乙醇分離工藝的弱酸回收系統技術方案

從由乙酸加氫獲得的粗乙醇產物回收乙醇和從弱酸料流回收未反應乙酸。未反應乙酸可以作為干燥乙酸組合物回收并且可以直接或間接給進到加氫反應器。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術總體上涉及生產乙醇的方法和系統，特別是回收乙醇生產系統中未反應乙酸的方法和系統。專利技術背景 用于工業用途的乙醇按照常規由石油化工原料例如油、天然氣或煤生產，由原料中間體例如合成氣生產，或者由淀粉質材料或纖維素材料例如玉米(corn)或甘鹿生產。由石油化工原料以及由纖維素材料生產乙醇的常規方法包括乙烯的酸催化水合、甲醇同系化、直接醇合成和費-托合成。石油化工原料價格的不穩定性促使按照常規生產的乙醇成本波動，在原料價格升高時使對乙醇生產的替代來源的需要比以往更大。淀粉質材料以及纖維素材料通過發酵轉化為乙醇。然而，發酵通常用于適合于燃料或人類消費的燃料或消費用乙醇的消費性生產。此外，淀粉質或纖維素材料的發酵與食品來源構成競爭并且對用于工業用途所可生產的乙醇的量施加了限制。通過鏈烷酸和/或其它含羰基化合物的還原生產乙醇得到廣泛研究，在文獻中提及了催化劑、載體和操作條件的各種組合。在鏈烷酸例如乙酸的還原期間，其它化合物隨乙醇一起生成或者以副反應生成。這些雜質限制了乙醇的生產和從這類反應混合物的回收。例如，在加氫期間，產生的酯與乙醇和/或水一起形成難以分離的共沸物。此外，當轉化不完全時，未反應的酸保留在粗乙醇產物中，必須將其加以移除以回收乙醇。EP02060553描述了將烴轉化為乙醇的方法，該方法包括將烴轉化為醋酸(ethanoic acid)和將醋酸加氫得到醇。將來自加氫反應器的料流進行分離以獲得乙醇料流與乙酸和乙酸乙酯料流，將所述乙酸和乙酸乙酯料流再循環到加氫反應器。因此，仍需要提高從使鏈烷酸例如乙酸和/或其它含羰基化合物還原獲得的粗產物回收乙醇的回收率。專利技術概述在第一實施方案中，本專利技術涉及生產乙醇的方法，該方法包括以下步驟在反應器中于催化劑存在下將乙酸加氫形成包含乙醇、水和乙酸的粗乙醇產物，在第一塔中將至少部分所述粗乙醇產物分離成包含乙醇的第一餾出物，與包含水和未反應乙酸的第一殘余物，在分離器塔(separator column)中將至少部分第一殘余物分離成包含水的所分離的懼出物，與包含乙酸的所分離的殘余物，以及使至少部分所分離的殘余物返回到所述反應器。在第二實施方案中，本專利技術涉及生產乙醇的方法，該方法包括以下步驟提供包含乙醇、乙酸、水和乙酸乙酯的粗乙醇產物，在第一塔中將至少部分所述粗乙醇產物分離成包含乙醇的第一餾出物，與包含水和乙酸的第一殘余物，在分離器塔中將至少部分第一殘余物分離成包含水的所分離的餾出物，與包含乙酸的所分離的殘余物，以及將至少部分所分離的殘余物導向乙醇合成反應器。在其它實施方案中，可以將部分所分離的殘余物(其包含乙酸)導向乙酸乙烯酯生產工藝、乙酸酐生產工藝，或者作為產品單獨地銷售。在第三實施方案中，本專利技術涉及生產乙醇的方法，該方法包括以下步驟在反應器中于催化劑存在下將乙酸加氫形成粗乙醇產物，在第一塔中將至少部分所述粗乙醇產物分離成包含乙醇、乙酸乙酯和小于IOwt. %水的第一餾出物，與包含乙酸和水的第一殘余物，以及在第二塔中將至少部分第一餾出物分離成包含乙酸乙酯的第二餾出物與包含乙醇的第二殘余物。