CN102976893A - 一种免冲洗循环制造无水乙醇的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种免冲洗循环制造无水乙醇的方法，包括以下步骤：A．将乙醇水饱和加热形成乙醇水过热蒸汽；B．将乙醇水过热蒸汽送入乙醇脱水塔进行吸附脱水；C．释放乙醇脱水塔内的低浓度乙醇介质，并储存所述低浓度乙醇介质；D．抽真空，保持乙醇脱水塔内的真空度为-0.091Mpa~-0.094Mpa，完成分子筛的再生，储存抽真空过程中得到的低浓度乙醇介质；E．将步骤C和步骤D中储存的低浓度乙醇介质送入精馏塔精馏；F．将步骤E中得到的乙醇水饱和蒸汽加热形成乙醇水过热蒸汽后，送入乙醇脱水塔吸附脱水。本发明的优点在于：能充分利用乙醇溶液，无水乙醇收率高、能耗低、成本低。

Description

一种免冲洗循环制造无水乙醇的方法

技术领域

本发明涉及一种无水乙醇的制造方法，具体涉及一种免冲洗循环制造无水乙醇的方法。

背景技术

无水乙醇是重要的有机溶剂，广泛用于医药、涂料、卫生用品、化妆品、油脂等各个方面。同时，无水乙醇还是重要的基本化工原料，用于制造乙醛、乙二烯、乙胺、乙酸乙酯、乙酸、氯乙烷等化学物质，并衍生出医药、染料、涂料、香料、合成橡胶、洗涤剂、农药等产品的许多中间体，其制品多达300种以上。

传统的无水乙醇制造方法有共沸精馏法、萃取精馏法和膜分离法等，但是这些方法都会不可避免地带入部分杂质，且投资大、能耗高。

由于无水乙醇应用广泛，需求量大，如何在低成本、低能耗、高纯度的情况下实现以较高的收率获得无水乙醇成为本领域研究的热点问题。

随着技术的发展，分子筛逐渐运用在了无水乙醇制造领域。分子筛对水有着极高的亲和力，同时对乙醇的亲和力很低，很适合用于无水乙醇的制造。同时，分子筛在低分压、低浓度或者高温等十分苛刻的情况下对水也能保持极高的吸附率。

分子筛在水浓度饱和后会失去吸附能力，此时无法实现对乙醇溶液的脱水。在传统的分子筛吸附工艺中，包括低温吸附和高温再生两个主要步骤，再生温度比吸附温度高10℃~50℃，主要采用抽真空和冲洗配合的方式使分子筛再生。冲洗即是将无水乙醇产品蒸汽加热至比分子筛的温度高10℃~50℃，然后对乙醇脱水塔中的分子筛进行冲洗，促使水与分子筛脱离，最后再对乙醇脱水塔进行抽真空再生，真空度通常为-0.08Mpa~-0.09Mpa，达到降低分子筛的残余水量的目的。这种方式的缺点在于，需要使用得到的无水乙醇产品对分子筛进行冲洗，冲洗完成后，无水乙醇产品会被稀释成低浓度乙醇溶液，导致无水乙醇的收率大大降低，现有的分子筛吸附法的收率在60%~65%之间；需要对无水乙醇产品蒸汽加热至比分子筛的温度高10℃~50℃，能量消耗大，提高了无水乙醇制造的成本。

另外，在乙醇脱水和分子筛再生过程中，会残留低浓度乙醇溶液，出于生产成本和生产效率的考虑，该低浓度乙醇溶液无法直接用于乙醇脱水。传统的分子筛吸附工艺中，将乙醇脱水塔内残留的低浓度乙醇溶液和抽真空再生过程中抽出的乙醇溶液直接排出，这导致乙醇溶液无法得到充分利用，降低了无水乙醇的收率，提高了生产成本。

发明内容

本发明的目的即在于克服现有针对乙醇溶液的分子筛吸附脱水工艺无法充分利用乙醇溶液、无水乙醇收率低、能耗大、成本高的不足，提供一种免冲洗循环制造无水乙醇的方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种免冲洗循环制造无水乙醇的方法，包括以下步骤：

