CN103588618B - 醋酸甲酯加氢生产乙醇的反应精馏方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及醋酸甲酯加氢生产乙醇的反应精馏方法及装置。包括反应精馏塔、甲醇精制塔、醋酸甲酯回收塔、冷凝器、再沸器、压缩机、泵及连接以上设备的管线；反应精馏塔、甲醇精制塔和醋酸甲酯回收塔塔顶和塔底均设置冷凝器和再沸器，塔顶冷凝器气相出口连接到压缩机，液相出口连接到甲醇精制塔进料口，塔底为乙醇产品；压缩机出口连接到反应精馏塔氢气进料处；甲醇精制塔塔顶出料进入醋酸甲酯回收塔，塔底产品为甲醇；醋酸甲酯塔顶出料返回甲醇精制塔，塔底出料返回反应精馏塔醋酸甲酯进料。将醋酸甲酯加氢反应与乙醇提纯精馏分离两个单元操作，耦合于一个设备中同时进行，反应完成同时得到高纯的乙醇产品，节省设备投资，减少后续的操作费用。

Description

醋酸甲酯加氢生产乙醇的反应精馏方法及装置
技术领域
本发明涉及乙醇生产技术领域，特别是涉及一种醋酸甲酯加氢生产乙醇的反应精馏方法及装置。
背景技术
乙醇按生产方式可分为发酵乙醇和合成乙醇，世界乙醇产量的93％是由发酵法生产的。其原料来源十分广泛。生物质经发酵后，得到乙醇体积分数含量为5％～30％的发酵醪液，发酵醪液精馏和脱水后即可得到无水乙醇产品。无水乙醇广泛应用于化工生产原料、有机溶剂以及机车燃料等，其中用作机车燃料的无水乙醇又称燃料乙醇。目前我国能源对外依存度不断增加，能源安全问题日益突出；我国的环境污染问题严重制约了国民经济的快速发展；我国“三农”问题突出。大力发展燃料乙醇生产技术对解决上述问题具有重要意义。
除了发酵法之外，关于乙醇的制备技术还有乙烯水化法以及羧酸酯加氢制备醇的方法。通过羧酸酯加氢制备醇以前有过相关方法叙述：DE892958公开了75-300℃，0.1-100kg/cm2绝对压力下气相酯与氢催化反应制备醇。CN86105765A公开了羧酸酯制醇的方法，在含有铜和至少一种镁、镧系金属或锕系金属催化剂存在下与高温、常压或者高压下进行反应。CN102976892A公开了以介孔分子筛为载体，负载铜系催化剂，反应温度为220℃，压力3MPa，氢酯摩尔比30，醋酸甲酯空速为2h-1时，醋酸酯转化率为98.5%。CN1230458A公开了一种从乙醛、乙酸乙酯、乙酸或其混合物气相加氢制备乙醇的方法，催化剂为CuO及助剂，Al2O3为担体。另外，也有相关专利对反应的催化剂进行了报道，如JP6259632、JP61178940、JP61178942、USP4405819、CN102327774A、CN101411990A、CN1935375A等。
醋酸甲酯加氢产物主要有氢气、未反应的醋酸甲酯、甲醇和乙醇，经冷却后液相主要为醋酸甲酯、甲醇和乙醇。目前，对于混合物分离，主要集中在醋酸甲酯、甲醇及水的分离，如CN1962587A公开了一种分离醋酸甲酯-甲醇的方法，主要含醋酸甲酯-甲醇的共沸物进入第一分离塔中部，塔釜得到纯的甲醇，塔顶得到的共沸物进入第二分离塔，经分离塔釜得到纯的醋酸甲酯，塔顶得到共沸物返回第一分离塔，第一分离塔在常压或负压下操作，第二分离塔在加压下操作。CN102757342A公开了一种PVA生产中副产物醋酸甲酯的纯化方法，包括萃取精馏、纯化和干燥单元，从而能够得到纯度较高的醋酸甲酯。相关研究并未涉及到同时含有醋酸甲酯、甲醇和乙醇的混合物的分离。