附圖說明由下面結合附圖對本專利技術各個實施方案的詳細描述可更全面地理解本專利技術，其中相同的數字指示相似的部分。圖1是根據本專利技術一個實施方案的乙醇生產系統和弱酸回收系統的示意圖。圖2是根據本專利技術一個實施方案的乙醇生產系統和具有提取器的弱酸回收系統的示意圖。圖3是根據本專利技術一個實施方案的具有水分離器的乙醇生產系統和具有提取器的弱酸回收系統的示意圖。專利技術詳述引言本專利技術總體上涉及純化粗乙醇產物和從弱酸料流回收未反應乙酸的乙醇生產方法和系統。所述弱酸料流包含乙酸和水并且可以獲得自一個或多個用于處理粗乙醇產物的蒸餾塔。本專利技術的方法可適用于各種乙醇生產系統并且可以有利地用于按工業規模回收和/或純化乙醇的應用。例如，本專利技術的多個方面涉及回收和/或純化由包括在催化劑存在下將乙酸加氫的工藝生產的乙醇的方法。加氫反應產生包含乙醇、水、乙酸乙酯、未反應的乙酸和其它雜質的粗乙醇產物。為了改善操作效率，本專利技術的方法涉及將所述粗乙醇產物分離成弱酸料流和乙醇產物流。有利地，該分離方法致使從粗乙醇產物回收乙醇的能量需求降低。在回收乙醇中，本專利技術的方法使用一個或多個蒸餾塔。將未反應乙酸從初始(第一)塔中的粗乙醇產物移出以減少可消耗所需乙醇產物的酯化作用。在優選實施方案中，弱酸料流例如殘余物包含來自粗乙醇產物的大部分水和未反應的乙酸。優選地，將給進到所述塔的粗乙醇產物中主要部分的水作為弱酸料流移出。所移出的水的百分數可以根據乙酸轉化率和選擇性而變化，并且例如，弱酸料流可以包含至多約90%，更優選至多約75%的來自粗乙醇產物的水。在一個實施方案中，弱酸料流可以包含50%-90%，更優選55%-88%或63%-85%的來自粗乙醇產物的水。在一些實施方案中，對于較低的乙酸轉化率和/或選擇性，在弱酸料流中取出的大部分水可以為30%-95%，例如40%-70%。所移出的水的百分數可以變化，條件是餾出物中的水濃度大于用于餾出物共沸的水的量。弱酸料流可以包含至少85%，例如至少90%，更優選至少約100%的來自粗乙醇產物的乙酸。就范圍而言，弱酸料流優選包含85%-100%，更優選90%-100%的來自粗乙醇產物的未反應的乙酸。在一個實施方案中，在弱酸料流中回收基本上所有未反應的乙酸。通過從粗乙醇產物移出基本上所有未反應的乙酸，該工藝，在一些方面，不需要乙酸與乙醇的進一步分離。在該方面，乙醇產物可以含有一些乙酸，例如痕量乙酸。在一個實施方案中，通過從初始塔中的粗乙醇產物移出弱酸料流(其具有相對大部分的水)，該方法有利地降低其它另外的除水步驟所需的能量，這是因為在初始塔的含乙醇餾出物中將包含較少的水。然而，例如，如果需要無水乙醇產物，在本專利技術的方法中可以使用另外的除水步驟。最終乙醇產物中水的量可以根據應用而變動，但是通常有利地是具有從乙醇移出水的有效且花費較小的方法。本專利技術方法從弱酸料流回收乙酸。優選地，將回收的乙酸返回到反應器以提高乙醇產率?？梢詫碜匀跛崃狭鞯乃畯南到y清洗出。乙酸的加氫 將乙酸加氫形成乙醇和水可以由如下反應表示CH3C00H+2H2 — CH3CH20H+H20基于乙酸加氫反應的化學計量，當將乙酸加氫形成乙醇時，所得粗乙醇產物典型地包含約1:1摩爾比的水和乙醇。然而，因為該反應的轉化率小于100%，所以所述粗乙醇產物還典型地包含一些殘留的乙酸。