A．将乙醇水饱和蒸汽加热形成乙醇水过热蒸汽；

B．将乙醇水过热蒸汽送入乙醇脱水塔吸附脱水，得到无水乙醇蒸汽和吸附在分子筛中的低浓度乙醇介质，在任意一个乙醇脱水塔中的水浓度饱和前，停止向这个乙醇脱水塔中送入乙醇水过热蒸汽，乙醇脱水塔的数量可以根据实际情况进行设定；

C．释放乙醇脱水塔内的低浓度乙醇介质，并储存所述低浓度乙醇介质；

D．采用抽真空装置对乙醇脱水塔抽真空，保持乙醇脱水塔内的真空度为-0.091Mpa~-0.094Mpa，完成分子筛的再生，储存抽真空过程中得到的低浓度乙醇介质；

E．将步骤C和步骤D中储存的低浓度乙醇介质送入精馏塔精馏，得到高浓度的乙醇水饱和蒸汽；

F．将步骤E中得到的高浓度的乙醇水饱和蒸汽加热形成乙醇水过热蒸汽后，送入乙醇脱水塔吸附脱水。

优选的，所述的低浓度乙醇介质为低浓度乙醇溶液蒸汽。

优选的，所述步骤C和步骤D中还包括冷却所述低浓度乙醇溶液蒸汽，得到低浓度乙醇溶液的步骤。

优选的，所述的步骤B中，得到无水乙醇蒸汽经换热至常温液态，得到无水乙醇产品。

优选的，所述的步骤B中，得到无水乙醇蒸汽经低浓度乙醇溶液换热至常温液态，得到无水乙醇产品。

优选的，所述的乙醇脱水塔的数量为2~12个。

优选的，所述的步骤A中，乙醇水饱和蒸汽的质量浓度为90~99%。

优选的，所述的步骤E中，乙醇水饱和蒸汽的质量浓度为90~99%。

优选的，所述的步骤B中，乙醇脱水塔内压力为0.1~2.5Mpa。

优选的，其特征在于：所述的步骤D中，保持乙醇脱水塔内的真空度为0.093MPa。

申请人通过研究发现，在乙醇脱水塔内真空度为-0.091Mpa~-0.094Mpa的条件下进行分子筛再生，不需要加热，不需要冲洗，分子筛也能取得很好的再生效果，在相同的再生时间下，分子筛的残余水量比传统工艺下降了40%~70%。无水乙醇的收率能够达到75%~80%。

申请人通过研究还发现，将乙醇脱水塔内真空度设定为-0.091Mpa~-0.094Mpa，能够取得成本与收益上的平衡。从理论上讲，相对真空的压力为-0.1Mpa，相当于绝对压力为0，这在实际中是不可能达到的。要将真空度保持在高于-0.094Mpa，需要采用尺寸更精确、材料性能更优异的零部件，于是生产成本就大幅度提高了，而且成本的增幅远远大于真空度指标的增幅和因无水乙醇收率提高降低的成本。在能够在-0.091Mpa~-0.094Mpa的条件下通过抽真空实现分子筛的完全再生的情况下，无需进一步提高真空度。

另外，申请人将步骤C和步骤D中得到的低浓度乙醇介质经过精馏后再次送入乙醇脱水塔，实现了乙醇溶液的充分利用，大幅度提高了无水乙醇的收率，使无水乙醇的收率达到99%以上。

本发明的优点和有益效果在于：

1．将分子筛脱水过程中得到的低浓度乙醇溶液精馏后再次用于乙醇脱水，最大程度上实现了乙醇溶液的充分利用，提高了无水乙醇的收率，降低了生产成本；

2．不需要冲洗，仅采用抽真空方式对分子筛进行再生，即可使分子筛的残余水量比传统工艺能够达到的水平低40%~70%，取得了更好的再生效果，相比于传统工艺，节省了用于冲洗分子筛的无水乙醇产品，提高了无水乙醇的收率；

