一種醋酸酯加氫制乙醇的能量耦合精餾方法技術

一種醋酸酯加氫制乙醇的能量耦合精餾方法，以醋酸酯加氫工藝制備的粗醇為原料，通過脫輕塔、甲醇塔、乙醇塔三塔精餾及能量耦合，可以得到純度很高的甲醇產品和乙醇產品，同時，脫輕塔塔頂輕組分可返回醋酸酯加氫工段循環反應，以達到最大程度的輕組分利用率。能量耦合是在脫輕塔常壓、甲醇塔正壓、乙醇塔負壓或常壓操作條件下，利用甲醇塔塔頂氣冷凝熱供給脫輕塔塔釜液及乙醇塔塔釜液再沸熱，同時減少冷卻介質和加熱介質的用量，大大降低了裝置的能耗。

【技術實現步驟摘要】
一種醋酸酯加氫制乙醇的能量耦合精餾方法一、
本專利技術涉及一種化工過程中的分離工藝以及分離過程中能量利用的方法，確切地來說是一種醋酸酯加氫制乙醇的能量耦合精餾方法。二、
技術介紹
乙醇，俗稱酒精，室溫下是一種無色且有特殊香味的揮發性液體。乙醇易燃，是常用的燃料、溶劑和消毒劑；作為一種重要的基礎化工原料，它被廣泛地應用于食品、化工、軍工、醫藥等諸多領域。工業上一般用淀粉發酵法或乙烯水合法制取乙醇。近年來隨著煤化工的興起，煤制乙醇逐漸走入視野。煤制乙醇是指以煤為原料經氣化為合成氣或者以工廠廢氣(主要成分均為CO和H2)為原料，采用不同的工藝路線生產乙醇的過程。目前，以煤為源頭生產乙醇的工藝路線主要有四條；見圖2。從反應機理來看，直接法路徑較短，但由于其CO轉化率低，乙醇的選擇性和原料利用率較低，目前主要處于試驗研究階段，鮮有工業應用的報道。間接法雖然路徑較長，但原料的轉化率及乙醇的選擇性均達到了較高的水平，對于催化劑及反應過程的研究也已經達到大規模商業化推廣的階段，目前已有大規模工業裝置在建。醋酸直接加氫法制乙醇的優勢為：路徑相對較短；投資收益率較高。劣勢為：大多采用貴金屬催化劑，成本高；醋酸原料反應轉化率達不到100％，對設備材質要求較高；反應有水產生，分離能耗較高。醋酸酯化加氫法制乙醇解決了直接加氫法存在的主要問題，其優勢為：采用非貴金屬催化劑，成本較低；對設備材質要求較低；反應無水產生，分離能耗較低。劣勢為：多一步酯化反應，反應流程較長。乙醇可粗分為無水乙醇(乙醇質量分數≥99.5％)、工業乙醇(乙醇質量分數≥95％)、燃料乙醇(乙醇質量分數≥92.1％)等不同級別，根據不同的規格可采用不同的分離工藝。本專利技術所述的粗醇是指在銅系催化劑作用下醋酸甲酯(下簡稱醋酸酯)加氫制乙醇直接得到的粗醇產品，該混合物中各組分如下：物質乙醇甲醇醋酸酯其余微量雜質質量分數/％30～7030～700.1～10丙醇、水等備注：微量水為原料中帶入水，加氫反應本身無水生成。三、
技術實現思路
本專利技術的目的在于通過精餾工藝對醋酸酯加氫制乙醇直接得到的粗醇產品進行分離，一方面得到產品甲醇、乙醇，另一方面回收輕組分醋酸酯循環利用。所要解決的技術問題是通過能量耦合以降低裝置的能耗。本專利技術所述的精餾是由脫輕塔、甲醇塔和乙醇塔構成的三塔裝置進行三塔精餾，具體過程如下：粗醇首先進入脫輕塔，經脫輕塔分離后，塔頂氣相為醋酸酯和甲醇等的混合蒸汽；經脫輕塔冷凝器冷凝后，一部分冷凝液返回脫輕塔塔頂回流，另一部分以醋酸酯為主的輕組分返回上游醋酸酯加氫工段，回收循環加氫利用；塔釜為含有微量水、丙醇等的乙醇、甲醇混合溶液，泵送進入甲醇塔進行分離。脫輕塔(1)的操作壓力為常壓，塔頂溫度55-65℃，塔釜溫度65-75℃，回流比1-50。