[发明专利]一种燃料乙醇连续脱水方法

说明书

技术领域：

本发明涉及燃料乙醇脱水技术，特别涉及一种精馏与蒸汽渗透耦合连续分离乙醇和水的工艺。

背景技术

近年来，全球范围内面临严重的能源危机，寻找新型可替代能源已成为各国未来能源战略的关键。这其中，燃料乙醇具有可再生、高效、低耗资、安全等特点，可直接用作液体燃料或者同汽油混合使用，减少对不可再生能源——石油的依赖，从而保障本国能源的安全。通过对谷物、薯类以及糖质原料的发酵、蒸馏能够连续生产乙醇。但通过简单蒸馏产生的乙醇浓度不超过96%（V/V)，而作为汽油、柴油有效添加剂的燃料乙醇中的乙醇含量须不低于99.5%（W/W），乙醇脱水的方法大致有以下4种：

（1）生石灰法：用生石灰与95%的酒精溶液共热，长时间回流，然后蒸馏。生石灰和氯化钙都有强的吸水性，吸水后生成氢氧化钙和带结晶水的氯化钙(CaCl₂·H₂O)。氧化钙吸收乙醇溶液中的水分，氯化钙吸收汽相中的水分，因而达到除去乙醇中水分的效果。用此法可制得含乙醇高达99.5%～99.8%的乙醇。但是无水乙醇的收率仅为理论值的75%，同时劳动强度大，产品质量差，目前基本淘汰。

（2）分子筛脱水：用3A型分子筛将96%的乙醇通过后，分子筛可把乙醇中的水分吸附，从而使乙醇的纯度得到提高。分子筛具有极强的吸附能力和高度的吸附选择性，同时机械性能优良，热稳定性好，但是传统的分子筛脱水工艺存在着价格昂、再生温度高、能耗较大及能量回收利用率较低的问题。

（3）共沸精馏法：共沸精馏是常用的化工分离方法之一，常用于恒沸物或近恒沸物的分离。在常压下无法制取无水乙醇的情况下，采用向其加入夹带剂进行精馏，常用的夹带剂有苯、环己烷、戊烷、乙醚等。此时夹带剂与酒精溶液中的乙醇、水形成新的三元恒沸物，这时三元恒沸物与纯组分酒精或水之间的沸点差较大，从而较容易地通过精馏获得纯度很高的乙醇。共沸精馏法具有机械化程度高、生产稳定、产量大、技术成熟、产品纯度高等优点，是工业化生产无水乙醇的主要方法，但是能耗较大，且夹带剂在生产操作不当时会引起环境污染。

（4）萃取精馏：常用萃取剂有甘油、乙二醇等。在萃取精馏塔中乙醇汽向上升，而溶剂向下降的逆流萃取，溶剂把乙醇汽中的水分带走，无水乙醇在塔顶退出，塔底排出的为带有水分的溶剂，溶剂再生后可复用。但溶剂再生能耗较多。

专利CN201020286456.6公开了一种用于生产无水乙醇的蒸汽渗透膜装置和乙醇脱水系统，膜组件采用聚酞亚胺过滤膜，在其应用实例中由于储液罐分别与真空泵和精馏塔相连，由于精馏塔为正压操作，无法实现储液罐内液体对精馏塔的正常进料，同时存在乙醇回收率低的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种低能耗、无污染的燃料乙醇连续脱水方法。本方法采用膜分离装置，具有流程短、能耗低、设备投资省、乙醇生产成本低等优点。

本发明所述的一种燃料乙醇连续脱水方法，其特征在于膜分离装置采用聚乙烯醇复合膜，具体步骤如下：

（1）将质量分数为35～55%乙醇水溶液连续送入乙醇精馏塔中，使塔釜液位在60%，打开塔顶冷凝器，对塔釜升温，当有回流时，全回流30min，系统稳定后，开启真空泵，使膜分离装置渗透侧绝对压力控制在≤10KPa；

（2）乙醇精馏塔顶气态物料进入气液分离罐，经气液分离后，由膜分离装置渗余侧入口进入，在渗余侧出口得到无水乙醇；渗透侧气体经真空泵后，进入乙醇精馏塔；

（3）乙醇精馏塔底部物料由膜分离装置的夹套入口进入，由出口排出；

所述乙醇精馏塔理论塔板数为35～45，塔顶操作压力为110～125KPa。

所述的真空泵采用无油干式真空泵，该泵抽气口压力≤10KPa，排气口压力≥125KPa。

所述的膜分离装置渗透侧和渗余侧均设有水浴夹套。

本发明的有益效果：

本发明提供一种利用精馏和蒸汽渗透耦合连续分离乙醇和水的工艺，经过精馏和膜分离装置，可得到乙醇含量为99.5%～99.9%（V）的无水乙醇，本发明合理利用系统热量，降低了燃料乙醇的生产成本，可以实现长期稳定运行，具有流程短、操作方便、能耗低、无污染的优点。

附图说明：

图1为本发明的工艺流程图。