目前，已有报道关于醋酸甲酯加氢制备乙醇的反应和催化，实现手段大都采用间歇或者连续式反应器，反应完成后产物必须经过一系列分离才能获得高纯的乙醇产品。反应精馏技术是化工行业中应用日渐广泛的一种将反应与分离耦合在同一设备中同时进行的过程强化技术。反应精馏技术能够通过精馏过程不断将产物从反应区移出，使反应区的反应物浓度维持在较高的程度，从而保持反应区的反应速率维持在较高的水平，而且能够在塔顶或者塔底获得纯度较高的产品。另外，由于将反应与精馏过程耦合在一个设备中进行，在设备投资方面该技术也比反应与分离分开操作的流程更加经济。目前还没有将反应精馏技术应用在醋酸甲酯加氢制乙醇过程的相关专利与报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种醋酸甲酯加氢生产乙醇的反应精馏方法及装置，使用本发明提供的催化反应精馏方法，具有工艺流程简单、设备投资较低、操作方便、能耗较低且目标产物乙醇纯度高等优点。
本发明的醋酸甲酯加氢生产乙醇的反应精馏方法及装置，主要由预反应器、反应精馏塔、甲醇精制塔及醋酸甲酯回收塔组成，主要产品为乙醇和甲醇。本发明的方法及装置的特点在于反应精馏技术和设备的采用，可以在反应精馏塔进行醋酸甲酯加氢反应的同时塔底得到乙醇产品，通过后续分离还可以得到甲醇，并通过醋酸甲酯和氢气的循环实现原料的充分利用。
本发明的技术方案如下：
本发明的醋酸甲酯加氢生产乙醇的反应精馏装置，包括反应精馏塔、甲醇精制塔、醋酸甲酯回收塔、冷凝器、再沸器、压缩机、泵以及相关进料管线和连接以上设备的管线；反应精馏塔、甲醇精制塔和醋酸甲酯回收塔塔顶和塔底均设置冷凝器和再沸器，反应精馏塔塔顶冷凝器气相出口连接到压缩机，液相出口连接到甲醇精制塔进料口，塔底为乙醇产品；压缩机出口连接到反应精馏塔氢气进料处；甲醇精制塔塔顶出料进入醋酸甲酯回收塔，塔底产品为甲醇；醋酸甲酯回收塔塔顶出料返回甲醇精制塔，塔底出料返回反应精馏塔醋酸甲酯进料。
所述的醋酸甲酯加氢生产乙醇的反应精馏装置，可以在反应精馏塔前设置预反应器，原料及循环氢气和醋酸甲酯进入预反应器，预反应器出口连接到反应精馏塔。
本发明的醋酸甲酯加氢生产乙醇的反应精馏方法是：原料氢气（S01）和原料醋酸甲酯（S02）进入反应精馏塔（T1）；反应精馏塔（T1）塔顶气相（S04）进入反应精馏塔塔顶冷凝器（E1），冷凝后气相（S05）作为循环氢气经过压缩机（C1）加压后（S23）返回反应精馏塔（T1）进料，冷凝后液相（S06）经过反应精馏塔回流采出泵（P1）得到液相（S07），一部分作为反应精馏塔回流（S08），另一部作为甲醇精制塔（T2）进料（S09），反应精馏塔塔底为产品乙醇（S10）；甲醇精制塔（T2）塔顶气相（S11）经过冷凝器（E3）液相（S12）经过甲醇精制塔回流采出泵（P2）的液相（S13），一部分作为回流（S14），另一部分作为醋酸甲酯回收塔（T3）进料（S15），甲醇精制塔塔底采出产品甲醇（S16）；醋酸甲酯回收塔（T3）塔顶气相（S17）经过冷凝器（E5）液相（S18）经过醋酸甲酯回收塔回流采出泵（P3）得到液相（S19），一部分作为回流（S20），另一部分为甲醇和醋酸甲酯共沸物（S21）返回甲醇精制塔（T2），塔底采出循环醋酸甲酯（S22）返回反应精馏塔（T1）进料。
