CN112386935A - 一种采用分隔壁精馏塔分离醋酸加氢制乙醇产物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于合成气制醋酸、而后加氢制无水乙醇工程领域，涉及一种以分隔壁精馏塔对加氢产物，其中含有乙醛、丙酮、乙酸乙酯、乙醇、水和醋酸等组分进行切割和预分离。该分隔壁精馏塔由多段填料塔节、多段进料塔段、多段出料塔段、以及由塔段三通连接器，并共用一个精馏段、提馏段、塔顶冷凝器和塔底蒸馏釜构成。该塔在典型进料组成为0.6%乙醛、0.08%丙酮、2.77%乙酸乙酯、67.5%乙醇、0.05%乙酸，其余29.0%为水，在回流比为30:1~40:1，极其缓慢从塔顶(14‑1)采出乙醛，采出口(14‑2)缓慢采出丙酮；采出口(14‑3)采出乙酸乙酯‑乙醇‑水混合物，采出口(14‑5)采出乙醇‑水混合物，塔釜为含醋酸‑水的混合物。采用该分隔壁精馏塔实现了加氢产物的预分离，简化了分离流程，节省了设备投资，降低了操作费用。

Description

一种采用分隔壁精馏塔分离醋酸加氢制乙醇产物的方法
技术领域
本发明属于合成气制醋酸、而后加氢制无水乙醇工程领域，涉及一种以合成气制醋酸，而后醋酸再加氢生产乙醇的混合产物的切割分离方法，其中的混合产物含有丙酮、乙醛、乙酸乙酯、水、乙醇以及少量残余醋酸，采用分隔壁精馏塔对该复杂混合物进行预分离，简化分离设备和工艺流程、降低能耗。
背景技术
燃料乙醇是指添油改性剂，可作为燃料用的无水乙醇。其中，改性剂是指添加到无水乙醇中使其不能饮用，适合于作为车用点燃式内燃机燃料的无铅汽油之用。当今，国内的无水乙醇生产工艺主要有三种：一种是传统的发酵法，包括粮食、木薯、糖蜜、纤维素等发酵法，将其应用于燃料乙醇，一直存在与人类争夺粮食之嫌；第二类是乙烯化学合成法，该工艺已被淘汰；第三类是合成气法合成乙醇，包括合成气新型发酵法、合成气通过醋酸或醋酸酯加氢制乙醇，以及合成气经甲醇、二甲醚、乙酸甲酯制乙醇和合成气直接制乙醇法等。其中以醋酸直接加氢法最为方便，即醋酸和氢气一步加氢反应生产乙醇的方法。其产物除乙醇外，还有醋酸乙酯等副产物。工艺流程由加氢反应工段、精馏工段和脱水精制工段组成。见图1所示。
图1的流程说明：醋酸与氢气及循环氢气混合后进入预热器，加热到一定温度后进入加氢反应器，反应产物经冷凝、气液分离后，循环氢气经压缩机压缩后循环使用，液相进入精馏系统、精制系统可得到无水乙醇、以及副产物乙酸乙酯等。其中气液分离器的液相组成主要含有乙醛、丙酮、乙酸乙酯、乙醇、水以及残余的醋酸等。这是一个复杂而又难以分离的混合物，如存在7.63%水-92.37%丙酮(常压沸点56.70℃)、8.47%水-91.53%乙酸乙酯(常压沸点70.38℃)、30.98%乙醇-59.02%乙酸乙酯(常压沸点71.81℃)、4.4%水-95.6%乙醇(常压沸点78.17℃)二元共沸物及30.84%水-11.26%乙醇-57.9%乙酸乙酯(常压沸点70.23℃)三元共沸物。对于这样存有6个组分不含有共沸物系统，通常需要5个精馏塔方可完全分离。对于存在共沸物的系统，所需要的分离塔将会更多。针对图1的该加氢产物，本发明采用分隔壁精馏塔进行分离，以简化分离操作和分离设备、降低成本。
发明内容
本发明采用自行设计加工的一套玻璃材质分隔壁精馏塔作为醋酸加氢制乙醇中间复杂产物的预分离。这些组成包括丙酮、乙醛、乙酸乙酯、乙醇、醋酸和水。分离后的产物包括乙醛、丙酮-水共沸物、乙醇-乙酸乙酯-水三元共沸物、乙醇-水二元共沸物、醋酸-水混合物等5种产物，这些分离后的产物仍需进行进一步分离后得到相对纯净的组分。相比于传统的分离方法而言，对该复杂产物的预分离至少需要4个精馏塔才能完成。4个精馏塔需要4个冷凝器、4个再沸器、4个回流装置，操作复杂，设备投资大。现使用1个分隔壁精馏塔，在分隔壁侧的一侧某一位置（可以调整）进行混合物的进料，在分隔壁的另一侧预设的侧线采出口位置，依次得到丙酮-水混合物、乙酸乙酯-乙醇-水三元共沸物、乙醇-水二元共沸物，同时在塔顶、塔釜回收乙醛和醋酸。
附图说明
附图1醋酸直接加氢制乙醇工艺简图
附图2、醋酸加氢制乙醇产物分隔壁精馏塔装置及工艺流程简图。
附图2中，1—电热碗加热器；2—四口烧瓶；3-1、3-2—温度计；4—塔釜出料冷却器；5-1~5-12—玻璃填料塔节；6—带电磁阀回流比控制的玻璃冷凝器；7-1、7-2—塔段三通链接器；8—电磁阀；9-1、9-2—冷冻液进口、出口；、10—醋酸加氢产物原料瓶；11—进料平流泵；12-1~12-4—玻璃进料塔节；13-1~13-4—玻璃侧线采出塔节；14-1~14-6—馏分收集瓶。
本发明的技术解决方案如下：
①来源于醋酸加氢产物储存于加料瓶(10)中，由平流泵（11）计量后泵至分隔壁精馏塔(1)进料侧，从进料塔节位置(12-1)、(12-2)、(12-3)、(12-4)中的任选之一(或选取二个或三个并联)进入。
②该塔的出料为塔顶(14-1)出乙醛（常压沸点20.2℃）、用纯水吸收后成乙醛水溶液；塔釜(14-6)出料为醋酸的水溶液；分隔壁另一侧出料位置(14-2)为丙酮-水（常压沸点56℃）；位置(14-3)出料为乙酸乙酯-乙醇-水三元共沸物（常压沸点70.23℃）、位置(14-4)或(14-5)出料为乙醇-水（常压沸点78.17℃）共沸物。
③经过上述①、②的处理在一个分隔壁精馏塔中实现了醋酸加氢复杂产物，其中含有乙醛、丙酮、乙酸乙酯、乙醇、水及醋酸的组分的切割分离，避免了采用多个精馏塔、多个再沸器、多个冷凝器，带来的操作复杂、费用高的问题。
其中①所说的典型进料组成为0.6%乙醛、0.08%丙酮、2.77%乙酸乙酯、67.5%乙醇、0.05%乙酸，其余29.0%为水。
本发明的显著特征为：
①该分隔壁精馏塔的特征在于由玻璃塔节、玻璃塔段三通连接器、玻璃进料塔段、玻璃出料塔段、四口蒸馏瓶和塔顶冷凝器塔段、进料原料瓶、出料收集瓶、电器仪表控制箱、进料平流泵、电磁阀回流比控制器等组成。该塔的进料侧与出料侧分别由两个塔段三通连接器，并共用一个提馏段、一个精馏段、一个四口烧瓶作为塔釜、一个塔顶冷凝器。
②该装置可用于醋酸加氢复杂产物的分离，产物含有乙醛、丙酮、乙酸乙酯、乙醇、醋酸和水，可用一个精馏塔完成这些组分的分离，不仅简化了工业流程、节约了设备投资，而且节省了操作费用，降低了成本。
具体实施方式
实施例1
在5.5L原料瓶(11)中盛有醋酸加氢产物，其中含有30.0g乙醛、8.0g丙酮、140g乙酸乙酯、3150g乙醇、8g乙酸，1300g水的混合物；同时在2000mL的塔釜(2)中预先加入1000mL的原料液，组成含量与原料瓶中完全相同。开启冷冻恒温槽，给塔顶冷凝器(6)和塔釜冷却器(4)通入冷冻水；开启塔釜电加热装置(1)给塔釜液料加热升温，待塔顶有回流后，开启平流泵(11)，从进料口(12-2)以15mL/min泵入原料液。开启塔顶出料电磁阀开关，设定回流比为30:1~40:1，极其缓慢由塔顶(14-1)出料。同时读出采出口温度，依次为采出口(14-2) 57℃、采出口(14-3) 71℃、采出口(14-5) 78.5℃；塔顶温度20℃、塔釜温度115℃；同时从采出口(14-2)缓慢采出丙酮；从采出口(14-3)采出乙酸乙酯-乙醇-水混合物，从采出口(14-5) 采出乙醇-水混合物，而塔釜则为含醋酸-水的混合物。经以气相色谱仪分析，各采出点的成分依次为：塔顶(14-1)口乙醛98.5%，水1.5%；采出口(14-2)丙酮92.8%，水7.2%；采出口(14-3)乙酸乙酯56.0%，乙醇11.0%，水33%；采出口(14-5)乙醇95%，水5%；塔釜出料(14-6)为醋酸92%，水8%。

