从粗乙醇分离水制造技术

使用膜和/或蒸馏塔的各种组合从乙酸加氢获得的粗产物回收乙醇。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及生产醇的方法，特别是从粗乙醇产物移出水。
技术介绍
用于工业用途的乙醇按照常规由石油化工原料例如油、天然气或煤生产，由原料中间体例如合成气生产，或者由淀粉质材料或纤维素材料例如玉米(corn)或甘鹿生产。由石油化工原料以及由纤维素材料生产乙醇的常规方法包括乙烯的酸催化水合、甲醇同系化、直接醇合成和费-托合成。石油化工原料价格的不稳定性促使按照常规生产的乙醇成本波动，在原料价格升高时使对乙醇生产的替代来源的需要比以往更大。淀粉质材料以及纤维素材料通过发酵转化为乙醇。然而，发酵通常用于适合于燃料或人类消费的乙醇的消费性生产。此外，淀粉质或纤维素材料的发酵与食品来源构成竞争并且对用于工业用途所可生产的乙醇的量施加了限制。通过链烷酸和/或其它含羰基化合物的还原生产乙醇得到广泛研究，在文献中提及了催化剂、载体和操作条件的各种组合。在链烷酸例如乙酸的还原期间，其它化合物随乙醇一起生成或者以副反应生成。这些杂质限制了乙醇的生产和从这类反应混合物的回收。例如，在加氢期间，产生的酯与乙醇和/或水一起形成难以分离的共沸物。此外，当转化不完全时，未反应的乙酸保留在粗乙醇产物中，必须将其加以移除以回收乙醇。 EP02060553描述了将烃转化为乙醇的方法，该方法包括将烃转化为醋酸(ethanoic acid)和将醋酸加氢得到醇。将来自加氢反应器的料流进行分离以获得乙醇料流与乙酸和乙酸乙酯料流，将所述乙酸和乙酸乙酯料流再循环到加氢反应器。用于其它类型的乙醇生产方法的乙醇回收系统也是已知的。例如，美国专利公开No. 2008/0207959描述了一种使用气体分离膜单兀将水与乙醇分离的方法。可以使用该气体分离膜单元从例如通过一个或多个蒸馏塔或分子筛已经部分脱水的发酵液移出水。使用膜和蒸馏塔的另外系统描述于美国专利No. 7，732，173; 7，594，981和4，774，365中，通过引用将它们全文并入本文。还参见Huang等的“Low-Energy Distillation-MembraneSeparation Process, ”Ind. Eng. Chem. Res. , Vol. 40 (2010), 3760-68 页，通过引用将其全文并入本文。仍需要改善从使链烷酸例如乙酸和/或其它含羰基化合物还原获得的粗产物回收乙醇的方法。专利技术概述在第一实施方案中，本专利技术涉及生产乙醇的方法，该方法包括在反应器中将来自乙酸进料流的乙酸加氢形成包含乙醇、乙酸和水的粗乙醇产物；从所述粗乙醇产物移出主要部分的水以形成水料流和干燥粗产物，其中该干燥粗产物包含小于5wt. %的水；以及从所述干燥粗产物回收乙醇。在第二实施方案中，本专利技术涉及生产乙醇的方法，该方法包括在反应器中将来自乙酸进料流的乙酸加氢形成包含乙醇、乙酸和水的粗乙醇产物；移出所述粗乙醇产物中主要部分的水以形成水料流和干燥粗产物；将所述干燥粗产物给进到反应性蒸馏塔；以及取出包含乙酸乙酯和乙醛的馏出物与包含乙醇的残余物。在第三实施方案中，本专利技术涉及生产乙醇的方法，该方法包括在反应器中将来自乙酸进料流的乙酸加氢形成包含乙醇、乙酸和水的粗乙醇产物；移出所述粗乙醇产物中主要部分的水以形成水料流和干燥粗产物；在第一塔中将至少部分所述干燥粗产物进行分离以获得包含乙酸的第一残余物与包含乙醇和乙酸乙酯的第一馏出物；以及在第二塔中将至少部分第一馏出物进行分离以获得包含乙酸乙酯的第二馏出物与包含乙醇的第二残余物。在第四实施方案中，本专利技术涉及生产乙醇的方法，该方法包括提供包含乙醇、乙酸、乙酸乙酯和水的粗乙醇产物；移出所述粗乙醇产物中主要部分的水以形成水料流和干燥粗产物，其中该干燥粗产物包含小于5wt. %的水；以及从所述干燥粗产物回收乙醇。附图说明由下面结合附图对本专利技术各个实施方案的详细描述可更全面地理解本专利技术，其中相同的数字指示相同的部分。图1是根据本专利技术一个实施方案的具有组合的蒸馏和膜分离系统的乙醇生产系统的示意图。图2是根据本专利技术一个实施方案的具有组合的蒸馏和膜分离系统(带有两个蒸馏塔)的乙醇生产系统的示意图。专利技术详述介绍本专利技术涉及回收在催化剂存在下将乙酸加氢生产的乙醇的方法。加氢反应产生包含乙醇、水、乙酸乙酯、未反应的乙酸和其它杂质的粗乙醇产物。反应混合物中这些化合物中一些的浓度很大程度上是催化剂组成和工艺条件的影响因素(factor)。在乙酸加氢中，水随乙醇以约1:1摩尔比共同产生。因此,生产额外的乙醇还导致产生额外的水。