kann auch direkt in den Dimethylether-Reaktor 10 zur Verwendung als Reaktionsrohmaterial zurückgeführt werden.
  • Am Turmkopf des ersten Rektifikationsturms 40 befindet sich ein Turmkopf-Kondensator 401. Nachdem die Gasphase am Turmkopf den Turmkopf-Kondensator 401 passiert hat, wird ein Teil in den ersten Rektifikationsturm 40 zurückgeführt und der andere Teil geht aus dem Turmkopf-Kondensator 401 zum Waschturm 140. Der Boden des ersten Rektifikationsturms 40 ist mit einem Turmkessel-Reboiler 402 versehen. Unter Wirkung des Turmkessel-Reboilers 402 geht das aus dem Turmkessel strömende Produkt (hauptsächlich Flüssigphasen-Dimethylether) in den Strippturm 150, um den Stripp- und Reinigungsvorgang durchzuführen. Der Turmkessel des Strippturms 150 ist mit einer Dampfleitung versehen, um die Energie zum Strippen bereitzustellen. Die Substanz, die am Turmkopf des Strippturms 150 austritt, ist hauptsächlich das Gasphasen-Methanol, das in den Waschturm 140 zurückgeführt wird oder direkt in den Dimethylether-Reaktor 10 zurückgeführt wird, um als Methanol-Rohmaterial für die Reaktion verwendet zu werden, Ein Abwasserablass ist am Boden des Strippturms 150 angeordnet, um das während des Stripping-Prozesses erzeugte Abwasser direkt abzuführen.
  • Sowohl der erste Rektifikationsturm 40 als auch der Strippturm 150 sind mit einem Nebenlinien-Extraktionsmechanismus für die Extraktion des Dimethylether-Produkts ausgestattet, und die beiden Nebenlinien-Extraktionen werden zusammengeführt und dann zur Dimethylether-zu-Ethanol-Reaktionseinheit geleitet, um als Reaktionsrohmaterialien von Ethanol verwendet zu werden.
  • Zwischen dem Dimethylether-Reaktor 10 und dem ersten Rektifikationsturm 40 ist ein Wärmeaustauscher 30 zum Wärmeaustausch zwischen dem Rohmethanol und dem Reaktionsprodukt der katalytischen Gasphasen-Dehydratisierung angeordnet, während zwischen dem Wärmeaustauscher 30 und dem Dimethylether-Reaktor 10 weiterhin ein Vorwärmer 20 angeordnet ist, um die in den Dimethylether-Reaktor 10 eintretenden Rohmaterialien vorzuwärmen, wodurch die Reaktionseffizienz des Dimethylether-Reaktors 10 verbessert wird.
  • Die Dimethylether-zu-Ethanol-Reaktionseinheit umfasst einen Carbonylierungsreaktor 70, einen ersten Mikrogrenzflächengenerator 50, einen Trennturm 80, einen zweiten Mikrogrenzflächengenerator 90, einen Hydrierungsreaktor 110 und einen zweiten Rektifikationsturm 120.
  • Nach dem Zusammenführen der Nebenlinienextraktionen, die an dem ersten Rektifikationsturm 40 und dem Strippturm 150 zum Extrahieren des Dimethylether-Produkts angeordnet sind, gehen sie in den ersten Mikrogrenzflächengenerator 50, darüber hinaus wird CO in den ersten Mikrogrenzflächengenerator 50 eingeführt, und das Kohlenmonoxid wird aus dem CO-Lagertank 60 gefördert, nachdem das Kohlenmonoxid in dem ersten Mikrogrenzflächengenerator 50 mit dem Dimethylether gemischt wurde, werden sie dispergiert und zerbrochen und treten dann in den Carbonylierungsreaktor 70 zur Carbonylierungsreaktion ein. Die Hauptkomponente des Carbonylierungsprodukts ist das Methylacetat, darüber hinaus gibt es etwas nicht reagierendes Dimethylether. Nach dem Strippen durch den Trennturm 80 befindet sich am Kopf des Trennturms 80 hauptsächlich nicht reagierendes Dimethylether, der durch den am Kopf des Trennturms 80 angeordneten Trenntank als Zulauf der Carbonylierungsreaktion direkt in den ersten Mikrogrenzflächengenerator 50 zurückgeführt wird. Die aus dem Boden des Trenntank herauskommende Flüssigphase wird zum erneuten Strippen, Trennen und Reinigen direkt in den Trennturm 80 zurückgeführt. Die aus dem Boden des Trennturms 80 herauskommende Substanz ist hauptsächlich das Methylacetat, das durch eine Pumpe in den zweiten Mikrogrenzflächengenerator 90 gefördert wird. Um die Wirkung des zweiten Mikrogrenzflächengenerators 90 zu verbessern, wird das Methylacetat zuerst durch den Vorwärmer 20 vorgewärmt und dann in den zweiten Mikrogrenzflächengenerator 90 eingeführt. Gleichzeitig wird der Wasserstoff in den zweiten Mikrogrenzflächengenerator 90 eingeführt, der Wasserstoff ist durch den Wasserstoffspeichertank 100 gefördert, nachdem der Wasserstoff in dem zweiten Mikrogrenzflächengenerator 90 mit dem Flüssigphasen-Methylacetat vollständig gemischt und in die Mikrobläschen zerbrochen wurde, treten sie in den Hydrierungsreaktor 110 zur Hydrierungsreaktion ein.
