用于分离具有低酸的乙醇的方法技术

用于操作蒸馏塔以将包含乙醇和乙酸的乙醇混合物进行分离的方法，其中回收的乙醇包含小于700wppm的乙酸。用于塔的操作条件可以取决于进料组成而变动。特别地，该方法提供了具有低浓度乙酸的乙醇的能量有效回收。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术总体上涉及用于生产乙醇的方法，特别涉及以能量有效方式从含乙酸的粗产物分离乙醇。专利技术背景用于工业用途的乙醇按照常规由石油化工原料例如油、天然气或煤生产，由原料中间体例如合成气生产，或者由淀粉质材料或纤维素材料例如玉米(corn)或甘蔗生产。用于由石油化工原料以及由纤维素材料生产乙醇的常规方法包括乙烯的酸催化水合、甲醇同系化、直接醇合成和费-托合成。石油化工原料价格的不稳定性促使按照常规生产的乙醇成本波动，在原料价格升高时使对乙醇生产的替代来源的需要比以往更大。淀粉质材料以及纤维素材料通过发酵转化为乙醇。然而，发酵通常用于适合于燃料或人类消费的乙醇的消费性生产。此外，淀粉质或纤维素材料的发酵与食品来源构成竞争并且对用于工业用途所可生产的乙醇的量施加了限制。通过链烷酸和/或其它含羰基化合物的还原生产乙醇得到广泛研究，在文献中提及了催化剂、载体和操作条件的各种组合。在链烷酸例如乙酸的还原期间，其它化合物随乙醇一起形成或者在副反应中形成。这些杂质限制了乙醇的生产和从这类反应混合物的回收。例如，在加氢期间，产生的酯与乙醇和/或水一起形成难以分离的共沸物。此外，当转化不完全时，未反应的酸保留在粗乙醇产物中，必须将其加以移除以回收乙醇。EP02060553描述了用于将烃转化为乙醇的方法，该方法包括将烃转化为醋酸(ethanoic acid)和将醋酸加氢得到醇。将来自加氢反应器的料流进行分离以获得乙醇产物与乙酸和乙酸乙酯料流，将所述乙酸和乙酸乙酯料流再循环到加氢反应器。仍需要改善用于从由链烷酸例如乙酸和/或其它含羰基化合物的还原获得的粗产物回收乙醇的方法。专利技术概述在第一实施方案中，本专利技术涉及用于生产乙醇的方法，该方法包括：在反应器中于催化剂存在下将包含链烷酸和/或其酯的进料流加氢以形成包含乙醇、水和乙酸的粗乙醇混合物；在以1:1.8-1.5:1的回流比操作的蒸馏塔中分离至少部分所述粗乙醇混合物，以产生包含来自该粗乙醇混合物的乙醇的至少90%和小于600wppm乙酸的馏出物、与包含乙酸的残余物，其中馏出物与进料流的比例小于0.5；和从该馏出物回收乙醇。在第二实施方案中，本专利技术涉及用于生产乙醇的方法，该方法包括：在反应器中于催化剂存在下将包含链烷酸和/或其酯的进料流加氢以形成包含乙醇、水和乙酸的粗乙醇混合物；在具有大于55级且以大于1.5:1的回流比操作的蒸馏塔中分离至少部分所述粗乙醇混合物，以产生包含来自该粗乙醇混合物的乙醇的至少90%和小于600wppm乙酸的馏出物、与包含乙酸的残余物，其中馏出物与进料流的比例小于0.5；和从该馏出物回收乙醇。在第三实施方案中，本专利技术涉及用于生产乙醇的方法，该方法包括：在反应器中于催化剂存在下将包含链烷酸和/或其酯的进料流加氢以形成包含乙醇、水和乙酸的粗乙醇混合物；在以1:10-1:1的回流比操作的蒸馏塔中分离至少部分所述粗乙醇混合物，以产生包含来自该粗乙醇混合物的乙醇的至少90%和小于700wppm乙酸的馏出物、与包含乙酸和大部分给进到该蒸馏塔的水的残余物，其中馏出物与进料流的比例为0.6-0.8；和从该馏出物回收乙醇。附图说明下面参考附图详细地描述本专利技术，其中相同的数字指示类似的部分。图1是根据本专利技术一个实施方案的具有4个塔的加氢工艺的示意图。图2是根据本专利技术一个实施方案的具有两个塔的另一个加氢工艺的示意图。专利技术详述引言本专利技术涉及用于通过从还包含乙酸的粗混合物分离乙醇来生产乙醇的方法。在一个实施方案中，可以通过在催化剂存在下将链烷酸例如乙酸加氢生产乙醇。回收的乙醇的pH是重要的并且酸性乙醇在许多乙醇应用中可能是不利的。因此，当由乙酸生产乙醇时，应将剩余的酸从乙醇有效地分离。本专利技术涉及从粗乙醇产物分离乙酸的蒸馏系统。除分离乙酸外，本专利技术还有利地提供用于操作该蒸馏系统的能量有效工艺。蒸馏系统是促进以逆流方式行进的相对相之间的传质的机制（mechanism）。该机制提供了包含挥发性较大组分的富含蒸气的塔顶馏出物，与包含挥发性较小组分的富含液体的残余物。该系统的功能通过塔、再沸器和冷凝器/料流分流器得以进行。该系统的控制可以根据去往塔的进料的组成和操作参数而改变。