[发明专利]减少循环至乙酸加氢反应器的乙醇的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年12月15日提交的美国临时申请号61/576,190的优先权。本申请还要求2011年11月9日提交的美国申请号13/292,914和2011年4月26日提交的美国申请号13/094,588的优先权。

技术领域

本发明总体上涉及使用蒸馏塔改进乙醇的回收，和特别地，涉及用于减少循环至加氢反应器的乙醇的方法。

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。

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。

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：使乙酸和/或其酯在反应器中在催化剂存在下加氢以形成粗乙醇物流，将部分粗乙醇物流在第一蒸馏塔中分离以获得包含乙醛，乙酸乙酯，和乙醇的第一馏出物，和包含乙醇和乙酸乙酯的第一残余物，将部分第一残余物在第二蒸馏塔中分离以获得包含乙酸的第二残余物和包含乙醇，和乙酸乙酯的第二馏出物，和从第二馏出物回收乙醇。在一些实施方案中，第一残余物可包含少量的乙酸。在一个实施方案中，该方法包括将至少部分第二馏出物在第三蒸馏塔中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。将第一馏出物返回到反应器和将来自粗乙醇物流的小于10%，例如，小于5%的乙醇，返回到反应器。在一个实施方案中，将第一馏出物进一步分离以获得乙醇物流和包含乙酸乙酯和小于2wt.%乙醇的残液物流。在其它实施方案中，乙醇具有的乙酸的¹⁴C:¹²C比，为对于生物机体而言的¹⁴C:¹²C比的0.5-1。对于第一蒸馏塔，第二蒸馏塔和第三蒸馏塔而言的总的直径可以为5-40米和此外，其中对于第一蒸馏塔，第二蒸馏塔和第三蒸馏塔而言的总的塔直径与每小时生产的乙醇的吨数之比为1:2-1:30。

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：使乙酸和/或其酯在反应器中在催化剂存在下加氢以形成粗乙醇物流，将部分粗乙醇物流在第一蒸馏塔中分离以获得包含乙醛，乙酸乙酯，和乙醇的第一馏出物，和包含乙醇，乙酸，乙酸乙酯和水的第一残余物，其中第一馏出物具有来自粗乙醇物流的小于10%，例如，小于5%的乙醇，其中第一残余物具有来自粗乙醇物流的至少90%，例如，至少95%的乙醇，将部分第一残余物在第二蒸馏塔中分离以获得包含乙酸的第二残余物和包含乙醇和乙酸乙酯的第二馏出物，和将至少部分第二馏出物在第三蒸馏塔中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。可将第一馏出物返回到反应器。