乙醇分离工艺的弱酸回收系统技术方案

从由乙酸加氢获得的粗乙醇产物回收乙醇和从弱酸料流回收未反应乙酸。未反应乙酸可以作为干燥乙酸组合物回收并且可以直接或间接给进到加氢反应器。

【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生产乙醇的方法和系统，特别是回收乙醇生产系统中未反应乙酸的方法和系统。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燃料或消费用乙醇的消费性生产。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生成或者以副反应生成。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料流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。因此，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在反应器中于催化剂存在下将乙酸加氢形成包含乙醇、水和乙酸的粗乙醇产物，在第一塔中将至少部分所述粗乙醇产物分离成包含乙醇的第一馏出物，与包含水和未反应乙酸的第一残余物，在分离器塔(separator column)中将至少部分第一残余物分离成包含水的所分离的懼出物，与包含乙酸的所分离的残余物，以及使至少部分所分离的残余物返回到所述反应器。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提供包含乙醇、乙酸、水和乙酸乙酯的粗乙醇产物，在第一塔中将至少部分所述粗乙醇产物分离成包含乙醇的第一馏出物，与包含水和乙酸的第一残余物，在分离器塔中将至少部分第一残余物分离成包含水的所分离的馏出物，与包含乙酸的所分离的残余物，以及将至少部分所分离的残余物导向乙醇合成反应器。在其它实施方案中，可以将部分所分离的残余物(其包含乙酸)导向乙酸乙烯酯生产工艺、乙酸酐生产工艺，或者作为产品单独地销售。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于催化剂存在下将乙酸加氢形成粗乙醇产物，在第一塔中将至少部分所述粗乙醇产物分离成包含乙醇、乙酸乙酯和小于IOwt. %水的第一馏出物，与包含乙酸和水的第一残余物，以及在第二塔中将至少部分第一馏出物分离成包含乙酸乙酯的第二馏出物与包含乙醇的第二残余物。附图说明由下面结合附图对本专利技术各个实施方案的详细描述可更全面地理解本专利技术，其中相同的数字指示相似的部分。图1是根据本专利技术一个实施方案的乙醇生产系统和弱酸回收系统的示意图。图2是根据本专利技术一个实施方案的乙醇生产系统和具有提取器的弱酸回收系统的示意图。图3是根据本专利技术一个实施方案的具有水分离器的乙醇生产系统和具有提取器的弱酸回收系统的示意图。专利技术详述引言本专利技术总体上涉及纯化粗乙醇产物和从弱酸料流回收未反应乙酸的乙醇生产方法和系统。所述弱酸料流包含乙酸和水并且可以获得自一个或多个用于处理粗乙醇产物的蒸馏塔。本专利技术的方法可适用于各种乙醇生产系统并且可以有利地用于按工业规模回收和/或纯化乙醇的应用。例如，本专利技术的多个方面涉及回收和/或纯化由包括在催化剂存在下将乙酸加氢的工艺生产的乙醇的方法。加氢反应产生包含乙醇、水、乙酸乙酯、未反应的乙酸和其它杂质的粗乙醇产物。为了改善操作效率，本专利技术的方法涉及将所述粗乙醇产物分离成弱酸料流和乙醇产物流。有利地，该分离方法致使从粗乙醇产物回收乙醇的能量需求降低。在回收乙醇中，本专利技术的方法使用一个或多个蒸馏塔。将未反应乙酸从初始(第一)塔中的粗乙醇产物移出以减少可消耗所需乙醇产物的酯化作用。在优选实施方案中，弱酸料流例如残余物包含来自粗乙醇产物的大部分水和未反应的乙酸。优选地，将给进到所述塔的粗乙醇产物中主要部分的水作为弱酸料流移出。所移出的水的百分数可以根据乙酸转化率和选择性而变化，并且例如，弱酸料流可以包含至多约90%，更优选至多约75%的来自粗乙醇产物的水。在一个实施方案中，弱酸料流可以包含50%-90%，更优选55%-88%或63%-85%的来自粗乙醇产物的水。在一些实施方案中，对于较低的乙酸转化率和/或选择性，在弱酸料流中取出的大部分水可以为30%-95%，例如40%-70%。所移出的水的百分数可以变化，条件是馏出物中的水浓度大于用于馏出物共沸的水的量。弱酸料流可以包含至少85%，例如至少90%，更优选至少约100%的来自粗乙醇产物的乙酸。