[发明专利]一种利用低品位热源生产无水乙醇的工艺

说明书

发明领域

本发明涉及一种利用低品位热源高效节能地生产无水乙醇的新工艺。

背景技术

无水乙醇又称绝对乙醇，它是指含水量很少的乙醇，其相对密度0.7893(20 ℃)，熔点-117.3℃，沸点78.32℃，折射率1.3614，闪点14℃。无水乙醇广泛 用于化学试剂、医学、农药、油漆、颜料、化妆品、香料、国防工业、电子工 业、航天工业等许多行业，尤其在当前石油资源逐渐减少的情况下，人们已把 无水乙醇加到汽油中，做成汽油醇，用作内燃机的燃料。由于乙醇燃烧不会产 生有害气体，同时这种汽油醇不含铅，使用这种燃料会使城市空气污染大大改 善。

无水乙醇在上世纪20年代就开始研制生产，最初是用CaO吸附水以制取 无水乙醇，后来又应用CaCl₂等盐类对乙醇、水汽液平衡影响，即所谓盐效应 来制备无水乙醇。目前制备无水乙醇的方法主要有生石灰脱水法、萃取蒸馏法、 减压蒸馏法、离子交换法(电渗析法)、恒沸精馏法、盐溶精馏法、无水硫酸钙 法、作物吸附法、分子筛法以及膜分离法等。其中，较成熟的方法是恒沸精馏 和萃取精馏，而作物吸附法、分子筛法和膜分离法作为新型的方法，具有良好 的发展前景，已经在实践中得到了应用。由于乙醇与水存在着共沸点，采用普 通精馏法无法得到浓度达到99％以上的无水乙醇。一般说来，将发酵液中的乙 醇制成无水乙醇的能耗要占据整个无水乙醇生产过程中总能耗的50～80％。采 用苯恒沸精馏法时，每生产80kg无水乙醇，消耗175kg蒸汽和370kg水， 每生产一吨无水乙醇，附价值约2000元，大大失去与汽油的竞争能力。随着燃 料乙醇计划的实施，如何高效节能地制备燃料乙醇已成为一个迫切需要的课题。 因此，必须寻求新的生产工艺方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用低品质热源高效节能地生产无水乙醇的新工 艺及装置。本发明采用双塔差压精馏，结合热泵技术，利用塔顶蒸气中的热量 和塔底废热(低品质热量)作为再沸器热源并预热原料，从而实现节能降耗的 目的。

本发明的目的可通过以下技术解决方案来实现：

一种利用低品位热源生产无水乙醇的工艺，它包括下列步骤：

步骤1.从储罐G-01将原料3～90％的乙醇料液用泵P-01输送到换热器 H-03换热至30～50℃，加热介质为精馏塔T-02再沸器H-04排出液，然后将乙 醇料液输送到换热器H-01与精馏塔T-01再沸器H-02排出液换热，进一步预热 至60～80℃后，从精馏塔T-01的进料口进入塔内，进行增浓提纯；

步骤2.精馏塔T-01操作压力为1～1.2个大气压，回流比选择1～3.5，塔 顶温度75～80℃，塔釜温度95～105℃，塔顶采出为质量浓度90～95％的乙醇 水溶液；

步骤3.精馏塔T-01塔顶气相经压缩式热泵S-01压缩升温后进入精馏塔 T-01再沸器H-02，冷凝放热作为再沸器H-02热源，冷凝液通过换热器H-01 加热原料乙醇料液后，经节流阀J-01减压后进入回流罐V-01回流，当乙醇水 溶液质量浓度达90～95％后采出并作为精馏塔T-02进料；

步骤4.精馏塔T-01釜液经管道15输送至精馏塔T-02再沸器H-04，作为 其加热介质，同时，精馏塔T-01再沸器H-02加热蒸汽的冷凝液亦可作为精馏 塔T-02再沸器H-04或原料料液预热的热源；

步骤5.精馏塔T-02塔顶气相经压缩式热泵S-02压缩升温后进入精馏塔 T-02再沸器H-04，冷凝放热作为再沸器H-04热源，冷凝液通过换热器H-03 加热原料液后，经节流阀J-02减压后进入回流罐V-02回流，当乙醇水溶液质 量浓度达99.5％后采出；

步骤6.精馏塔T-02采取真空操作，操作压力3～13KPa，回流比选择0.5～ 5，塔顶温度10～35℃，塔釜温度30～55℃，塔顶采出为质量浓度大于99.5％ 的无水乙醇，塔釜残液中乙醇含量小于0.005～0.15％。

本发明对无水乙醇的生产过程进行了优化，精馏塔T-01通过热泵提取自身 塔顶蒸气中的低品位热量补偿其再沸器H-02的加热蒸汽消耗，精馏塔T-02充 分利用了精馏塔T-01废热及自身塔顶的低品位热量，使得整个流程消耗的热量 大大降低，与以往的技术相比，本工艺具有能耗低，效率高，无污染等优点。