原料氢气（S01）和原料醋酸甲酯（S02）也可以先进入预反应器（R1），出口产品（S03）进入反应精馏塔（T1）。
醋酸甲酯加氢生产乙醇的反应精馏方法中：预反应器采用铜基催化剂，温度为120-350℃，压力为0.2-8.0MPa(a)；反应精馏塔压力0.2-7.0MPa(a)，回流比为0.01-100，催化剂为铜基催化剂；甲醇精制塔压力0.01-1.0MPa(a)，回流比为0.01-100；醋酸甲酯回收塔压力0.05-2.0MPa(a)，回流比为0.01-100。
预反应器和反应精馏塔内所采用的铜基催化剂活性组分为铜，助剂为锌或铝或其组合，若采用载体可以为二氧化硅、氧化铝分子筛或石墨。
本发明的醋酸甲酯加氢生产乙醇的反应精馏方法及装置，其优点在于将醋酸甲酯加氢反应与乙醇提纯精馏分离两个单元操作，有机地耦合于一个设备中同时进行，反应完成同时得到高纯的乙醇产品，既节省了设备投资，又减少了后续的操作费用。另外，通过甲醇精制塔和醋酸甲酯回收塔高低压循环操作，可以实现甲醇和醋酸甲酯共沸物的分离，节约设备和能耗。
附图说明
图1为醋酸甲酯加氢生产乙醇的反应精馏方法及装置示意图。
图2为带有预反应器的醋酸甲酯加氢生产乙醇的反应精馏方法及装置示意图。
设备：R1.预反应器，T1.反应精馏塔，T2.甲醇精制塔，T3.醋酸甲酯回收塔，P1.反应精馏塔回流采出泵，P2.甲醇精制塔回流采出泵，P3.醋酸甲酯回收塔回流采出泵，E1.反应精馏塔塔顶冷凝器，E2.反应精馏塔再沸器，E3.甲醇精制塔冷凝器，E4.甲醇精制塔再沸器，E5.醋酸甲酯回收塔冷凝器，E6.醋酸甲酯回收塔再沸器，C1.压缩机，
物流：S01.原料氢气，S02.原料醋酸甲酯，S03.预反应器出口物料，S04.反应精馏塔塔顶气相，S05.冷凝后气相，S06.冷凝后液相，S07.反应精馏塔回流采出泵出口液相，S08.反应精馏塔回流，S09.甲醇精制塔进料，S10.产品乙醇，S11.甲醇精制塔塔顶气相，S12.冷凝器出口液相，S14.甲醇精制塔回流，S15.甲酯回收塔进料，S16.产品甲醇，S17.醋酸甲酯回收塔塔顶气相，S18.冷凝后液相，S19.醋酸甲酯回收塔回流采出泵出口液相，S20.醋酸甲酯回收塔回流，S21.甲醇和醋酸甲酯共沸物，S22.循环醋酸甲酯
具体实施方式
下面结合附图对本发明所提供的方法及装置进行进一步的说明。
本发明是通过如下技术方案实现的：
醋酸甲酯加氢生产乙醇的反应精馏装置，如图1所示，包括反应精馏塔、甲醇精制塔、醋酸甲酯回收塔、冷凝器、再沸器、压缩机、泵以及相关进料管线和连接以上设备的管线；其特征是：反应精馏塔、甲醇精制塔和醋酸甲酯回收塔塔顶和塔底均设置冷凝器和再沸器，反应精馏塔塔顶冷凝器气相出口连接到压缩机，液相出口连接到甲醇精制塔进料口，塔底为乙醇产品；压缩机出口连接到反应精馏塔氢气进料处；甲醇精制塔塔顶出料进入醋酸甲酯回收塔，塔底产品为甲醇；醋酸甲酯回收塔塔顶出料返回甲醇精制塔，塔底出料返回反应精馏塔醋酸甲酯进料。
