CN113461485A - 加氢原料加氢制备粗乙醇的系统、方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及乙醇的制备领域，具体涉及加氢原料加氢制备粗乙醇的系统、方法及应用。该系统包括：气化设备(100)、加热设备(400)、反应设备(200)、第一气液分离设备(300)和第二气液分离设备(500)；其中，所述加热设备(400)利用反应产物的热量分别对加氢原料、氢气以及气化得到的混合原料气进行加热；所述第一气液分离设备(300)由下至上依次设置有第一分离段、第二分离段和第三分离段，用于对反应产物采用直接冷却的方式进行第一气液分离。本发明可实现醋酸的低温气化，并显著提高加氢原料加氢制备粗乙醇过程中反应产物的气液分离效果，反应热量得到充分利用。

Description

加氢原料加氢制备粗乙醇的系统、方法及应用

技术领域

本发明涉及乙醇的制备领域，具体涉及加氢原料加氢制备粗乙醇的系统、方法及应用。

背景技术

乙醇是重要的化工产品和化工中间体，化工领域对乙醇的需求量很大，乙醇作为石油添加剂的优势明显，是目前世界上最主要的燃料添加剂。

目前，乙醇生产都采用以粮食和经济作物为原料的发酵法，这导致燃料乙醇产业发展受到两个瓶颈制约：高成本问题和国家粮食与耕地安全问题。非粮食路线乙醇生产技术包括：纤维素(主要是生物质秸秆)发酵法、合成气合成乙醇法等。其中，纤维素发酵制乙醇技术(例如CN101235392)不直接使用粮食和经济作物，能有效缓解粮食发酵法消耗粮食、占用耕地的问题，但该技术缺陷在于：1)由于农作物秸秆能量密度小，运输成本高，很难实现乙醇的大规模生产；2)纤维素酶成本高，目前的纤维素乙醇成本仍高于粮食乙醇。以合成气为原料的乙醇合成技术是燃料乙醇制造技术的重要发展方向。

合成气为原料的乙醇合成技术有五种，其中，合成气一步直接制备乙醇有两种方法：催化法和细菌发酵法。催化法投资成本高且产品受ASF分布控制导致乙醇选择性低。细菌发酵法制乙醇的效率低，投资大，成本高，很难大面积推广。因此，合成气通过若干加氢原料间接制备乙醇成为一种现实选择。

现有的醋酸直接加氢制乙醇的工艺中存在以下显著问题：1)反应后的产物中含有大量的氢气，采用间接冷却的方法很难将其中的醋酸、乙醇、醋酸乙酯全部冷凝并分离，分离不彻底可使得循环氢气中含有醋酸，进而导致循环气压缩机受到腐蚀；2)醋酸直接加氢反应为放热反应，反应热效应达到49kJ/mol，对该热量未能有效利用；3)醋酸在较高温度下的气化对设备材质要求较高，会增加设备投资成本。

综上，亟需开发一种新的利用醋酸或含醋酸的加氢原料制备乙醇的系统和方法以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的醋酸直接加氢制乙醇技术存在的反应产物气液分离不彻底导致设备腐蚀、加氢反应产生的热量利用不充分以及高温气化增加设备成本的问题，提供一种加氢原料加氢制备粗乙醇的系统、方法及应用。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种加氢原料加氢制备粗乙醇的系统，该系统包括：气化设备100、加热设备400、反应设备200、第一气液分离设备300和第二气液分离设备500，其中，

所述气化设备100设置有位于下部的氢气入口11、位于上部的至少一个加氢原料入口12和位于顶部的混合原料气出口13，用于将所述氢气入口11引入的氢气与所述加氢原料入口12引入的加氢原料进行气化，得到混合原料气，并从混合原料气出口13排出；

所述反应设备200设置有混合原料气入口21和反应产物出口22，用于对所述混合原料气进行加氢反应，得到含氢气和乙醇的反应产物；

所述第一气液分离设备300由下至上依次设置有第一分离段、第二分离段和第三分离段，以及位于顶部的第一循环氢气出口35、位于底部的第一分离产物出口34、位于所述第三分离段上部的第一淋洗液入口33和位于所述第一分离段下部的反应产物入口36，用于对所述反应产物采用直接冷却的方式进行气液分离，得到第一循环氢气和含乙醇的第一分离产物；其中，所述第一循环氢气出口35与所述氢气入口11连通，所述反应产物入口36与所述反应产物出口22连通；

