一种醋酸直接加氢制备乙醇的工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种醋酸直接加氢制备乙醇的工艺，包括，(1)将醋酸原料与氢气混合并气化得到原料混合气，去除原料混合气中的粉尘与液滴；(2)在加氢催化剂的作用下，使去除粉尘和液滴的原料混合气进行反应，控制反应温度为210‑290℃，反应压力为2.0‑5.0；(3)冷却所述步骤(2)的反应物，并分离得到粗乙醇和含氢气相。本发明专利技术的加氢催化剂包括碳酸钙和/或碳酸钡。提高了乙醇的选择性，减少了副产物丙酮、异丙醇、醋酸乙酯的量。

Process for preparing ethanol by direct hydrogenation of acetic acid

The invention discloses an acetic acid process, hydrogen preparation including ethanol, acetate (1) raw material mix with hydrogen and gasification raw material mixed gas, removal of raw materials in mixed gas dust and liquid droplet; (2) in the hydrogenation catalyst, the removal of dust and gas liquid mixture drop the control reaction, the reaction temperature is 210 290 C, reaction pressure of 2 5; (3) cooling the step (2) of the reactants, and separated by ethanol and hydrogen. The hydrogenation catalyst of the present invention comprises calcium carbonate and / or barium carbonate. The selectivity of ethanol was increased, and the amount of by-products acetone, isopropyl alcohol and ethyl acetate was reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种醋酸直接加氢制备乙醇的工艺
本专利技术属于化学合成
，具体涉及一种醋酸直接加氢制备乙醇的工艺。
技术介绍
乙醇是一种重要的化工、医药、能源和食品原料。乙醇常温为无色、易挥发、易燃的液体。乙醇可用来制取乙醛、乙醚、醋酸乙酯、乙胺、丙烯酸乙酯、环氧乙烷、医药、农药等原料，可掺入汽油和柴油中，可与水、醋酸、丙酮、苯、四氯化碳、氯仿、乙醚、乙二醇、甘油、硝基甲烷、吡啶和甲苯等溶剂混溶，还做消毒剂、饮料、稀释剂、环保涂料、农药、医药、橡胶、塑料、人造纤维、洗涤剂等几大方面。乙醇的工业生产方法主要有发酵法、乙烯水合法和醋酸加氢法。乙烯水合法是伴随着石油化工的兴起而发展的，包括间接水合法和直接水合法。近年来受乙烯生产成本的提高，在我国乙烯法基本处于停产状态。发酵法的主要原料是农作物(包括玉米、甘蔗、高粱、木薯、稻谷等)，通过利用农作物中的淀粉发酵获得乙醇。我国的主要的乙醇生产企业使用的原料为玉米、小麦和木薯(主要依靠进口)。事实上近年粮食成本大幅上涨，同时乙醇也存在与人争粮的问题。为解决上述问题，近年来一直研究使用醋酸作为原料生产乙醇的工艺。其一是醋酸经酯化生成醋酸酯，然后醋酸酯加氢生成乙醇，再进行精制生产乙醇产品；二是醋酸直接加氢生成乙醇，再经精制过程生产乙醇产品。