CN104844419A - 醋酸酯化加氢生产乙醇的能量集成方法 - Google Patents

醋酸酯化加氢生产乙醇的能量集成方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种醋酸酯化加氢生产乙醇的能量集成方法，主要解决现有技术中能耗较高的问题。本发明通过采用一种醋酸酯化加氢生产乙醇的能量集成方法，包括以下步骤：(1)乙醇和醋酸物流先与乙醇产品塔塔顶物流进行换热；(2)预热后的乙醇和醋酸物流再与精制塔塔顶物流进行换热；(3)经过两次预热的乙醇和醋酸物流再与加氢反应器出口物流换热后进入酯化反应釜，得到醋酸乙酯；(4)原料氢气和所述醋酸乙酯混合后与加氢反应器出口物流换热后进入加氢反应器，与含铜催化剂接触反应得到含乙醇物流，得到乙醇产品的技术方案较好地解决了上述问题，可用于醋酸酯化加氢生产乙醇中。

Description

醋酸酯化加氢生产乙醇的能量集成方法
技术领域
本发明涉及一种醋酸酯化加氢生产乙醇的能量集成方法。
背景技术
乙醇是基础工业原料之一，广泛应用于食品、化工、军工、医药等领域：(1)消毒剂；(2)饮料和食物；(3)基本化工原料，可制取乙醛，乙醚，乙酸乙酯，乙胺等化工原料，也是制取染料，涂料，洗涤剂等产品的原料；(4)稀释剂，有机溶剂，涂料溶剂等；(5)乙醇还是一种无污染的高辛烷值的汽油添加剂，作为汽车燃料，乙醇可以调入汽油。
由醋酸合成乙醇的技术公开报道有两种方法：(1)醋酸直接加氢合成乙醇方法；(2)醋酸先酯化再加氢的方法。醋酸直接加氢工艺的优点是可省去酯化步骤，工艺流程短。但存在以下几方面的缺点：(1)加氢催化剂昂贵；(2)醋酸转化率低，设备材质要求高；(3)产品分离能耗高。
为了解决以上问题，许多研究者致力于醋酸酯化加氢制乙醇的工艺研究。文献CN102718627A提供了一种乙酸乙酯加氢制乙醇的工艺方法，采用列管式加氢反应器，反应在装载有催化剂的列管管程中进行，乙酸乙酯溶液在列管式加氢反应器的壳程作为冷媒使用，反应进行时，反应所放出的热量迅速传给壳程的乙酸乙酯溶液，通过控制乙酸乙酯溶液的加入量和定压排放压力，从而保证列管式加氢反应器内热量实现自平衡，反应列管内温度基本恒定，整个反应列管处于等温冷媒之内。文献CN102766021A公开了一种乙酸乙酯加氢连续生产乙醇的生产系统，采用汽化器和热交换器组合的方式，能够有效利用反应生成的热反应气热量。文献CN102942446A公开了一种由醋酸酯加氢连续制备乙醇的方法，该方法采用变压吸附装置回收产品气相中氢气再升压循环，并利用反应热加热醋酸酯、循环氢气和新鲜氢气的混合气，预热后的原料气在中压蒸汽加热后进入反应器，在催化剂作用下实现高醋酸酯转化率和高乙醇选择性。该工艺中有未完全气化的醋酸酯。上述专利均未涉及醋酸酯化、乙酯加氢、以及乙醇精制整个大流程的具体工艺，仅有文献CN103387481A专利详细描述了醋酸酯化加氢全流程的工艺，但是该工艺换热网络并不是最优的，存在一定的能量浪费。
本发明有针对性的解决了该问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中能耗较高的问题，提供一种新的醋酸酯化加氢生产乙醇的能量集成方法。该方法用于醋酸酯化加氢生产乙醇中，具有能耗较低的优点。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种醋酸酯化加氢生产乙醇的能量集成方法，包括以下步骤：(1)乙醇和醋酸物流先与乙醇产品塔塔顶物流进行换热至40～55℃；(2)预热后的乙醇和醋酸物流再与精制塔塔顶物流进行换热至55～70℃；(3)经过两次预热的乙醇和醋酸物流再与加氢反应器出口物流换热至60～80℃后进入酯化反应釜，得到含醋酸乙酯和水的混合物，分水后的粗酯经过提浓塔和精制塔脱除杂质，得到醋酸乙酯；(4)原料氢气和所述醋酸乙酯混合后与加氢反应器出口物流换热后进入加氢反应器，与含铜催化剂接触反应得到含乙醇物流，经气液分离后得到粗乙醇，经脱轻塔和乙醇产品塔分离后得到乙醇产品；其中所述加氢反应器操作温度为180～300℃，氢酯摩尔比为2～40，压力以表压计为2～6MPa，醋酸乙酯液时空速0.3～3g/(g催化剂·h)。