  • Nachdem das Methylacetat einer Hydrierungsreaktion unterzogen wurde, werden Methanol und Ethanol erzeugt, die zur Ethanolreinigung zum zweiten Rektifikationsturm 120 gefördert werden. Der Kopf des zweiten Rektifikationsturms 120 ist mit einem Methanolauslass 1201 versehen, der durch eine Rohrleitung mit dem Waschturm 140 verbunden ist, um das Methanol zur Wiederverwendung zurückzuführen. Am Boden des zweiten Rektifikationsturms 120 ist ein Produktextraktionsauslass 1202 zur Extraktion von dem Produkt Ethanol vorgesehen. Der Turmkopf des zweiten Rektifikationsturms 120 ist mit einem Turmkopf-Kondensator versehen, und der Turmkessel ist mit einem Turmkessel-Reboiler versehen. Nachdem die aus dem Methanolauslass 1201 kommende Substanz durch den Turmkopf-Kondensator kondensiert wurde, wird ein Teil in den zweiten Rektifikationsturm 120 zurückgeführt und der andere Teil abgeführt, und der abgeführte Teil kann sowohl in den Waschturm 140 geleitet werden, um als Waschmittel den Gasphasen-Dimethylether zu waschen, als auch direkt in den Dimethylether-Reaktor 10 zurückgeführt werden, um als Reaktionsrohmaterial verwendet zu werden.
  • Bei dem Reaktionssystem in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Mikrogrenzflächengenerator an einer spezifischen Position angeordnet, um den Stoffübergangseffekt der gesamten Reaktion zu verbessern, den Energieverbrauch zu verringern und gleichzeitig die Nutzungsrate der Rohmaterialien zu erhöhen.
  • In dem obigen Ausführungsbeispiel ist es nicht darauf beschränkt, einen einzelnen Mikrogrenzflächengenerator anzuordnen. Um die Wirkung der Dispersion und des Stoffübergangs zu verbessern, kann ein zusätzlicher Mikrogrenzflächengenerator hinzugefügt werden, die Installationsposition ist eigentlich nicht begrenzt, er kann extern oder intern angebracht sein, bei der internen Installation können die Mikrogrenzflächengeneratoren auch an der Seitenwand im Kessel zueinander gegenüberliegend angeordnet sein, um eine Gegenströmung mit den von dem Auslass des Mikrogrenzflächengenerators herauskommenden Mikrobläschen zu realisieren. Selbstverständlich ist es für die Lösung des vorliegenden Gebrauchsmusters am vorteilhaftesten, einen extern angebrachten Mikrogrenzflächengenerator zu verwenden.
  • In dem obigen Ausführungsbeispiel besteht keine besondere Anforderung an die Anzahl der Pumpenkörper, die nach Bedarf an entsprechenden Positionen angeordnet werden können.
