[发明专利]一种分离乙醇-水的方法

说明书

本发明提供了一种分离乙醇‑水的方法，包括以下步骤：步骤(1)：含水乙醇原料和乙基叔丁基醚在70～81℃下共沸，得乙醇提浓液；步骤(2)：乙醇提浓液与乙基叔丁基醚在63～68℃下共沸；分离得到乙醇和H₂O‑ETBE共沸物。本发明方法，先将稀乙醇初步提浓，再利用乙基叔丁基醚共沸脱水，得到水含量为几百ppm的乙醇，用于乙醇汽油的调和。

技术领域

本发明属于化工原料分离提纯领域，具体涉及一种分离乙醇-水的方法。

背景技术

甲基叔丁基醚(MTBE)是使用较广的含氧添加剂，主要用于提升汽油辛烷值，增强抗爆性能。MTBE的使用对于减少燃烧后CO和烃类等大气污染物的排放起到积极的作用，但由于水溶性高、难降解、易迁移以及潜在的致癌特性等，美国大部分市州已于2008年起禁用MTBE，欧盟和日本等地区的MTBE使用量也在逐年减少。而乙醇、乙基叔丁基醚(ETBE)作为高辛烷值组分，与MTBE相比，具有较好优势。在汽油中加入燃料乙醇可大大提高其辛烷值，且可以有效提高汽油的抗爆性。同时，由于乙醇的氧含量高达34.7％，可以较MTEB更少的添加量加入汽油中，帮助不含氧且碳原子比乙醇多的汽油完全燃烧，使汽车尾气排放的有害物质如CO、HC、NO_X、PM2.5等减少。ETBE与汽油调合成清洁燃料，可减少汽车尾气中CO、VOC_S、NO_X及PM2.5等固体颗粒的排放。与MTBE相比，ETBE具有调合辛烷值高、雷德蒸汽压低、易与汽油混溶等优点，且毒性低、环境污染小。因此，美国、巴西等国家在推广使用乙醇汽油的比例。同时，随着MTBE被禁用，美国、欧洲及日本等国家使用ETBE作为汽油辛烷值改进剂。

常压下，乙醇与水在78.1℃时共沸，共沸物中乙醇质量含量95.6％，水质量含量4.4％。工业上生产无水乙醇，通常采用共沸精馏法，即在乙醇-水溶液中加入第三组分(夹带剂)，与乙醇或水形成共沸物，用精馏的方法分离乙醇和水。在共沸精馏生产无水乙醇的工艺中，常用的共沸夹带剂有：苯、戊烷、环己烷等。苯是较传统的一种夹带剂，其工艺已比较成熟，但由于苯毒性较大，不符合绿色环保及清洁生产发展理念。以戊烷做夹带剂，虽然避免了苯共沸精馏的缺点，但戊烷的沸点低(36.1℃)，常温下容易汽化，溶剂损失较大且需要加压操作。专利US4256541研究了环己烷作共沸剂的无水乙醇生产工艺。环己烷具有价格低廉、毒性低等优良性质，是苯较好的替代物，被许多国外厂家使用。但是这些常用的夹带剂均需进一步进行分离、脱除溶剂之后才能作为车用燃料使用。专利CN101033170A记录的方法要在许多串联的膜组件上进行渗透蒸发，较适用于低水含量(1至10％质量)的乙醇进行脱水，主要缺点是膜模块资金投入大，且对原料乙醇的水含量适应范围较窄。

夹带剂的选择对操作条件和产品的质量都有很大的影响。通常在选择夹带剂时除考虑分离的难易程度外还需考虑工艺问题。乙基叔丁基醚(ETBE)作为夹带剂共沸分离乙醇-水具有其独特优势，技术实施效果好，且ETBE是目前世界范围内使用前景最好的汽油添加剂，用于调合汽油的辛烷值。本发明采用乙基叔丁基醚作为夹带剂来进行乙醇水溶液的脱水操作，得到的产物不需进一步脱除夹带剂，可直接用于汽油调合，具有戊烷等其他夹带剂所不具有的优势。

发明内容

为解决现有乙醇中水分离难度大、分离效果不佳的技术问题，本发明提供了一种以乙基叔丁基醚(ETBE)为夹带剂分离乙醇-水的方法；旨在简化处理工艺，提升脱水效果。

本发明还提供了实施所述方法的处理系统。

一种分离乙醇-水的方法，包括以下步骤：

步骤(1)：含水乙醇原料和乙基叔丁基醚在70～81℃下共沸，得乙醇提浓液；

步骤(2)：向乙醇提浓液中补加乙基叔丁基醚，并控制体系温度为63～68℃；分离得到乙醇和H₂O-ETBE共沸物。