CS255017B1

CS255017B1 - Způsob výroby syntetického etanolu

Info

Publication number: CS255017B1
Application number: CS864746A
Authority: CS
Inventors: Zbynek Putna; Stanislav Cech; Zdenek Kolar; Jaromir Olejnik
Original assignee: Zbynek Putna; Stanislav Cech; Zdenek Kolar; Jaromir Olejnik
Priority date: 1986-06-26
Filing date: 1986-06-26
Publication date: 1988-02-15
Also published as: CS474686A1

Abstract

Podstata způsobu výroby syntetického etanolu přímou hydrataoí etylenu s celkovou tvorbou odplynů obsahujíoích 90 až 99 /0 hmot. etylenu nižší než 100 kg na^ 1 t vyrobeného etanolu spočívá v tom, že z cirkulujícího etylenu se odvětví proud, který se vypere směsí etanolu a vody, expanduje ee do tlaku 0,5 až 3 MPa za současného poklesu teploty na 0 až - 40 G s následným odloučením zkondenzovaných podílů a vrátí se do cirkulujícího etyíenu nebo /a se tlak kapalné části produktů sníží na hodnotu 0,5 až 3 MPa a uvolněný plyn obsahující etylen se gřivádí do cirkulujícího etylenu a využije při výrobě etanolu.

Description

Vynález se týká způsobu výroby syntetického etanolu přímou hydratací etylenu při podstatně snížené tvorbě odplynů, které je dosaženo využitím části etylenu uvolněného ze surového lihu přímo při syntéze etanolu a/ nebo separaci nežádoucích složek z cirkulujícího etylenu.

Principem syntézy etanolu přímou hydratací etylenu je jeho reakce s vodní parou katalyzovaná kyselinou, nejčastěji kyselinou fosforečnou na křemelinovém nosiči, □elikož stupeň konverze etylenu nepřesahuje 4 %, je nezreagovaný etylen po odloučeni kapalných podílů doplněn; čistou surovinou a opětově použit k syntéze etanolu,

Ifrflmě hlavní reakce probíhá i několik reakcí vedlejších za vzniku dietyleteru a dále pak oligomerizace etylenu za tvorby uhlovodíků, především í- butenu.

Další nežádoucí příměsi vstupují do systému s čistým etylenem, který obsahuje max, 0,1 % nečistot, především etanu.

Aby se zabránilo koncentrování nežádoucích látek v systému cirkulujícího etylenu, je jeho část ještě před obohacením čistou surovinou odpouštěna ve formě tzv, vysokotlakého odplynu v průměrném množství např. 60 kg/t synt, etanolu, což odpovídá 8 % vstupujícího etylenu.

Další etylen odchází ze systému spolu s kapalnými podíly reakčni směsi - surovým lihem tzv, lihovodným kondenzátem, odkud je uvolňován při jeho expanzi např, z tlaku 7 MPa na tlak 0,45 MPa v množství 40 až 90 kg/t

255 017 syntetického lihu.

V případě obou odplynů je možné v současné době pouze jejich energetické využiti nebo přepracováni.

Pro odváděni inertních látek ze systému by při mezní koncentraci O,i % nečistot ve vstupujícím etylenu dostačovalo množství 40 kg odplynů na t syntetického lihu, při běžném složení čistého etylenu méně než 20 kg odplynů na t syntetického lihu,

Výroba vysokotlakých odplynů v současném množství je vynucena potřebou udržet obsah uhlovodíků v cirkulujícím etylenu na úrovni max. 4 % hmot. , množství vzniklého nízkotlakého odplynů je dáno konkrétními technologickými podmínkami výrobní linky přímé hydratace.

Nyní bylo zjištěno, že uvedené nevýhody odstraňuje v podstatné míře podle vynálezu způsob výroby syntetického etanolu přímou hydrataci etylenu vodou na fosforečném nosičovém katalyzátoru, jehož podstatou jo využití části etylenu, který odchází ze systému spolu s kapalinou jako složky okružního plynu.

Způsob výroby syntetického etanolu přímou hydrataci etylenu s celkovou tvorbou odplynů obsahujících 90 až 99 % hmot. etylenunižší než 100 kg na 1 t vyrobeného etanolu spočívá podle vynálezu v tom, že z cirkulujícího etylenu se odvětví proud, který sě vypere směsí etanolu a vody, expanduje se do tlaku 0,5 až 3 MPa za současného poklesu teploty na 0 až -40°C s následujícím odloučením zkondenzovaných podílů a vrátí se do cirkulujícího etylenu nebo a/ se tlak kapalné části produktů sníží na hodnotu 0,5 až 3 MPa a uvolněný plyn obsahující etylen se přivádí do cirkulujícího etylenu a využije při výrobě etanolu.

Lihovodný kondenzát, který se odloučí z okružního plynu při teplotě kolem 50°C a tlaku 7 MPa lze přivádět do odlučovače, ve kterém se tlak tohoto vodného roztoku sniži na hodnotu 2.1 MPa a dojde k uvolněni přibližně

255 017 % etylenu, který je v lihovodnóm kondenzátu obsažen.