在本專利技術的一個實施方案中，所述方法有利地在單一蒸餾塔中將弱酸料流中的乙酸和水進行分離。優選地，該蒸餾塔基底的溫度低于將乙酸分離所需的溫度。可以將弱酸料流返回到反應器，但是優選在將乙酸返回到反應器之前從弱酸料流移出至少部分的水。將水從任何去往反應器的返回料流移出維持了有效反應條件并且減少了不必要的水處理。合適的加氫催化劑包括任選在催化劑載體上包含第一金屬并任選包含第二金屬、第三金屬或另外金屬中的一種或多種的催化劑。第一與可選的第二和第三金屬可以選自IB、IIB、IIIB、IVB、VB、VIB、VIIB、VIII族過渡金屬，鑭系金屬，錒系金屬或者選自IIIA、IVA、VA和VIA族中任意族的金屬。就一些示例性催化劑組合物而言的優選金屬組合包括鉬/錫、鉬/釕、鉬/錸、鈕/釕、本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.07.09 US 61/363,109;2011.04.26 US 13/094,7221.一種生產乙醇的方法，該方法包括以下步驟 在反應器中于催化劑存在下將乙酸加氫形成包含乙醇、水和未反應乙酸的粗乙醇產物； 在第一塔中將至少部分所述粗乙醇產物分離成包含乙醇的第一餾出物，與包含水和乙酸的第一殘余物； 在分離器塔中將至少部分第一殘余物分離成包含水的所分離的餾出物，與包含乙酸的所分離的殘余物；以及 使至少部分所分離的殘余物返回到所述反應器。2.權利要求1的方法，其中所分離的殘余物比第一殘余物具有更大濃度的乙酸。3.權利要求1的方法，其中所分離的殘余物包含大于97wt.%的量的乙酸。4.權利要求1的方法,其中第一殘余物包含5-100wt.%的量的乙酸。5.權利要求1的方法,其中第一殘余物包含小于95wt.%的量的水。6.權利要求1的方法，其中第一餾出物包含水、乙醇和/或乙酸乙酯的一種或多種二元和/或三元共沸物。7.權利要求1的方法,其中第一餾出物包含小于IOwt.%的量的水。8.權利要求1的方法，該方法還包括以下步驟 在第二塔中將至少部分第一餾出物分離成包含乙酸乙酯的第二餾出物與包含乙醇的第二殘余物。9.權利要求8的方法，其中所述第二殘余物包含75wt.%-96wt. %的量的乙醇。10.權利要求1的方法，其中所述分離器塔包含共沸酸-水分離器塔。11.權利要求10的方法，該方法還包括以下步驟 向所述共沸酸-水分離器塔加入一種或多種化合物以與水形成共沸物，所述一種或多種化合物選自乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸異丙酯、乙酸丁酯、乙酸乙烯酯、二異丙基醚、二硫化碳、四氫呋喃、異丙醇、乙醇和C3-C12鏈烷烴。12.權利要求1的方法，該方法還包括以下步驟使用共沸化合物將至少部分第一殘余物進行提取以獲得包含至少IOwt. %乙酸的提取物；和將至少部分提取物引入到分離器塔。13.權利要求1的方法，其中所述乙酸由甲醇和一氧化碳形成，其中甲醇、一氧化碳和用于加氫步驟的氫氣各自衍生自合成氣，并且其中所述合成氣衍生自選自天然氣、油、石油、煤、生物質和...

【專利技術屬性】
技術研發人員：R·J·沃納，T·黑爾，R·沃爾拉布，V·J·約翰斯頓，D·李，A·奧羅斯科，L·薩拉戈，
申請(專利權)人：國際人造絲公司，
類型：
國別省市：