以醋酸为原料生产乙醇的方法技术

本发明专利技术涉及一种以醋酸为原料生产乙醇的方法。包括醋酸催化加氢反应单元和乙醇产品精馏脱水单元，生产原料为醋酸和氢气，采用Pt、Ag贵金属为催化剂，醋酸催化加氢反应单元的气液分离塔采用精馏吸收塔形式及自身冷凝液的循环降温洗涤操作方式，实现加氢反应产物的部分冷凝及反应循环气的净化；乙醇产品精馏脱水单元的精馏一塔釜再沸器的加热介质为精馏二塔顶气，精馏一塔再沸器操作过程中不需要消耗新鲜蒸汽等；通过改变调整精馏脱水单元的精二塔及吸附装置的操作方式，即生产工业酒精产品，又生产无水乙醇产品，使煤基乙醇产品更具市场竞争力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种以醋酸为原料生产乙醇的方法。该方法以醋酸和氢气为原料，Pt、Ag贵金属为催化剂，采用气相加氢，加减中和、反应产物两级脱气净化、复杂系统热耦合精馏、吸附脱水等生产技术，降低生产过程中的能耗物耗，解决设备腐蚀严重等问题，降低设备投资，提高醋酸加氢制乙醇装置的产品质量，并使装置能同时生产工业酒精、无水乙醇等产品，使以醋酸为原料生产乙醇产品更具市场竞争力。
技术介绍
乙醇(CH3CH2OH)俗称酒精,乙醇产品按照使用功能和组分指标不同，主要分为食用酒精、工业酒精、无水乙醇(包括燃料乙醇)等产品。主要在调制饮料酒、电子元件制造、溶剂、化工生产原料和液体燃料等领域广泛应用。乙醇传统生产工艺主要以玉米、小麦、薯类、甘蔗、纤维素等生物质为原料，经酶解、发酵、精馏脱水等单元而制成，也可以由乙烯原料水合制成，是有机化工基本原料之一。受原油价格的影响，乙烯水合法乙醇生产受到很大的制约，目前我国主要以生物质为原料发酵生产乙醇产品。2012年，我国发酵乙醇的产量为我国燃料乙醇产量为821万千升，其中燃料乙醇产量为207万千升。近年来，随着以煤及天然气等为原料的甲醇羰基化合成醋酸的技术的发展，拓宽了醋酸产品的生产原料，醋酸生产原料由淀粉及糖等生物质原料进一步扩展至煤及天然气等原料，醋酸产品的生产成本降低，产品规模增长较快，采用发酵乙醇原料氧化制备醋酸的生产装置除用于食品以外基本已停产。2011年，我国煤基醋酸产能突破700万吨，醋酸产量为425万吨，醋酸装置平均开工率仅为60％，目前国内醋酸产能相对过剩，导致醋酸的价格持续下降，因此，迫切需要开发醋酸的下游产品，以醋酸为原料加氢生产乙醇产品的方法受到人们的关注。醋酸直接加氢制备乙醇过程的反应方程式如下所示：CH3COOH+2H2——>C2H5OH+H2O醋酸加氢反应制备乙醇的过程采用贵金属作为催化剂，气相加氢工艺，加氢反应液通常采用特殊精馏等方法精制得到乙醇产品。专利CN102399130A公开了一种采用醋酸加氢制乙醇精馏工艺，该方法通过采用乙二醇作为萃取剂进行乙醇和水的分离，最终得到无水乙醇产品。该方法在分离过程中需要引入原反应液中不存在的新组分，增加了系统的复杂性，并且能耗较高，同时加氢反应液中残留的未反应的醋酸对设备腐蚀严重，影响了设备长周期稳定运行。开发清洁、低碳的醋酸加氢反应制备乙醇产品的成套生产技术是十分必要的。本专利技术公开了一种醋酸加氢制备乙醇产品的装备及方法，采用加氢反应产物两级脱轻、加减中和、复杂系统热耦合精馏脱水等技术，使醋酸加氢反应及精制工艺优化，降低生产过程中的能耗物耗，解决设备腐蚀严重等问题，降低装置投资，提高醋酸加氢制乙醇装置的产品质量，并使装置能同时生产工业酒精、无水乙醇等产品，使以醋酸为原料生产乙醇产品更具市场竞争力。
技术实现思路
本专利技术公开了一种以醋酸为原料生产乙醇的方法。醋酸的生产原料丰富，一般为淀粉、糖、天然气及煤等原料，近年来，随着煤基醋酸生产技术的发展，醋酸的生产成本进一步降低，成为目前中国醋酸产品主流生产技术，醋酸产品的生产能力过剩，亟待开发醋酸的下游产品。该方法利用丰富的醋酸资源，与氢气催化反应合成乙醇，并实现装置同时生产工业酒精、无水乙醇等多种产品，具有较强的工业应用前景。本文没有特殊说明的百分比含量均为质量百分比含量，没有特殊说明的压力操作条件均为表压操作条件，一种以醋酸为原料生产乙醇的方法的生产工艺流程参见图1-醋酸催化加氢反应单元流程图,以及参见图2-乙醇产品精馏脱水单元流程图。一种以醋酸为原料生产乙醇的方法具有以下特征：一种以醋酸为原料生产乙醇的方法，主要包括醋酸催化加氢反应单元和乙醇产品精馏脱水单元，生产原料为醋酸和氢气，其特征是乙醇产品精馏脱水单元主要由脱轻塔5、精馏一塔6、精二塔7及吸附装置8等组成，精馏一塔釜再沸器42的加热介质为精二塔顶气701，精二塔顶气701的冷凝热被二次利用，精馏一塔再沸器42操作过程中不需要消耗新鲜蒸汽。