一种回收氢再循环的醋酸酯加氢制乙醇的方法技术

本发明专利技术涉及一种由醋酸酯加氢连续制备乙醇的方法，该方法采用变压吸附（PSA）装置回收产品气相中氢气再升压循环，并利用反应热加热醋酸酯、循环氢气和新鲜氢气的混合气，预热后的原料气在中压蒸汽加热后进入反应器，在催化剂作用下实现高醋酸酯转化率和高乙醇选择性。反应得到的产品气经过气液分离后将反应主产物乙醇、少量的副产物以及未反应的醋酸酯液化分离出来得到初产品。该方法利用PSA回收氢再循环能大幅度降低原料氢气的使用，充分利用反应热预热反应原料减少加热和冷却能耗，流程简单，控制简便。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种乙醇的生产方法。特别地，本专利技术涉及一种采用变压吸附回收氢再循环的醋酸酯气相加氢合成乙醇的方法。属于化工

技术介绍
乙醇(CH3CH2OH)是一种重要的化工原料，在化工和其它工业领域被广泛用于油漆、涂料、油墨、药品和食品等的生产制造；同时乙醇又是一种重要的清洁能源，其含氧量高、汽化潜热较高、抗爆性能好，作为车用燃料，具备燃烧更完全、CO排放量较低等优良特性，已经在世界范围内获得了推广和认可。我国能源分布的特点是“贫油多煤”，石油资源相对匮乏的国情限制了以石油为原料合成乙醇工艺路线的发展。相对于处于高位的石油价格，煤价相对低廉。近年来，国内煤化工规模迅速扩大，导致煤化工产品醋酸的价格不断下降。因此发展以煤炭为原料，由醋酸酯加氢制备乙醇的工艺技术能够充分发挥我国煤炭资源丰富的优势。已报道的以醋酸酯为原料催化加氢制乙醇的工艺目前更多采用Cu系催化剂，反应中醋酸酯转化率可达到95%以上，乙醇选择性可达到97%以上。并且为了有效抑制副反应发生，反应中氢气需大大过量，氢气与醋酸酯的摩尔比一般为2(Γ100:1。在常规的生产工艺中，由于大量不反应的氢气(含有少量惰性组分及副产物)在反应系统循环回路中循环，为保证惰性组分及加氢副产物在循环气中积累影响加氢反应效果，需要将循环气部分驰放。由于驰放导致的新鲜氢气补加量会明显地高于加氢反应所需的新鲜氢气量，造成氢气的大量浪费。同时，反应产物需要至少冷却至常温才使可凝组分冷凝再分离，然后再将分离后的低温的循环氢气、新鲜氢气与循环的氢气也重新加热进入反应器，这样做势必消耗大量热量，造成巨大经济损失。专利
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新的醋酸酯加氢制乙醇的方法，该方法优化了反应流程，较大程度节约原料氢气，同时节约冷却水和加热用蒸汽，从而节约原料及能量，降低成本。一方面，本专利技术提供了一种由醋酸酯催化加氢连续制备乙醇的方法，所述方法包括以下步骤i)将新鲜氢气2预热后得到温度为170_240°C的高温氢气5 ；ii)将醋酸酯I预热后得到温度为190_250°C的预热后的醋酸酯3 ；iii)将步骤i)得到的高温氢气5与步骤ii)得到的预热后的醋酸酯3混合后被压力为3-5MPa、温度为300-500°C的中压蒸汽气化并加热至230_290°C ；iv)将所述步骤iii)得到的物质经分离得到温度为230-290°C的原料气8和未完全气化的醋酸酯7，对所述原料气8进行加氢反应，得到温度为250-310°C的高温产品气9 ；将所述高温产品气9分别与醋酸酯I和新鲜氢气2换热，得到温度为60-90°C的冷却的产品气11 ;对所述冷却的产品气11再进行冷却得到温度为30-40°C的气液两相的产品气液12 ；对所述气液两相的产品气液12进行气液分离得到初产品13和循环气14 ;将所述循环气14经过变压吸附来脱除其中的有机成分，得到变压吸附的解析物17和变压吸附的产品气15，所述变压吸附的产品气15经升压后得到循环氢气16并用作新鲜氢气2而返回系统反应；和V)将变压吸附的解析物17与初产品13—起进行分离，得到乙醇产品18和放空气19。优选地，所述方法还包括如下步骤vi):将所述步骤iv)中得到的未完全气化的醋酸酯7返回到所述步骤iii)中与所述预热后的醋酸酯3、高温氢气5混合后被压力为3-5MPa、温度为300-500°C的中压蒸汽气化并加热至230_290°C。 优选地，所述步骤iv)中得到的循环氢气16的纯度为95摩尔％以上，更优选在96摩尔％以上。优选地，所述高温氢气5的温度为170_235°C，更优选为200_230°C。优选地，所述醋酸酯I选自醋酸甲酯和醋酸乙酯中的一种或多种，并且更优选地为醋酸乙酯。优选地，所述预热后的醋酸酯3的温度为220_240°C。优选地，所述原料气8的温度为250_270°C。