  • Im Folgenden werden der Arbeitsvorgang und das Prinzip des Kohle-zu-Ethanol-Reaktionssystems gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster kurz vorgestellt:
    • der Stickstoff spült die Ausrüstungen im Reaktionssystem und startet dann den Betrieb. Das Rohmethanol wird zuerst einer katalytischen Gasphasen-Dehydratisierungsreaktion im Dimethylether-Reaktor 10 unterzogen und wird dann zur Rektifikation in den ersten Rektifikationsturm 40 geleitet. Die aus dem Boden des ersten Rektifikationsturms 40 herauskommende Substanz wird in den Strippturm 150 zum Strippen geleitet, um den Dimethylether zu erzeugen, und die aus dem Turmkopf des ersten Rektifikationsturms 40 herauskommende Substanz wird in den Waschturm 140 zur Rückgewinnung von Gasphasen-Dimethylether geleitet, Der von dem Nebenlinien-Extraktionsmechanismus des ersten Rektifikationsturms 40 und dem Nebenlinien-Extraktionsmechanismus des Strippturms 150 extrahierte Dimethylether wird zum ersten Mikrogrenzflächengenerator 50 geleitet, um mit CO gemischt und dispergiert und zerbrochen zu werden, und die dispergierte und zerbrochene Mischung tritt in den Carbonylierungsreaktor 70 ein, um eine Carbonylierungsreaktion durchzuführen, und das Carbonylierungsreaktionsprodukt wird zum Strippen und Trennen in den Trennturm 80 geleitet, tritt dann aus dem Boden des Trennturms 80 aus und wird in den zweiten Mikrogrenzflächengenerator 90 geleitet, wo es mit Wasserstoff gemischt, dispergiert und zerbrochen wird, und es wird dann zu dem Hydrierungsreaktor 110 geleitet, um eine Hydrierungsreaktion durchzuführen, und schließlich wird das Hydrierungsreaktionsprodukt zur Rektifikation in den zweiten Rektifikationsturm 120 geleitet, um das Endprodukt - raffiniertes Ethanol - zu erhalten .
  • Dabei beträgt der Druck der Carbonylierungsreaktion 2,5-3,0 MPa und die Temperatur der Carbonylierungsreaktion 200-230°C.
  • Der Druck der Hydrierungsreaktion beträgt 2,5-3,0 MPa und die Temperatur der Hydrierungsreaktion 200-210°C.
  • Die obigen Prozessschritte werden zirkulierend wiederholt, damit das gesamte Synthesesystem reibungslos läuft.
  • Zusammenfassend gesagt, weist das Kohle-zu-Ethanol-Reaktionssystem gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster im Vergleich zum Kohle-zu-Ethanol-Reaktionssystem aus dem Stand der Technik weniger Ausrüstungskomponenten, einen kleinen Raumbedarf, einen geringen Energieverbrauch, niedrige Kosten, eine gute Sicherheit, eine kontrollierbare Reaktion und eine hohe umwandlungsrate des Rohmaterials auf, nämlich wird für das Kohle-zu-Ethanol-Gebiet ein funktionsfähigeres Reaktionssystem bereitgestellt, was einer breiten Anwendung würdig ist.