就范围而言，弱酸料流优选包含85%-100%，更优选90%-100%的来自粗乙醇产物的未反应的乙酸。在一个实施方案中，在弱酸料流中回收基本上所有未反应的乙酸。通过从粗乙醇产物移出基本上所有未反应的乙酸，该工艺，在一些方面，不需要乙酸与乙醇的进一步分离。在该方面，乙醇产物可以含有一些乙酸，例如痕量乙酸。在一个实施方案中，通过从初始塔中的粗乙醇产物移出弱酸料流(其具有相对大部分的水)，该方法有利地降低其它另外的除水步骤所需的能量，这是因为在初始塔的含乙醇馏出物中将包含较少的水。然而，例如，如果需要无水乙醇产物，在本专利技术的方法中可以使用另外的除水步骤。最终乙醇产物中水的量可以根据应用而变动，但是通常有利地是具有从乙醇移出水的有效且花费较小的方法。本专利技术方法从弱酸料流回收乙酸。优选地，将回收的乙酸返回到反应器以提高乙醇产率。可以将来自弱酸料流的水从系统清洗出。乙酸的加氢 将乙酸加氢形成乙醇和水可以由如下反应表示CH3C00H+2H2 — CH3CH20H+H20基于乙酸加氢反应的化学计量，当将乙酸加氢形成乙醇时，所得粗乙醇产物典型地包含约1:1摩尔比的水和乙醇。然而，因为该反应的转化率小于100%，所以所述粗乙醇产物还典型地包含一些残留的乙酸。在本专利技术的一个实施方案中，所述方法有利地在单一蒸馏塔中将弱酸料流中的乙酸和水进行分离。优选地，该蒸馏塔基底的温度低于将乙酸分离所需的温度。可以将弱酸料流返回到反应器，但是优选在将乙酸返回到反应器之前从弱酸料流移出至少部分的水。将水从任何去往反应器的返回料流移出维持了有效反应条件并且减少了不必要的水处理。合适的加氢催化剂包括任选在催化剂载体上包含第一金属并任选包含第二金属、第三金属或另外金属中的一种或多种的催化剂。第一与可选的第二和第三金属可以选自IB、IIB、IIIB、IVB、VB、VIB、VIIB、VIII族过渡金属，镧系金属，锕系金属或者选自IIIA、IVA、VA和VIA族中任意族的金属。就一些示例性催化剂组合物而言的优选金属组合包括钼/锡、钼/钌、钼/铼、钮/钌、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】2010.07.09 US 61/363,109;2011.04.26 US 13/094,7221.一种生产乙醇的方法，该方法包括以下步骤 在反应器中于催化剂存在下将乙酸加氢形成包含乙醇、水和未反应乙酸的粗乙醇产物； 在第一塔中将至少部分所述粗乙醇产物分离成包含乙醇的第一馏出物，与包含水和乙酸的第一残余物； 在分离器塔中将至少部分第一残余物分离成包含水的所分离的馏出物，与包含乙酸的所分离的残余物；以及 使至少部分所分离的残余物返回到所述反应器。2.权利要求1的方法，其中所分离的残余物比第一残余物具有更大浓度的乙酸。3.权利要求1的方法，其中所分离的残余物包含大于97wt.%的量的乙酸。4.权利要求1的方法,其中第一残余物包含5-100wt.%的量的乙酸。5.权利要求1的方法,其中第一残余物包含小于95wt.%的量的水。6.权利要求1的方法，其中第一馏出物包含水、乙醇和/或乙酸乙酯的一种或多种二元和/或三元共沸物。7.权利要求1的方法,其中第一馏出物包含小于IOwt.%的量的水。8.权利要求1的方法，该方法还包括以下步骤 在第二塔中将至少部分第一馏出物分离成包含乙酸乙酯的第二馏出物与包含乙醇的第二残余物。9.权利要求8的方法，其中所述第二残余物包含75wt.%-96wt. %的量的乙醇。10.权利要求1的方法，其中所述分离器塔包含共沸酸-水分离器塔。11.权利要求10的方法，该方法还包括以下步骤 向所述共沸酸-水分离器塔加入一种或多种化合物以与水形成共沸物，所述一种或多种化合物选自乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、乙酸丁酯、乙酸乙烯酯、二异丙基醚、二硫化碳、四氢呋喃、异丙醇、乙醇和C3-C12链烷烃。12.权利要求1的方法，该方法还包括以下步骤使用共沸化合物将至少部分第一残余物进行提取以获得包含至少IOwt. %乙酸的提取物；和将至少部分提取物引入到分离器塔。13.权利要求1的方法，其中所述乙酸由甲醇和一氧化碳形成，其中甲醇、一氧化碳和用于加氢步骤的氢气各自衍生自合成气，并且其中所述合成气衍生自选自天然气、油、石油、煤、生物质和...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·J·沃纳，T·黑尔，R·沃尔拉布，V·J·约翰斯顿，D·李，A·奥罗斯科，L·萨拉戈，
申请(专利权)人：国际人造丝公司，
类型：
国别省市：