[发明专利]基于车用燃料和以甲基叔丁基醚为夹带剂的乙醇-水分离方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以汽油添加剂甲基叔丁基醚MTBE为夹带剂、以车用燃料为产品的乙醇共沸精馏分离方法和工艺，特别是一种MTBE在系统内部分循环、以共沸精馏为主要手段的乙醇分离方法，以及使用该方法的工艺路线。

背景技术

共沸精馏是在乙醇-水溶液中加入第三组分(夹带剂)，与乙醇或水形成共沸物，用精馏的方法分离乙醇和水。

夹带剂的选择对操作条件和产品的质量都有很大的影响。通常在选择夹带剂时除考虑分离的难易和分离的完全程度以外还要考虑工艺问题和经济性问题。

常用夹带剂主要有苯、环己烷、戊烷、乙二醇、甘油等。苯是共沸精馏法中较传统的夹带剂，但由于苯的使用对操作人员的身体有害，其应用的领域很有限，将逐渐被绿色环保的新工艺所取代。戊烷做夹带剂的共沸精馏虽然避免了苯共沸精馏的缺点，但是戊烷的沸点低(36.1℃)需要加压操作，常温下容易汽化，因此溶剂损失较大。美国专利US4256541研究了环己烷作共沸剂的无水乙醇生产工艺。环己烷具有价格低廉、毒性低等优良性质，是苯较好的替代物，被许多国外厂家使用。但是这些常用的夹带剂均需进一步进行分离、脱除溶剂之后才能作为车用燃料使用。

甲基叔丁基醚(MTBE)作为夹带剂具有其独特优势，不仅技术上效果好，而且MTBE是世界范围内使用最广泛的汽油添加剂，用于调和汽油的辛烷值。本发明采用甲基叔丁基醚作为夹带剂来进行乙醇水溶液的脱水操作，得到的产物不需进一步脱除夹带剂，具有其他夹带剂所不具有的独特优势。

发明内容

本专利的目的在于提供一种以汽油添加剂MTBE为夹带剂进行乙醇水溶液或生物乙醇分离的工艺，以及使用该工艺进行分离得到车用乙醇燃料的操作方法。本专利工艺使用汽油添加剂MTBE为夹带剂进行乙醇分离，得到的产物中含有的MTBE无需进一步分离，即可作为燃料使用，该分离工艺能耗低，流程简单，可以提高乙醇的应用范围，同时降低生物乙醇生产成本。

本专利采用甲基叔丁基醚(MTBE)作为夹带剂，常压下其与水的共沸物沸点为51.18℃，共沸组成摩尔比水为0.1926，MTBE为0.8074；质量比水为0.0465，MTBE为0.9535。因MTBE与水的共沸物不稳定，在常压常温下会分相，其中水相中含水量高，油相中富含MTBE，通过这一机理可以便捷的实现夹带剂的回收循环利用。

所发明的分离工艺中提浓塔理论塔板数为10-15，操作压力常压，回流比1.0-3.0。共沸精馏塔理论塔板数为14-20，操作压力常压，油相全回流。

所发明的直接回流工艺具有设备简单，操作便捷的优点，可以满足大部分条件下的乙醇生产操作要求，得到的乙醇产物浓度可高达98.％-99.5％，水含量为50PPM-100PPM，满足车用燃料乙醇的纯度要求。

在直接回流循环工艺的基础上，针对倾析器中水相含有少量夹带剂MTBE，发明了MTBE闪蒸器循环工艺和MTBE三塔精馏循环工艺。

闪蒸器循环工艺在倾析器后采用闪蒸器，对水相产物进行闪蒸，可以使得液相出料中乙醇和MTBE的摩尔分率达到PPM级，可直接作为废水处理；气相中乙醇和夹带剂的含量相对较高，回流至提浓塔进料口。加装闪蒸器之后，可使得回流的水相流量大大降低，减少了提浓塔的操作负荷。

三塔精馏循环工艺是用简单精馏塔代替闪蒸器。此精馏塔塔板2-5理论板，常压操作，回流比约为1.0-1.8。通过回收塔，倾析器水相中的MTBE几乎完全被回收至提浓塔，塔釜出料可作为废水处理。此工艺的最主要优点是MTBE消耗量少，仅为上述两种工艺的一半。此外，虽MTBE回收塔有操作能耗，但是其减少了提浓塔和共沸塔的能耗，整体而言，总能耗跟直接循环方案持平。

附图说明

图1为直接循环工艺流程图，图2为闪蒸器循环工艺流程图，图3为三塔精馏循环工艺流程图。三种流程中原料和循环的夹带剂均进入提浓塔，在提浓塔底部得到废水，顶部得到提浓液；提浓液和补充夹带剂进入共沸精馏塔，在共沸塔底部得到燃料乙醇产品，共沸塔顶部经倾析器后，油相直接回共沸塔，水相采用不同方法分离后将夹带剂返回至提浓塔。

图1所示的直接循环工艺流程图中，倾析器水相直接回提浓塔进料口。图2所示的闪蒸器循环工艺流程图中，倾析器水相通过闪蒸罐分离出的汽相回流至提浓塔进料口，闪蒸液作为废水排放。图3所示的三塔精馏循环工艺流程图中，倾析器水相通过精馏后，塔底废水排放，塔顶产物回流至提浓塔进料口。