[发明专利]生物丁醇装置乙醇产品分子筛复合精馏精制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物乙醇的精制方法和设备，特别是生物发酵法生产总溶剂过程中乙醇的精制。采用分子筛吸附脱水与精馏复合工艺脱除粗乙醇物料中的异丙醇和水。

背景技术

随着能源和环境问题的日益突出，以生物质为原料采用生物技术生产化工产品是未来的发展方向。发酵法联合生产的丁醇，丙酮和乙醇产品共称为总溶剂。总溶剂的生产以玉米、小麦、高粱、红薯等淀粉质，甘蔗、糖蜜、菊芋等糖质或农作物秸秆、林业废弃物等纤维素为原料，经发酵基质制备、发酵和溶剂蒸馏而制得成品。

如《发酵法丙酮和丁醇生产技术》所述，总溶剂蒸馏过程一般采用“四塔流程”或“五塔流程”。以“五塔流程”为例(见附图1)：发酵成熟醪液首先送入醪塔蒸馏，得到的粗溶剂再送入乙丙塔将丙酮、乙醇和水、丁醇分开。乙丙塔底排出的丁醇和水经冷却，分相后进入丁醇塔进行分离，最终得到丁醇产品。乙丙塔顶蒸出的丙酮和乙醇两种溶剂经冷凝后进入丙酮塔进行分离，塔顶得到丙酮产品，塔釜得到粗乙醇。粗乙醇进入乙醇塔进一步分离，上部侧线采出得到的成品中乙醇含量为95.1％～95.2％，可以作为工业酒精产品。然而，采用现有技术实际生产得到的乙醇产品中异丙醇含量为2％～15％，达不到工业酒精的标准GB/T 394.1-2008，只能作为不合格的工业酒精出售。这就大大降低了采用生物法生产总溶剂企业的利润，减弱了其市场竞争力。

乙醇和异丙醇分别可以与水形成二元共沸物，并且此二元共沸物的沸点接近，因而无法采用精馏技术实现乙醇、异丙醇和水的完全分离，这是导致乙醇产品质量差的根本原因。本发明采用分子筛吸附脱水与精馏复合的工艺可以制得无水乙醇产品。因此采用本技术的方法和装备，可以增加总溶剂企业的利润，提高生物丁醇产品的市场竞争力。

发明内容

本发明针对总溶剂生产过程中乙醇的精制发明了采用分子筛吸附脱水和精馏复合工艺的方法和设备。本发明可以解决总溶剂生产中乙醇产品的异丙醇和水含量超标的问题。

本发明的分子筛复合精馏精制乙醇的方法及装备的原料为总溶剂精馏工段乙醇塔(1)采出的乙醇馏分。

本发明的一种采用分子筛吸附与精馏复合工艺的乙醇精制方法，从乙醇塔采出的乙醇物料首先进入分子筛吸附床(2、3)脱水，脱水后的乙醇物料进入乙醇精制塔(4)进行分离精制；乙醇精制塔塔顶采出乙醇产品，塔釜采出富含异丙醇馏分。

需要精制的乙醇物料为生物丁醇生产过程中乙醇塔侧线采出的乙醇物料，该物料为含有异丙醇和水杂质的乙醇，其中异丙醇含量为2％～15％，水含量为2％～15％。

分子筛吸附床吸附操作的压力为绝对压力0.01～0.8MPa，脱附操作的压力为绝对压力0.01-0.5MPa；乙醇精制塔的操作压力为绝对压力0.01～0.5MPa。

本发明的分子筛吸附与精馏复合的装置，分子筛吸附与精馏共用分离乙醇、异丙醇和水的设备，包括乙醇塔(1)、乙醇过热器(7)、分子筛吸附床(2、3)、再生气冷却器(8)、乙醇精制塔(4)和冷凝器装置(10)；分子筛吸附床以并联方式相连，物料经过吸附床脱水；乙醇塔采用侧线采出，采出物料经过乙醇过热器后选择一台分子筛吸附床进行脱水；经过分子筛脱水后的物料送入乙醇精制塔，进行乙醇和异丙醇的分离，塔顶采出乙醇产品，塔釜采出富含异丙醇馏分。

所述分子筛是能对乙醇、异丙醇和水进行选择性吸附的分子筛，包括A型，X型、Y型、丝光沸石型或ZSM型。

所述的乙醇精制塔，为填料结构或为板式和填料的复合结构。

所述的分子筛吸附床为两个或多个。

所述的分子筛吸附床操作压力为绝对压力0.01～0.8MPa，乙醇精制塔的操作压力为绝对压力0.01-0.5MPa。

所述的分子筛吸附床为一台或多台，若为多台分子筛吸附床则以并联方式相连进行乙醇物料脱水操作，吸附床按操作周期进行循环操作以保证生产过程的连续进行。分子筛吸附床中分子筛采用再生气进行再生处理。

本发明的乙醇精制方法和设备包括脱水和精馏两个单元：乙醇塔采出的乙醇物料送至分子筛吸附床脱水；从分子筛吸附床采出物料进入乙醇精制塔，经乙醇精制塔精制获得无水乙醇产品和富含异丙醇馏分。乙醇物料经过分子筛床层吸附脱水处理后水含量降至2000ppm以下。采用本发明的方法和设备生产的乙醇产品满足无水乙醇的国家标准GB/T678-2002。

采用分子筛吸附脱水和精馏复合工艺精制乙醇的方法及设备的具体生产过程说明如下：