[发明专利]由乙醇生产产生水流的方法

说明书

本申请是申请日为2011年2月1日、申请号为201180001858.4、发明名称为“由乙醇生产产生水流的方法”的发明专利申请的分案申请。

优先权要求

本申请要求以下申请的优先权：2010年2月2日提交的美国临时申请No.61/300,815；2010年5月7日分别提交的美国临时申请No.61/332,696、美国临时申请No.61/332,699和美国临时申请No.61/332,728；2010年5月19日提交的美国临时申请No.61/346,344；和2010年8月6日提交的美国申请No.12/852,297，通过引用将它们全文并入本文。

发明领域

本发明总体上涉及由乙醇的生产产生水流(water stream)的方法，特别涉及由粗乙醇产物产生基本上不含有机杂质的水流的方法。

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)和甘蔗生产。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常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。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生成或者以副反应生成。此外，在乙酸加氢期间还可形成与乙醇等摩尔的水。这些杂质限制了乙醇的生产和从这类反应混合物的回收。此外，杂质可以存在于一种或多种清洗流中。当杂质存在于水清洗流中时，必须以化学方式或生物学方式处理该水清洗流，以在清洗流可以处置之前除去杂质。进一步处理增加了成本并且降低生产乙醇的总效率。

因此，仍需要乙醇生产方法，其中该方法的分离部分产生在形成时含有很少（如果有的话）杂质的纯化水流。这种水流可以不需要为了随后使用或可靠地处置而进一步处理。

发明概述

在一个实施方案中，本发明涉及产生水流的方法。该方法包括将乙酸进料流加氢形成粗乙醇产物的步骤。所述粗乙醇产物优选包含乙醇、水、乙酸乙酯和乙酸。该方法还包括在多个塔的至少一个塔中将至少部分所述粗乙醇产物分离成包含乙醇的馏出物和包含水流的残余物的步骤。

在另一个实施方案中，本发明涉及产生水流的方法。该方法包括提供包含乙醇、水、乙酸乙酯和乙酸的粗乙醇产物的步骤。该方法还包括在多个塔的至少一个塔中将至少部分所述粗乙醇产物分离成包含乙醇的馏出物和包含水流的残余物的步骤。

在一些实施方案中，分离步骤还包括以下步骤：在所述多个塔的第一塔中将至少部分粗乙醇产物分离成包含乙醇、水和乙酸乙酯的第一馏出物，以及包含乙酸的第一残余物；在所述多个塔的第二塔中将至少部分第一馏出物分离成包含乙酸乙酯的第二馏出物以及包含乙醇和水的第二残余物；以及在所述多个塔的第三塔中将至少部分第二残余物分离成包含乙醇的第三馏出物和包含水流的第三残余物。

在优选实施方案中，至少一个塔具有70-110℃的基底温度(base temperature)。在其它实施方案中，至少一个塔的基底温度为至少102℃。

优选地，所得水流基本上不含除乙酸和乙醇外的有机杂质，在一个实施方案中，所得水流包含至少97wt.%水；小于0.5wt.%乙酸；小于0.005wt.%乙醇；和小于0.001wt.%乙酸乙酯。在其它实施方案中，水流具有2.99-3.35的pH。

附图简要描述

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用于乙醇生产的加氢系统的示意图。

图2是根据本发明一个实施方案的用于乙醇生产的加氢系统的示意图。

发明详述

本发明总体上涉及使粗乙醇产物分离以形成基本上不含除乙酸和乙醇外的有机杂质的水流。就本发明而言有机杂质可以包括乙酸乙酯、乙醛、丙酮、缩醛(acetal)和它们的混合物。在一个实施方案中，除乙酸和乙醇外的有机杂质的量可以小于10wppm，例如小于5wppm或小于1wppm。