酯化法相对能耗和物耗较高，因此目前多倾向采用醋酸直接加氢法生产乙醇，但是由于醋酸的腐蚀性特征，不锈钢设备在醋酸汽化过程中会被腐蚀形成铁、铬、钼等金属或者金属氧化物，从而在汽化后形成粉尘，长期的周期运转造成反应器压力持续增加，也会造成催化剂的污垢失活；另外液滴醋酸对催化剂具有极强的破坏性，申请人发现在汽化过程中，即使保持30℃以上的过热，仍然存在以微小液滴形式存在的液体醋酸，使得氢气和醋酸混合气相中实质存在一定的液体醋酸，导致催化剂寿命缩短。此外，在醋酸直接加氢反应中副反应较多，气相产物如甲烷、乙烷、一氧化碳是最不愿意得到的副产物，而乙醛、乙醚、醋酸乙酯和丙酮也是尽量减少的副产物，因此提高催化剂的选择性对于装置整体能耗、物耗和装置投资都是具有决定性意义的。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于提高现有技术中醋酸直接加氢反应的选择性及催化剂的稳定性，从而提出一种既能够满足加氢生产乙醇需求，又使装置投资、能耗大幅降低的醋酸直接加氢制备乙醇的工艺。为此，本申请采取的技术方案为，一种醋酸直接加氢制备乙醇的工艺，包括，(1)将醋酸原料与氢气混合并气化得到原料混合气，去除原料混合气中的粉尘与液滴，其中所述醋酸原料与氢气的摩尔比为1：(20-45)；(2)在加氢催化剂的作用下，使去除粉尘和液滴的原料混合气进行反应，控制反应温度为210-290℃，反应压力为2.0-5.0；(3)冷却所述步骤(2)的反应物，并分离得到粗乙醇和含氢气相。优选地，上述醋酸直接加氢制备乙醇的工艺中，所述含氢气相经压缩作为冷却所述步骤(2)的反应物的冷却介质。优选地，上述醋酸直接加氢制备乙醇的工艺中，所述步骤(2)中，加氢催化剂包括金属碳酸盐。优选地，上述醋酸直接加氢制备乙醇的工艺中，所述金属碳酸盐为碳酸钙和/或碳酸钡。优选地，上述醋酸直接加氢制备乙醇的工艺中，所述金属碳酸盐的晶粒尺寸为2-20nm。优选地，上述醋酸直接加氢制备乙醇的工艺中，所述金属碳酸盐的质量占所述醋酸加氢催化剂总质量的0.5-8％。优选地，上述醋酸直接加氢制备乙醇的工艺中，所述加氢催化剂的通式为ABC@S，其中A为钴和/或铜的氧化物，B为锡、钨、钼和铁的氧化物中的一种或几种，C为金属碳酸盐，S为载体选自氧化硅、氧化锆或活性炭。优选地，上述醋酸直接加氢制备乙醇的工艺中，，所述A、B、C的摩尔比为1：(0.5-1.1)：(0.05-0.2)。优选地，上述醋酸直接加氢制备乙醇的工艺中，所述加氢催化剂的制备方法，至少包括在二氧化碳分压大于80kpa、温度为20-100℃的环境中，碳化12-48h的步骤。优选地，上述醋酸直接加氢制备乙醇的工艺中，所述步骤(2)中的反应在加氢反应器中进行，所述加氢反应器包括等温反应区和绝热反应区。优选地，上述醋酸直接加氢制备乙醇的工艺中，所述步骤(2)中的反应在加氢反应器中进行，所述加氢反应器选自绝热、列管式、带冷激的绝热床、列管-绝热床组合式反应器中的一种。优选地，上述醋酸直接加氢制备乙醇的工艺中，所述加氢反应器至少包括两个绝热反应区。优选地，上述醋酸直接加氢制备乙醇的工艺中，所述步骤(1)中，去除原料混合气中的粉尘与液滴的反应在重质分离器中进行，所述重质分离器包括壳体、设置于壳体内的过滤板以及进气扰动管路，所述进气扰动管路出气端位于进气端的下方。在本专利技术的醋酸直接加氢制备乙醇的工艺中，醋酸原料与氢气的混合与气化属于常规工艺，为了减少醋酸液滴腐蚀设备产生的金属或金属氧化物的粉尘及气化不完全产生的微小液滴，在原料混合器进入加氢反应器之前进行除粉尘除液滴的处理，该处理过程可以采用一般的除尘器进行处理，但去除率较低，优选采用本申请的重质分离器，如图2所示，该重质分离器包括壳体1，所述壳体1的内部分为杂质分离区13和位于杂质分离区13下部的杂质排出区14，杂质分离区13的上部和下部分别设置有出气口11和进气口12，杂质排出区14的下部设置杂质排出口15。