Tento vratný plyn lze přivádět přímo na sáni kompresorů čerstvého etylenu a opětovně využit k syntéze etanolu*

Výhodné je vratný plyn upravit po předchozím vypráni etanolem chlazením a odloučením vykondenzovaných nečistot.

K ochlazeni lze užít okružní etylen upravovaný dle tohoto vynálezu·

Takto upravený vratný plyn lze adiabeticky expandovat při teplotě Ο^ΘΟ až cca - 1O°C a tlaku 2 MPa na tlak 0,2 až 0,3 MPa a po odloučeni vykondenzovaných nečistot použit pro chemickou výrobu, např, k syntéze etylbenzenu.

Ztráty etylenu lz© dále omezit potlačením tvorby vysokotlakého odplynu, což by však znamenalo vzestup koncentrace nečistot v okružním plynu, zvláště bude-li zvýšeno množství příměsi omezením tvorby odplynu nízkotlakého, jak je navrhováno tímto vynálezem.

Nyni bylo zjištěno, že koncentraci dominantní složky příměsi okružního plynu, kterou je i- butan lze snížit následujícím způsobem:

Z okružního plynu se odvětvi proud, který se při provozním tlaku propere etylalkoholem, ochladí na teplotu 30 až 40°C a po odloučeni kapaliny nechá adiabeticky expandovat při poklesu teploty na - 20°C až - 25°C za vykondenzování části nečistot, jako vody, etanolu, dietyleteru a bu^tenu.

Plynná část po odloučeni kapaliny se po komprimaci společně s čerstvým etylenem a vratným plynem uvolněným z lihovodnóho kondenzátu přivádí do systému okružního plynu k syntéze etanolu. I< předehřátí chladného plynu lze s výhodou použit v trubkovém výměněníku tepla vratný plyn uvolněný z lihového kondenzátu, jak bylo uvedeno dříve.

Kapalné podíly z odlučovačů lze zpracovat společně s lihovodným kondenzátem ma etanol a nebo dietyťfcer, plynné složky, které se při tomto zpracováni uvolni t.j. zejména etylen a buten^ lze využít jako přídavek do topného plynu.

- 4 255 017

Výhodou tohoto řaseni je nejenom sníženi spotřeby etylenu omezením nízkotlakého a vysokotlakého odplynu, ale i pokles koncentrace některých nečistot v okružním plynu pod současné hodnoty, což má za následek např· potlačeni dezaktivace katalyzátoru při syntéze etanolu, zvýšeni kvality finálních výrobků nebo zvýšení konverze*

Způsob úpravy technologického procesu je znázorněn na přiloženém schématu:

Reakční směs 2 z linky syntézy etanolu přímou hydratací etylenu 1 se v koncové pračce 3 rozdělí na Část kapalnou 15 a plynou 4, tzv· okružní plyn, za kterého ae odvětvi proud 5, ve výměníku tepla 6 se ochladl vodou, v pračce 7 se vypere etanolem £J ze společného přívodu. Vypraný plyn se přes škrticí ventil 10, na kterém se sniži tlak za současného poklesu teploty, vede do odlučovače 11, kde se oddělí od vykondenzovaných ppdilů 12. Upravený plyn 21se přes výměník tepla 13, kde se ohřívá na potřebnou teplotu, přivádí na sání kompresoru 27 a po stlačení přidává do okružního plynu 4.

Lihovodný kondenzát 15 z pračky 3 se přivádí do odlučovače 14, kde se oddělí vratný plyn 16 a odloučený lihovodný kondenzát 28 se dále zpracovává běžným způsobem na destilační řadě·

Vratný plyn 16 se v pračce 18 vypere etanolem 17 ze společného přívodu a ochladí ve výměníku tepla 13. Vykondenzované kapalné podíly se oddělí v odlučovači 24 a upravený vratný plyn 26 se vede na sáni kompresoru 27 společně β upraveným okružním plynem 22 a čistým etylenem 29 stlačí a použije k syntéze etanolu.

Kapalné podíly 9,12,19 a 25 se .zpracovávají společně spolu s lihovodným kondenzátem 28.

Instalace pračky 18 a případně též odlučovače 24 není nutná. V tomto případě byl výměník tepla 13 řešen pro

255 017 ohřev vodní parou 0,25 MPa a vratný plyn 16 by se přivádět na sání kompresoru 27 bez předchozí úpravy.

Způsob výroby syntetického lihu a odpouštěni odplynů lze znázornit těmito příklady:

Přiklad i :

Při výrobě syntetického etanolu odpadá jako vedlejší produkt 138 kg/h. vysokotlakého odplynu a stejné množství nízkotlakého odplynu.

Z okružního plynu se při tldsu 7 MPa odvětvi a zpracuje ochlazením na 35°C, vypírkou etanolem a ochlazením adiabetickou expanzí do tiku 2,1 MPa za poklesu teploty na - 20°C a odloučením kapaliny množství 400 kg/h.

Získá se 381,7 kg upraveného okružního plynu • 18,3 kg kapalných podílů, kromě prací kapaliny

Složeni proudů je uvedeno v tabulce 1.