所述加热设备400分别与所述反应产物出口22和所述反应产物入口36相连通，用于利用所述反应产物的热量分别对进入所述气化设备100之前的加氢原料、氢气以及进入所述反应器200之前的混合原料气进行加热；

所述第二气液分离设备500设置有位于顶部的第二循环氢气出口52、位于中部的第一分离产物入口51和位于底部的第二分离产物出口53，用于对所述第一分离产物作进一步的气液分离，得到第二循环氢气和粗乙醇；其中，所述第一分离产物入口51与所述第一分离产物出口34连通，所述第二循环氢气出口52与所述氢气入口11连通。

本发明第二方面提供前述第一方面所述的系统在加氢原料加氢制备粗乙醇中的应用。

本发明第三方面提供了一种加氢原料加氢制备粗乙醇的方法，该方法包括：

(1)将氢气与加氢原料共同进行气化，得到混合原料气；

(2)将所述混合原料气加热至反应温度，并在催化剂存在下进行反应，得到含氢气和乙醇的反应产物；

(3)将所述反应产物进行第一气液分离，所述第一气液分离包括先后进行的第一冷凝、第二冷凝和第一淋洗，得到第一循环氢气和含乙醇的第一分离产物；

(4)将所述第一分离产物进行第二气液分离，得到第二循环氢气和粗乙醇；

其中，所述第一循环氢气、第二循环氢气合并，并与新鲜氢气进行混合成为氢气原料后返回步骤(1)中进行气化；在所述第一气液分离前，利用所述反应产物的热量分别对所述氢气原料、加氢原料和混合原料气进行加热。

通过上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

(1)能够显著提高加氢反应产物的气液分离效果，所得的循环氢气中基本不含乙酸、乙醇等高沸点组分，极大降低了设备腐蚀；所得的粗乙醇中基本不含气体；

(2)加氢反应所产生的热量得到充分利用；

(3)能够降低气化温度，可以使加氢原料在低于反应压力对应的沸点之下蒸发气化，从而降低气化过程中对设备的腐蚀，设备无需使用特材，进而降低设备投资。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一种实施方式的加氢原料加氢制备粗乙醇的系统的工艺示意图；

图2是本发明一种实施方式的加氢原料加氢制备粗乙醇的系统中的反应设备的工艺示意图。

附图标记说明

100 气化设备 200 反应设备 300 第一气液分离设备

400 加热设备 500 第二气液分离设备 11 氢气入口

12 加氢原料入口 13 混合原料气出口 14 排渣口

21 混合原料气入口 22 反应产物出口 31 第一冷却器

32 第二冷却器 33 第一淋洗液入口 34 第一分离产物出口

35 第一循环氢气出口 36 反应产物入口 51 第一分离产物入口

52 第二循环氢气出口 53 第二分离产物出口 54 第二淋洗液入口

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明第一方面提供了一种加氢原料加氢制备粗乙醇的系统，如图1所示，该系统包括：气化设备100、加热设备400、反应设备200、第一气液分离设备300和第二气液分离设备500，其中，

所述气化设备100设置有位于下部的氢气入口11、位于上部的至少一个加氢原料入口12和位于顶部的混合原料气出口13，用于将所述氢气入口11引入的氢气与所述加氢原料入口12引入的加氢原料进行气化，得到混合原料气，并从混合原料气出口13排出；

所述反应设备200设置有混合原料气入口21和反应产物出口22，用于对所述混合原料气进行加氢反应，得到含氢气和乙醇的反应产物；

所述第一气液分离设备300由下至上依次设置有第一分离段、第二分离段和第三分离段，以及位于顶部的第一循环氢气出口35、位于底部的第一分离产物出口34、位于所述第三分离段上部的第一淋洗液入口33和位于所述第一分离段下部的反应产物入口36，用于对所述反应产物采用直接冷却的方式进行气液分离，得到第一循环氢气和含乙醇的第一分离产物；其中，所述第一循环氢气出口35与所述氢气入口11连通，所述反应产物入口36与所述反应产物出口22连通；

