从乙醇混合物移出水的方法技术

本发明专利技术涉及从醇混合物例如从通过乙酸加氢得到的乙醇混合物移出水以生产乙醇的方法。使用吸附单元、膜、提取塔式蒸馏装置或它们的组合从第一塔的馏出物移出水。

【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醇的方法，特别是从包含乙醇、水和乙酸乙酯的乙醇混合物移出水的方法。
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，未反应的乙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。仍需要改善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方法。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；在第一蒸馏塔中将部分所述粗乙醇产物进行分离以获得包含乙酸的第一残余物与包含乙醇、乙酸乙酯和水的第一馏出物；从部分第一馏出物移出水以获得包含小于lOwt.%水的乙醇混合物料流；以及从所述乙醇混合物料流回收乙醇。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；在第一蒸馏塔中将部分所述粗乙醇产物进行分离以获得包含乙酸的第一残余物与包含乙醇、乙酸乙酯和水的第一馏出物；从第一馏出物移出水以获得乙醇混合物料流；以及在第二蒸馏塔中将至少部分所述乙醇混合物料流进行分离以获得包含乙醇的第二残余物与包含乙酸乙酯的第二馏出物。在第三实施方案中，本专利技术涉及回收乙醇的方法，该方法包括提供包含乙醇、乙酸、乙酸乙酯和水的粗乙醇产物；在第一蒸馏塔中将部分所述粗乙醇产物进行分离以获得包含乙酸的主要部分的第一残余物与包含乙醇和乙酸乙酯中每种的主要部分的第一馏出物；从第一馏出物移出水以获得包含小于IOwt. %水的乙醇混合物料流；以及从所述乙醇混合物料流回收乙醇。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同的部分。图1是根据本专利技术一个实施方案的具有用于从第一馏出物移出水的水分离器的乙醇生产系统的示意图。图2是根据本专利技术一个实施方案的具有用于从第一馏出物移出水的膜的乙醇生产系统的不意图。图3是根据本专利技术一个实施方案的用于从第一馏出物移出水的水分离器的旁路管线的示意图。专利技术详述本专利技术涉及回收在催化剂存在下将乙酸加氢生产的乙醇的方法。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。反应混合物中这些化合物中一些的浓度很大程度上是催化剂组成和工艺条件的影响因素(factor)。然而，反应混合物中的水浓度不受这些影响因素支配，这是因为在加氢反应中水随乙醇以约1:1摩尔比共同产生。因此,生产额外的 乙醇还导致产生额外的水。在本专利技术的一个实施方案中，该方法涉及将粗乙醇产物引入到初始分离塔(第一塔)中，该塔将粗乙醇产物分离成包含乙醇、乙酸乙酯和水的馏出物，与包含水和未反应乙酸的残余物。随后将水从馏出物移出以形成优选包含小于IOwt. %的水、小于6wt. %的水或小于4wt. %的水的乙醇混合物料流。就范围而言，乙醇混合物料流包含0. OOl-1Owt. %的水，例如0. 01-6wt. %的水或0. l-4wt. %的水。然后从乙醇混合物料流回收产品乙醇。现已发现，移出初始塔的馏出物中的水可以提高回收乙醇的总分离效率。水和乙醇形成在蒸馏塔中难以分离的共沸物。乙醇-水共沸物将蒸馏塔中的可回收乙醇限制于包含约92-96wt. %乙醇的乙醇产物。无论是否存在其它化合物，在蒸馏塔中接近(approach)该共沸物所需的能量是显著的。本专利技术涉及在初始塔中使用比本来接近该共沸物所需能量要少的能量，从而产生在馏出物中被载带到塔顶的水。然后使用水分离器将水从馏出物移出，这有利地需要比在蒸馏塔中接近水/乙醇共沸物所需能量要少的能量。因此，本专利技术提供了将粗乙醇产物脱水并因此将随乙醇共同产生的水移出的低能量方法。馏出物中水的浓度可以取决于乙酸转化率而变动。