經甲醇塔分離后，塔頂氣相為甲醇；經甲醇塔冷凝器冷凝后，一部分冷凝液返回甲醇塔塔頂回流，另一部分作為甲醇產品(質量分數≥99.9％)采出去產品儲罐；塔釜為含有微量水、丙醇等的乙醇溶液(質量分數≥98％)，泵送進入乙醇塔進一步分離。甲醇塔(2)的操作壓力為0.2-0.8MPa，塔頂溫度80-130℃，塔釜溫度100-150℃，回流比1-30。經乙醇塔分離后，塔頂氣相為乙醇(質量分數≥99.5％)和水(質量分數≤0.5％)的混合蒸汽；經乙醇塔冷凝器冷凝后，一部分冷凝液返回乙醇塔塔頂回流，另一部分作為乙醇產品采出去產品儲罐；塔釜為含微量丙醇等的重組分溶液。乙醇塔(3)的操作壓力為0.01-0.09MPa的負壓或常壓，塔頂溫度40-90℃，塔釜溫度50-100℃，回流比1-30。本專利技術所稱的能量耦合精餾方法是在脫輕塔常壓、甲醇塔正壓、乙醇塔常壓或負壓操作條件下，利用甲醇塔塔頂蒸汽冷凝熱供給脫輕塔及乙醇塔塔釜液的再沸熱，以實現精餾工序的能量耦合，降低能耗。具體方法如下：由于脫輕塔設置在甲醇塔之前，所以在脫輕塔塔釜需設置第一、第二兩臺再沸器，開車時使用第一再沸器，蒸汽供熱；正常操作時使用第二再沸器，由甲醇塔塔頂氣氣相供熱，為此，第二再沸器同甲醇塔的塔頂與甲醇塔冷凝器之間構成一個回路。在脫輕塔塔釜和甲醇塔塔釜之間設置換熱器，脫輕器的塔釜液經換熱器預熱升溫后泵送進入甲醇塔；甲醇塔的塔釜液經換熱器換熱后泵送進入乙醇塔。在甲醇塔塔釜設置第三再沸器，蒸汽供熱。在乙醇塔釜設置第四再沸器，第四再沸器同甲醇塔的塔頂與甲醇塔冷凝器之間構成一個回路，由甲醇塔塔頂氣氣相供熱，實現對乙醇塔塔釜液進行加熱，從而省略蒸汽供熱。所述的再沸器就是熱交換器，可以是列管式或盤管式等常用的熱交換器。本方法采用脫輕、甲醇塔、乙醇塔三塔聯合操作，充分考慮輕組分的循環利用，使單程未轉化的醋酸酯通過脫輕塔分離后返回上游加氫工段。同時得到較高純度的甲醇產品(質量份≥99％)和乙醇產品(質量份≥99.2％)。本方法充分考慮能量的綜合利用，很好的實現了甲醇塔和脫輕塔及乙醇塔的能量耦合；噸產品乙醇的循環水消耗節省至少200噸，蒸汽消耗節省至少2.5噸。四、附圖說明圖1為本方法的流程示意圖。圖中：1.脫輕塔，2.甲醇塔，3.乙醇塔，4.脫輕塔冷凝器，5.第二再沸器，6.第一再沸器，7.甲醇器冷凝器，8.第三再沸器，9.乙醇塔冷凝器，10.第四再沸器，11.換熱器，12.甲醇塔給料泵，13.乙醇塔給料泵。圖2為以煤為源生產乙醇的四條工藝路線圖。五.具體實施方式1.三塔裝置脫輕塔塔頂有脫輕塔冷凝器；塔釜設有第一、第二再沸器，前者蒸汽供熱，后者由甲醇塔頂氣氣相供熱，并且同甲醇塔的塔頂與甲醇塔冷凝器之間構成一個回路。甲醇塔塔頂有甲醇塔冷凝器；塔釜設有第三再沸器，蒸汽供熱。在甲醇塔塔釜和脫輕塔塔釜之間設有換熱器；脫輕塔塔釜液經過甲醇塔給料泵后再經過換熱器進入甲醇塔，甲醇塔塔釜液經換熱器進入乙醇塔。乙醇塔塔頂有乙醇塔冷凝器；塔釜設有第四再沸器，該再沸器同甲醇塔的塔頂與甲醇塔冷凝器之間構成一個回路。2.三塔精餾來自上游醋酸加氫工段的粗醇首先進入脫輕塔，經脫輕塔分離后，塔頂氣相(主要為甲醇和醋酸酯)經脫輕塔冷凝器冷凝后，一部分冷凝液返回脫輕塔塔頂回流，另一部分作為輕組分返回上游醋酸酯加氫工段；塔釜為粗乙醇、甲醇混合溶液經換熱器預熱升溫后泵送甲醇塔進行分離。脫輕塔(1)的操作壓力為常壓，塔頂溫度55-65℃，塔釜溫度65-75℃，回流比1-50。經甲醇塔分離后，塔頂氣相經甲醇冷凝器冷凝后，一部分冷凝液返回甲醇塔塔頂回流，另一部分作為甲醇產品采出去產品儲罐；塔釜為粗乙醇溶液，經換熱器換熱后泵送入乙醇塔進一步分離。