杂质分离区13内设置若干沿壳体轴向交错设置第一过滤板2，在所述杂质分离区13内所述第一过滤板2的上方依次设置第二过滤板3和出气口11，其下方设置进气口12，进气口12连接进气扰动管路5，进气扰动管路的出气端位于所述进气端的下方。其中，所述第一过滤板的始端与所述壳体1的内壁面连接，并沿所述壳体1的径向延伸，第二过滤板3外周壁与壳体的内周壁连接，所述第一过滤板2、所述第二过滤板3上设置有通孔，所述第一过滤板2的长度不小于所述杂质分离区的半径。优选的，上述的第一过滤板2、所述第二过滤板3为具有支撑的金属丝网，所述金属丝网的目数不小于100目，其孔隙率为60％，所述进气扰动管路5的中心线为曲线。在本专利技术的醋酸直接加氢制备乙醇的工艺中，加氢催化剂可以采用常规的催化剂进行催化反应，但常规的催化剂水热稳定性差，且乙醇的选择性较低，主要表现为副反应中丙酮、异丙醇、醋酸乙酯的量较多，且催化剂使用寿命短，为此，本申请人采用了特定的加氢催化剂进行加氢反应，该催化剂采用碱金属碳酸盐和/或碱土金属碳酸盐调节降低催化剂的酸量而不增加表面碱性，提高了乙醇的选择性，减少了副产物丙酮、异丙醇、醋酸乙酯的量。同时，本专利技术所使用的醋酸加氢催化剂对水并不敏感，可使用不脱除水分的粗醋酸原料直接加氢。本专利技术的加氢催化剂通式为ABC@S；A和B为所述活性组分，C为所述调节组分，S为所述载体；其中，所述活性组分A选自钴和/或铜的氧化物；所述活性组分B选自锡、钨、钼和铁的氧化物中的一种或几种；所述调节组分为碱金属和/或碱土金属碳酸盐中的一种或几种，所述载体S选自氧化硅、氧化锆或活性炭。优选地，所述调节组分为碳酸钙和/或碳酸钡，其晶粒尺寸为2-20nm。优选地，所述活性组分A、所述活性组分B与所述调节组分C的摩尔比为：1：(0.5-1.1)：(0.05-0.2)，优选地，所述调节组分占所述醋酸加氢催化剂总质量的0.5-8wt％。本申请加氢催化剂的制备方法可以采用浸渍法、沉淀法等现有的催本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种醋酸直接加氢制备乙醇的工艺，包括，(1)将醋酸原料与氢气混合并气化得到原料混合气，去除原料混合气中的粉尘与液滴，其中所述醋酸原料与氢气的摩尔比为1：(20‑45)；(2)在加氢催化剂的作用下，使去除粉尘和液滴的原料混合气进行反应，控制反应温度为210‑290℃，反应压力为2.0‑5.0；(3)冷却所述步骤(2)的反应物，并分离得到粗乙醇和含氢气相。

【技术特征摘要】
1.一种醋酸直接加氢制备乙醇的工艺，包括，(1)将醋酸原料与氢气混合并气化得到原料混合气，去除原料混合气中的粉尘与液滴，其中所述醋酸原料与氢气的摩尔比为1：(20-45)；(2)在加氢催化剂的作用下，使去除粉尘和液滴的原料混合气进行反应，控制反应温度为210-290℃，反应压力为2.0-5.0；(3)冷却所述步骤(2)的反应物，并分离得到粗乙醇和含氢气相。2.根据权利要求1所述的醋酸直接加氢制备乙醇的工艺，其特征在于，所述含氢气相经压缩作为冷却所述步骤(2)的反应物的冷却介质。3.根据权利要求1-2任一所述的醋酸直接加氢制备乙醇的工艺，其特征在于，所述步骤(2)中，加氢催化剂包括金属碳酸盐。4.根据权利要求3所述的醋酸直接加氢制备乙醇的工艺，其特征在于，所述金属碳酸盐为碳酸钙和/或碳酸钡。5.根据权利要求3或4所述的醋酸直接加氢制备乙醇的工艺，其特征在于，所述金属碳酸盐的晶粒尺寸为2-20nm。6.根据权利要求3-5任一所述的醋酸直接加氢制备乙醇的工艺，其特征在于，所述金属碳酸盐的质量占所述醋酸加氢催化剂总质量的0.5-8％。7.根据权利要求3-6任一所述的醋酸直接加氢制备乙醇的工艺，其特征在于，所述加氢催化剂的...

【专利技术属性】
技术研发人员：周春平，黄龙，易金华，张旭，李松，
申请(专利权)人：武汉金中石化工程有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42