[发明专利]乙醇和异丙醇的生产工艺

说明书

本发明涉及一种由烯烃直接水合生产醇类的工艺，而更具体地说涉及一种通过使含有乙烷为杂质的乙烯物流或含有丙烷为杂质的丙烯物流与水在合适的水合催化剂存在下接触来生产乙醇或异丙醇的工艺。

在工业上乙醇和异丙醇是分别由乙烯或丙烯在液相或汽相中，在合适的催化剂上进行直接水合而生产的。反应可以在任何合适的反应器中进行，反应生成所希望的醇类产品及一般少量的副产物，如在乙醇生产情况下为二乙醚，而在异丙醇生产情况下为二异丙醚。反应转化率常常低于100%;因此反应器流出物一般还含有未反应的乙烯或丙烯。而且，化学级的乙烯和丙烯通常含有少量的乙烷和/或丙烷。因此，由于乙烷和丙烷一般不受乙烯和丙烯的直接水合催化剂的作用，所以反应器流出物含有乙烷和/或丙烷。

为了增加对所希望产品的选择性，水合反应一般在单程烃类转化率稍低于100%进行（如乙烯水合低至5%，而丙烯水合通常为约60～75%）。因此，为了提高效率，上述工艺通常以循环工艺来进行，其中部分气相流出物在回收了所希望的醇类产物后循环回直接水合反应器。然而，由于乙烷和丙烷在直接水合反应时不进行反应，这些组分在循环水合反应系统中趋于积累，除非采取步骤将其从系统中脱除。

将乙烷或丙烷分别从含有相应的烯烃，即乙烯或丙烯的气体物流中脱除是复杂的，因为将烯烃从相应的烷烃中分离是困难的。分馏是分离这些组分的一种有效的方法。然而，烯烃与相应烷烃的挥发度特征很相似以致通过蒸馏将烯烃从相应的烷烃中分离出来的费用是相当高的。

由于将乙烯和丙烯从相应的烷烃中分离出来有困难，因此在乙烯和丙烯各自的循环气体工艺中常常通过从系统中吹扫部分流出物并燃烧或其它处置被吹扫的气体的方法来防止乙烷和丙烷的积累。在吹扫时，有用的乙烯和丙烯的损失大大降低了这些工艺的吸引力。

上述类型的循环工艺的重要性使得希望继续致力于增加这些工艺的效率。这些努力包括研究在将乙烯和丙烯循环回反应器之前先将乙烯从乙烷和丙烯从丙烷中分离出来的改进的方法。本发明提供的正是这种改进的方法。

本发明是生产乙醇和异丙醇的循环工艺，它包括在合适的催化剂存在下乙烯或丙烯的直接水合的步骤及通过变压吸附或变温吸附将乙烯从乙烷或丙烯从丙烷中分离出来的步骤。

按照本发明的第一个实施方案，将由含有乙烷为杂质的乙烯或含有丙烷为杂质的丙烯组成的烯烃物流在直接水合催化剂存在下，在反应区中与水进行接触，从而生成含有乙醇（当烯烃是乙烯时）或异丙醇（当烯烃为丙烯时）的气相产物流。该产物流也含有未反应的烯烃和相应的烷烃，及常常一种或多种水合的副产物。任选地将离开水合反应器的产物流冷却，然后在诸如冷凝器或洗涤器之类的产品回收单元中进行处理而回收醇类。当回收完醇类后，其余的无醇气体物流进行变压吸附（PSA）或变温吸附（TSA）处理而从该气体物流中回收未反应的烯烃。或者，一部分无醇气体进行PSA处理或TSA处理，并且其余气体的全部或部分循环回水合反应器。吸附过程的操作条件是能生产含有存在于产物流中的大部分烷烃的不被吸附的产物流和含有大部分未反应烯烃的被吸附组分。该工艺最好在能使几乎所有未反应的烯烃保留在气体物流中的条件下进行操作。该工艺在4A型沸石吸附剂的床层上，可在较高的温度下进行操作。

按照本发明的第二个实施方案，含有相应的烷烃为杂质的烯烃原料流先进行PSA处理或TSA处理。吸附工艺最好在上面所规定的条件下进行操作以便制得富含烯烃的被吸附的物流和富含相应的烷烃的不被吸附的产物流。在吸附床上解吸得到的富含烯烃的气体流在反应区，在合适的直接水合催化剂存在下，在能使烯烃发生水合的条件下与水进行接触，从而制得上面所述的产物流。产物流在产品回收单元进行处理以便从该物流中回收几乎所有的醇类产品。如第一个实施方案的情况，经过产品回收步骤后，所剩的部分或全部无醇气体物流可循环进行PSA或TSA处理，从而从该物流中回收烯烃;而且，如果仅有部分循环进行PSA或TSA处理，则其余的一部分或全部可直接循环回水合反应器。

上面所述的两个实施方案的任何一个的吸附步骤典型地在约0℃～约250℃的温度范围内进行操作，而更好地在高于约50℃的温度下进行操作。吸附步骤一般在约0.2～100巴范围的绝对压力下进行操作，而更好地在约1～50巴的绝对压力下进行操作。

在本发明的优选实施方案中，吸附剂是A型沸石，而在最优选的实施方案中，它是4A型沸石。