3．无需在分子筛再生时对分子筛进行加热，节省了能源；

4．省略了传统分子筛再生时用于将分子筛降温到吸附温度的冷吹步骤，节省了再生时间，提高了生产效率；

5．采用低浓度乙醇溶液对无水乙醇蒸汽进行换热，不但能将无水乙醇蒸汽冷却成液态成品，也能提高液低浓度乙醇溶液自身的温度，使其在精馏时无需再进行升温，实现了热能的充分利用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施例，下面将对描述本发明实施例中所需要用到的附图作作简单的说明。显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据下面的附图，得到其它附图。

图1为本发明实施例1、实施例2和实施例3的无水乙醇制造装置的结构示意图；

图2为本发明实施例4的无水乙醇制造装置的结构示意图；

其中，附图标记对应的零部件名称如下：

1-乙醇脱水塔A，2-乙醇脱水塔B，3-真空缓冲罐，4-淡酒储罐，5-真空泵，61-换热器A，62-换热器B，63-换热器C，71-阀门A，72-阀门B，73-阀门C，74-阀门D，75-阀门E，76-阀门F，77-阀门G，8-精馏塔，9-输送泵。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明，下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显而易见的，下面所述的实施例仅仅是本发明实施例中的一部分，而不是全部。基于本发明记载的实施例，本领域技术人员在不付出创造性劳动的情况下得到的其它所有实施例，均在本发明保护的范围内。

实施例1：

如图1所示，一种免冲洗循环制造无水乙醇的方法，包括以下步骤：

A．将质量浓度为92%的乙醇水饱和蒸汽通过换热器A61加热至120℃形成乙醇水过热蒸汽。

B．打开阀门A71和阀门E75，关闭阀门B72，将乙醇水过热蒸汽送入乙醇脱水塔A1内进行吸附脱水，乙醇脱水塔A1的压力为0.1Mpa，乙醇水过热蒸汽从乙醇脱水塔A1的顶部进入，穿过吸附床层后，水分被分子筛吸收，得到无水乙醇蒸汽。打开阀门E75，将无水乙醇蒸汽从乙醇脱水塔A1的底部放出，经过换热器B62换热至常温液态后储存，即得到无水乙醇产品，该无水乙醇产品的质量浓度大于99.85%。在乙醇脱水塔A1中的水浓度接近饱和前，停止向乙醇脱水塔A1中送入乙醇水过热蒸汽。

C．关闭阀门A71和阀门E75，打开阀门B72和阀门G77，使乙醇脱水塔A1中的低浓度乙醇溶液蒸汽逆向流出，释放分子筛吸附的水分。低浓度乙醇溶液蒸汽经过换热器C63换热至液态，得到低浓度乙醇溶液，低浓度乙醇溶液通过真空缓冲罐3排入淡酒储罐4中。

D．将乙醇脱水塔A1内的温度维持在120℃，采用真空泵5对乙醇脱水塔A1抽真空，抽真空时间为50s，使乙醇脱水塔A1和乙醇脱水塔B2内的真空度保持为-0.091Mpa，完成分子筛的再生，分子筛的残余水量比传统工艺降低了43%。在抽真空时，抽取的乙醇溶液蒸汽被换热器C63换热至液态后进入真空缓冲罐3，随后排入淡酒储罐4储存。

E．打开输送泵9，将步骤C和步骤D中储存的低浓度乙醇溶液送入精馏塔8精馏，得到高浓度乙醇水饱和蒸汽；乙醇水饱和蒸汽加热形成温度为120℃的乙醇水过热蒸汽后送入乙醇脱水塔中吸附脱水。

步骤E中，步骤C和步骤D中储存的低浓度乙醇溶液通过换热器B62进入精馏塔8，低浓度乙醇溶液在换热器B62中与无水乙醇蒸汽换热，在利用无水乙醇蒸汽的热量，得到无水乙醇产品的同时，提高低浓度乙醇溶液的温度。

在本实施例中，乙醇脱水塔A1和乙醇脱水塔B2分别进行吸附和再生，当乙醇脱水塔A1在进行吸附时，乙醇脱水塔B2在进行再生；当乙醇脱水塔B2在进行吸附时，乙醇脱水塔A1在进行再生，保证装置的连续性。

