[发明专利]由醋酸原料加氢生产乙醇的方法和系统

说明书

本发明涉及以醋酸为原料加氢生产乙醇的领域，具体涉及由醋酸原料加氢生产乙醇的方法和系统。该方法包括：(a)将醋酸原料进行酸加氢反应，得到第一物流；(b)将第一物流进行第I气液分离，得到第I液相物流和第I气相物流；(c)将第I液相物流进行酯化反应，得到第二物流；(d)将第二物流进行酯加氢反应，得到第三物流；(e)将第三物流进行第II气液分离，得到含有乙醇的第II液相物流。本发明所述方法和系统可以有效地减少了所得乙醇粗产品中有机物副产物杂质(醋酸、酯等)的含量，提高乙醇的选择性，甚至达到98％以上。

技术领域

本发明涉及由醋酸加氢生产乙醇的领域，具体涉及由醋酸原料加氢生产乙醇的方法和系统。

背景技术

乙醇，俗称酒精，是重要的化工原料和液体燃料。目前，乙醇最大的用量是作为燃料，将乙醇添加到汽油中，调配成乙醇汽油。由于乙醇氧含量高，使汽油增加内部氧而燃烧更充分，减少了污染物排放；乙醇还具有较高的辛烷值，可有效提高汽油的抗爆性。发展燃料乙醇可以提高国家能源安全保障，减少原油进口依赖，更好地保护环境，缓解大气污染，减少温室气体排放，具有重要的战略意义。

目前生产乙醇的主要方法可以分为以生物质为原料的发酵法和以煤为原料的化学合成法。生物质原料包括粮食、木薯等含高糖类非粮物质和纤维素如植物秸秆。以煤为原料制备乙醇，首先是煤制合成气，然后合成气再制乙醇，根据工艺路线不同又可分为一步法和多步法。多步法按乙醇直接转化原料又分为醋酸直接加氢制乙醇、醋酸甲酯加氢制乙醇、醋酸乙酯加氢制乙醇。

以生物质为原料，例如发酵法，普遍成本偏高。煤制乙醇成本低，但成熟工业化装置少。合成气一步法制乙醇选择性偏低，分离困难；酯加氢制乙醇则工艺路线过长，部分醇需要在反应系统循环使用；醋酸直接加氢工艺路线短，便于工业化。已经有现有技术针对醋酸直接加氢制备乙醇的方法做了相关报道。

CN105566063A公开了一种醋酸催化加氢反应制乙醇的装置及方法。该方法包括以下步骤：(1)一段气相加氢：将醋酸原料和氢气预热后形成蒸汽进料流，将所述蒸汽进料流引入到装有加氢催化剂的一段加氢反应器中进行加氢反应；(2)气液分离：将步骤1得到的加氢反应物冷凝，在气液分离器中经气液分离后，得到气相产品A和液相产品A，气相产品A至少部分进入二段加氢反应器中继续加氢反应，加氢反应得到的气相产品C返回一段加氢反应器，液相产品C进入第一精馏塔；(3)酯化反应：将步骤2中的液相产品A在装有酯化催化剂的酯化反应器中进行酯化反应后，得到气相产品B和液相产品B，气相产品B冷却后至少部分循环回气相加氢反应器使用；(4)产品精制：将液相产品B送至第一精馏塔，第一塔顶馏分含有乙醛、醋酸乙酯、丙酮，第一塔底馏分为含有乙醇、乙醛、醋酸乙酯、水的粗乙醇产品，第一塔顶馏分部分返回一段气相加氢反应器中，将第一个塔底馏分送至第二个精馏塔，分离为含有醋酸乙酯、乙醇的第二塔顶馏分和含有水、乙醇、丁醇和醋酸的第二塔底馏分，所述的第二塔顶馏分部分返回(1)中所述的加氢反应器中，部分作为混合型溶剂产品采出，所述的混合型溶剂包括乙醇、醋酸乙酯和水，其中乙醇和醋酸乙酯的质量比为1:0.05～1.1，水含量为1～15wt％，酸度值0～30mg/L；将第二塔釜馏分送至中和反应器，加入碱性物质进行中和反应；将中和后的第二塔釜馏分送至第三精馏塔，分离为含水、醋酸盐和丁醇的第三塔底馏分和含有乙醇和水的第三塔顶馏分，所述的塔顶馏分中乙醇含量85～95wt％，酸度值0～25mg/L。该方法虽然可以有效地解决醋酸的精馏脱离问题，但是所得产物仍含有一定量的杂质如酯等，需要多步的精馏提纯。

CN105924329A公开了一种醋酸和醋酸酯催化加氢反应装置耦合制乙醇的装置及方法。该方法以醋酸和/或醋酸酯为反应原料，包括醋酸加氢、醋酸酯加氢和粗品提纯三个工段，氢气管线串联。该方法可以实现氢气的高效利用，但仍然无法解决精馏提纯的困难。