所述加热设备400分别与所述反应产物出口22和所述反应产物入口36相连通，用于利用所述反应产物的热量分别对进入所述气化设备100之前的加氢原料、氢气以及进入所述反应器200之前的混合原料气进行加热；

所述第二气液分离设备500设置有位于顶部的第二循环氢气出口52、位于中部的第一分离产物入口51和位于底部的第二分离产物出口53，用于对所述第一分离产物作进一步的气液分离，得到第二循环氢气和粗乙醇；其中，所述第一分离产物入口51与所述第一分离产物出口34连通，所述第二循环氢气出口52与所述氢气入口11连通。

在本发明的一些实施方式中，所述气化设备100可以为气化塔，其中的加氢原料入口12的数量可以为1-4个。本发明中，不同种类和来源的加氢原料可以由同一个加氢原料入口12进入所述气化设备100，也可以分别由不同的加氢原料入口12进入所述气化设备100。本发明中，所述加氢原料和氢气在进入所述气化设备100后，前者以喷淋的形式向下运动，后者以鼓泡形式向上通过液层，二者逆流接触进行气化。

在本发明中，优选地，所述气化设备100的底部还设置有排渣口14，所述排渣口14与至少1个所述加氢原料入口12相连通，用于排出未气化的加氢原料，并将至少部分所述未气化的加氢原料返回所述气化设备100，进而提高原料的利用率。

在本发明的一些实施方式中，所述反应设备200可以包含一个或多个串联的反应器，优选为1-4个，反应器的类型可以为绝热反应器或列管式反应器，优选为绝热反应器。例如图2所示，可以采用4个绝热反应器串联的方式，将加氢反应分为4段进行，通过控制每一段的转化率来控制该反应段的温升，最终实现加氢原料的部分转化或完全转化。具体地，可以将气化后得到的所述混合原料气先进入所述反应设备200中的反应器Ⅰ，在催化剂的存在下，在温度为200-350℃、压力为2-4MPaG的条件下发生加氢反应，反应热量引起反应物流产生绝热温升，将反应物流排出反应器Ⅰ进行换热降温，再进入反应器Ⅱ继续反应，依次进行反应，最终在反应器Ⅳ中可以实现加氢原料的完全转化或部分转化。

在本发明的一些实施方式中，所述第一气液分离设备300只要能够实现通过直接冷却的方式将气液进行分离即可，本发明对其不做特别的限制，例如，可以为筛板和泡罩混合结构的板式塔。

在本发明中，优选地，所述第一气液分离设备300中的所述第一分离段、第二分离段分别与第一冷却器31和第二冷却器32连通；所述第一分离产物出口34依次与所述第一冷却器31和第二冷却器32连通，用于将部分所述第一分离产物引回所述第一冷却器31和第二冷却器32循环使用。具体地，可以将部分的所述反应产物或所述第一分离产物引回第一冷却器31中与第一冷却介质进行热交换后成为第一冷却循环液，并进入所述第一分离段中，与上升的反应产物气体逆流接触，将反应产物气体中的部分醋酸冷凝下来；部分的所述反应产物或所述第一分离产物在第二冷却器32中与第二冷却介质进行热交换后成为第二冷却循环液，并进入所述第二分离段中，与上升的脱除部分醋酸的反应产物气体逆流接触，将其中的醋酸、乙醇等高沸点组分冷凝下来；脱除醋酸和乙醇的反应产物气体上升至所述第三分离段并与来自第一淋洗液入口33的第一淋洗液逆流接触，最终在所述第一气液分离设备300的顶部得到基本不含醋酸和乙醇的第一循环氢气，在底部得到含乙醇的第一分离产物。所述第一循环氢气循环返回所述气化设备100再利用。

在本发明中，为获得更好的气液分离效果，优选地，所述第一气液分离设备300中的所述第一分离段所用的第一冷却循环液、第二分离段所用的第二冷却循环液和第三分离段所用的淋洗液的质量比为(10-25)：(3-10)：1。

在本发明中，所述反应产物在进入所述第一气液分离设备300之前，还可以使其先经过冷凝器进一步冷却至温度为70-90℃，并经减压装置将压力降至0.5-0.7MPaG。