所述的醋酸甲酯加氢生产乙醇的反应精馏装置，可以在反应精馏塔前设置预反应器，如图2所示，原料及循环氢气和醋酸甲酯进入预反应器，预反应器出口连接到反应精馏塔。
本发明的醋酸甲酯加氢生产乙醇的反应精馏方法是：原料氢气（S01）和原料醋酸甲酯（S02）进入反应精馏塔（T1）；反应精馏塔（T1）塔顶气相（S04）进入反应精馏塔塔顶冷凝器（E1），冷凝后气相（S05）作为循环氢气经过压缩机（C1）加压后（S23）返回反应精馏塔（T1）进料，冷凝后液相（S06）经过反应精馏塔回流采出泵（P1）得到液相（S07），一部分作为反应精馏塔回流（S08），另一部作为甲醇精制塔（T2）进料（S09），反应精馏塔塔底为产品乙醇（S10）；甲醇精制塔（T2）塔顶气相（S11）经过冷凝器（E3）液相（S12）经过甲醇精制塔回流采出泵（P2）的液相（S13），一部分作为回流（S14），另一部分作为醋酸甲酯回收塔（T3）进料（S15），甲醇精制塔塔底采出产品甲醇（S16）；醋酸甲酯回收塔（T3）塔顶气相（S17）经过冷凝器（E5）液相（S18）经过醋酸甲酯回收塔回流采出泵（P3）得到液相（S19），一部分作为回流（S20），另一部分为甲醇和醋酸甲酯共沸物（S21）返回甲醇精制塔（T2），塔底采出循环醋酸甲酯（S22）返回反应精馏塔（T1）进料。
原料氢气（S01）和原料醋酸甲酯（S02）也可以先进入预反应器（R1），出口产品（S03）进入反应精馏塔（T1）。
醋酸甲酯加氢生产乙醇的反应精馏方法中：预反应器采用铜基催化剂，温度为120-350℃，压力为0.2-8.0MPa(a)；反应精馏塔采用铜基催化剂，压力0.2-7.0MPa(a)，回流比为0.01-100；甲醇精制塔压力0.01-1.0MPa(a)，回流比为0.01-100；醋酸甲酯回收塔压力0.05-2.0MPa(a)，回流比为0.01-100。
预反应器和反应精馏塔内所采用的铜基催化剂活性组分为铜，助剂为锌或铝或其组合，若采用载体可以为二氧化硅、氧化铝分子筛和石墨。
本发明的技术和设备广泛适用于醋酸甲酯加氢生产乙醇的反应精馏过程，为了更好地说明本发明在产品纯度与收率方面的优势，选取其中四个应用实例加以说明，但并不因此限制本技术和设备的适用范围，附图是为说明本发明而绘制的，不对本发明的具体应用形式构成限制。
实施例1
将本发明方法用于醋酸甲酯加氢制乙醇的过程，如图1所示，包括反应精馏塔、甲醇精制塔、醋酸甲酯回收塔、冷凝器、再沸器、压缩机、泵以及相关进料管线和连接以上设备的管线；其特征是：反应精馏塔、甲醇精制塔和醋酸甲酯回收塔塔顶和塔底均设置冷凝器和再沸器，反应精馏塔塔顶冷凝器气相出口连接到压缩机，液相出口连接到甲醇精制塔进料口，塔底为乙醇产品；压缩机出口连接到反应精馏塔氢气进料处；甲醇精制塔塔顶出料进入醋酸甲酯回收塔，塔底产品为甲醇；醋酸甲酯回收塔塔顶出料返回甲醇精制塔，塔底出料返回反应精馏塔醋酸甲酯进料。
