回收含水乙酸加氢产生的乙醇的方法技术

从粗乙醇产物纯化和/或回收乙醇，所述粗乙醇产物由来自含水进料流的乙酸加氢获得。水的存在没有显著影响酸转化率或乙醇选择性。此外水的加入使乙醇回收得到改善。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及回收乙醇的方法，特别涉及从含水乙酸进料流的乙酸的加氢回收乙醇的方法。
技术介绍
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)或甘鹿生产。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，其它化合物通常随乙醇一起生成或者以副反应生成。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。这些杂质可限制乙醇的生产并且会需要昂贵且复杂的系列纯化(purification trains)以将杂质从乙醇中分离出。此外，乙酸的加氢通常获得乙醇和水以及少量副反应产生的杂质和/或副产物。在最大理论转化率和选择性下，粗乙醇产物大约可包含72wt. %乙醇和28wt. %水。为形成纯化的乙醇，必须从粗乙醇组合物移除许多同时产生的水。此外，当转化不完全时，未反应的酸会保留在粗乙醇产物中。通常期望从粗乙醇产物除去这种残余乙酸以获得纯化的乙醇。EP02060553描述了将乙酸加氢制乙醇和通过共同给进水来减少乙酸乙酯(ethylethanoate)的比例的方法。仍需要提高从使链烷酸例如乙酸和/或其它含羰基化合物还原获得的粗产物回收乙醇的回收率。专利技术概述在第一实施方案中，本专利技术涉及生产乙醇的方法，该方法包括以下步骤将乙酸和水引入蒸发器以形成包含O. OOlwt. %-25wt. %水的蒸气进料流,在反应器中将来自该蒸气进料流的乙酸加氢以形成包含乙醇和水的粗乙醇产物，以及从该粗乙醇产物回收乙醇。在第二实施方案中，本专利技术涉及生产乙醇的方法，该方法包括以下步骤在反应器中将来自乙酸进料流的乙酸加氢以形成包含乙醇和水的粗乙醇产物，在塔中将至少部分粗乙醇产物分离成包含乙醇、水和乙酸乙酯的馏出物，与包含乙酸和水的残余物，其中所述残余物中的水与所述馏出物中的水的重量比大于2:1，以及从所述馏出物回收乙醇。在第三实施方案中，本专利技术涉及生产乙醇的方法，该方法包括以下步骤在反应器中将来自乙酸进料流的乙酸加氢以形成包含乙醇和水的粗乙醇产物，将该粗乙醇产物进行分离以得到乙醇产物流和水流，以及将至少部分水流返回到反应器中。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I是根据本专利技术一个实施方案的加氢系统的示意图。图2是本专利技术示例性方法的转化率和选择性结果的图。 专利技术详述介绍本专利技术涉及回收在催化剂存在下将来自乙酸进料流的乙酸加氢生产的乙醇的方法。特别地，所述乙酸进料流包含乙酸和水。将乙酸进行加氢产生包含通常为等摩尔比的乙醇和水的粗乙醇产物。乙酸进料流中包括水可预期对乙醇生产有害，这是因为水是反应副产物并且在加氢期间不被转化。然而，现在出人意料且意想不到地发现，将乙酸和水组合给进到加氢反应器基本上不影响乙酸向乙醇的转化并且有利地提高从所得粗乙醇产物回收乙醇的效率。在一个实施方案中，将水与乙酸组合给进到加氢反应器可以更有效地分离乙醇从而需要较少能量。在一个实施方案中，乙酸进料流包含至多25wt.%的量的水，例如至多20wt.%水，或至多IOwt. %水。就范围而言，乙酸进料流可以包含O. OOlwt. %-25wt. %,例如2wt. %-20wt. %、0· 5-15wt. %或4 1:· %-10wt. %的水。乙酸进料流的其余部分优选包含乙酸和氢气，氢气与乙酸的摩尔比为约100:1-1:100，例如50:1-1:50、20:1-1:2或12:1-1:1。最优选地，氢气与乙酸的摩尔比大于2:1，例如大于4:1或大于8:1。在一些实施方案中，乙酸进料流还可以包含其它羧酸和酸酐，以及任选的乙醛和/或丙酮。在本专利技术的方法中也可以将这些其它化合物加氢。乙酸进料流中水的存在可以有利地允许使用除冰乙酸外不同等级的乙酸作为原料。此外，乙酸进料流可以从羰基化设备取得，所述羰基化设备不需要将乙酸干燥以除去水，或者使用允许一些水保留在乙酸进料流中的较小或较低能量干燥塔。在一些实施方案中，可以将水与冰乙酸合并以形成乙酸进料流。任选地，可以将冰乙酸与稀乙酸即醋(其可以由发酵产生)混合。水可以得自外部来源或者得自从粗乙醇产物分离出的料流。优选的是，部分水可以得自从粗乙醇产物分离出的料流。出人意料和意想不到地，水以小于25wt. %的量存在不明显降低乙酸转化率或乙醇选择性。就本专利技术而言，术语“转化率”是指进料中转化为除乙酸外的化合物的乙酸的量。转化率按基于进料中乙酸的摩尔百分数表示。选择性按基于转化的乙酸的摩尔百分数表示。应理解由乙酸转化的每种化合物具有独立的选择性并且该选择性不依赖于转化率。虽然转化率和乙醇选择性可随反应条件和催化剂而变化，但是水的存在不导致乙酸转化率或乙醇选择性的显著改变。在乙醇回收中，可预期粗乙醇产物包含比将冰乙酸加氢产生的水更多的水。当将水从粗乙醇产物分离并与未反应的酸一起再循环回时，由于封闭的环路水可以发生积累。出于说明目的，粗乙醇产物优选包含5-70wt. %乙醇，例如30-70wt. %乙醇或45-70wt. %乙醇，和5-60wt. %水，例如15-60wt. %水或20-60wt. %水。取决于水的再循环，粗乙醇产物中较高量的水是有可能的。有利地，在粗乙醇产物中初始具有较多的水可以降低在初始蒸馏塔中回收乙醇的同时高于水发生沸腾的需要。通常，来自初始蒸馏塔的馏出物中水的量可以较接近于形成乙醇/水共沸物的水的共沸量，优选小于20wt. %或小于12wt. %。乙醇从馏出物中进一步分离还可以由于减少的水量而得到改善。在一个实施方案中，残余物中的水与馏出物中的水的重量比大于2:1，例如大于4:1或大于6:1。在一些实施方案中，特别在较高的转化率下，来自第一蒸馏塔的残余物料流可以具有较少量，例如小于IOwt. %或小于5wt. %的乙酸，这允许在弱酸回收系统中处理残余物料流或者将其送到反应性蒸馏塔以将酸转变为酯。乙酸的加氢本专利技术的方法可用于任何生产乙醇的加氢工艺。下文进一步描述了可用于乙酸加氢的材料、催化剂、反应条件和分离方法。 有关本专利技术方法所使用的原料、乙酸和氢气可以衍生自任何合适的来源，包括天然气、石油、煤、生物质等。作为实例，可以通过甲醇羰基化、乙醛氧化、乙烯氧化、氧化发酵和厌氧发酵生产乙酸。适合于乙酸生产的甲醇羰基化方法描述于美国专利No. 7，208，624、7，115，772,7,005，541,6,657，078,6,627，770,6, 143，930,5,599，976,5, 144，068、5，026，908、5，001，259和4，994，608中，它们的整个公开内容通过引用并入。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·耶夫蒂奇，V·J·约翰斯顿，T·潘，R·J·沃纳，H·魏纳，J·T·查普曼，
申请(专利权)人：国际人造丝公司，
类型：
国别省市：