CN1020447C - 脱除酒精中水和甲醇的吸附工艺 - Google Patents

Abstract

酒精中脱除水和甲醇的吸附工艺是将90%(V)和95%(V)浓度的酒精蒸汽先后通入装填有经预处理的玉米吸附塔和装填有硅铝比范围1-4的沸石分子筛的产品后处理器，可将原料酒精中水、甲醇和其它一些杂质除去，得到浓度为95.5%(V)或99.6%(V)的酒精，且其甲醇含量低于200PPm。玉米吸附塔的吸附和再生过程均在常压且相同温度下操作。采用本发明可使生产95%(V)酒精的能耗明显下降。

Description

本发明属于脱除酒精杂质的吸附工艺。

酒精和水的恒沸物中酒精的浓度为96.49%（v）。酒精和水的汽液平衡特性表明，当酒精浓度接近恒沸组成（92%（v）以上）时，精馏操作变得异常困难。不仅需要相当多的理论板，而且要有较大的回流比，因而能耗很高。用精馏的方法不能生产无水酒精。目前，生产无水酒精常用的方法有离子树脂交换法、氧化钙脱水反应和加盐精馏等。这些方法在能耗、环境污染、产品质量方面都存在有一定的欠缺，而且无法除去原料中少量的甲醇杂质，而这些少量的甲醇杂质很大程度上影响了产品质量。

文献^〔1〕提出了用吸附法增浓酒精的设想，其要点是将酒精精馏塔塔顶的浓度降低到90%（v），然后用吸附法进一步除去残余的水，以生产95%（v）浓度的酒精或无水酒精。据理论估算用先精馏后吸附的工艺生产95%（v）浓度的酒精比一步精馏能耗可降低三分之一左右，用于生产无水酒精能耗减少更为明显。文献^〔2〕提出了采用生物类物质如淀粉、玉米面等作为吸附剂。使用生物类物质作吸附剂在150℃以下就能完全再生。

本发明的任务是提出了新的工艺过程，在脱除水的同时把原料中的甲醇一并除去。

下面结合附图进行说明

图1是以95%或90%浓度酒精生产无水酒精吸附工艺流程图。

图2是玉米吸附剂再生流程图。

浓度为95%（v）或90%（v）的酒精原料由贮槽7经泵8送入 汽化器9。由汽化器出来的原料酒精蒸汽温度范围85-115℃，压力为常压进入玉米吸附塔5B。玉米吸附塔的温度控制在85-115℃，压力常压，流速范围1-8cm/s。玉米吸附塔中装有经预处理的玉米作为脱水的吸附剂，玉米预处理的过程是将玉米颗粒粉碎去皮，然后水洗，水选去除残余的皮，再经浸提以除去玉米含有的油类，疏松颗粒的内部结构，最后选取直径范围在0.5-5mm的颗粒。经过预处理的玉米比未处理的玉米有较大的吸水容量和较大的传质速率，且浸提后的玉米颗粒，减少了含油量，以保证在吸附时，玉米不会污染产品酒精。对作为吸附剂的玉米颗粒度有一定要求，太小了易于发糊堵塞，太大了明显增加吸附传质阻力，从而得不到高纯度的无水酒精。玉米吸附塔的温度控制以有最佳吸附量和吸附传质速率为宜，兼顾再生操作时温度的要求。流速不能大于8cm/s，否则酒精原料在吸附塔中的停留时间太短，达不到脱水深度的要求，流速太慢也会降低传质速率。经玉米吸附塔脱水后的酒精蒸汽含有0.5%（v）左右的水和甲醇等其它原料带入的杂质。再用产品后处理器10将这些杂质和残余的水分进一步脱除。在这产品后处理器中装有硅铝比为1-4的沸石分子筛，操作温度选在85-115℃，压力为常压，流速1-10cm/s。当这产品后处理器失去脱杂质的能力后，用间接加热到200-450℃，用干燥的二氧化碳或氮气再生。经再生后仍可恢复脱杂质的能力。经过这只产品后处理器的酒精蒸汽浓度达99.6%（v）以上，即使原料含有1%（v）浓度的甲醇，而经产品后处理器后，甲醇可降为200PPm以下。最后无水酒精蒸汽经冷凝器11冷凝冷却后流入产品贮槽12。玉米吸附塔在再生时，再生气二氧化碳或氮气经再生气干燥器1干燥，使再生气的露点降到0℃以下。在再生气干燥器中装填有硅胶或氧化铝，操作温度35℃。当再生气干燥器的硅胶或氧化铝吸附 饱和后，间接加热到120°（硅胶）或200-400℃（氧化铝），用干燥的二氧化碳或氮气再生，使恢复干燥能力，经再生产干燥器干燥后的再生气由预热器6加热到85°-115℃，进入玉米吸附塔5A。再生时的玉米吸附塔控制的温度与吸附时相同（85-115℃），由间接供热，常压操作。再生气的流速范围1-8cm/s。在上述条件下，玉米吸附塔再生8-12小时，可完全恢复玉米的脱水能力。由于玉米吸附塔的再生控制的温度与吸附时相同，所以再生结束后无需冷却可直接进行吸附操作，因而减少了再生操作的步骤，缩短了再生时间。再生时采用间接供热，可大大减少再生气的循环量，延长再生气干燥器的操作时间。出玉米吸附塔的再生气，经冷凝器4冷凝冷却到35℃，由汽液分离器3分离掉液体后的再生气用风机2送入再生气干燥器循环使用。由于再生操作时再生气循环使用因而不存在酒精的损失。

