[发明专利]回收含水乙酸加氢产生的乙醇的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年4月26日提交的美国申请No.13/094,610和2010年5月7日提交的美国临时申请No.61/332,696的优先权，通过引用将它们的全部内容和披露并入本文。

发明领域

本发明总体上涉及回收乙醇的方法，特别涉及从含水乙酸进料流的乙酸的加氢回收乙醇的方法。

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，发酵通常用于适合于燃料或人类消费的乙醇的消费性生产。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，其它化合物通常随乙醇一起生成或者以副反应生成。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。这些杂质可限制乙醇的生产并且会需要昂贵且复杂的系列纯化(purification trains)以将杂质从乙醇中分离出。此外，乙酸的加氢通常获得乙醇和水以及少量副反应产生的杂质和/或副产物。在最大理论转化率和选择性下，粗乙醇产物大约可包含72wt.%乙醇和28wt.%水。为形成纯化的乙醇，必须从粗乙醇组合物移除许多同时产生的水。此外，当转化不完全时，未反应的酸会保留在粗乙醇产物中。通常期望从粗乙醇产物除去这种残余乙酸以获得纯化的乙醇。

EP02060553描述了将乙酸加氢制乙醇和通过共同给进水来减少乙酸乙酯(ethyl ethanoate)的比例的方法。

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，本发明涉及生产乙醇的方法，该方法包括以下步骤：将乙酸和水引入蒸发器以形成包含0.001wt.%-25wt.%水的蒸气进料流，在反应器中将来自该蒸气进料流的乙酸加氢以形成包含乙醇和水的粗乙醇产物，以及从该粗乙醇产物回收乙醇。

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：在反应器中将来自乙酸进料流的乙酸加氢以形成包含乙醇和水的粗乙醇产物，在塔中将至少部分粗乙醇产物分离成包含乙醇、水和乙酸乙酯的馏出物，与包含乙酸和水的残余物，其中所述残余物中的水与所述馏出物中的水的重量比大于2:1，以及从所述馏出物回收乙醇。

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：在反应器中将来自乙酸进料流的乙酸加氢以形成包含乙醇和水的粗乙醇产物，将该粗乙醇产物进行分离以得到乙醇产物流和水流，以及将至少部分水流返回到反应器中。

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是本发明示例性方法的转化率和选择性结果的图。

发明详述

介绍

本发明涉及回收在催化剂存在下将来自乙酸进料流的乙酸加氢生产的乙醇的方法。特别地，所述乙酸进料流包含乙酸和水。将乙酸进行加氢产生包含通常为等摩尔比的乙醇和水的粗乙醇产物。乙酸进料流中包括水可预期对乙醇生产有害，这是因为水是反应副产物并且在加氢期间不被转化。然而，现在出人意料且意想不到地发现，将乙酸和水组合给进到加氢反应器基本上不影响乙酸向乙醇的转化并且有利地提高从所得粗乙醇产物回收乙醇的效率。在一个实施方案中，将水与乙酸组合给进到加氢反应器可以更有效地分离乙醇从而需要较少能量。