所述的一种以醋酸为原料生产乙醇的方法，其特征是醋酸催化加氢反应单元的醋酸蒸发器1通过控制热醋酸103的加热温度及循环气的循环量，控制蒸发器1上部排出的原料反应气104的物料量，以及原料反应气104中氢气与醋酸的摩尔比，氢气和醋酸的摩尔比控制为3:1～50:1。所述的一种以醋酸为原料生产乙醇的方法的醋酸催化加氢反应单元，其特征是气液分离塔3采用精馏吸收塔形式及自身冷凝液的循环降温洗涤操作方式，实现加氢反应产物201的部分冷凝及反应循环气的净化。所述的一种以醋酸为原料生产乙醇的方法的醋酸催化加氢反应单元，其特征是气液分离塔3通过控制循环釜液经循环冷却器26冷却液出口的温度，控制气液分离塔循环顶气302及气液分离塔尾气301的温度。所述的一种以醋酸为原料生产乙醇的方法的醋酸催化加氢反应单元，其特征是加氢反应产物201，通过气液分离塔3及闪蒸塔4两种压力操作条件下，实现反应循环气的净化回收，其中气液分离塔顶气302只通过一级增压可以达到反应循环气的压力操作要求。所述的一种以醋酸为原料生产乙醇的方法的醋酸催化加氢反应单元，其特征是加氢反应器2内装填负载型或非负载型的Pt、Ag贵金属催化剂，负载型催化剂中Pt的负载量为0.2％～2％，Ag的负载量为0.01％～3％。所述的一种以醋酸为原料生产乙醇的方法的醋酸催化加氢反应单元，其特征是加氢反应器2的反应操作压力为1.0～4.0MPa，反应操作温度200℃～400℃。所述的一种以醋酸为原料生产乙醇的方法，其特征是乙醇产品精馏脱水单元的脱轻塔5加入碱液501，中和加氢反应液中的有机酸，控制脱轻塔釜采506的pH值6～7，碱液501为氢氧化钠、氢氧化钙等水溶液。所述的一种以醋酸为原料生产乙醇的方法，其特征是乙醇产品精馏脱水单元的精二塔顶气701在精馏一塔釜再沸器42中部分冷凝，富集杂质的尾气送至精二塔后冷器44冷凝，得到的尾气凝液703送至精馏一塔6回收乙醇。所述的一种以醋酸为原料生产乙醇的方法，其特征是乙醇产品精馏脱水单元的精馏一塔上侧线采出605为富含乙醇流股，乙醇浓度为75％～93％，送入精二塔7上部进料口，精馏一塔釜采604也送至精二塔7下部进料口回收乙醇。所述的一种以醋酸为原料生产乙醇的方法，其特征是通过改变调整精馏脱水单元的精二塔7及吸附装置8的操作方式，即可以生产工业酒精产品，又可以生产无水乙醇产品；乙醇产品精馏脱水单元生产工业酒精产品时，关闭流程中精二塔顶部采出704的无水乙醇阀门51，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以醋酸为原料生产乙醇的方法，主要包括醋酸催化加氢反应单元和乙醇产品精馏脱水单元，生产原料为醋酸和氢气；其特征是乙醇产品精馏脱水单元包括脱轻塔、精馏一塔、精二塔及吸附装置；精馏一塔釜再沸器的加热介质为精二塔顶气，精二塔顶气的冷凝热被二次利用，精馏一塔再沸器操作过程中不需要消耗新鲜蒸汽。

【技术特征摘要】
1.一种以醋酸为原料生产乙醇的方法，主要包括醋酸催化加氢反应单元和乙醇产品精
馏脱水单元，生产原料为醋酸和氢气；其特征是乙醇产品精馏脱水单元包括脱轻塔、
精馏一塔、精二塔及吸附装置；精馏一塔釜再沸器的加热介质为精二塔顶气，精二
塔顶气的冷凝热被二次利用，精馏一塔再沸器操作过程中不需要消耗新鲜蒸汽。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是醋酸催化加氢反应单元的醋酸蒸发器通过控制
热醋酸的加热温度及循环气的循环量，控制蒸发器上部排出的原料反应气的物料量
以及原料反应气中氢气与醋酸的摩尔比，氢气和醋酸的摩尔比为3:1～50:1。
3.如权利要求1所述的方法，其特征是醋酸催化加氢反应单元的气液分离塔采用精馏
吸收塔形式及自身冷凝液的循环降温洗涤操作方式，实现加氢反应产物的部分冷凝
及反应循环气的净化。
4.如权利要求1所述的方法，其特征是醋酸催化加氢反应单元的气液分离塔通过控制
循环釜液经循环冷却器冷却液出口的温度，控制气液分离塔循环顶气及气液分离塔
尾气的温度。
5.如权利要求1所述的方法，其特征是醋酸催化加氢反应单元的加氢反应产物，通过
气液分离塔及闪蒸塔两种压力操作条件下，实现反应循环气的净化回收，其中气液
分离塔顶气只通过一级增压可以达到反应循环气的压力操作要求。
6.如权利要求1所述的方法，其特征是醋酸催化加氢反应单元的加氢反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：张敏华，耿中峰，余英哲，马静，李桂明，李永辉，董秀芹，吕惠生，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12