[发明专利]乙醇分离工艺的弱酸回收系统

说明书

优先权要求

本申请要求2011年4月26日提交的美国申请No.13/094,722和2010年7月9日提交的美国临时申请No.61/363,109的优先权，通过引用将其全文并入本文。

发明领域

本发明总体上涉及生产乙醇的方法和系统，特别是回收乙醇生产系统中未反应乙酸的方法和系统。

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燃料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。

EP02060553描述了将烃转化为乙醇的方法，该方法包括将烃转化为醋酸(ethanoic acid)和将醋酸加氢得到醇。将来自加氢反应器的料流进行分离以获得乙醇料流与乙酸和乙酸乙酯料流，将所述乙酸和乙酸乙酯料流再循环到加氢反应器。

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，本发明涉及生产乙醇的方法，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、水和乙酸的粗乙醇产物，在第一塔中将至少部分所述粗乙醇产物分离成包含乙醇的第一馏出物，与包含水和未反应乙酸的第一残余物，在分离器塔（separator column）中将至少部分第一残余物分离成包含水的所分离的馏出物，与包含乙酸的所分离的残余物，以及使至少部分所分离的残余物返回到所述反应器。

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：提供包含乙醇、乙酸、水和乙酸乙酯的粗乙醇产物，在第一塔中将至少部分所述粗乙醇产物分离成包含乙醇的第一馏出物，与包含水和乙酸的第一残余物,在分离器塔中将至少部分第一残余物分离成包含水的所分离的馏出物，与包含乙酸的所分离的残余物，以及将至少部分所分离的残余物导向乙醇合成反应器。在其它实施方案中，可以将部分所分离的残余物（其包含乙酸）导向乙酸乙烯酯生产工艺、乙酸酐生产工艺，或者作为产品单独地销售。

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：在反应器中于催化剂存在下将乙酸加氢形成粗乙醇产物，在第一塔中将至少部分所述粗乙醇产物分离成包含乙醇、乙酸乙酯和小于10wt.%水的第一馏出物，与包含乙酸和水的第一残余物,以及在第二塔中将至少部分第一馏出物分离成包含乙酸乙酯的第二馏出物与包含乙醇的第二残余物。

附图说明

由下面结合附图对本发明各个实施方案的详细描述可更全面地理解本发明，其中相同的数字指示相似的部分。

图1是根据本发明一个实施方案的乙醇生产系统和弱酸回收系统的示意图。

图2是根据本发明一个实施方案的乙醇生产系统和具有提取器的弱酸回收系统的示意图。

图3是根据本发明一个实施方案的具有水分离器的乙醇生产系统和具有提取器的弱酸回收系统的示意图。

发明详述

引言

本发明总体上涉及纯化粗乙醇产物和从弱酸料流回收未反应乙酸的乙醇生产方法和系统。所述弱酸料流包含乙酸和水并且可以获得自一个或多个用于处理粗乙醇产物的蒸馏塔。本发明的方法可适用于各种乙醇生产系统并且可以有利地用于按工业规模回收和/或纯化乙醇的应用。例如，本发明的多个方面涉及回收和/或纯化由包括在催化剂存在下将乙酸加氢的工艺生产的乙醇的方法。