上述技术方案中，优选地，乙醇和醋酸物流先与乙醇产品塔塔顶物流进行换热至45～50℃。
上述技术方案中，优选地，所述预热后的乙醇和醋酸物流再与精制塔塔顶物流进行换热至60～68℃。
上述技术方案中，优选地，所述经过两次预热的乙醇和醋酸物流再与加氢反应器出口物流换热至62～75℃。
上述技术方案中，优选地，所述加氢反应器为等温固定床反应器或绝热固定床反应器。
上述技术方案中，优选地，所述加氢反应器操作温度为195～230℃，氢酯摩尔比为10～20，压力以表压计为3～5MPa，醋酸乙酯液时空速0.5～0.9g/(g催化剂·h)。
上述技术方案中，优选地，所述酯化反应釜的温度为105～115℃。
上述技术方案中，优选地，采用回收塔可以对脱轻塔塔顶物流中的乙醇和乙酯进行回收，回收得到的乙醇和乙酯返回至醋酸酯加氢反应器继续参与反应。
本发明采用夹点分析法对全流程工艺进行能量集成的研究，乙醇和醋酸物流先与乙醇产品塔塔顶物流进行换热，利用塔顶热量预热反应器进料，减少了用于加热酯化反应釜的蒸汽量；预热后的乙醇和醋酸物流再与精制塔塔顶物流进行换热，进一步减少蒸汽使用量；经过两次预热的乙醇和醋酸物流再与醋酸酯加氢制乙醇反应器出口物流换热，充分利用反应热量，从而得到了醋酸酯化加氢制乙醇的能量集成工艺，可以较大地降低能耗，提高经济效益，取得了较好的技术效果。
附图说明
图1为本发明所述方法的流程示意图。
图1中，1为乙醇和醋酸物流，2为氢气，3为乙醛等轻组分物流，4为乙醇产品塔塔顶物流，5为重组分高沸物，6为放空管线，7为驰放气管线，8为废水，9为低酯副产品，10为精酯塔塔釜物流，11为脱轻塔塔顶物流，R1为酯化反应釜，R2为加氢反应器，T1为酯化塔，T2为提浓塔，T3为精制塔，T4为废水塔，T5为低酯塔，T6为脱轻塔，T7为乙醇产品塔，T8为回收塔，C1为液液分离器，C2为液液分离器，C3为液液分离器，P1为进料泵，CP1为循环压缩机，CP2为补充压缩机，D1为混合料配料槽，D2为原料罐，D3为一级气液分离器，D4为二级气液分离器，D5为循环压缩机入口缓冲罐，D6为压缩机出口缓冲罐，D7为产品气液分离器，E1为酯化塔塔顶冷凝器，E2为提浓塔塔顶冷凝器，E3为提浓塔塔釜再沸器，E4为精制塔塔顶冷凝器，E5为精制塔塔釜再沸器，E6为废水塔塔顶冷凝器，E7为废水塔塔釜再沸器，E8为低酯塔塔顶冷凝器，E9为低酯塔塔釜再沸器，E10为酯化加氢换热器，E11原料加热器，E12为反应产物/进料换热器，E13为反应产物冷却器，E14为深冷器，E15为脱轻塔塔釜再沸器，E16为脱轻塔塔顶冷凝器，E17为乙醇产品塔塔釜再沸器，E18为乙醇产品塔塔顶冷凝器，E19为回收塔塔釜再沸器，E20为回收塔塔顶冷凝器。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
具体实施方式
【实施例1】
如图1所示的工艺流程如下：
乙醇和醋酸组成的进料温度为23℃，首先经过E18和E4预热至65℃，再通过换热器E10与加氢反应器R1的反应产物换热，温度达到75℃，再进入酯化反应釜R1。在酯化塔反应釜内，酯化反应釜温度为108℃，以98％浓硫酸为催化剂，乙醇和醋酸发生酯化反应生成醋酸乙酯和水，然后进入酯化塔T1，T1塔釜温度为108℃，塔釜压力以表压计为20kPa，塔中温度为74℃，塔顶温度为70℃。T1塔顶物流为醋酸乙酯、水和乙醇，共沸至塔顶冷凝器E1冷凝，经冷凝器冷却后进入液液分离器C1，利用酯和水在20℃作用溶解度较小的原理，分离物料中的水份，分水后的部分物流回流至塔顶，部分物流出粗酯。
