一种制备无水乙醇的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备无水乙醇的方法，该方法包括如下步骤：(1)在减压蒸馏的条件下，将乙醇发酵醪液蒸馏，得到第一气相产物和蒸馏残液；(2)将第一气相产物冷却，进行气液分离，得到第一乙醇水溶液和第二气相产物；(3)将第一乙醇水溶液加热气化，得到第三气相产物；(4)在气体膜分离条件下，用气体渗透膜对第三气相产物进行渗透分离，回收得到无水乙醇气体和残留气体。上述方法通过在将含乙醇的气体进行渗透分离之前，先进行气液分离，分离出其中沸点低于乙醇的组分，之后再将乙醇气化后进行渗透分离，可以提高气体渗透膜的生产效率，从而降低了气体渗透膜的使用量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
众所周知，通过发酵法，可以将小麦、玉米、高粱、薯类、糖蜜或植物纤维等作为原料制备得到能够用于车用燃料的乙醇。因此，在目前石油资源日渐枯竭的背景下，大力发展发酵法乙醇生产工艺具有十分重要的经济价值和社会价值。但是，由于乙醇和水可以形成恒沸物，所以在发酵法乙醇生产工艺中通常只能得到最高浓度只为95质量％的乙醇，不能满足车用燃料的要求。因此需要进一步制备无水乙醇。目前国内大多数无水乙醇的生产采用精馏塔对含水乙醇进行蒸馏脱水，然而用普通的蒸馏方法进行脱水较困难，并且蒸馏的能耗较大。为了提高乙醇浓度，去除多余的水分，人们开发出了气体渗透用于无水乙醇制备的方法和相应设备，例如文献(张元红等， GKSS渗透气化和蒸汽渗透技术，膜科学与技术，第25卷，2005年9月)公开了一种无水乙醇的生产技术将含有乙醇10体积％的发酵液进入初馏塔，初馏塔塔顶的产物经过压缩加热后进入膜分离单元；水优先渗透过膜，富集在渗透侧，大部分渗透气被冷凝，将渗透气的冷凝液送回初馏塔；原料中的乙醇被膜截留，成为产品。在通过气体渗透制备无水乙醇时，需要使用符合特定要求的气体渗透膜的成本较高，而在上述方法中，气体渗透膜的使用量较大，因此限制了气体渗透制备无水乙醇的发展。
技术实现思路
为了在通过气体渗透制备无水乙醇的方法中降低气体渗透膜的使用量，本专利技术提供了。本专利技术的专利技术人发现，由于用于获得含水乙醇蒸汽的发酵醪液中溶解有二氧化碳等气体，因此蒸馏获得的气相产物中也含有二氧化碳等废气，所述废气的含量可以占到蒸馏获得的气相产物的8体积％以上，废气的存在降低了气体渗透膜的生产效率。所以，本专利技术的专利技术人通过去除上述废气完成了本专利技术。根据本专利技术提供的制备无水乙醇的方法，该方法包括如下步骤(1)在减压蒸馏的条件下，将乙醇发酵醪液蒸馏，得到第一气相产物和蒸馏残液；(2)将第一气相产物冷却，进行气液分离，得到第一乙醇水溶液和第二气相产物；(3)将第一乙醇水溶液加热气化，得到第三气相产物；(4)在气体膜分离条件下，用气体渗透膜对第三气相产物进行渗透分离，回收得到无水乙醇气体和残留气体。上述方法通过在将含乙醇的气体进行渗透分离之前，先进行气液分离，分离出其中沸点低于乙醇的组分，之后再将乙醇气化后进行渗透分离，可以提高气体渗透膜的生产效率，从而降低了气体渗透膜的使用量。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。 附图说明图1为实施例1举例说明的无水乙醇生产过程的工艺流程图，其中实线箭头所示的是物料的流动方向，虚线箭头所示的是热量由高温向低温的流动方向。具体实施例方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本专利技术中，在未作相反说明的情况下，所述乙醇发酵醪液的定义为发酵法生产乙醇的过程中，发酵步骤结束后得到的液态混合物，其中通常含有固体和液体，固体主要为醪糟，液体主要为水和乙醇。其中，获得发酵醪液的方法没有特别的限制，发酵法得到的乙醇发酵醪液中乙醇的含量可以为8-18体积％。在本专利技术中，在未作相反说明的情况下，所述无水乙醇的定义为乙醇含量大于 99. 5体积％的产品。在本专利技术中，在未作相反说明的情况下，气体和液体的体积均为标准状态下的数值，压力均为绝对压力值。 根据本专利技术提供的制备无水乙醇的方法，该方法包括如下步骤(1)在减压蒸馏的条件下，将乙醇发酵醪液蒸馏，得到第一气相产物和蒸馏残液；(2)将第一气相产物冷却，进行气液分离，得到第一乙醇水溶液和第二气相产物；(3)将第一乙醇水溶液加热气化，得到第三气相产物；(4)在气体膜分离条件下，用气体渗透膜对第三气相产物进行渗透分离，回收得到无水乙醇气体和残留气体。其中，所述减压蒸馏对设备没有特殊的依赖，可以使用公知的各种能够完成减压蒸馏的气液传质设备进行，为了能在产业上大规模实施，优选情况下，所述减压蒸馏在板式塔中进行；所述板式塔可以为Fl型浮阀塔、梯形导向浮阀塔和筛板塔中的一种或多种，为了进一步提高蒸馏的效果和降低能耗，优选情况下，所述板式塔为Fl型浮阀塔。其中，所述减压蒸馏的条件没有特殊的要求，只要是通过降低压力使得所述发酵醪液中的乙醇较常压下易气化以达到蒸馏分离的目的即可，因此可以选择本领域中常规的条件进行减压蒸馏，为了降低能耗，优选情况下，所述减压蒸馏在板式塔中进行，所述减压蒸馏的条件包括所述板式塔的理论塔板数为22-25，进一步优选为23. 