乙醇脱水塔B2进行吸附和再生的过程与乙醇脱水塔A1相同，乙醇脱水塔B2通过阀门C73、阀门D74和阀门F76控制乙醇脱水塔B2与其它设备的通断。

本实施例中，无水乙醇的收率为98%。

实施例2：

如图1所示，一种免冲洗循环制造无水乙醇的方法，包括以下步骤：

A．将质量浓度为92%的乙醇水饱和蒸汽通过换热器A61加热至130℃形成乙醇水过热蒸汽。

B．打开阀门A71和阀门E75，关闭阀门B72，将乙醇水过热蒸汽送入乙醇脱水塔A1内进行吸附脱水，乙醇脱水塔A1的压力为2.4Mpa，乙醇水过热蒸汽从乙醇脱水塔A1的顶部进入，穿过吸附床层后，水分被分子筛吸收，得到无水乙醇蒸汽。打开阀门E75，将无水乙醇蒸汽从乙醇脱水塔A1的底部放出，经过换热器B62换热至常温液态后储存，即得到无水乙醇产品，该无水乙醇产品的质量浓度大于99.85%。在乙醇脱水塔A1中的水浓度接近饱和前，停止向乙醇脱水塔A1中送入乙醇水过热蒸汽。

C．关闭阀门A71和阀门E75，打开阀门B72和阀门G77，使乙醇脱水塔A1中的低浓度乙醇溶液蒸汽逆向流出，释放分子筛吸附的水分。低浓度乙醇溶液蒸汽经过换热器C63换热至液态，得到低浓度乙醇溶液，低浓度乙醇溶液通过真空缓冲罐3排入淡酒储罐4中。

D．将乙醇脱水塔A1内的温度维持在130℃，采用真空泵5对乙醇脱水塔A1抽真空，抽真空时间为50s，使乙醇脱水塔A1和乙醇脱水塔B2内的真空度保持为-0.093Mpa，完成分子筛的再生，分子筛的残余水量比传统工艺降低了68%。在抽真空时，抽取的乙醇溶液蒸汽被换热器C63换热至液态后进入真空缓冲罐3，随后排入淡酒储罐4储存。

E．打开输送泵9，将步骤C和步骤D中储存的低浓度乙醇溶液送入精馏塔8精馏，得到高浓度乙醇水饱和蒸汽；乙醇水饱和蒸汽加热形成温度为130℃的乙醇水过热蒸汽后送入乙醇脱水塔中吸附脱水。

步骤E中，步骤C和步骤D中储存的低浓度乙醇溶液通过换热器B62进入精馏塔8，低浓度乙醇溶液在换热器B62中与无水乙醇蒸汽换热，得到无水乙醇产品。

在本实施例中，乙醇脱水塔A1和乙醇脱水塔B2分别进行吸附和再生，当乙醇脱水塔A1在进行吸附时，乙醇脱水塔B2在进行再生；当乙醇脱水塔B2在进行吸附时，乙醇脱水塔A1在进行再生，保证装置的连续性。

乙醇脱水塔B2进行吸附和再生的过程与乙醇脱水塔A1相同，乙醇脱水塔B2通过阀门C73、阀门D74和阀门F76控制乙醇脱水塔B2与其它设备的通断。

本实施例中，无水乙醇的收率为99.3%。

实施例3：

如图1所示，一种免冲洗循环制造无水乙醇的方法，包括以下步骤：

A．将质量浓度为92%的乙醇水饱和蒸汽通过换热器A61加热至135℃形成乙醇水过热蒸汽。

B．打开阀门A71和阀门E75，关闭阀门B72，将乙醇水过热蒸汽送入乙醇脱水塔A1内进行吸附脱水，乙醇脱水塔A1的压力为2.5Mpa，乙醇水过热蒸汽从乙醇脱水塔A1的顶部进入，穿过吸附床层后，水分被分子筛吸收，得到无水乙醇蒸汽。打开阀门E75，将无水乙醇蒸汽从乙醇脱水塔A1的底部放出，经过换热器B62换热至常温液态后储存，即得到无水乙醇产品，该无水乙醇产品的质量浓度大于99.85%。在乙醇脱水塔A1中的水浓度接近饱和前，停止向乙醇脱水塔A1中送入乙醇水过热蒸汽。