本专利技术方法涉及从粗乙醇产物移出大部分水。优选地，在进一步分离之前将主要部分的水从粗乙醇产物移出。在一个实施方案中，该方法从粗乙醇产物移出至少90%的水，例如至少95%的水或至少97%的水。就范围而言，该方法可以移出粗乙醇产物中所含水的90%-99. 9%，例如95%-99%或97%-99%。优选地，在从粗乙醇产物移出明显量的乙酸和/或有机物质例如乙酸乙酯或乙醛之前将水移出。作为初始分离步骤而移出水与其它移出水的分离方案相比有利地产生能量节省。在水移出步骤中，可以用吸附单元、一个或多个膜、分子筛或它们的组合将水从粗乙醇产物分离出。优选地，在初始水分离步骤中不使用蒸馏塔来移出主要部分的水。合适的吸附单元包括变压吸附(PSA)单元和变温吸附(TSA)单元。吸附单元可以包含分子筛，例如铝硅酸盐化合物。吸附单元和/ 或膜的使用为用于将水与乙醇分离的蒸馏塔提供了低能量替代方式。此外，吸附单元和/或膜与典型蒸馏塔相比可能够破坏掉乙醇-水共沸物以移出更多水。如果使用吸附单元用于水的移出，则吸附单元可以使用合适的吸附剂例如沸石3A或4A。在一个优选实施方案中，吸附单元包含变压吸附(PSA)单元，该单元在30°C-160°C，例如80°C _140°C的温度和0. 01kPa-550kPa，例如lkPa_150kPa的压力下操作。PSA单元可以包含2-5个床。在一个实施方案中，将粗乙醇产物给进到PSA以产生水料流和干燥粗产物料流。在一些实施方案中，可以将粗乙醇产物给进到膜或膜阵列中。水优选渗透穿过膜从而产生作为渗余物料流的干燥粗产物。在该上下文中，应理解术语“干燥”是相对于进入膜系统的料流而使用，因为渗余物料流可以包含较少量的水。合适的膜包括具有提高的水渗透性即对于使水透过具有高选择性的耐酸性膜。在一个实施方案中，膜可以是渗透蒸发膜。所述膜可以包含聚合物膜，例如包含聚酰亚胺中空纤维。或者，所述膜可以是沸石膜或具有有机和无机组分的杂化膜。所述一个或多个膜优选包含一个或多个渗透蒸发膜。合适的膜还包括其中具有一种或多种多孔材料成分(element)的壳管式膜组件。还可以包括非多孔材料成分。该材料成分可以包括聚合物成分例如聚乙烯醇、纤维素酯和全氟聚合物。本专利技术实施方案中可以使用的膜包括描述于Baker等的“Membrane separationsystems:recent developments and future directions,，，(1991) 151-169 页和 Perry 等的 “Perry，s Chemical Engineer’s Handbook, ”第 7 版(1997) 22-37 至 22-69 页中的那些，在此将它们的全部内容和披露通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.04.26 US 13/094,6411.一种生产乙醇的方法，该方法包括以下步骤 在反应器中将来自乙酸进料流的乙酸加氢形成包含乙醇、乙酸和水的粗乙醇产物； 从所述粗乙醇产物移出主要部分的水以形成水料流和干燥粗产物，其中该干燥粗产物包含小于5wt.%的水；以及 从所述干燥粗产物回收乙醇。2.权利要求1的方法，其中从所述粗乙醇产物移出至少90%来自粗乙醇的水，优选从所述粗乙醇产物移出90%-99. 9%来自粗乙醇的水。3.权利要求1的方法，其中所述水料流包含小于5000wppm的乙醇。4.权利要求1的方法，其中使用选自变压吸附单元和变温吸附单元的吸附单元将水移出。5.权利要求1的方法，其中使用一个或多个膜将水移出，其中所述一个或多个膜呈耐酸性并且对于使水透过具有高选择性。6.权利要求1的方法，其中在将主要部分的乙酸从所述粗乙醇产物移出前将水从粗乙醇产物移出。7.权利要求1的方法，其中所述干燥粗产物包含25-65wt.%乙醇、小于25wt. %的乙酸、小于15wt. %的乙酸乙酯和小于5wt. %的水。8.权利要求1的方法，该方法还包括 将所述干燥粗产物给进到反应性蒸馏塔；以及 取出包含乙酸乙酯和乙醛的馏出物与包含乙醇的残余物。9.权利要求10的方法，其中所述反应性蒸馏塔包含酸性催化剂。10.权利要求10的方法，其中所述残余物还包含水，该方法还包括降低残余物的水含量以获得具有降低的水含量的乙醇产物料流。11.权利要求10的方法，其中将至少部分馏出物返回到反应器。12.权利要求10的方法，其中所述残余...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·李，A·奥罗斯科，L·萨拉戈，R·J·沃纳，T·霍顿，R·耶夫蒂奇，V·J·约翰斯顿，
申请(专利权)人：国际人造丝公司，
类型：
国别省市：