原料氢气（S01）和原料醋酸甲酯（S02）进入反应精馏塔（T1），反应精馏塔压力为0.2MPa(a)，回流比为0.01，采用铜基催化剂；反应精馏塔（T1）塔顶气相（S04）进入反应精馏塔塔顶冷凝器（E1），冷凝后气相（S05）作为循环氢气经过压缩机（C1）加压后（S23）返回反应精馏塔（T1）进料，冷凝后液相（S06）经过反应精馏塔回流采出泵（P1）得到液相（S07），一部分作为反应精馏塔回流（S08），另一部作为甲醇精制塔（T2）进料（S09），反应精馏塔塔底为产品乙醇（S10）；甲醇精制塔压力0.01MPa(a)，回流比为0.01，甲醇精制塔（T2）塔顶气相（S11）经过冷凝器（E3）液相（S12）经过甲醇精制塔回流采出泵（P2）的液相（S13），一部分作为回流（S14），另一部分作为醋酸甲酯回收塔（T3）进料（S15），甲醇精制塔塔底采出产品甲醇（S16）；醋酸甲酯回收塔（T3）醋酸甲酯回收塔压力0.05MPa(a)，回流比为0.01，塔顶气相（S17）经过冷凝器（E5）液相（S18）经过醋酸甲酯回收塔回流采出泵（P3）得到液相（S19），一部分作为回流（S20），另一部分为甲醇和醋酸甲酯共沸物（S21）返回甲醇精制塔（T2），塔底采出循环醋酸甲酯（S22）返回反应精馏塔（T1）进料。
将醋酸甲酯加氢反应与乙醇提纯精馏分离两个单元操作，有机地耦合于一个设备中同时进行，反应完成同时得到高纯的乙醇产品，既节省了设备投资，又减少了后续的操作费用。另外，通过甲醇精制塔和醋酸甲酯回收塔高低压循环操作，可以实现甲醇和醋酸甲酯共沸物的分离，节约设备和能耗。最终得到反应精馏塔塔底得到纯度为90%的乙醇，甲醇精制塔塔底得到甲醇浓度为90%。
实施例2
将本发明方法用于醋酸甲酯加氢制乙醇的过程，如图2所示，包括预反应器、反应精馏塔、甲醇精制塔、醋酸甲酯回收塔、冷凝器、再沸器、压缩机、泵以及相关进料管线和连接以上设备的管线；其特征是：原料及循环氢气和醋酸甲酯进入预反应器，预反应器出口连接到反应精馏塔；反应精馏塔、甲醇精制塔和醋酸甲酯回收塔塔顶和塔底均设置冷凝器和再沸器，反应精馏塔塔顶冷凝器气相出口连接到压缩机，液相出口连接到甲醇精制塔进料口，塔底为乙醇产品；压缩机出口连接到反应精馏塔氢气进料处；甲醇精制塔塔顶出料进入醋酸甲酯回收塔，塔底产品为甲醇；醋酸甲酯回收塔塔顶出料返回甲醇精制塔，塔底出料返回反应精馏塔醋酸甲酯进料。
原料氢气（S01）和原料醋酸甲酯（S02）先进入预反应器（R1），预反应器采用铜基催化剂，温度为120℃，压力为0.2MPa(a)，出口产品（S03）进入反应精馏塔（T1）；反应精馏塔（T1）采用铜基催化剂，压力为2.0MPa(a)，回流比为20，塔顶气相（S04）进入反应精馏塔塔顶冷凝器（E1），冷凝后气相（S05）作为循环氢气经过压缩机（C1）加压后（S23）返回反应精馏塔（T1）进料，冷凝后液相（S06）经过反应精馏塔回流采出泵（P1）得到液相（S07），一部分作为反应精馏塔回流（S08），另一部作为甲醇精制塔（T2）进料（S09），反应精馏塔塔底为产品乙醇（S10）；甲醇精制塔（T2）压力0.1MPa(a)，回流比为20，塔顶气相（S11）经过冷凝器（E3）液相（S12）经过甲醇精制塔回流采出泵（P2）的液相（S13），一部分作为回流（S14），另一部分作为醋酸甲酯回收塔（T3）进料（S15），甲醇精制塔塔底采出产品甲醇（S16）；醋酸甲酯回收塔（T3）压力0.2MPa(a)，回流比为20，塔顶气相（S17）经过冷凝器（E5）液相（S18）经过醋酸甲酯回收塔回流采出泵（P3）得到液相（S19），一部分作为回流（S20），另一部分为甲醇和醋酸甲酯共沸物（S21）返回甲醇精制塔（T2），塔底采出循环醋酸甲酯（S22）返回反应精馏塔（T1）进料。