在本发明的一些实施方式中，所述加热设备400可以为设置在所述反应产物出口22和反应产物入口36之间的反应产物物流线路上的多个串联的换热器。本发明中，为充分利用所述反应设备200中加氢反应所产生的热量，可以将出反应器的高温反应产物在所述加热器400中分别与所述加氢原料、氢气以及混合原料气进行热交换，以实现对进入所述气化设备100之前的加氢原料、氢气以及进入所述反应设备200之前的混合原料气进行加热。具体地，可以将所述加氢原料、氢气的温度各自加热至70-125℃，所述混合原料气的温度加热至200-300℃。

在本发明的一些实施方式中，所述第二气液分离设备500只要能够实现通过闪蒸的方式将气液进行分离即可，本发明对其不做特别的限制，例如，可以为低压闪蒸罐。

在本发明中，所述第二气液分离设备500的工作条件包括：温度为25-80℃，压力为0.1-1MPaG。优选地，为获得更好的气液分离效果，所述第二气液分离设备500的上部还设置有第二淋洗液入口54，以使用第二淋洗液对闪蒸分离出来的气体作进一步洗涤，最终在所述第二气液分离设备500的顶部得到第二循环氢气，在底部的第二分离产物出口53得到粗乙醇。

在本发明中，可以将所述第一循环氢气、第二循环氢气合并，并与新鲜氢气进行混合成为氢气原料后返回所述气化设备100中进行气化。

此外，本发明所提供的系统中还包括循环泵、气体压缩机、减压装置等本领域常用的辅助构成组件在图1中并未体现或标记，但这不应影响所述系统在本发明中的充分公开以及本发明的保护范围。

本发明第二方面提供前述第一方面所述的系统在加氢原料加氢制备粗乙醇中的应用。

本发明第三方面提供了一种加氢原料加氢制备粗乙醇的方法，该方法包括：

(1)将氢气与加氢原料共同进行气化，得到混合原料气；

(2)将所述混合原料气加热至反应温度，并在催化剂存在下进行反应，得到含氢气和乙醇的反应产物；

(3)将所述反应产物进行第一气液分离，所述第一气液分离包括先后进行的第一冷凝、第二冷凝和第一淋洗，得到第一循环氢气和含乙醇的第一分离产物；

(4)将所述第一分离产物进行第二气液分离，得到第二循环氢气和粗乙醇；

其中，所述第一循环氢气、第二循环氢气合并，并与新鲜氢气进行混合成为氢气原料后返回步骤(1)中进行气化；在所述第一气液分离前，利用所述反应产物的热量分别对所述氢气原料、加氢原料和混合原料气进行加热。

在本发明的一些实施方式中，在步骤(1)中，所述加氢原料可以为醋酸和/或乙醛，并且，本发明对所述加氢原料的来源也不做限制，例如，可以为市售的纯醋酸和/或乙醛，或工业中来自脱酸塔的循环醋酸和/或来自脱乙醛塔的循环乙醛。

在本发明中，为获得更高的加氢原料转化率，所述氢气和加氢原料的质量比可以为(3-6):5。

在本发明中，为获得更好气化效果的混合原料气，所述气化的条件包括：温度可以为70-225℃，压力可以为2-4MPaG。

在本发明的一些实施方式中，在步骤(2)中，所述催化剂为本领域常规的醋酸和/或乙醛直接加氢制乙醇用催化剂，本发明对其不做特别的限制。

在本发明的一些实施方式中，在步骤(2)中，为获得更高的加氢原料转化率，所述反应的条件包括：温度可以为200-350℃，压力可以为2-4MPaG。

在本发明的一些实施方式中，在步骤(2)中，所述反应产物中含有乙醇、水、乙酸乙酯、乙醛、微量的正丙醇，以及未反应的氢气和醋酸。

在本发明的一些实施方式中，在步骤(3)中，为获得更好的气液分离效果，所述第一冷凝的条件包括：温度可以为25-45℃，压力可以为0.1-4MPaG；所述第二冷凝的条件包括：温度可以为-20℃至40℃，压力可以为0.1-4MPaG；所述第一淋洗的条件包括：温度可以为20-40℃，压力可以为0.1-4MPaG。