粗酯依靠位差连续进入提浓塔T2，根据纯酯的沸点高于低酯、乙酯、醇和水的混合物共沸点的原理，脱除粗酯物料中的低酯、乙醇与水组分。T2塔顶为低浓度乙酯、乙醇、乙醇与水的共沸物，进入塔顶冷凝器E2后在分水器C2中分水，分水后的部分物流回流至提浓塔塔顶，部分物流去低酯塔T5，塔底出酯至精制塔T3。精制塔塔釜温为86℃，塔中温度为80℃，塔顶温度为78℃。精制塔T3处理酯中的酸含量，塔顶出成品乙酯，控制塔釜中的液位与组分，当组分中酸度≥25％时，用泵将塔釜物料拉至酯化塔T1。
低酯塔T5回收的乙酯、乙醇经塔顶冷凝器E8冷凝后送入分水器C3中，分水后的部分回流至T5，部分物流返回至R1，提出部分低酯作副产品。废水塔T4处理T1、T2、T5来的水分物料，回收物料中的乙酯、乙醇，经冷凝器E6冷凝后送入混合料配料槽D1，D1中部分物流回流至T4，部分物流返回至R1，塔底排出废水至生化处理排放。
自醋酸酯化工段得到的乙酯，经醋酸乙酯进料泵P1升压至4.2MPa，与反应氢气混合，得到混合进料。混合进料经反应产物/进料换热器E12后，全部汽化为气体，且混合进料的出口温度为170℃。预热后的混合进料，经原料加热器E11加热到约204℃，进入加氢反应器R2。在R2中，过程的主要反应为：
R2中采用CN 201210383447.2中实施例11所述的催化剂，R2为等温固定床反应器，操作温度为215℃，氢酯摩尔比为13，压力以表压计为4MPa，醋酸乙酯液时空速为0.6g/(g催化剂·h)。混合进料在催化剂作用下，除了生成主产物乙醇外，还生成副产物甲烷，乙烷，乙醛，乙烯和CO等。醋酸乙酯转化率为98.5％，乙醇选择性为99.7％。加氢反应器出来的反应产物气，先经换热器E10与冷物流换热以后，再经反应产物/进料换热器E12与混合进料换热，然后经E13继续冷却后送气液分离工序。在气液分离工序，首先经高压气液分离器D3分离，再经低压气液分离器D4分离。经过气液分离器后的气相大部分进行循环回收，小部分气体驰放，循环回收的气相经气体储罐D5和气体压缩机CP1后与原料氢气一起作为反应氢气送入气体储罐D6。经过气液分离器后的液相为液体粗乙醇，送入脱轻塔T6进行乙醇精制。
自乙酯加氢工段气液分离工序的粗乙醇，进入脱轻塔T6。粗乙醇经精馏塔分离后，塔顶馏出含乙烷，乙烯，乙醛以及乙酯和乙醇的共沸物等轻组分的物流。T6塔顶物流送回收塔T8对乙酯和乙醇进行回收。T6塔塔釜采用粗产品乙醇，送乙醇产品塔T7脱除重组分杂质。粗产品乙醇经精馏塔分离，塔顶得到乙醇产品，分析合格送无水乙醇成品日槽，分析不合格送不合格产品日槽。T7塔釜采出高沸物，再收集统一处理。回收塔T8塔顶得到乙醛等轻组分，塔釜得到乙酯和乙醇，返回至反应器R2继续参与反应。
经计算，可节约冷公用工程17.2％，节约热公用工程16.0％。
【实施例2】
按照实施例1所述的条件和步骤，加氢反应器操作温度为210℃，氢酯摩尔比为10，压力以表压计为4MPa，醋酸乙酯液时空速为0.6g/(g催化剂·h)，可节约冷公用工程16.1％，节约热公用工程15.1％。
【实施例3】
按照实施例1所述的条件和步骤，加氢反应器操作温度为220℃，氢酯摩尔比为13，压力以表压计为4MPa，醋酸乙酯液时空速为0.6g/(g催化剂·h)，可节约冷公用工程17.5％，节约热公用工程16.3％。
【实施例4】
按照实施例1所述的条件和步骤，酯化反应釜温度为115℃，加氢反应器操作温度为300℃，氢酯摩尔比为40，压力以表压计为6MPa，醋酸乙酯液时空速为3g/(g催化剂·h)，可节约冷公用工程19.2％，节约热公用工程18.4％。
【实施例5】
按照实施例1所述的条件和步骤，酯化反应釜温度为105℃，加氢反应器操作温度为180℃，氢酯摩尔比为2，压力以表压计为2MPa，醋酸乙酯液时空速为0.3g/(g催化剂·h)，可节约冷公用工程11.2％，节约热公用工程10.3％。