另一方面，本专利技术还提供了一种用于将醋酸酯催化加氢连续制备乙醇的设备，所述设备包括气液分离器23、26、31,用于对气相和液相进行分离；氢气预热器20、21、25，用于进行热量的交换；与所述气液分离器23相连的加氢反应器24,用于将原料气8转化成高温产品气9 ；与所述气液分离器26相连的变压吸附装置27，用于脱除循环气中的有机成分；连接在所述变压吸附装置27和所述氢气预热器21之间的循环压缩机28，用于将脱除有机成分的循环气升压得到循环氢气16 ；分别与所述氢气预热器20、21以及所述气液分离器23相连的气化器22，用于对预热后的醋酸酯3、高温氢气5、以及未完全气化的醋酸酯7进行气化。优选地，所述设备还包括温控阀30，通过所述温控阀30来控制所述气化器22的中压蒸汽量，进而控制进入所述加氢反应器24的原料气8的温度。优选地，所述气化器22还用于使气液相充分接触并减小气相阻力。本专利技术可以通过以下的实施方案来实现的a)将新鲜氢气2与工艺最终得到的循环氢气16混合后在换热器(也称氢气预热器)21中换热后得到高温氢气5，其温度为170-240°C ；b)将醋酸酯I在换热器(也称醋酸酯预热器)20中换热后得到预热后的醋酸酯3，温度为 190-250°C ；c)将高温氢气5、预热后的醋酸酯3混合后被压力为3_5MPa温度为300-500°C的中压蒸汽气化并加热至230-290°C ；d)将所述步骤c)得到的物质经分离得到温度为230-290°C原料气8和未完全气化的醋酸酯7 ;将分离后的温度为230-290°C原料气8进入加氢反应器24进行加氢反应，得到温度为250-310°C的高温产品气9 ;将高温产品气9分别与醋酸酯I、新鲜氢气2经换热器20和21换热后，得到温度为60-90°C的冷却的产品气11 ;冷却的产品气11被循环水在换热器(也称循环水换热器)25中冷却至30-40°C得到气液两相的产品气液12 ;再将气液两相的产品气液12在气液分离器26中进行气液分离得到初产品13与循环气14 ;将循环气14经过变压吸附(PSA)装置27脱除循环气14中的有机成分，经过循环压缩机28升压后得到循环氢气16并用作新鲜氢气2而返回系统反应；此时，所述循环氢气16与新鲜氢气2的混合物即混合氢气4 ；e)将变压吸附(PSA)解析物17与初产品13 —起进入低压产品的气液分离器31中，经分离得到乙醇产品18与放空气19。在一个任选的实施方案，上述实施方案还包括步骤f ):将所述未完全气化的醋酸 酯7返回到所述步骤c)中与所述预热后的醋酸酯3、高温氢气5混合后被压力为3-5MPa温度为300-500°C的中压蒸汽气化并加热至230-290°C，如此循环，最后用气液分离器23分离掉极少尚未汽化的醋酸酯；在上述实施方案中，所述醋酸酯选自醋酸甲酯和醋酸乙酯中的一种或多种；优选地，所述醋酸酯为醋酸乙酯。在上述实施方案中，在所述步骤a)中，高温氢气5的温度为170-235°C，优选为200-230°C;在所述步骤c)中，通过控制汽化器的中压蒸汽量来控制进加氢反应器的原料气温度，所采用的气化器是能保证气液相充分接触并气相阻力小的气液传质设备；在所述步骤b)中，预热后的醋酸酯3的温度为190-250°C，优选地，温度为220_240°C ;在所述步骤d)中，原料气8的温度为230-290°C，优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由醋酸酯催化加氢连续制备乙醇的方法，所述方法包括以下步骤：i）将新鲜氢气（2）预热后得到温度为170?240℃的高温氢气（5）；ii）将醋酸酯（1）预热后得到温度为190?250℃的预热后的醋酸酯（3）；iii)将步骤i）得到的高温氢气（5）与步骤ii）得到的预热后的醋酸酯（3）混合后被压力为3?5MPa、温度为300?500℃的中压蒸汽气化并加热至230?290℃；iv）将所述步骤iii）得到的物质经分离得到温度为230?290℃的原料气（8）和未完全气化的醋酸酯（7），对所述原料气（8）进行加氢反应，得到温度为250?310℃的高温产品气（9）；将所述高温产品气（9）分别与醋酸酯（1）和新鲜氢气（2）换热，得到温度为60?90℃的冷却的产品气（11）；对所述冷却的产品气（11）再进行冷却得到温度为30?40℃的气液两相的产品气液（12）；对所述气液两相的产品气液（12）进行气液分离得到初产品（13）和循环气（14）；将所述循环气（14）经过变压吸附来脱除其中的有机成分，得到变压吸附的解析物（17）和变压吸附的产品气（15），所述变压吸附的产品气（15）经升压后得到循环氢气（16）并用作新鲜氢气（2）而返回系统反应；和v）将变压吸附的解析物（17）与初产品（13）一起进行分离，得到乙醇产品（18）和放空气（19）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李春启，刘学武，梅长松，余铭程，左玉帮，
申请(专利权)人：大唐国际化工技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：