CN103159588B

CN103159588B - 一种酯加氢制乙醇的优化分离工艺

Info

Publication number: CN103159588B
Application number: CN201110419668.6A
Authority: CN
Inventors: 胡玉容; 王科; 范鑫; 李扬; 胡文励; 陈鹏
Original assignee: Southwest Research and Desigin Institute of Chemical Industry
Current assignee: Southwest Research and Desigin Institute of Chemical Industry
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2015-06-24
Anticipated expiration: 2031-12-15
Also published as: CN103159588A

Abstract

本发明的发明目的是提供一种新的醋酸酯加氢制乙醇的生产工艺，提高有效组分在循环气里的含量，优化分离工艺，减少分离能耗，降低成本。本反应解决其技术问题所采用的技术方案主要包括在反应流程中，通过控制粗分塔冷凝器出口的温度，仅将反应循环回路中反应产物以及很少一部分未反应的醋酸酯液化分离出来，然后送入精馏工序，从而降低能耗，提高了生产效率。

Description

一种酯加氢制乙醇的优化分离工艺

技术领域

本发明涉及羧酸酯加氢制备烷基醇的优化分离工艺，属于化工技术领域。

背景技术

乙醇是重要的大宗化工产品，广泛用于医药、食品、燃料、化工等行业。其中乙醇主要在食品（白酒）和燃料两大领域消费量非常大。由于燃料乙醇可作为汽车的动力，因此大力发展燃料乙醇已经成为国际燃料能源产业的一大亮点，在全世界范围受到极大关注。

关于乙醇的制备技术，目前主要采用食物发酵以及乙烯水合法，也有采用天然气为原料制备的报道。通过醋酸酯加氢制备乙醇技术一方面可以缓解目前国内醋酸行业处于严重产能过剩、价格偏低、市场持续低迷的困境；另一方面，由于石油的不可再生和石油产区的不稳定性，燃料乙醇在全球范围内引起了越来越多的关注，使得乙醇价格逐渐走高，因此由醋酸合成乙醇具有相当可观的利润，同时醋酸的合成原料为CO和H₂，不会受气候等自然因素的影响，因此其生产成本相对稳定，同时也就保障了乙醇的生产水平的稳定。

从已公开报道的研究成果看，通过羧酸酯加氢制乙醇的催化剂报道较多，但对于工艺路线却没有报道。在常规的加氢反应工艺中，由于循环气量很大，势必带着部分低沸点的物料一起在反应系统中循环，如果涉及到需要冷凝回收的产品和未反应完需要循环继续反应的原料产生共沸或者具有比较接近的饱和蒸汽压（沸点接近）的分离，需要将循环气冷却，将上述共沸物或者沸点接近的混合物从不凝气夹带中冷凝下来采用萃取精馏，这就加大了分离的能耗，或者简单分离，让大部分的乙醇和乙酸乙酯一起循环，但这将加大循环装置能耗，另一方面返回去的乙醇过多，增大了产物浓度，对反应正向进行不利。同时，在本发明中醋酸乙酯和乙醇是共沸物，将其冷凝下来萃取精馏能耗高。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种新的醋酸酯加氢制乙醇的生产工艺，提高有效组分在循环气里的含量，优化分离工艺，减少分离能耗，降低成本。

本反应解决其技术问题所采用的技术方案主要包括在反应流程中，通过控制粗分塔冷凝器出口的温度，仅将反应循环回路中反应产物以及很少一部分未反应的醋酸酯液化分离出来，然后送入精馏工序，而反应循环所需的氢气和大部分未反应的醋酸酯都始终以气态形式存在于循环气中，通过循环鼓风机增压，使其返回反应器。本发明中的循环物料主要为反应中加入的永久性气体，主要包括氢气、惰性气体，如氮气、氩气等以及粗分分离未完全冷凝下来的生成物烷基醇，其中烷基醇中烷基取代基与醋酸酯中的烷基含碳数量相同，例如以醋酸乙酯为原料，生成乙醇；以醋酸甲酯为原料，生成甲醇。

粗分措施是通过控制冷凝器出口气体温度来实现仅将反应生成的物质和很少量的醋酸酯从循环气体中分离，大部分原料酯与循环气一气进入反应器。

通过多次试验发现，本发明产物粗分设备采用只有精馏段的粗分塔，填料选用阻力降较小的波纹填料塔，塔顶冷凝器为水冷器或空冷器，通过改变冷却剂用量来达到控制出口气体温度的目的。若采用传统技术的简单换热器分离，一般为列管式换热器，用循环水或其他冷媒做冷却介质，同样是通过改变冷却剂量来达到控制出口温度以实现气液分离。

与传统技术相比，本发明的有益效果是：只有精馏段的粗分工艺，相比一般意义上的冷凝气液分离，一是能耗有所降低，从而降低了生产成本；二是提高了有效组分（这里指未反应完的乙酸乙酯原料）在循环气里的含量，提高了生产效率。