在本发明中，在所述第一气液分离的过程中，可以将部分的所述反应产物或所述第一分离产物与第一冷却介质进行热交换后成为第一冷却循环液(温度为25-45℃)，并用于所述第一冷凝中，将所述第一冷却循环液与反应产物气体逆流接触，将反应产物气体中的部分醋酸冷凝下来；可以将部分的所述反应产物或所述第一分离产物与第二冷却介质进行热交换后成为第二冷却循环液(温度为-20℃至40℃)，并用于所述第二冷凝中，将所述第二冷却循环液与脱除部分醋酸的反应产物气体逆流接触，将其中的醋酸、乙醇等高沸点组分冷凝下来；脱除醋酸和乙醇的反应产物气体最后与第一淋洗液(温度为20-40℃)逆流接触进行所述第一淋洗，最终得到基本不含醋酸和乙醇的第一循环氢气和含乙醇的第一分离产物。

在本发明中，优选地，所述第一淋洗液可以是纯度为99.8质量％及以上的纯醋酸，也可以是醋酸的水溶液；所述第一冷却介质可以为冷却水；所述第二冷却介质可以为各种凝固点低于0℃的盐或醇的低温水溶液，例如，氯化钙的低温水溶液、氯化钠的低温水溶液或乙二醇的低温水溶液。

在本发明的一些实施方式中，在步骤(4)中，所述第二气液分离优选采用闪蒸的方式。为进一步分离所述第一分离产物中的气体，所述第二气液分离的条件包括：温度为25-80℃，压力为0.1-1MPaG。

在本发明中，在步骤(4)中，优选地，还可以在闪蒸的同时使用第二淋洗液对闪蒸分离出来的气体作第二淋洗，最终得到第二循环氢气和粗乙醇。所述第二淋洗液可以是纯度为99.8质量％及以上的纯醋酸，也可以是醋酸的水溶液。

在本发明中，所述粗乙醇中含有乙醇、水、乙酸乙酯、乙醛、微量的正丙醇，以及未反应的醋酸。

在本发明中，压力均指表压。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，

醋酸购自兖矿鲁南化工有限公司，纯度为99.8质量％；

催化剂为多元金属组分催化剂，并按照专利CN103691450B的方法制得；

第一冷却介质为冷却水；

第二冷却介质为浓度40质量％的乙二醇低温水溶液。

实施例1

按照图1所示流程，利用本发明提供的系统和方法进行醋酸加氢制备粗乙醇，实施过程如下：

(1-1)将作为加氢原料的新鲜醋酸和来自外部脱酸塔的循环醋酸以及来自外部脱乙醛塔的循环乙醛在加热器4中分别与来自反应产物出口22的高温反应产物进行换热，将加氢原料预热至110℃并从加氢原料入口12进入气化设备100的上部进行喷淋；

(1-2)将新鲜氢气与压缩机增压后的循环氢气混合为氢气原料，并在加热器4中与来自反应产物出口22的高温反应产物进行换热，将氢气原料预热至120℃并从氢气入口11进入气化设备100的下部，以鼓泡形式通过液层；并控制氢气原料与加氢原料的质量比为3:5；

(1-3)在气化设备100内，在温度为110℃、系统压力为2.2MPaG的条件下，氢气原料与加氢原料逆流接触，氢气被醋酸蒸汽饱和后得到混合原料气；将混合原料气从气化设备100顶部的混合原料气出口13引出，并在加热器4中与来自反应产物出口22的高温反应产物进行换热，将混合原料气预热至250℃并由混合原料气入口21进入反应设备200；

(2-1)反应设备200采用四个绝热反应器串联的方式，每个绝热反应器内均装有醋酸直接加氢制乙醇用催化剂。预热后的混合原料气进入绝热反应器，在温度为255-280℃、压力为3MPaG的条件下依次进行四段加氢反应，得到含氢气和乙醇的反应产物，反应产物的绝热温升至280℃；

(2-2)反应产物出口22排出的高温反应产物在加热器400中分别与混合原料气、加氢原料和氢气原料进行换热，再经冷凝器进一步冷却至80℃，并减压至0.6MPaG后由反应产物入口36进入第一气液分离设备300；