  • Abschließend sei darauf hingewiesen, dass die obigen Ausführungsformen nur dazu dienen, die technischen Lösungen des vorliegenden Gebrauchsmusters zu veranschaulichen, aber nicht, um sie einzuschränken, obwohl das vorliegende Gebrauchsmuster unter Bezugnahme auf die vorhergehenden Ausführungsformen ausführlich beschrieben wurde, die gewöhnlichen Fachleute sollten verstehen, dass: sie die in den vorangehenden Ausführungsformen aufgezeichneten technischen Lösungen noch modifizieren oder äquivalente Ersetzungen an einigen oder allen technischen Merkmalen vornehmen können, und diese Modifikationen oder Ersetzungen das Wesentliche der entsprechenden technischen Lösungen nicht abweichen lassen aus den verschiedenen Ausführungsformen des vorliegenden Gebrauchsmusters Umfang technischer Lösungen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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    • WO 201610641251 [0008]

Claims (8)

  1. Kohle-zu-Ethanol-Reaktionssystem, dadurch gekennzeichnet, dass es eine nacheinander verbundene Methanol-zu-Dimethylether-Reaktionseinheit und Dimethylether-zu-Ethanol-Reaktionseinheit umfasst, wobei das Methanol durch die Kohlevergasung hergestellt wird; und wobei die Methanol-zu-Dimethylether-Reaktionseinheit einen Dimethylether-Reaktor umfasst; und wobei das Methanol in den Dimethylether-Reaktor zur katalytischen Gasphasen- Dehydratisierungsreaktion eingeführt, und wobei das Reaktionsprodukt in den ersten Rektifikationsturm zur Dimethyletherreinigung eintritt, und wobei die Gasphase nach der Rektifikation in den Waschturm geleitet wird, um den Gasphasen-Dimethylether zurückzugewinnen, und wobei die die Flüssigphase nach der Rektifikation in den Strippturm geleitet wird, um das Methanol und den Dimethylether zu trennen, und wobei der getrennte Dimethylether in die Dimethylether-zu-Ethanol-Reaktionseinheit geleitet wird; und wobei die Dimethylether-zu-Ethanol-Reaktionseinheit einen Carbonylierungsreaktor umfasst, und wobei an der Außenseite des Carbonylierungsreaktors ein erster Mikrogrenzflächengenerator angeordnet ist, und wobei der Dimethylether und das Kohlenmonoxid, die aus dem Strippturm getrennt wurden, in den Mikrogrenzflächengenerator eingeführt werden und nach dem Dispergieren und Zerbrechen durch den ersten Mikrogrenzflächengenerator in den Carbonylierungsreaktor zur Reaktion eintreten, und wobei der Carbonylierungsreaktor mit dem zweiten Mikrogrenzflächengenerator verbunden ist, um das Carbonylierungsprodukt in den zweiten Mikrogrenzflächengenerator einzuführen, und wobei gleichzeitig der Wasserstoff in den zweiten Mikrogrenzflächengenerator eingeführt wird, und wobei der Wasserstoff durch den zweiten Mikrogrenzflächengenerator dispergiert und zerbrochen wird und dann in den Hydrierungsreaktor zur Methylacetat-Hydrierungsreaktion eintritt, und wobei das Reaktionsprodukt nach der Hydrierungsreaktion einer Trennung von Methanol und Ethanol durch den zweiten Rektifikationsturm unterzogen wird, um das Ethanol zu erhalten.
  2. Reaktionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Methanol-zu-Dimethylether-Reaktionseinheit eine Methanolpumpe umfasst, wobei ein Teil von Methanol durch die Methanolpumpe in den Dimethylether-Reaktor geleitet und der andere Teil zu den Waschturm als Waschlösungsmittel geleitet wird.
  3. Reaktionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Methanol-zu-Dimethylether-Reaktionseinheit einen Wärmeaustauscher umfasst, der zum Wärmeaustausch zwischen dem Rohmethanol und dem Reaktionsprodukt der katalytischen Gasphasen-Dehydratisierung verwendet wird.
  4. Reaktionssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeaustauscher zwischen dem Dimethylether-Reaktor und dem ersten Rektifikationsturm angeordnet ist, wobei zwischen dem Wärmeaustauscher und dem Dimethylether-Reaktor weiterhin ein Vorwärmer angeordnet ist.
  5. Reaktionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf des ersten Rektifikationsturms und der Kopf des Strippturms über eine Rohrleitung mit dem Waschturm verbunden sind, um das Methanol zur Wiederverwendung zurückzuführen.
  6. Reaktionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Rektifikationsturm und dem Strippturm jeweils eine Nebenlinien-Extraktion angeordnet ist, wobei die Nebenlinien-Extraktionen von den beiden nach dem Zusammenführen mit dem ersten Mikrogrenzflächengenerator verbunden sind.
  7. Reaktionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Carbonylierungsreaktor und dem zweiten Mikrogrenzflächengenerator ein Trennturm angeordnet ist, um die Gasphasen-Verunreinigungen in dem Carbonylierungsprodukt zu entfernen.
  8. Reaktionssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf des zweiten Rektifikationsturms mit einem Methanolauslass versehen ist, der durch eine Rohrleitung mit dem Waschturm verbunden ist, um das Methanol zur Wiederverwendung zurückzuführen, wobei am Boden des zweiten Rektifikationsturms ein Produktextraktionsauslass zur Extraktion von dem Produkt Ethanol vorgesehen ist.
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