预反应器（R1）和反应精馏塔（T1）内所采用的铜基催化剂活性组分为铜，助剂为锌，采用载体为二氧化硅。
将醋酸甲酯加氢反应与乙醇提纯精馏分离两个单元操作，有机地耦合于一个设备中同时进行，反应完成同时得到高纯的乙醇产品，既节省了设备投资，又减少了后续的操作费用。另外，通过甲醇精制塔和醋酸甲酯回收塔高低压循环操作，可以实现甲醇和醋酸甲酯共沸物的分离，节约设备和能耗。最终得到反应精馏塔塔底得到纯度为95%的乙醇，甲醇精制塔塔底得到甲醇浓度为95%。
实施例3
将本发明方法用于醋酸甲酯加氢制乙醇的过程，如图2所示，包括预反应器、反应精馏塔、甲醇精制塔、醋酸甲酯回收塔、冷凝器、再沸器、压缩机、泵以及相关进料管线和连接以上设备的管线；其特征是：原料及循环氢气和醋酸甲酯进入预反应器，预反应器出口连接到反应精馏塔；反应精馏塔、甲醇精制塔和醋酸甲酯回收塔塔顶和塔底均设置冷凝器和再沸器，反应精馏塔塔顶冷凝器气相出口连接到压缩机，液相出口连接到甲醇精制塔进料口，塔底为乙醇产品；压缩机出口连接到反应精馏塔氢气进料处；甲醇精制塔塔顶出料进入醋酸甲酯回收塔，塔底产品为甲醇；醋酸甲酯回收塔塔顶出料返回甲醇精制塔，塔底出料返回反应精馏塔醋酸甲酯进料。
原料氢气（S01）和原料醋酸甲酯（S02）先进入预反应器（R1），预反应器采用铜基催化剂，温度为200℃，压力为3.0MPa(a)，出口产品（S03）进入反应精馏塔（T1）；反应精馏塔（T1）采用铜基催化剂，压力为3.0MPa(a)，回流比为50，塔顶气相（S04）进入反应精馏塔塔顶冷凝器（E1），冷凝后气相（S05）作为循环氢气经过压缩机（C1）加压后（S23）返回反应精馏塔（T1）进料，冷凝后液相（S06）经过反应精馏塔回流采出泵（P1）得到液相（S07），一部分作为反应精馏塔回流（S08），另一部作为甲醇精制塔（T2）进料（S09），反应精馏塔塔底为产品乙醇（S10）；甲醇精制塔（T2）压力0.5MPa(a)，回流比为50，塔顶气相（S11）经过冷凝器（E3）液相（S12）经过甲醇精制塔回流采出泵（P2）的液相（S13），一部分作为回流（S14），另一部分作为醋酸甲酯回收塔（T3）进料（S15），甲醇精制塔塔底采出产品甲醇（S16）；醋酸甲酯回收塔（T3）压力1.0MPa(a)，回流比为50，塔顶气相（S17）经过冷凝器（E5）液相（S18）经过醋酸甲酯回收塔回流采出泵（P3）得到液相（S19），一部分作为回流（S20），另一部分为甲醇和醋酸甲酯共沸物（S21）返回甲醇精制塔（T2），塔底采出循环醋酸甲酯（S22）返回反应精馏塔（T1）进料。预反应器（R1）和反应精馏塔（T1）内所采用的铜基催化剂活性组分为铜，助剂为铝，采用载体为氧化铝分子筛。