Upravený odplyn se po stlačeni spolu s čerstvým etylenem vrací do systému a použije k syntéze, etanolu.

Kapalné podíly obsahující 5,9 kg butenu a 10,8 kg etylenu, se přidávájí do lihovodného kondenzátu, kde při snížení tlaku na 0,45 MPa dojde k uvolněni etylenu a butenu, které lže dále zpracovat spolu s nízkotlakým odplynem.

Tímto způsobem se ze systému odebírá nejméně 65 % vznikajícího butenu a množství vysokotlakého odplynu lze snížit z 138 kg/h na 46 kg/h, tvorba nízkotlakého odplynu vzroste o etylen a buten odcházející do lihovodného kondenzátu s kapalnými podíly ze 138 kg/h' na 154,7 kg/h, což znamená celkové snížení etylenu o 75,3 kg/h.

255 017

Tabulka 1

Složeni proudů při úpravě okružního plynu (% hmot.) před úpravou okružní plyn avou po úpravě kapalné podíly etan, etylen buten etanol dietyléter voda

96,28

3,34

0,16

0,20

0,02

98,0

2,0

0,0

59,2

32,5

3,5

4,4

0,4

Přiklad 2

Při výrobě 1000 t 100 % etanolu odpadá jako vedlejší produkt 60 t vysokotlakého odplynu a 60 t nízkotlakého odplynu,

Odloučením vratného plynu při tlaku 2,1 MPa poklesne tvorba nízkotlakého odplynu na 15 t a 45 t plynu o složeni uvedeném v tabulce 2 se přivádí nasáni kompresorů tzv, čerstvého etylenu a využívá dále spolu s okružním plynem.

Pro zajištěni konstantní koncentrace uhlovodíků C₄ v systému je třeba zvýšit množství odpouštěného vysokotlakého odplynu na 85 t, což znamená celkové snížení spotřeby vstupuj iciho etylenu o 20 t,

Tabulka 2

Složeni vratného plynu odloučeného z lihovodného kondenzátu (% hmot.) etylen, etan 95,9 buten 1,7 etanol 0,8 voda 0,5 dietyléter 1,1

Přiklad 3 ^{zss 017}

Při výrobě syntetického lihu za tvorby 138 kg/h nízkotlakého i vysokotlakého odplynů se z lihovódného kondenzátu odloučí a dále využije vratný plyn tak, jak bylo uvedeno v přikladu 2 v množství 103,5 kg/h.

Dále se z okružního plynu odvětvi a dle přikladu 1 upraví a zpracuje množství 520 kg/h, z čehož se 496,2 kg/h vrací po úpravě zpět do okružního plynu a 23,8 kg/h kapalných podílů s obsahem 21,7 kg etylenu a butenu zpracuje spolu s lihovodným kondenzátem dle příkladu 1.

Množství vystupujících odplynů potom činí: vysokotlaký odplyn 46 kg/h nízkotlaký odplyn 56,2 kg/h

Množství vstupujícího etylenu proto při zachování koncentrace butenu poklesne o 173,8 kg/h.

Koncentrace inertů, které tvoři převážně etan vzroste při průměrné koncentraci nečistot v etylenu 600 ppm hmot. na 1,4 % hmot. při mezní koncentraci 1100 ppm hmot. na

2,2 % hmot., což so neprojeví nepříznivě na průběhu syntézy etanolu.

Příklad 4

Při výrobě syntetického etanolu za tvorby 138 kg/h nízkotlakého i vysokotlakého odplynů so z lihovodného kondenzátu odloučí vratný plyn tak, jak je uvedeno v přikladu 2 v množství 103,5 kg/h.

Dále se z okružního plynu odvětví a dle přikladu 1. upraví a zpracuje množství 1000 kg/h okružního plynu.

Získá se 958,2 kg/h upraveného okružního plynu

41,8 kg/h kapalných podílů kromě prací kapaliny

Kapalné podíly se zpracují s lihovodným kondenzátem a uvolněný etylen a buten ee využiji e nízkotlakým odplynem.

Množství vystupujících odplynů:

295 017 vysokotlaký odplyn nízkotlaký odplyn kg/h 67,9 kg/h

Spotřeba etylenu se takto snižuje o 162,1 kg/h Dále dojde ke sníženi koncentrace butenu v okružním etylenu na výstupu z linky přímé hydratace před obohacením čistým etylenem ze 3,3 % hmot, na 2,6 % hmot.

Claims

Způsob výroby syntetického etanolu přímou hydrataci etylenu s celkovou tvorbou odplynů obsahujících 90 až 99 % hmot. etylenu nižší než 100 kg na 1 t vyrobeného etanolu_fvyznačený tím,/z cirkulujícího etylenu se odvětví proud, který se vypere směsi etanolu a vody, expanduje se do tlaku 0,5 až 3 MPa za současného poklesu teploty ná O až - 40°C s následným odloučením zkondenzovaných podílů a vrátí· se do cirkulujícího etylenu nebo/a se tlak kapalné části produktů sníží na hodnotu 0,5 až 3 MPa a uvolněný plyn obsahující etylen se přidává do cirkulujícího etylenu a využije při výrobě etanolu.