附图说明

图1是本发明的工艺流程简图，其中E1~5为换热器，E6为粗分塔冷凝器，T1为汽化器，R1为加氢反应器，T2为粗分塔，V1为回流罐，P1~3为液体输送泵，C1为补充氢气增压机，C2为循环鼓风机。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的上述发明内容作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的范围内。

在加氢反应器中部装入催化剂，反应器两端装有与催化剂等粒度的填料，以乙酸乙酯为原料，加氢反应的反应压力为1.5 MPa（表压）。进料量为70.4kg/h的乙酸乙酯通过液体进料泵P1泵入预热器E4，与物流16热交换预热，然后进入E1蒸汽预热到一定温度后从汽化塔T1顶部喷淋，而经过E3预热后的循环气从汽化塔的底部进入，在装有填料的汽化塔内气液混合，未被汽化的原料与补充乙酸乙酯原料一起返回E1。汽化后的反应物从塔顶出去进入反应器预热器E2，被加热到反应所需温度的进料混合气在装有催化剂的加氢反应器中充分反应后，作为E2的热源，通过交换后被冷却，然后继续通过E3预热循环气，最后流入粗分塔T2，进行气液粗分。不凝气一部分排放一部分通过循环鼓风机C2与压缩机C1补充的氢气混合后（混合气中氢气与氮气的摩尔比为约为4，氮气为稀释气）进入E3被反应产物的余热加热。待系统循环稳定后停止进料。

实施例

反应产物含（摩尔分数）氢气75%，氮气20%，乙酸乙酯0.1%，乙醇4.4%，乙烷和水等其它物质0.5%，流量45.24kmol/h，温度100^oC，压力19.1Mpa进入粗分塔T2，在粗分塔底部出料主要为乙醇、副产物水，以及未反应的乙酸乙酯原料，产品流量2.24kmol/h，组成（摩尔分数）乙酸乙酯0.6%，乙醇90.5%，水8.9%，温度为98.6^oC，经预热器E4后降温度去产品精馏分离区。塔顶出口气体温度92.7^oC，进入粗分塔冷凝器E6，液体经回流罐V1返回至粗分塔顶，不凝气体返回系统。本工艺的关键是控制粗分塔冷凝器E6出口的温度，通过冷却剂量来控制E6出口气体温度从而保持恒定的气相组成。E6出口气体温度控制为16.7^oC，压力19.1Mpa，流量43.0kmol/h，产品组成（摩尔分数）乙酸乙酯0.1%，乙醇0.2%，氢气+氮气99.7%。此混合气经循环鼓风机C2增压后在返回至系统。

对比实施例1

反应产物含（摩尔分数）氢气75%，氮气20%，乙酸乙酯0.1%，乙醇4.4%，乙烷和水等其它物质0.5%，流量45.24kmol/h，温度100^oC，压力19.1Mpa进入进入换热器E6，控制换热出口温度与上述实施例1的出口温度与压力一致：16.7^oC，压力19.1Mpa，出口为气液两相，液相（对应上述实施例1中塔底液相产品）产品流量2.29kmol/h，组成（摩尔分数）乙酸乙酯1.5%，乙醇89.5%，水9.0%，温度为16.7^oC，去产品精馏区。气相产物（对应实施例1中E6出口气体产物）压力19.1Mpa，温度为16.7^oC，流量42.95kmol/h，产品组成（摩尔分数）乙酸乙酯0.02%，乙醇0.2%，氢气+氮气99.78%。此混合气经循环鼓风机C2增压后在返回至系统。

Claims

1.一种酯加氢制乙醇的优化分离工艺，其特征在于：通过控制粗分塔冷凝器出口产物的温度，使产物中的乙酸酯以气态存在，保留在循环气中返回反应系统：在加氢反应器中部装入催化剂，反应器两端装有与催化剂等粒度的填料，以乙酸乙酯为原料，加氢反应的反应压力为表压1.5 Mpa，进料量为70.4kg/h的乙酸乙酯通过液体进料泵（P1）泵入预热器（E4），与物流16热交换预热，然后进入E1蒸汽预热到一定温度后从汽化塔（T1）顶部喷淋，而经过E3预热后的循环气从汽化塔的底部进入，在装有填料的汽化塔内气液混合，未被汽化的原料与补充乙酸乙酯原料一起返回E1，汽化后的反应物从塔顶出去进入反应器预热器（E2），被加热到反应所需温度的进料混合气在装有催化剂的加氢反应器中充分反应后，作为E2的热源，通过交换后被冷却，然后继续通过E3预热循环气，最后流入粗分塔（T2），进行气液粗分，不凝气一部分排放一部分通过循环鼓风机（C2）与压缩机（C1）补充的氢气混合后进入E3被反应产物的余热加热，混合气中氢气与氮气的摩尔比为4，氮气为稀释气，待系统循环稳定后停止进料。

2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于：粗分塔采用只有精馏段的粗分塔。

3.如权利要求2所述的工艺，其特征在于：只有精馏段的粗分塔为波纹填料塔。