(3-1)第一气液分离设备300为筛板和泡罩混合结构的板式塔，全塔由下至上依次设置有第一分离段、第二分离段和第三分离段(其中，第一分离段所用的第一冷却循环液、第二分离段所用的第二冷却循环液和第三分离段所用的淋洗液的质量比为12:3.5:1)；

反应产物在第一气液分离设备300中进行第一气液分离：在第一分离段中，用第一冷却介质将部分反应产物冷却至30℃作为第一冷却循环液(在第一冷却器31中进行冷却)，并在压力为0.6MPaG的条件下与上升气体逆流接触进行第一冷凝，将反应产物气体中的部分醋酸冷凝下来；在第二分离段中，用第二冷却介质将部分反应产物冷却至-15℃作为第二冷却循环液，并在压力为0.6MPaG的条件下与上升的脱除部分醋酸的反应产物气体逆流接触进行第二冷凝，将其中的醋酸、乙醇等高沸点组分冷凝下来；在第三分离段中，在压力0.6MPaG的条件下，将30℃的醋酸由第一淋洗液入口33进入，并对脱除醋酸和乙醇的反应产物气体进行淋洗，最终得到第一循环氢气和含乙醇的第一分离产物。第一循环氢气由第一循环氢气出口35排出，经压缩机压缩后循环返回气化设备100；将第一分离产物中的一股引回第一冷却器31和第二冷却器32，经冷却后分别作为第一冷却循环液和第二冷却循环液参与第一气液分离过程；

(4-1)将第一分离产物中的其余部分由第一分离产物入口51进入第二气液分离设备500，在温度控制为40℃、压力为0.1MPaG的条件下，使溶解在液相中的气体解吸并分离出来，并用第二淋洗液入口54进入的醋酸对闪蒸分离出来的气体作进一步洗涤，最终得到第二循环氢气和粗乙醇(记为P1)；其中，第二循环氢气经压缩机压缩后与第一循环氢气合并(记为H1)，并与新鲜氢气混合后循环返回气化设备100。

对比例1

按照实施例1的方法，不同的是，在第一气液分离中，不使用本发明的第一气液分离设备，而是使用普通的气液分离罐(气液分离的条件为：温度为80℃，压力为0.6MPaG)，其它条件同实施例1。得到粗乙醇(记为DP1)，以及第二循环氢气与第一循环氢气合并后的循环氢气(记为DH1)。

测试例

将H1和DH1的气体组分进行色谱分析。

色谱分析采用气相色谱仪(安捷伦，型号7890A)，该色谱仪配备HP-PLOT Q毛细管柱，5A分子筛填充柱，一个FID检测器和两个TCD检测器。测试结果见表1。

表1

测试对象	氢气/wt％	氮气/wt％	醋酸/wt％	乙醇/wt％	乙酸乙酯/wt％
						H1	99.5	0.5	0	0	0

注：表1中数据0代表组分中不含有该物质，或者该物质的含量低于该气相色谱的测量下限10ppm。

由表1可见，实施例1采用本申请的技术方案，能够较彻底地实现加氢原料加氢制备粗乙醇过程中反应产物的气液分离，所得的循环氢气的纯度较高，可达到99wt％以上。本申请的技术方案可实现较低温度下的醋酸气化，降低了气化过程中对设备的腐蚀性，此外，加氢反应产生的热量得到了充分利用，进而达到整体节能降耗的目的。而对比例1未采用本申请的技术方案，气液分离效果与本申请差距显著，得到的循环氢气杂质较多，未能有效降低循环氢气中的醋酸杂质对设备产生的腐蚀。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种加氢原料加氢制备粗乙醇的系统，其特征在于，该系统包括：气化设备(100)、加热设备(400)、反应设备(200)、第一气液分离设备(300)和第二气液分离设备(500)，其中，

所述气化设备(100)设置有位于下部的氢气入口(11)、位于上部的至少一个加氢原料入口(12)和位于顶部的混合原料气出口(13)，用于将所述氢气入口(11)引入的氢气与所述加氢原料入口(12)引入的加氢原料进行气化，得到混合原料气，并从混合原料气出口(13)排出；