C．关闭阀门A71和阀门E75，打开阀门B72和阀门G77，使乙醇脱水塔A1中的低浓度乙醇溶液蒸汽逆向流出，释放分子筛吸附的水分。低浓度乙醇溶液蒸汽经过换热器C63换热至液态，得到低浓度乙醇溶液，低浓度乙醇溶液通过真空缓冲罐3排入淡酒储罐4中。

D．将乙醇脱水塔A1内的温度维持在135℃，采用真空泵5对乙醇脱水塔A1抽真空，抽真空时间为50s，使乙醇脱水塔A1和乙醇脱水塔B2内的真空度保持为-0.094Mpa，完成分子筛的再生，分子筛的残余水量比传统工艺降低了68%。在抽真空时，抽取的乙醇溶液蒸汽被换热器C63换热至液态后进入真空缓冲罐3，随后排入淡酒储罐4储存。

E．打开输送泵9，将步骤C和步骤D中储存的低浓度乙醇溶液送入精馏塔8精馏，得到高浓度乙醇水饱和蒸汽；乙醇水饱和蒸汽加热形成温度为135℃的乙醇水过热蒸汽后送入乙醇脱水塔中吸附脱水。

步骤E中，步骤C和步骤D中储存的低浓度乙醇溶液通过换热器B62进入精馏塔8，低浓度乙醇溶液在换热器B62中与无水乙醇蒸汽换热，得到无水乙醇产品。

在本实施例中，乙醇脱水塔A1和乙醇脱水塔B2分别进行吸附和再生，当乙醇脱水塔A1在进行吸附时，乙醇脱水塔B2在进行再生；当乙醇脱水塔B2在进行吸附时，乙醇脱水塔A1在进行再生，保证装置的连续性。

乙醇脱水塔B2进行吸附和再生的过程与乙醇脱水塔A1相同，乙醇脱水塔B2通过阀门C73、阀门D74和阀门F76控制乙醇脱水塔B2与其它设备的通断。

本实施例中，无水乙醇的收率为99.3%。

实施例4：

如图2所示，一种免冲洗循环制造无水乙醇的方法，包括以下步骤：

A．将质量浓度为92%的乙醇水饱和蒸汽通过换热器A61加热至135℃形成乙醇水过热蒸汽。

B．打开阀门A71和阀门E75，关闭阀门B72，将乙醇水过热蒸汽送入乙醇脱水塔A1内进行吸附脱水，乙醇脱水塔A1的压力为2.5Mpa，乙醇水过热蒸汽从乙醇脱水塔A1的顶部进入，穿过吸附床层后，水分被分子筛吸收，得到无水乙醇蒸汽和吸附在分子筛中的低浓度乙醇溶液蒸汽。打开阀门E75，将无水乙醇蒸汽从乙醇脱水塔A1的底部放出，经过换热器B62换热至常温液态后储存，即得到无水乙醇产品，该无水乙醇产品的质量浓度大于99.85%。在乙醇脱水塔A1中的水浓度接近饱和前，停止向乙醇脱水塔A1中送入乙醇水过热蒸汽。

C．关闭阀门A71和阀门E75，打开阀门B72和阀门G77，使乙醇脱水塔A1中的低浓度乙醇溶液蒸汽逆向流出，释放分子筛吸附的水分。低浓度乙醇溶液蒸汽储存于真空缓冲罐3中。

D．将乙醇脱水塔A1内的温度维持在135℃，采用真空泵5对乙醇脱水塔A1抽真空，抽真空时间为50s，使乙醇脱水塔A1和乙醇脱水塔B2内的真空度保持为-0.094Mpa，完成分子筛的再生，分子筛的残余水量比传统工艺降低了68%。在抽真空时，抽取的低浓度乙醇溶液蒸汽储存与真空缓冲罐3中。

E．打开输送泵9，将步骤C和步骤D中储存的低浓度乙醇溶液送入精馏塔8精馏，得到高浓度乙醇水饱和蒸汽；乙醇水饱和蒸汽加热形成温度为135℃的乙醇水过热蒸汽后送入乙醇脱水塔中吸附脱水。