Claims (4)

1.一种醋酸加氢制乙醇的产物中含有乙醇、乙醛、丙酮、乙酸乙酯、醋酸和水，其中含有多种二元和三元共沸物，针对该复杂产物，采用分隔壁精馏塔进行切割分离。
2.根据权利要求1所述的分隔壁精馏塔系由多段塔节、多段进料塔段、多段出料塔段、塔段三通连接器，并共用一个精馏段、提馏段、塔顶冷凝器和塔釜蒸馏器构成的。
3.根据权利要求2所述的分隔壁精馏塔的塔节是由可视化玻璃材质、或不锈钢材料加工而成，优选的是玻璃材质。
4.根据权利要求2所述的分割壁精馏塔在回流比30:1~40:1、在进料侧一侧由平流泵进料；在出料侧一侧，自上而下依次从塔顶、出料口(14-2)、出料口(14-3)、出料口(14-5)、塔釜采出乙醛、丙酮、乙酸乙酯-乙醇-水三元共沸物、乙醇-水二元共沸物、以及醋酸-水混合物等，将加氢产物进行了清晰预分离，避开了以往工艺设置的脱乙醛塔、脱丙酮塔、乙酸乙酯分离塔、乙醇回收塔、脱醋酸塔等多塔复杂操作，节省了设备的投资和操作费用。
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