本發明屬于乙烯制備裝置技術領域，特別涉及一種乙醇制乙烯的微波套管裝置。
背景技術：
乙烯是合成纖維、合成橡膠、合成塑料(聚乙烯及聚氯乙烯)、合成乙醇(酒精)的基本化工原料，也用于制造氯乙烯、苯乙烯、環氧乙烷、乙醛和炸藥等，尚可用作水果和蔬菜的催熟劑，乙烯是世界上產量最大的化學產品之一，乙烯工業是石油化工產業的核心，乙烯產品占石化產品的75％以上，在國民經濟中占有重要的地位。世界上已將乙烯產量作為衡量一個國家石油化工發展水平的重要標志之一。
乙醇脫水制乙烯、制乙醚是熱效應相反的兩個過程，升高溫度有利于脫水制乙烯(吸熱反應)，而降低溫度對脫水制乙醚更為有利(微放熱反應)。乙烯的實驗室制法是把乙醇和濃硫酸按1：3混合迅速加熱到170℃，使乙醇分解制得。濃硫酸在反應過程里起催化劑和脫水劑的作用。方程式為：
該方法耗費了大量昂貴的濃硫酸，且由于濃硫酸具有強腐蝕性，安全性很差。
技術實現要素：
為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種乙醇制乙烯的微波套管裝置，以微波的強吸收體——活性炭作為微波場中的吸熱介質，以活性氧化鋁與ZSM-5分子篩混合物作為乙醇脫水制乙烯的催化劑，實現乙醇的分子內脫水制乙烯。
為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：
一種乙醇制乙烯的微波套管裝置，包括設置于微波發生器9中的玻璃套管反應器4，玻璃套管反應器4的外管中設置有催化劑床層8，內管中設置有顆粒活性炭床層5，外管與內管在底部連通，玻璃套管換熱器2的乙醇出口連接設置在玻璃套管反應器4內管頂部的注射器3，玻璃套管反應器4外管頂部設置有與玻璃套管換熱器2的熱介質入口連接的產品出口。
所述玻璃套管換熱器2連接有加壓泵1。
所述玻璃套管反應器4的外管下端設置有小孔玻璃支承篩板7，用以支撐催化劑床層8。
所述玻璃套管反應器4的內管中設置有多層顆粒活性炭床層5，每層均以大孔玻璃支承篩板6支撐。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：
1)本裝置為間壁式傳熱，清潔高效，使用壽命長。
2)專用的吸波劑、催化劑和反應條件可極大提高反應的轉化率。
3)節約大量濃硫酸。
4)出口氣通過套管換熱器與原料換熱實現了能量的綜合利用。
5)反應物系的熱量一部分直接接受自微波輻射，另一部分來自與高溫顆粒活性炭直接接觸的熱量傳遞，操作彈性大，可控性好，低壓操作，保證安全。
6)注射器一旦堵塞，顆粒活性炭可有效吸收微波能以保護磁控管。
附圖說明
圖1是本發明結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例詳細說明本發明的實施方式。
如圖1所示，一種乙醇制乙烯的微波套管裝置，包括設置于微波發生器9中的玻璃套管反應器4，玻璃套管反應器4的外管中設置有催化劑床層8，內管中設置有顆粒活性炭床層5，玻璃套管反應器4的外管下端設置有小孔玻璃支承篩板7，用以支撐催化劑床層8，催化劑為活性氧化鋁與ZSM-5分子篩混合物。玻璃套管反應器4的內管中設置有2～5層顆粒活性炭床層5，每層均以大孔玻璃支承篩板6支撐，活性炭顆粒選擇10～20目。外管與內管在底部通過小孔玻璃支承篩板7上的小孔實現連通，玻璃套管換熱器2的乙醇出口連接設置在玻璃套管反應器4內管頂部的注射器3，玻璃套管反應器4外管頂部設置有與玻璃套管換熱器2的熱介質入口連接的產品出口。玻璃套管換熱器2連接有加壓泵1。
乙醇原料經加壓泵1加壓并在套管換熱器2與出口產品氣換熱升溫至70～120℃后自上而下通過注射器3注入玻璃套管反應器4的內管。內管的顆粒活性炭床層5吸收的微波能一部分提升套管間催化劑床層溫度至240～400℃，另一部分將液體乙醇氣化并提升乙醇蒸汽的溫度至180～320℃。乙醇蒸汽經過內管的2～5層顆粒活性炭床層5后自下而上經催化劑床層反應，反應后氣體包含乙烯、水、少量乙醚和乙醇，溫度為240～400℃，在與原料乙醇在套管換熱器2換熱冷卻至160～180℃后去脫水裝置。原料乙醇的轉化率高達99％以上。