[发明专利]粗乙醇的抽提蒸馏

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年12月2日提交的美国申请号61/566,442的优先权。本申请还要求2011年4月26日提交的美国申请号13/094,588、2011年6月16日提交的美国申请号13/162,034的优先权。

技术领域

本发明总体上涉及用于在加氢反应器中从乙酸生产乙醇的方法，和特别地，涉及用于回收乙醇的抽提蒸馏方法。

背景技术

用于工业用途的乙醇常规地由有机原料例如石油、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。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。

EP2060553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物流再循环到加氢反应器。

美国专利号7,842,844描述了在颗粒催化剂存在下将烃转化为乙醇和任选的乙酸时用于改进选择性和催化剂活性以及操作寿命的方法，所述转化的进行经由合成气产生的中间步骤。

其它方法已提出用于分离乙醇，乙酸乙酯和水的混合物的各种抽提剂。美国专利号4,654,123描述使用抽提剂分离乙醇和水的方法。美国专利号4,379,028和4,569,726描述使用抽提剂从乙酸乙酯/乙醇/水混合物回收乙酸乙酯的方法。美国专利号6,375,807描述使用抽提剂分离乙醇和乙酸乙酯的方法。

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。

发明内容

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此形成粗乙醇产物，和在第一塔中在一种或多种抽提剂存在下将至少部分粗乙醇产物分离为包含乙醛和乙酸乙酯的第一馏出物和包含乙醇，乙酸乙酯，和一种或多种抽提剂的第一残余物，该一种或多种抽提剂选自水、二甲亚砜，甘油，二乙二醇，1-萘酚，对苯二酚，N,N'-二甲基甲酰胺，1,4-丁二醇，乙二醇-1,5-戊二醇，丙二醇-四甘醇-聚乙二醇，甘油-丙二醇-四甘醇-1,4-丁二醇，乙醚，甲酸甲酯，环己烷，N,N'-二甲基-1,3-丙二胺，N,N'-二甲基乙二胺，二亚乙基三胺，六亚甲基二胺和1,3-二氨基戊烷，烷基化的噻吩(thiopene)，十二烷，十三烷，十四烷，氯代链烷烃和它们的组合。在一个实施方案中，第一残余物可包含小于5wt.%的乙酸乙酯。该方法还包括在第二塔中将至少部分第一残余物分离以获得包含乙醇和乙酸乙酯的第二馏出物和包含一种或多种抽提剂的第二残余物，将至少部分第二馏出物分离以获得包含乙酸乙酯的第三馏出物和包含乙醇的第三残余物。在一个实施方案中，将至少部分第二残余物作为一种或多种抽提剂返回到第一塔和第二残余物可包含小于30wt.%的乙酸。在一个实施方案中，第一蒸馏塔可在小于70kPa，例如，小于50kPa，或小于20kPa的压力操作。

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，乙酸乙酯，乙醛，和水的粗乙醇产物，在第一塔中在一种或多种抽提剂存在下将至少部分粗乙醇产物分离为包含乙醛和乙酸乙酯的第一馏出物和包含乙醇，乙酸乙酯和一种或多种抽提剂的第一残余物，将第一残余物在第二塔中分离以获得包含乙醇和乙酸乙酯的第二馏出物和包含一种或多种抽提剂的第二残余物，和将至少部分第二馏出物分离以获得包含乙酸乙酯的第三馏出物和包含乙醇的第三残余物。