所述反应设备(200)设置有混合原料气入口(21)和反应产物出口(22)，用于对所述混合原料气进行加氢反应，得到含氢气和乙醇的反应产物；

所述第一气液分离设备(300)由下至上依次设置有第一分离段、第二分离段和第三分离段，以及位于顶部的第一循环氢气出口(35)、位于底部的第一分离产物出口(34)、位于所述第三分离段上部的第一淋洗液入口(33)和位于所述第一分离段下部的反应产物入口(36)，用于对所述反应产物采用直接冷却的方式进行气液分离，得到第一循环氢气和含乙醇的第一分离产物；其中，所述第一循环氢气出口(35)与所述氢气入口(11)连通，所述反应产物入口(36)与所述反应产物出口(22)连通；

所述加热设备(400)分别与所述反应产物出口(22)和所述反应产物入口(36)相连通，用于利用所述反应产物的热量分别对进入所述气化设备(100)之前的加氢原料、氢气以及进入所述反应器(200)之前的混合原料气进行加热；

所述第二气液分离设备(500)设置有位于顶部的第二循环氢气出口(52)、位于中部的第一分离产物入口(51)和位于底部的第二分离产物出口(53)，用于对所述第一分离产物作进一步的气液分离，得到第二循环氢气和粗乙醇；其中，所述第一分离产物入口(51)与所述第一分离产物出口(34)连通，所述第二循环氢气出口(52)与所述氢气入口(11)连通。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述气化设备(100)中加氢原料入口(12)的数量为1-4个；

优选地，所述气化设备(100)的底部还设置有排渣口(14)，所述排渣口(14)与至少1个所述加氢原料入口(12)相连通，用于排出未气化的加氢原料，并将至少部分所述未气化的加氢原料返回所述气化设备(100)。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述第一气液分离设备(300)中的所述第一分离段、第二分离段分别与第一冷却器(31)和第二冷却器(32)连通；所述第一分离产物出口(34)依次与所述第一冷却器(31)和第二冷却器(32)连通，用于将部分所述第一分离产物引回所述第一冷却器(31)和第二冷却器(32)循环使用。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的系统，其中，所述第一气液分离设备(300)中的所述第一分离段所用的第一冷却循环液、第二分离段所用的第二冷却循环液和第三分离段所用的第一淋洗液的质量比为(10-25)：(3-10)：1。

5.权利要求1-4中任意一项所述的系统在加氢原料加氢制备粗乙醇中的应用。

6.一种加氢原料加氢制备粗乙醇的方法，其特征在于，该方法包括：

(1)将氢气与加氢原料共同进行气化，得到混合原料气；

(2)将所述混合原料气加热至反应温度，并在催化剂存在下进行反应，得到含氢气和乙醇的反应产物；

(3)将所述反应产物进行第一气液分离，所述第一气液分离包括先后进行的第一冷凝、第二冷凝和第一淋洗，得到第一循环氢气和含乙醇的第一分离产物；

(4)将所述第一分离产物进行第二气液分离，得到第二循环氢气和粗乙醇；

其中，所述第一循环氢气、第二循环氢气合并，并与新鲜氢气进行混合成为氢气原料后返回步骤(1)中进行气化；在所述第一气液分离前，利用所述反应产物的热量分别对所述氢气原料、加氢原料和混合原料气进行加热。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述加氢原料选自醋酸和/或乙醛；

优选地，所述氢气和加氢原料的质量比为(3-6):5；

优选地，所述气化的条件包括：温度为70-225℃，压力为2-4MPaG。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述反应的条件包括：温度为200-350℃，压力为2-4MPaG。

9.根据权利要求6-8中任意一项所述的方法，其中，在步骤(3)中，所述第一冷凝的条件包括：温度为25-45℃，压力为0.1-4MPaG；所述第二冷凝的条件包括：温度为-20℃至40℃，压力为0.1-4MPaG；所述第一淋洗的条件包括：温度为20-40℃，压力为0.1-4MPaG；

优选地，所述第一淋洗所用的淋洗液为醋酸或醋酸的水溶液。

10.根据权利要求6-9中任意一项所述的方法，其中，在步骤(4)中，所述第二气液分离的条件包括：温度为25-80℃，压力为0.1-1MPaG。

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