在本实施例中，乙醇脱水塔A1和乙醇脱水塔B2分别进行吸附和再生，当乙醇脱水塔A1在进行吸附时，乙醇脱水塔B2在进行再生；当乙醇脱水塔B2在进行吸附时，乙醇脱水塔A1在进行再生，保证装置的连续性。

乙醇脱水塔B2进行吸附和再生的过程与乙醇脱水塔A1相同，乙醇脱水塔B2通过阀门C73、阀门D74和阀门F76控制乙醇脱水塔B2与其它设备的通断。

本实施例中，无水乙醇的收率为99.3%。

在本实施例中，将低浓度乙醇溶液蒸汽直接送入精馏塔8中精馏，能够提高系统的循环效率。

需要说明的是，分子筛的残余水量的测量为本领域技术人员的公知常识，此处不再赘述。

乙醇脱水塔的数量可以根据需要在2~12个之间任意设置。

抽真空时间可以根据实际情况设定，抽真空时间越长，分子筛的残余水量越低。

如上所述，便可较好的实现本发明。

Claims (10)

1.一种免冲洗循环制造无水乙醇的方法，其特征在于，包括以下步骤：

A．将乙醇水饱和蒸汽加热形成乙醇水过热蒸汽；

B．将乙醇水过热蒸汽送入乙醇脱水塔吸附脱水，得到无水乙醇蒸汽和吸附在分子筛中的低浓度乙醇介质，在任意一个乙醇脱水塔中的水浓度饱和前，停止向这个乙醇脱水塔中送入乙醇水过热蒸汽；

C．释放乙醇脱水塔内的低浓度乙醇介质，并储存所述低浓度乙醇介质；

D．采用抽真空装置对乙醇脱水塔抽真空，保持乙醇脱水塔内的真空度为-0.091Mpa~-0.094Mpa，完成分子筛的再生，储存抽真空过程中得到的低浓度乙醇介质；

E．将步骤C和步骤D中储存的低浓度乙醇介质送入精馏塔精馏，得到乙醇水饱和蒸汽；

F．将步骤E中得到的乙醇水饱和蒸汽加热形成乙醇水过热蒸汽后，送入乙醇脱水塔吸附脱水。

2.根据权利要求1所述的一种免冲洗循环制造无水乙醇的方法，其特征在于：所述的低浓度乙醇介质为低浓度乙醇溶液蒸汽。

3.根据权利要求2所述的一种免冲洗循环制造无水乙醇的方法，其特征在于：所述步骤C和步骤D中还包括冷却所述低浓度乙醇溶液蒸汽，得到低浓度乙醇溶液的步骤。

4.根据权利要求1所述的一种免冲洗循环制造无水乙醇的方法，其特征在于：所述的步骤B中，得到无水乙醇蒸汽经换热至常温液态，得到无水乙醇产品。

5.根据权利要求3所述的一种免冲洗循环制造无水乙醇的方法，其特征在于：所述的步骤B中，得到无水乙醇蒸汽经低浓度乙醇溶液换热至常温液态，得到无水乙醇产品。

6.根据权利要求1所述的一种免冲洗循环制造无水乙醇的方法，其特征在于：所述的乙醇脱水塔的数量为2~12个。

7.根据权利要求1所述的一种免冲洗循环制造无水乙醇的方法，其特征在于：所述的步骤A中，乙醇水饱和蒸汽的质量浓度为90~99%。

8.根据权利要求1所述的一种免冲洗循环制造无水乙醇的方法，其特征在于：所述的步骤E中，乙醇水饱和蒸汽的质量浓度为90~99%。

9.根据权利要求1所述的一种免冲洗循环制造无水乙醇的方法，其特征在于：所述的步骤B中，乙醇脱水塔内压力为0.1~2.5Mpa。

10.根据权利要求1~9中任一项所述的一种免冲洗循环制造无水乙醇的方法，其特征在于：所述的步骤D中，保持乙醇脱水塔内的真空度为0.093Mpa。

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