本发明的优点是1.玉米吸附塔操作条件缓和，吸附、再生温度低于115℃，且吸附和再生在相同温度下进行，减少了设备升温所需的能量，省去了再生操作结束后冷却步骤。2.采用间接供热，可提高供热强度，缩短再生时间，减少再生气循环量，从而减少再生气干燥器的再生次数，降低再生气循环所需动力。3.吸附剂玉米经长时间使用后，一旦吸附性能降低后，仍可作为生产酒精的发酵原料，因而消除了吸附剂成本。4.经过产品后处理器后的无水酒精质量指标可明显优于分析纯试剂级无水酒精（B6788-78），即使原料中含有高达1.0%（v）浓度的甲醇，从而生产高质量无水酒精时可放宽对原料的要求。

本发明中用90%（v）的原料生产95%（v）浓度的酒精，在附图中不需采用产品后处理器，且可相应缩短玉米吸附塔的再生时间，吸附操作时酒精蒸汽在玉米吸附塔中的流速可增加。其余流程与附图 相同。

实例一

将90.63%（v）浓度的酒精通入装有经过预处理的玉米吸附塔中，温度85-115℃，流速2-10cm/s。当吸附塔出口的酒精浓度接近进口浓度时，改将氮气通入吸附塔，温度85-115℃，流速2-10cm/s，使玉米再生4小时。然后将90.63%（v）浓度的酒精通入玉米吸附塔。条件同前。可得到浓度为95.79%（v）的酒精产品。结果：产品95.79%（v）浓度的酒精（液体体积）/玉米装填量（堆体积）为1∶4.2，产品95.79%（v）浓度的酒精（液体体积）/再生气耗量（标准状态体积）为1∶800，产品中不含原料以外的杂质。

实例二

将含有1.21%（v）甲醇，浓度为94.82%（v）的酒精通入装有经预处理的玉米吸附塔中，温度85-115℃，流速1-8cm/s。当吸附塔出口的酒精浓度接近进口浓度时，改将氮气通入吸附塔，温度85-115℃，流速1-8cm/s，使玉米再生8小时。然后将含有1.21%（v）甲醇，浓度为94.82%（v）的酒精通入玉米吸附塔，玉米吸附塔后串接产品酒精后处理器。条件同前。可得浓度为99.78%（v）的无水酒精，且其甲醇含量低于200PPm。结果：产品99.78%（v）浓度的酒精（液体体积）/玉米装填量（堆体积）为1∶5.3，产品99.78%（v）浓度的酒精（液体体积）/再生气耗量（标准状态体积）为1∶2800。

实例三

将含有0.87%（v）甲醇浓度为89.71%（v）酒精通入装有 经预处理的玉米吸附塔中，温度85-115℃，流速1-8cm/s。当吸附塔出口的酒精浓度接近进口浓度时，改将氮气通入吸附塔中，温度85-115℃，流速1-8cm/s，使玉米再生10小时。然后将含有0.87%（v）甲醇，浓度为89.71%（v）的酒精通入玉米吸附塔中，在玉米吸附塔后串接一只产品酒精后处理器。条件同前。可得浓度为99.71%（v）的无水酒精，产品中甲醇含量低于200PPm。结果：产品99.71%（v）浓度的酒精（液体体积）/玉米装填量（堆体积）为1∶6.2，产品99.71%（v）浓度的酒精（液体体积）/再生气耗量（标准状态体积）为1∶3800。

参考文献

1.Michael    R.L.and    Karen    D.，Sviencl，205（31），898    1979.

2.Michael    R.L.，Marclo    V.，Juan    H.，PanlB.and    George    T.T.，Ind.Eng.Chem.Process    Des.Dev-1    23（3），437，1984.

Claims (3)

1、一种酒精中脱除水和甲醇的吸附工艺，其特征在于：

a.首先将浓度为95%(V)或90%(v)的酒精原料送入汽化器、汽化；

b.接着，进入玉米吸附塔吸附，其吸附温度为85-115℃，吸附压力为常压，吸附流速为1-8cm/s；

c.然后再经产品后处理器进一步处理，(产品后处理器中装有硅铝比为1-4的沸石分子筛)，处理温度为85-115℃，处理压力为常压，处理流速为1-10cm/s；

d.最后经冷凝器冷凝。

2、根据权利要求1所述的一种酒精中脱除水和甲醇的吸附工艺，其特征在于：所说的吸附塔采用固定床操作，吸附和再生交替进行，再生气为二氧化碳或氮气，再生气先用冷凝后用硅胶或氧化铝干燥循环使用，吸附和再生过程是在相同温度下进行。

3、根据权利要求1或2所述的一种酒精中脱除水和甲醇的吸附工艺，其特征在于所说的吸附塔的吸附剂为经预处理的玉米，其直径为0.5～5mm。

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