将醋酸甲酯加氢反应与乙醇提纯精馏分离两个单元操作，有机地耦合于一个设备中同时进行，反应完成同时得到高纯的乙醇产品，既节省了设备投资，又减少了后续的操作费用。另外，通过甲醇精制塔和醋酸甲酯回收塔高低压循环操作，可以实现甲醇和醋酸甲酯共沸物的分离，节约设备和能耗。最终得到反应精馏塔塔底得到纯度为99.9%的乙醇，甲醇精制塔塔底得到甲醇浓度为99.9%。
实施例4
将本发明方法用于醋酸甲酯加氢制乙醇的过程，如图2所示，包括预反应器、反应精馏塔、甲醇精制塔、醋酸甲酯回收塔、冷凝器、再沸器、压缩机、泵以及相关进料管线和连接以上设备的管线；其特征是：原料及循环氢气和醋酸甲酯进入预反应器，预反应器出口连接到反应精馏塔；反应精馏塔、甲醇精制塔和醋酸甲酯回收塔塔顶和塔底均设置冷凝器和再沸器，反应精馏塔塔顶冷凝器气相出口连接到压缩机，液相出口连接到甲醇精制塔进料口，塔底为乙醇产品；压缩机出口连接到反应精馏塔氢气进料处；甲醇精制塔塔顶出料进入醋酸甲酯回收塔，塔底产品为甲醇；醋酸甲酯回收塔塔顶出料返回甲醇精制塔，塔底出料返回反应精馏塔醋酸甲酯进料。
原料氢气（S01）和原料醋酸甲酯（S02）先进入预反应器（R1），预反应器采用铜基催化剂，温度为350℃，压力为8.0MPa(a)，出口产品（S03）进入反应精馏塔（T1）；反应精馏塔（T1）采用铜基催化剂，压力为7.0MPa(a)，回流比为100，塔顶气相（S04）进入反应精馏塔塔顶冷凝器（E1），冷凝后气相（S05）作为循环氢气经过压缩机（C1）加压后（S23）返回反应精馏塔（T1）进料，冷凝后液相（S06）经过反应精馏塔回流采出泵（P1）得到液相（S07），一部分作为反应精馏塔回流（S08），另一部作为甲醇精制塔（T2）进料（S09），反应精馏塔塔底为产品乙醇（S10）；甲醇精制塔（T2）压力1.0MPa(a)，回流比为100，塔顶气相（S11）经过冷凝器（E3）液相（S12）经过甲醇精制塔回流采出泵（P2）的液相（S13），一部分作为回流（S14），另一部分作为醋酸甲酯回收塔（T3）进料（S15），甲醇精制塔塔底采出产品甲醇（S16）；醋酸甲酯回收塔（T3）压力2.0MPa(a)，回流比为100，塔顶气相（S17）经过冷凝器（E5）液相（S18）经过醋酸甲酯回收塔回流采出泵（P3）得到液相（S19），一部分作为回流（S20），另一部分为甲醇和醋酸甲酯共沸物（S21）返回甲醇精制塔（T2），塔底采出循环醋酸甲酯（S22）返回反应精馏塔（T1）进料。预反应器（R1）和反应精馏塔（T1）内所采用的铜基催化剂活性组分为铜，助剂为锌和铝的组合，采用载体为石墨。
将醋酸甲酯加氢反应与乙醇提纯精馏分离两个单元操作，有机地耦合于一个设备中同时进行，反应完成同时得到高纯的乙醇产品，既节省了设备投资，又减少了后续的操作费用。另外，通过甲醇精制塔和醋酸甲酯回收塔高低压循环操作，可以实现甲醇和醋酸甲酯共沸物的分离，节约设备和能耗。最终得到反应精馏塔塔底得到纯度为99.95%的乙醇，甲醇精制塔塔底得到甲醇浓度为99.98%。
