[发明专利]用于分离具有低酸的乙醇的方法

说明书

发明领域

本发明总体上涉及用于生产乙醇的方法，特别涉及以能量有效方式从含乙酸的粗产物分离乙醇。

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。用于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，其它化合物随乙醇一起形成或者在副反应中形成。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描述了用于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产物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。

仍需要改善用于从由链烷酸例如乙酸和/或其它含羰基化合物的还原获得的粗产物回收乙醇的方法。

发明概述

在第一实施方案中，本发明涉及用于生产乙醇的方法，该方法包括：在反应器中于催化剂存在下将包含链烷酸和/或其酯的进料流加氢以形成包含乙醇、水和乙酸的粗乙醇混合物；在以1:1.8-1.5:1的回流比操作的蒸馏塔中分离至少部分所述粗乙醇混合物，以产生包含来自该粗乙醇混合物的乙醇的至少90%和小于600wppm乙酸的馏出物、与包含乙酸的残余物，其中馏出物与进料流的比例小于0.5；和从该馏出物回收乙醇。

在第二实施方案中，本发明涉及用于生产乙醇的方法，该方法包括：在反应器中于催化剂存在下将包含链烷酸和/或其酯的进料流加氢以形成包含乙醇、水和乙酸的粗乙醇混合物；在具有大于55级且以大于1.5:1的回流比操作的蒸馏塔中分离至少部分所述粗乙醇混合物，以产生包含来自该粗乙醇混合物的乙醇的至少90%和小于600wppm乙酸的馏出物、与包含乙酸的残余物，其中馏出物与进料流的比例小于0.5；和从该馏出物回收乙醇。

在第三实施方案中，本发明涉及用于生产乙醇的方法，该方法包括：在反应器中于催化剂存在下将包含链烷酸和/或其酯的进料流加氢以形成包含乙醇、水和乙酸的粗乙醇混合物；在以1:10-1:1的回流比操作的蒸馏塔中分离至少部分所述粗乙醇混合物，以产生包含来自该粗乙醇混合物的乙醇的至少90%和小于700wppm乙酸的馏出物、与包含乙酸和大部分给进到该蒸馏塔的水的残余物，其中馏出物与进料流的比例为0.6-0.8；和从该馏出物回收乙醇。

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具有4个塔的加氢工艺的示意图。

图2是根据本发明一个实施方案的具有两个塔的另一个加氢工艺的示意图。

发明详述

引言

本发明涉及用于通过从还包含乙酸的粗混合物分离乙醇来生产乙醇的方法。在一个实施方案中，可以通过在催化剂存在下将链烷酸例如乙酸加氢生产乙醇。回收的乙醇的pH是重要的并且酸性乙醇在许多乙醇应用中可能是不利的。因此，当由乙酸生产乙醇时，应将剩余的酸从乙醇有效地分离。本发明涉及从粗乙醇产物分离乙酸的蒸馏系统。除分离乙酸外，本发明还有利地提供用于操作该蒸馏系统的能量有效工艺。

蒸馏系统是促进以逆流方式行进的相对相之间的传质的机制（mechanism）。该机制提供了包含挥发性较大组分的富含蒸气的塔顶馏出物，与包含挥发性较小组分的富含液体的残余物。该系统的功能通过塔、再沸器和冷凝器/料流分流器得以进行。该系统的控制可以根据去往塔的进料的组成和操作参数而改变。操作参数是指系统如何将进料分离成两个或更多个料流，例如将何种化合物分离成馏出物、侧线物（side）和/或残余物料流。