[发明专利]纯化粗乙醇产物的方法

说明书

优先权要求

本申请要求以下申请的优先权：2010年2月2日提交的美国临时申请No.61/300,815，2010年5月7日提交的美国临时申请No.61/332,728，和2010年9月24日提交的美国申请No.12/889,813，通过引用将它们的全部内容和披露并入本文。

发明领域

本发明总体上涉及生产乙醇的方法，特别涉及纯化来自乙酸加氢的粗乙醇产物的方法。

发明背景

用于工业用途的乙醇按照常规由石油化工原料例如油、天然气或煤生产，由原料中间体例如合成气生产，或者由淀粉质材料或纤维素材料例如玉米(corn)或甘蔗生产。由石油化工原料以及由纤维素材料生产乙醇的常规方法包括乙烯的酸催化水合、甲醇同系化、直接醇合成和费-托合成。石油化工原料价格的不稳定性促使按照常规生产的乙醇成本波动，在原料价格升高时使对乙醇生产的替代来源的需要比以往更大。淀粉质材料以及纤维素材料通过发酵转化为乙醇。然而，发酵通常用于燃料用或消费用乙醇的消费性生产。此外，淀粉质或纤维素材料的发酵与食品来源构成竞争并且对用于工业用途所可生产的乙醇的量施加了限制。

通过链烷酸和/或其它含羰基化合物的还原生产乙醇得到广泛研究，在文献中提及了催化剂、载体和操作条件的各种组合。在链烷酸例如乙酸的还原期间，其它化合物随乙醇一起生成或者以副反应生成。这些杂质限制了乙醇的生产和从这类反应混合物的回收。例如，在加氢期间，产生的酯与乙醇和/或水一起形成难以分离的共沸物。此外，当转化不完全时，未反应的酸保留在粗乙醇产物中，必须将其加以移除以回收乙醇。

因此，仍需要提高从使链烷酸例如乙酸和/或其它含羰基化合物还原获得的粗产物回收乙醇的回收率。

发明概述

在第一实施方案中，本发明涉及纯化粗乙醇产物的方法，该方法包括以下步骤：在反应器中于催化剂存在下将乙酸加氢形成包含乙醇、水、乙酸乙酯和缩醛(acetal)的粗乙醇产物，其中缩醛以第一量存在；和在第一塔中将至少部分粗乙醇产物分离成包含乙醇、水、乙酸乙酯和第二量的缩醛的第一馏出物，以及包含乙酸的第一残余物，其中第一量大于第二量。

在第二实施方案中，本发明涉及纯化粗乙醇产物的方法，该方法包括以下步骤：在催化剂存在下于反应器中将乙酸加氢形成包含乙醇、乙酸乙酯、水、乙酸和缩醛的粗乙醇产物；和在第一塔中将至少部分粗乙醇产物分离成包含乙醇、水、乙酸乙酯和缩醛的第一馏出物，以及包含乙酸的第一残余物；和使至少部分第一馏出物水解。

在第三实施方案中，本发明涉及纯化粗乙醇产物的方法，该方法包括以下步骤：在催化剂存在下于反应器中将乙酸加氢形成包含乙醇、乙酸乙酯、水、乙酸和缩醛的粗乙醇产物；将至少部分粗乙醇产物水解形成水解产物；和在第一塔中将至少部分水解产物分离成包含乙醇、水和乙酸乙酯的第一馏出物，以及包含乙酸的第一残余物。

附图简要描述

下面参考附图详细地描述本发明，其中相同的数字指示类似的部分。

图1是根据本发明一个实施方案的加氢系统的示意图。

图2是根据本发明一个实施方案的具有可选离子交换树脂反应器床的加氢系统的示意图。

发明详述

本发明涉及从粗乙醇产物回收乙醇的方法。特别地，本发明涉及从粗乙醇产物回收和/或纯化乙醇的方法，所述粗乙醇产物优选在将乙酸于催化剂存在下加氢的工艺中形成。

将乙酸加氢形成乙醇和水可以由以下反应表示：

当理论上将所有乙酸转化为乙醇和水时，所产生的粗产物的组成将包含72wt.％乙醇和28wt.％水。然而，当尚未所有乙酸转化为乙醇时，在反应期间可以形成另外的化合物。例如，乙醛是该加氢过程中的中间产物并且可以与加氢反应的醇产物反应形成缩醛。所需的乙醇产物可以与乙醛反应形成乙缩醛(diethyl acetal)(DEA)。DEA以及其它缩醛例如乙基丙基缩醛都是会难以与所需乙醇产物分离的杂质。因此，期望从粗乙醇产物减少或除去缩醛。此外，DEA的形成消耗了所需的乙醇产物，从而导致降低的乙醇生产效率。在一些实施方案中，引入到蒸馏区的进料流例如粗乙醇产物可以含有基于该进料流总重量计大于0.0005wt.％，例如大于0.01wt.％或大于1wt.％的量的缩醛。就范围而言，进料流中缩醛的量基于该进料流总重量计可以为0.0005wt.％-5wt.％，例如0.001wt.％-3wt.％或0.01wt.％-1.5wt.％。