本发明提出的醋酸甲酯加氢生产乙醇的反应精馏方法及装置，已通过较佳实施例进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的设备和工艺流程进行改动或适当变更与组合，来实现本发明技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。

Claims (9)

1.一种醋酸甲酯加氢生产乙醇的反应精馏装置，包括反应精馏塔、甲醇精制塔、醋酸甲酯回收塔、冷凝器、再沸器、压缩机、泵以及相关进料管线和连接以上设备的管线；其特征是：反应精馏塔、甲醇精制塔和醋酸甲酯回收塔塔顶和塔底均设置冷凝器和再沸器，反应精馏塔塔顶冷凝器气相出口连接到压缩机，液相出口连接到甲醇精制塔进料口，塔底为乙醇产品；压缩机出口连接到反应精馏塔氢气进料处；甲醇精制塔塔顶出料进入醋酸甲酯回收塔，塔底产品为甲醇；醋酸甲酯回收塔塔顶出料返回甲醇精制塔，塔底出料返回反应精馏塔作为循环醋酸甲酯进料。
2.如权利要求1所述的装置，其特征是在反应精馏塔前设置预反应器，原料及循环氢气和醋酸甲酯进入预反应器，预反应器出口连接到反应精馏塔。
3.采用权利要求1所述的装置进行醋酸甲酯加氢生产乙醇的方法：其特征是原料氢气S01和原料醋酸甲酯S02进入反应精馏塔T1；反应精馏塔T1塔顶气相S04进入反应精馏塔T1塔顶冷凝器E1，冷凝后气相S05作为循环氢气经过压缩机C1加压后返回反应精馏塔T1进料，冷凝后液相S06经过反应精馏塔T1回流采出泵P1得到液相S07，一部分作为反应精馏塔T1回流S08，另一部作为甲醇精制塔T2进料S09，反应精馏塔T1塔底为产品乙醇S10；甲醇精制塔T2塔顶气相S11经过冷凝器E3形成的液相S12经过甲醇精制塔T2回流采出泵P2得到液相S13，一部分作为回流S14，另一部分作为醋酸甲酯回收塔T3的进料S15，甲醇精制塔T2塔底采出产品甲醇S16；醋酸甲酯回收塔T3塔顶气相S17经过冷凝器E5形成的液相S18经过醋酸甲酯回收塔T3回流采出泵P3得到液相S19，一部分作为回流S20，另一部分为甲醇和醋酸甲酯共沸物S21返回甲醇精制塔T2，醋酸甲酯回收塔T3塔底采出循环醋酸甲酯S22返回反应精馏塔T1进料；反应精馏塔T1压力0.2-7.0MPa，回流比为0.01-100，催化剂为铜基催化剂。
4.如权利要求3所述的方法，其特征是原料氢气S01和原料醋酸甲酯S02先进入预反应器R1，出口产品S03进入反应精馏塔T1。
5.如权利要求4所述的方法，其特征是预反应器R1采用铜基催化剂，温度为120-350℃，压力为0.2-8.0MPa。
6.如权利要求3所述的方法，其特征是甲醇精制塔T2压力0.01-1.0MPa，回流比为0.01-100。
7.如权利要求3所述的方法，其特征是醋酸甲酯回收塔T3压力0.05-2.0MPa，回流比为0.01-100。
8.如权利要求5或6所述的方法，其特征是预反应器R1和反应精馏塔T1内所采用的铜基催化剂活性组分均为铜，助剂均为锌或铝或其组合。
9.如权利要求8所述的方法，其特征是预反应器R1和反应精馏塔T1的铜基催化剂采用载体均为二氧化硅、氧化铝分子筛或石墨。
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