[发明专利]通过使气化乙酸加氢生产乙醇的方法

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.61/332,696，2010年5月7日提交的美国临时申请No.61/332,699，和2010年12月21日提交的美国申请No.12/974,982，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加氢方法，特别涉及使进行加氢的乙酸气化的方法。

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。如美国专利No.4,480,115中所述，链烷酸和/或其它含羰基化合物的加氢可以在 液相中进行。在液相中，乙酸极具腐蚀性并且可以破坏催化剂和/或反应设备。美国专利No.4,517,391描述了通过将液体乙酸给进到反应器将乙酸在气相中加氢所用的钴催化剂。将乙酸在反应器中于反应条件下蒸发。美国专利No.4,777,303也将乙酸在气相中反应。 

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。这些副产物和/或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。杂质还可以积累在回收系统中。 

因此，仍需要改进用于乙酸加氢的乙酸的气化。 

发明概述 

在第一实施方案中，本发明涉及生产乙醇的方法，该方法包括：将乙酸引入蒸发器以形成蒸气进料流和泄放(blowdown)料流，其中蒸气进料流与泄放料流的重量比为至少2∶1。将蒸气进料流引入到反应器并且在催化剂存在下将来自蒸气进料流的乙酸加氢形成包含乙醇的粗乙醇产物。 

在第二实施方案中，本发明涉及生产乙醇的方法，该方法包括以下步骤：将乙酸引入蒸发器以形成蒸气进料流，将蒸气进料流引入反应器中，和在催化剂存在下将来自蒸气进料流的乙酸加氢形成包含乙醇的粗乙醇产物。该方法还包括从粗乙醇产物分离出乙醇和至少一个再循环料流。再循环料流包含乙酸和小于1.0wt.％沸点比乙酸高的化合物。此外，将再循环料流随同乙酸一起引入到蒸发器以形成蒸气进料流。 

在第三实施方案中，本发明涉及生产乙醇的方法，该方法包括以下步骤：在蒸发器中于氢气存在下将乙酸气化以形成包含气化乙酸的蒸气进料流，将蒸气进料流引入反应器中，以及在反应器操作压力下和在催化剂存在下将气化乙酸加氢形成包含乙醇的粗乙醇产物。优选 地，将乙酸在低于反应器操作压力下乙酸沸点的温度下气化。反应器的操作压力可以为10KPa-3000KPa。 

附图说明

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反应区的示意图。 

发明详述 

本发明涉及使待给进到加氢工艺的乙酸气化的方法。在催化剂存在下将气化乙酸加氢形成包含乙醇的粗反应器产物。本发明的实施方案从粗反应器产物回收乙醇。加氢工艺优选在气相中进行。在一个实施方案中，可以将乙酸在加氢之前气化。气相中的乙酸比液相中的乙酸具有较小腐蚀性。然而，气相中的乙酸在接近其露点时会具有腐蚀性。本发明的实施方案通过将乙酸在低于其反应中沸点下气化避免了这些腐蚀性环境。