操作参数是指系统如何将进料分离成两个或更多个料流，例如将何种化合物分离成馏出物、侧线物（side）和/或残余物料流。操作条件、进料位置、级数（number of stages）、进料位置、馏出物与进料流的比例和/或回流比可改变乙醇回收中的能量效率。典型地，在蒸馏系统中，随着回流比提高，馏出物中乙酸的量降低。然而，提高回流比通常需要增加能量。而且，随着馏出物与进料流量比例提高，馏出物中乙酸的量以及能量需求均提高。然而，较低的馏出物与进料流的比例不可以提供充分的乙醇回收。降低进料位置也可以降低能量需求。此外，在蒸馏系统中，液体和蒸气料流的挥发性随级数提高并且温度随着级数降低。本专利技术的实施方案提供了用于分离塔的操作条件，所述塔出人意料且意想不到地产生具有低的酸浓度的高乙醇回收率。此外，本专利技术的实施方案有利地实现能量有效操作条件。在一方面，本专利技术的实施方案可以回收给进到第一蒸馏塔的乙醇的至少90%，例如至少95%或至少98%。视需要可以进一步使用额外的塔、膜、吸附单元、分子筛和它们的组合来纯化乙醇。本专利技术的实施方案在回收的乙醇中维持低的乙酸浓度。优选在一个蒸馏塔中实现将乙酸从回收的乙醇的初始移出。取决于塔操作参数，馏出物中乙酸的浓度可以小于700wppm，例如小于600wppm，或更优选小于400wppm。虽然通过本专利技术可以实现将乙酸从回收的乙醇基本完全分离，但是在回收的乙醇中可存在一些痕量的乙酸，例如大于10wppm乙酸或大于50wppm乙酸。在图1中所示的本专利技术的第一实施方案中，将来自乙酸转化率为40%-70%，例如50%-60%的反应器103的粗混合物或粗混合物的液体部分给进到蒸馏塔120中。蒸馏塔120在纯化系统中是第一塔并且还可以称作酸塔。塔120的操作参数使得将乙醇主要在馏出物料流122中分离出，将乙酸在残余物料流121中回收。馏出物与进料流量比例可以小于0.5，优选0.3-0.5，和最优选约0.4。该馏出物与进料流量比例范围提供了至少90%的充分的乙醇回收率。此外，乙酸浓度可以小...

【技术保护点】
一种用于生产乙醇的方法，该方法包括：在反应器中于催化剂存在下将包含链烷酸和/或其酯的进料流加氢以形成包含乙醇、水和乙酸的粗乙醇混合物；在以1:1.8‑1.5:1的回流比操作的蒸馏塔中分离至少部分所述粗乙醇混合物，以产生包含来自粗乙醇混合物的乙醇的至少90%和小于600wppm的乙酸的馏出物，和包含乙酸的残余物，其中馏出物与进料流的比例小于0.5；和从馏出物回收乙醇。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于生产乙醇的方法，该方法包括：
在反应器中于催化剂存在下将包含链烷酸和/或其酯的进料流加
氢以形成包含乙醇、水和乙酸的粗乙醇混合物；
在以1:1.8-1.5:1的回流比操作的蒸馏塔中分离至少部分所述粗乙
醇混合物，以产生包含来自粗乙醇混合物的乙醇的至少90%和小于
600wppm的乙酸的馏出物，和包含乙酸的残余物，其中馏出物与进
料流的比例小于0.5；和
从馏出物回收乙醇。
2.权利要求1的方法，其中乙酸的转化率为40%-70%。
3.权利要求1的方法，其中馏出物与进料流的比例为0.4-0.5。
4.权利要求1的方法，其中馏出物包含来自粗乙醇混合物的乙醇
的至少98%。
5.权利要求1的方法，其中蒸馏塔包含40-120级。
6.权利要求1的方法，其中当蒸馏塔包含小于60级时，将至少
部分粗乙醇混合物在下部中给进到该蒸馏塔。
7.权利要求1的方法，其中当蒸馏塔包含大于60级时，将至少
部分粗乙醇混合物在第30级下方给进到该蒸馏塔。
8.权利要求1的方法，该方法还包括在第二塔中将至少部分馏出
物分离以产生包含乙酸乙酯的第二馏出物以及包含乙醇和水的第二残
余物。
9.权利要求8的方法，该方法还包括在第三塔中将至少部分第二
残余物进行分离以产生包含乙醇的第三馏出物和包含水的第三残余物。
10.权利要求9的方法，其中将部分第三残余物返回到第二塔。
11.一种用于生产乙醇的方法，该方法包括：
在反应器中于催化剂存在下将包含链烷酸和/或其酯的进料流加
氢以形成包含乙醇、水和乙酸的粗乙醇混合物；
在...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·奥罗斯科，M·萨拉多，L·萨拉戈，R·J·瓦尼尔，T·黑尔，V·J·约翰斯顿，D·李，
申请(专利权)人：国际人造丝公司，
类型：发明
国别省市：美国;US