[发明专利]一种制备无水乙醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备无水乙醇的方法。

背景技术

众所周知，通过发酵法，可以将小麦、玉米、高粱、薯类、糖蜜或植物纤维等作为原料制备得到能够用于车用燃料的乙醇。因此，在目前石油资源日渐枯竭的背景下，大力发展发酵法乙醇生产工艺具有十分重要的经济价值和社会价值。

但是，由于乙醇和水可以形成恒沸物，所以在发酵法乙醇生产工艺中通常只能得到最高浓度只为95质量％的乙醇，不能满足车用燃料的要求。因此需要进一步制备无水乙醇。

目前国内大多数无水乙醇的生产采用精馏塔对含水乙醇进行蒸馏脱水，然而用普通的蒸馏方法进行脱水较困难，并且蒸馏的能耗较大。为了提高乙醇浓度，去除多余的水分，人们开发出了气体渗透用于无水乙醇制备的方法和相应设备，例如文献(张元红等，GKSS渗透气化和蒸汽渗透技术，膜科学与技术，第25卷，2005年9月)公开了一种无水乙醇的生产技术：将含有乙醇10体积％的发酵液进入初馏塔，初馏塔塔顶的产物经过压缩加热后进入膜分离单元；水优先渗透过膜，富集在渗透侧，大部分渗透气被冷凝，将渗透气的冷凝液送回初馏塔；原料中的乙醇被膜截留，成为产品。

在通过气体渗透制备无水乙醇时，需要使用符合特定要求的气体渗透膜的成本较高，而在上述方法中，气体渗透膜的使用量较大，因此限制了气体渗透制备无水乙醇的发展。

发明内容

为了在通过气体渗透制备无水乙醇的方法中降低气体渗透膜的使用量，本发明提供了一种制备无水乙醇的方法。

本发明的发明人发现，由于用于获得含水乙醇蒸汽的发酵醪液中溶解有二氧化碳等气体，因此蒸馏获得的气相产物中也含有二氧化碳等废气，所述废气的含量可以占到蒸馏获得的气相产物的8体积％以上，废气的存在降低了气体渗透膜的生产效率。所以，本发明的发明人通过去除上述废气完成了本发明。

根据本发明提供的制备无水乙醇的方法，该方法包括如下步骤：

(1)在减压蒸馏的条件下，将乙醇发酵醪液蒸馏，得到第一气相产物和蒸馏残液；

(2)将第一气相产物冷却，进行气液分离，得到第一乙醇水溶液和第二气相产物；

(3)将第一乙醇水溶液加热气化，得到第三气相产物；

(4)在气体膜分离条件下，用气体渗透膜对第三气相产物进行渗透分离，回收得到无水乙醇气体和残留气体。

上述方法通过在将含乙醇的气体进行渗透分离之前，先进行气液分离，分离出其中沸点低于乙醇的组分，之后再将乙醇气化后进行渗透分离，可以提高气体渗透膜的生产效率，从而降低了气体渗透膜的使用量。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1为实施例1举例说明的无水乙醇生产过程的工艺流程图，其中实线箭头所示的是物料的流动方向，虚线箭头所示的是热量由高温向低温的流动方向。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，所述乙醇发酵醪液的定义为发酵法生产乙醇的过程中，发酵步骤结束后得到的液态混合物，其中通常含有固体和液体，固体主要为醪糟，液体主要为水和乙醇。其中，获得发酵醪液的方法没有特别的限制，发酵法得到的乙醇发酵醪液中乙醇的含量可以为8-18体积％。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，所述无水乙醇的定义为乙醇含量大于99.5体积％的产品。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，气体和液体的体积均为标准状态下的数值，压力均为绝对压力值。

根据本发明提供的制备无水乙醇的方法，该方法包括如下步骤：

(1)在减压蒸馏的条件下，将乙醇发酵醪液蒸馏，得到第一气相产物和蒸馏残液；

(2)将第一气相产物冷却，进行气液分离，得到第一乙醇水溶液和第二气相产物；

(3)将第一乙醇水溶液加热气化，得到第三气相产物；

(4)在气体膜分离条件下，用气体渗透膜对第三气相产物进行渗透分离，回收得到无水乙醇气体和残留气体。

其中，所述减压蒸馏对设备没有特殊的依赖，可以使用公知的各种能够完成减压蒸馏的气液传质设备进行，为了能在产业上大规模实施，优选情况下，所述减压蒸馏在板式塔中进行；所述板式塔可以为F1型浮阀塔、梯形导向浮阀塔和筛板塔中的一种或多种，为了进一步提高蒸馏的效果和降低能耗，优选情况下，所述板式塔为F1型浮阀塔。