Claims (8)

1.一种醋酸酯化加氢生产乙醇的能量集成方法，包括以下步骤：(1)乙醇和醋酸物流先与乙醇产品塔塔顶物流进行换热至40～55℃；(2)预热后的乙醇和醋酸物流再与精制塔塔顶物流进行换热至55～70℃；(3)经过两次预热的乙醇和醋酸物流再与加氢反应器出口物流换热至60～80℃后进入酯化反应釜，得到含醋酸乙酯和水的混合物，分水后的粗酯经过提浓塔和精制塔脱除杂质，得到醋酸乙酯；(4)原料氢气和所述醋酸乙酯混合后与加氢反应器出口物流换热后进入加氢反应器，与含铜催化剂接触反应得到含乙醇物流，经气液分离后得到粗乙醇，经脱轻塔和乙醇产品塔分离后得到乙醇产品；其中所述加氢反应器操作温度为180～300℃，氢酯摩尔比为2～40，压力以表压计为2～6MPa，醋酸乙酯液时空速0.3～3g/(g催化剂·h)。
2.根据权利要求1所述醋酸酯化加氢生产乙醇的能量集成方法，其特征在于乙醇和醋酸物流先与乙醇产品塔塔顶物流进行换热至45～50℃。
3.根据权利要求1所述醋酸酯化加氢生产乙醇的能量集成方法，其特征在于所述预热后的乙醇和醋酸物流再与精制塔塔顶物流进行换热至60～68℃。
4.根据权利要求1所述醋酸酯化加氢生产乙醇的能量集成方法，其特征在于所述经过两次预热的乙醇和醋酸物流再与加氢反应器出口物流换热至62～75℃。
5.根据权利要求1所述醋酸酯化加氢生产乙醇的能量集成方法，其特征在于所述加氢反应器为等温固定床反应器或绝热固定床反应器。
6.根据权利要求1所述醋酸酯化加氢生产乙醇的能量集成方法，其特征在于所述加氢反应器操作温度为195～230℃，氢酯摩尔比为10～20，压力以表压计为3～5MPa，醋酸乙酯液时空速0.5～0.9g/(g催化剂·h)。
7.根据权利要求1所述醋酸酯化加氢生产乙醇的能量集成方法，其特征在于所述酯化反应釜的温度为105～115℃。
8.根据权利要求1所述醋酸酯化加氢生产乙醇的能量集成方法，其特征在于采用回收塔对脱轻塔塔顶物流中的乙醇和乙酯进行回收，回收得到的乙醇和乙酯返回至醋酸酯加氢反应器继续参与反应。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090221725A1 (en) * 2008-02-28 2009-09-03 Enerkem, Inc. Production of ethanol from methanol
CN102557931A (zh) * 2011-09-28 2012-07-11 唐山市冀东溶剂有限公司 醋酸间接加氢法单产或联产乙醇和醋酸乙酯的工艺
CN103159591A (zh) * 2011-12-19 2013-06-19 西南化工研究设计院 一种醋酸合成乙醇的工艺
CN103387481A (zh) * 2013-08-06 2013-11-13 上海华谊（集团）公司 醋酸酯化-加氢生产乙醇的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090221725A1 (en) * 2008-02-28 2009-09-03 Enerkem, Inc. Production of ethanol from methanol
CN102557931A (zh) * 2011-09-28 2012-07-11 唐山市冀东溶剂有限公司 醋酸间接加氢法单产或联产乙醇和醋酸乙酯的工艺
CN103159591A (zh) * 2011-12-19 2013-06-19 西南化工研究设计院 一种醋酸合成乙醇的工艺
CN103387481A (zh) * 2013-08-06 2013-11-13 上海华谊（集团）公司 醋酸酯化-加氢生产乙醇的方法

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