5-24. 5 ；所述板式塔中塔顶压力为0. 03-0. 04MPa，进一步优选为0. 033-0. 037MPa ；塔顶温度为55_65°C，进一步优选为57-63°C;塔底压力为0. 045-0. 055MPa，进一步优选为0. 047-0. 053MPa ；塔底温度为75-85°C，进一步优选为77-83°C。需要说明的是，建造所述板式塔和使所述板式塔中的蒸馏条件满足上述要求的方法已为本领域公知，本专利技术在此不再赘述。其中，所述发酵醪液进入板式塔的位置、温度和压力没有特殊要求，只要能使得发酵醪液在板式塔中进行减压蒸馏的过程即可，为了降低能耗和提高设备利用率，优选情况下，所述发酵醪液的进料口到塔底之间的理论塔板数占所述板式塔中总理论塔板数的 85%以上，进一步优选为90-100% ；所述发酵醪液的进料温度为60-70°C，进一步优选为 63-670C ；其中，为了充分利用蒸馏残液中的物料和热能，优选情况下，所述方法还包括将所述蒸馏残液加热后返回板式塔底部进行闪蒸以利用蒸馏残液 中的水和较高的温度来形成板式塔塔底的上升气流。该优选情况中将所述蒸馏残液加热的方法为换热器加热法，热源不进入板式塔，只有塔底液经过循环加热后进入该塔底部产生闪蒸，加热的温度和热量需要满足板式塔的热量供应，例如所述蒸馏残液加热的方法和条件可以使加热后的蒸馏残液的温度为85-95°C。其中，在减压蒸馏的条件下，将乙醇发酵醪液蒸馏，得到的第一气相产物中含有乙醇，同时夹带有一定量的水，此外还含有二氧化碳等废气，所述废气均为常温下呈气态的物质，因此，将所述第一气相产物冷却即可进行气液分离，可以得到第一乙醇水溶液和第二气相产物。其中，所述冷却的方法和条件没有特殊的要求，例如可以为将第一气相产物与冷却介质进行热交换，使第一气相产物中各种物料的温度降为55-65°C，进一步优选为 57-63 C。其中，所述第一乙醇水溶液用于分离得到无水乙醇，本专利技术采用蒸气渗透的方式从所述第一乙醇水溶液中分离无水乙醇，因此，需要将所述第一乙醇水溶液进行加热气化， 得到第三气相产物。其中，将所述第一乙醇水溶液加热的方法和条件没有特殊的要求，例如可以将第一乙醇水溶液与加热介质进行热交换，以使第三气相产物的温度和压力满足进行蒸气渗透的要求。其中，得到第三气相产物后，在气体膜分离条件下，用气体渗透膜对第三气相产物进行渗透分离，回收得到无水乙醇气体和残留气体。其中，所述气体膜分离条件没有特殊的要求，可以为本领域常规的选择，为了提高分离的效率并降低能耗，优选情况下，所述气体膜分离条件包括压差为0. 05-0. 45MPa，进一步优选为0. 1-0. 2MPa ；渗透分离的温度为90-125°C，进一步优选为105_120本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种制备无水乙醇的方法，该方法包括如下步骤：（１）在减压蒸馏的条件下，将乙醇发酵醪液蒸馏，得到第一气相产物和蒸馏残液；（２）将第一气相产物冷却，进行气液分离，得到第一乙醇水溶液和第二气相产物；（３）将第一乙醇水溶液加热气化，得到第三气相产物；（４）在气体膜分离条件下，用气体渗透膜对第三气相产物进行渗透分离，回收得到无水乙醇气体和残留气体。

【技术特征摘要】
1.一种制备无水乙醇的方法，该方法包括如下步骤(1)在减压蒸馏的条件下，将乙醇发酵醪液蒸馏，得到第一气相产物和蒸馏残液；(2)将第一气相产物冷却，进行气液分离，得到第一乙醇水溶液和第二气相产物；(3)将第一乙醇水溶液加热气化，得到第三气相产物；(4)在气体膜分离条件下，用气体渗透膜对第三气相产物进行渗透分离，回收得到无水乙醇气体和残留气体。2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(2)中的冷却使得使第一气相产物中各种物料的温度降为55-65°C。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述减压蒸馏在板式塔中进行，所述减压蒸馏的条件包括所述板式塔的理论塔板数为22-25，所述板式塔中塔顶压力为0. 03-0. 04MPa，塔顶温度为55-65°C ；塔底压力为0. 045-0. 055MPa，塔底温度为75_85°C。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述发酵醪液的进料口到塔底之间的理论塔板数占所述板式塔中总理论塔板数的85%以上。5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述方法还包括将所述蒸馏残液加热后返回板式塔底部进行闪蒸。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，所述气体膜分离条件包括压差为...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓洲，杨冬，石飞虹，周友超，周勇，
申请(专利权)人：安徽丰原生物化学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：34