在一个实施方案中，馏出物包含的水的量比乙醇/水共沸物中水的量大，例如大4wt. %、大5wt. %或大7wt. %的量。就范围而言，馏出物任选包含4wt. %-38wt. %，例如7wt. %-32wt. %或7wt. %-25wt. %的量的水。因为馏出物中的水浓度通常大于工业级或燃料级乙醇应用可接受的水量，在本专利技术的一个实施方案中，该方法涉及从馏出物移出大部分水以产生乙醇混合物。优选地，在分离出任何明显量的有机物质、乙酸乙酯或乙醛之前将水移出。在一个实施方案中，在将馏出物冷凝之前将水移出。例如，可以将处于蒸气相的馏出物给进到包含分子筛或膜的吸附单元。在一些实施方案中，可以将馏出物冷凝为液体并给进到膜中。向馏出物提供用于水的蒸发热以让水渗透通过膜。在优选实施方案中，基于馏出物中水的总量，移出馏出物中至少50%的水，例如至少60%的水或至少75%的水。在更优选的实施方案中，可以从馏出物移出90-99%的水。因此，所产生的乙醇混合物可以包含0. Ol-1Owt. %例如0. 5-6wt. %或0. 5-4wt. %的仅较少量的水。在一个实施方案中，乙醇混合物包含的水浓度小于乙醇/水共沸物中水的量。为了获得比乙醇/水共沸物中水的量低的水浓度，需要大量的能量。因此，本专利技术在不需要大量能量的情况下有利地从第一馏出物移出水以获得乙醇混合物。而且，因为乙醇混合物包含较少的水，还降低了在产物分离的较后阶段中移出水的需要。在示例性实施方案中，根据本专利技术的方法中初始塔的能量需求可以小于5.5MMBtu/吨精制乙醇，例如小于4. 5MMBtu/吨精制乙醇或小于3. 5MMBtu/吨精制乙醇。在一些实施方案中，该方法可以按较高能量需求进行操作，条件是总能量需求小于从馏出物中的粗乙醇产物移出大部分水，例如大于65%的在粗乙醇产物中的水所需的能量。可以将从馏出物移出的水返回到初始塔并最终通过残余物从该初始塔移出。在一个实施方案中，可以将所移出的水的一部分冷凝并在粗乙醇产物的进料位置下方例如接近初始塔的底部返回到初始塔。取决于水移出技术，所移出的水中可存在一些乙醇和乙酸乙酯，因此可期望通过将所移出的水的至少一部分返回到初始塔来回收这些化合物。将所移出的水返回到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.04.26 US 13/094,6571.一种生产乙醇的方法，该方法包括 在反应器中于催化剂存在下将乙酸加氢形成粗乙醇产物； 在第一蒸馏塔中将至少部分所述粗乙醇产物进行分离以获得包含乙酸的第一残余物与包含乙醇、乙酸乙酯和水的第一馏出物； 从至少部分第一馏出物移出水以获得包含小于IOwt. %水的乙醇混合物料流；以及 从所述乙醇混合物料流回收乙醇。2.权利要求1的方法，其中使用吸附单元、膜、提取塔式蒸馏装置、分子筛或它们的组合从第一懼出物移出水。3.权利要求2的方法，其中所述吸附单元是变压吸附单元或变温吸附单元。4.权利要求2的方法，其中所述吸附单元包括分子筛。5.权利要求1的方法,其中所述乙醇混合物料流包含小于6wt.%的水。6.权利要求1的方法,其中所述乙醇混合物料流包含小于4wt.%的水。7.权利要求1的方法，其中所述第一馏出物在移出水之前没有进行冷凝。8.权利要求1的方法，其还包括将至少部分第一馏出物进行冷凝和将第一馏出物的冷凝部分进行脱水。9.权利要求1的方法，其中将从第一馏出物移出的水的至少一部分返回到第一塔。10.权利要求1的方法，其中乙醇混合物料流包含20-95wt.%的量的乙醇，0. 01-7wt. %的量的水，0. 01-60wt. %的量的乙酸乙酯和0. Ol-1Owt. %的量的乙醛。11.权利要求1的方法，其中所述第一残余物还包含水。12.权利要求11的方法，其还包括从第一残余物回收乙酸和将所回收的乙酸的至少一部分返回到反应器。13.权利要求1的方法，该方法还包括 将第一馏出物分流成主料流和旁路料流； 从所述主料流的...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·李，A·奥罗斯科，N·波维尔，M·萨拉多，L·萨拉戈，R·J·沃纳，T·霍顿，R·耶夫蒂奇，V·J·约翰斯顿，
申请(专利权)人：国际人造丝公司，
类型：
国别省市：