[发明专利]用于从加氢方法进行乙醇生产和回收的压力驱动蒸馏

说明书

优先权要求

本申请要求2011年12月30日提交的美国临时申请号61/581,794的优先权，本文通过引用将其全部内容并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及用于生产醇的方法，且特别地涉及使用压力驱动蒸馏来回收由乙酸加氢生产的乙醇的方法。有利地，这可允许回收无水乙醇。

背景技术

用于工业用途的乙醇常规地由有机进料原料例如石油、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)和甘蔗生产。由有机进料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。有机进料原料价格的不稳定性促使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，发酵通常用于乙醇的消费性生产，其适合于燃料或人类消费。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。在链烷酸例如乙酸还原期间，其它化合物与乙醇一起形成或在副反应中形成。这些杂质限制了从这样的反应混合物生产和回收乙醇。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。克服共沸物的传统方法包括使用苯或环己烷作为共沸剂或作为吸附单元例如分子筛。此外，当转化不完全时，未反应的酸保留在粗乙醇产物中，为回收乙醇需将其除去。

EP02060553描述了将烃转化为乙醇的方法，该方法包括将烃转化为乙酸和将乙酸加氢得到乙醇。将来自加氢反应器的物流进行分离以获得乙醇物流以及乙酸和乙酸乙酯的物流，将所述乙酸和乙酸乙酯的物流再循环到加氢反应器。

仍需要改善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，该方法包括以下步骤：使来自乙酸进料物流的乙酸在反应器中加氢以形成包含乙醇，乙酸乙酯，乙酸，和水的粗乙醇产物；在处于第一压力的第一塔中将至少部分粗乙醇产物分离为包含乙醇，乙酸乙酯，和低浓度的水的第一馏出物，和包含乙酸和水的第一残余物，和将至少部分第一馏出物在处于第二压力的第二塔中分离以获得乙醇产品物流和乙酸乙酯物流，其中第二压力比第一压力高。第二压力可大于大气压力，例如大于200kPa。在一些实施方案中，第二压力可为200kPa-2,000kPa。第一压力可小于80kPa和可以为0.01kPa-80kPa。第二压力可比第一压力高至少100kPa。在一些实施方案中，将粗乙醇产物中至少60%的水，例如至少80%的水移出于第一残余物物流中。水的低浓度可以小于4.5wt.%。第一馏出物可包含20-90wt.%的乙醇，0.01-4wt.%的水，0.01-60wt.%的乙酸乙酯和小于0.5wt.%的乙酸，例如小于600wppm的乙酸。第一残余物可包含2.5-40wt.%的乙酸，60-99wt.%的水，和小于0.5wt.%的乙醇。当第一残余物包含0.01-10wt.%的乙酸时，该方法可进一步包括使来自第一残余物的乙酸中和或反应的步骤。在一些实施方案中，没有向第一塔或第二塔加入共沸剂和/或夹带剂。乙醇产品物流可包含小于1.5wt.%的乙酸乙酯，小于1wt.%的乙酸，96-99.5wt.%的乙醇和0.01-4wt.%的水。可从第一残余物回收乙酸并将其返回到反应器。乙酸乙酯物流和至少部分水物流也可返回到反应器。在一些实施方案中，粗乙醇产物，第一馏出物，和/或乙醇产品物流不使用吸附装置或膜进行脱水。可从甲醇和一氧化碳形成乙酸，其中各甲醇，一氧化碳，和用于加氢步骤的氢衍生自合成气，和其中该合成气衍生自选自天然气，油，石油，煤，生物质，和它们的组合的碳源。

在第二实施方案中，本发明涉及用于生产乙醇的方法，该方法包括以下步骤：提供包含乙醇，乙酸乙酯，乙酸，和水的粗乙醇产物；将至少部分粗乙醇产物在处于第一压力的第一塔中分离为包含乙醇，乙酸乙酯，和低浓度的水的第一馏出物，和包含乙酸和水的第一残余物，和将至少部分第一馏出物在处于第二压力的第二塔中分离以获得乙醇产品物流和乙酸乙酯物流，其中该第二压力比第一压力高。