[发明专利]多吸附器生产无水乙醇工艺

说明书

本发明是关于生产无水乙醇工艺，特别涉及一种关于多吸附器生产无水乙醇工艺。

20世纪进入以石油作为主要能源及石油化学品的原料时代。但随之也出现了二个严重的问题：一是石油为不可再生的资源，由于大量开采，消耗过快，已面临枯竭；二是用石油作为燃料及化学品原料引起了环境的严重破坏，特别是CO₂的温室效应。基于以上两个方面的原因，人们正在努力开发新的可再生的能源和不会对环境造成污染的清洁燃料。

以发酵法生产的燃料乙醇，具有和矿物燃料相似的燃烧性能，其生产原料为生物源，是一种可再生的能源。此外，乙醇燃烧过程所排放的一氧化碳和含硫气体均低于汽油燃烧，所产生的二氧化碳和做为原料的生物源生长所消耗的二氧化碳的数量上基本持平，这对减少对大气的污染及抑制温室效应意义重大。因此，燃料乙醇也被称为“清洁燃料”。

由于乙醇和水的混合物存在最低共沸点，用普通精馏技术的分离过程只能得到99.5％(wt)的乙醇。要得到含水量更低的无水乙醇，必需采用共沸精馏、萃取精馏等特殊技术。共沸精馏的方法需要引入共沸剂，常用的共沸剂有苯、环己烷、戊烷、乙醚等。这些传统的特殊精馏过程能耗较高，蒸汽单耗高达7000～8000KJ/l乙醇，此类技术用于燃料乙醇的生产是不经济的。

Fornoff Louis L.等人(USP4,373,621)提出了一种利用CO₂为载气，采用分子筛气相选择性吸附水的变浓吸附过程。此方法的缺陷是CO₂的深度冷却需要额外的设备和电能消耗，常温冷却无法达到理想的干燥效果，进而使CO₂的对吸附剂的再生能力有限。

Joseph P.Ausikaitis等人(USP4,373,935)采用分子筛气相选择性吸附水，用热气体脱吸再生的无水乙醇生产过程。由精馏塔将粗乙醇提浓到95％(vol)，经换热器预热到300°F，进入吸附器(3A分子筛)，吸附过程中床层温度升高110°F，排出气体中的乙醇含量提高到99.4％(vol)。由吸附器顶排出的气体经换热器冷凝后作为产品排出。饱和后的床层由热气体进行脱附再生。再生用的惰性气体由外界入系统，由压缩机升压至40psia.，经换热器加热到300°F后进入要再生的床层。由脱附床排出的气体，经换热器冷却到95°F以下，使其中的水冷凝下来，再由分离器分离，气相为水饱和气体经加热器加热后循环使用。操作周期15min。此法中气体对吸附剂的再生能力仍然受到最低冷却温度限制。为降低再生用气体中的水含量，增加其再生能力Carmen M.Yon(USP4,487,614)对此工艺进行了改进。即在从床层流出的脱附气体经分离器脱水饱和之后，增加一个洗气塔，用部分无水乙醇产品进一步脱除气体中的水分，进而降低床层再生后的含水量，提高床层的吸附能力。上述两种方法的最大缺陷是需要引入惰性气体(如氮气)用于吸附器的再生，这不但增加了系统操作的复杂性，而且需要使用气体压缩机，增加了操作功耗。

Shivaji Sircar等(USP5,030,775)提出了一种基于液相选择性吸附的无水乙醇生产的置换吸附过程。该方法需要引入异种溶剂丙酮，工艺较为复杂，同时液相操作对装料和排料相对困难。

Ginder等人(USP4,407,662)提出了一种用分子筛气相选择性吸附水、降压脱吸再生的方法进行无水乙醇生产的技术。由精馏塔将粗乙醇提浓到80％(wt)以上，经换热器预热到180～250°F并由风机加压后，进入吸附器(3A分子筛)，吸附过程中床层温度升高40°F以下，排出气体中的乙醇含量提高到99.4％(vol)。由吸附器底排出的气体一部分作为产品排出。饱和后的床层由真空系统降压脱附再生。再生床层排出的水气经冷凝器冷凝，冷凝液由泵送入原料提浓的粗馏塔。当真空度降到一定程度时，通入部分产品气体清扫床层。操作周期2～10min。该过程用经吸附操作的乙醇产品气作为脱吸介质，简化了流程。但产品乙醇气脱吸能力低，用量大会损失产品的收率。另外，只有两台吸附器切换操作，系统压力波动大，对吸附器的效率有不利影响。

浙江大学孙伟若等人(ZL 88102169)提出了用经预处理的玉米为吸附剂，同时以沸石分子筛为后处理剂的脱除酒精中水和甲醇的工艺。该工艺需要用CO₂或氮气使吸附器再生。同时，再生气还要用硅胶或氧化铝干燥。工艺复杂。