甲醇塔(2)的操作壓力為0.2-0.8MPa，塔頂溫度80-130℃，塔釜溫度100-150℃，回流比1-30。經乙醇塔分離后，塔頂氣相經乙醇塔冷凝器冷凝后，一部分冷凝液返回乙醇塔塔頂回流，另一部分作為乙醇產品采出去產品儲罐：塔釜得到少量重組分溶液，主要成分為丙醇和2-丁醇，產量很小，作為副產品間斷采出。乙醇塔(3)的操作壓力為0.01-0.09MPa的負壓或常壓，塔頂溫度40-90℃，塔釜溫度50-100℃，回流比1-30。3.能量耦合脫輕塔設置兩臺再沸器，開車時使用第一再沸器，采用蒸汽供熱，對塔釜液進行加熱，正常操作時使用第二再沸器，采用甲醇塔塔頂氣氣相供熱。甲醇塔塔釜設置第三再沸器，蒸汽供熱，對本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種醋酸酯加氫制乙醇的能量耦合精餾方法，其特征在于：以醋酸酯加氫工藝制備的粗醇為原料，由脫輕塔(1)、甲醇塔(2)和乙醇塔(3)構成的三塔進行三塔精餾及能量耦合，其具體步驟如下：(1)三塔精餾A.粗醇首先進入脫輕塔(1)進行分離，塔頂氣相為醋酸酯和甲醇的混合蒸汽；經脫輕塔冷凝器(4)冷凝后，一部分冷凝液回流，另一部分返回上游醋酸酯加氫工段；塔釜液泵送進入甲醇塔(2)進行分離；脫輕塔(1)的操作壓力為常壓，塔頂溫度55?65℃，塔釜溫度65?75℃，回流比1?50；B.經甲醇塔(2)分離后，塔頂氣相為甲醇；經甲醇塔冷凝器(7)冷凝后，一部分冷凝液回流，另一部分作為甲醇產品采出去產品儲罐；塔釜液泵送入乙醇塔(3)進一步分離；甲醇塔(2)的操作壓力為0.2?0.8MPa，塔頂溫度80?130℃，塔釜溫度100?150℃，回流比1?30；C.經乙醇塔(3)分離后，塔頂氣相為乙醇；經乙醇塔冷凝器(9)冷凝后，一部分冷凝液回流，另一部分作為乙醇產品采出去產品儲罐；塔釜液間斷采出；乙醇塔(3)的操作壓力為0.01?0.09MPa的負壓或常壓，塔頂溫度40?90℃，塔釜溫度50?100℃，回流比1?30；(2)能量耦合在脫輕塔(1)常壓、甲醇塔(2)正壓、乙醇塔(3)負壓或常壓操作條件下，利用甲醇塔塔頂蒸汽冷凝熱供給脫輕塔(1)塔釜液及乙醇塔(3)塔釜液再沸熱，具體方法如下：脫輕塔(1)塔釜設置兩臺再沸器(5)、(6)，開車時使用第一再沸器(6)，蒸汽供熱；正常操作時使用第二再沸器(5)由甲醇塔(2)塔頂氣氣相供熱，再沸器(5)同甲醇塔的塔頂與冷凝器(7)之間構成一個回路；在脫輕塔(1)塔釜和甲醇塔(2)塔釜之間設置換熱器(11)，脫輕塔(1)的塔釜液經換熱器(11)預熱后進入甲醇塔(2)，甲醇塔(2)的塔釜液經過乙醇塔給料泵(13)和換熱器(11)換熱后進入乙醇塔(3)；乙醇塔(3)塔釜設置第四再沸器(10)，再沸器(10)同甲醇塔的塔頂與冷凝器(7)之間構成一個回路。...

【技術特征摘要】
1.一種醋酸酯加氫制乙醇的能量耦合精餾方法，其特征在于：以醋酸酯加氫工藝制備的粗醇為原料，由脫輕塔(1)、甲醇塔(2)和乙醇塔(3)構成的三塔進行三塔精餾及能量耦合，其具體步驟如下：(1)三塔精餾A.粗醇首先進入脫輕塔(1)進行分離，塔頂氣相為醋酸酯和甲醇的混合蒸汽；經脫輕塔冷凝器(4)冷凝后，一部分冷凝液回流，另一部分返回上游醋酸酯加氫工段；塔釜液泵送進入甲醇塔(2)進行分離；脫輕塔(1)的操作壓力為常壓，塔頂溫度55-65℃，塔釜溫度65-75℃，回流比1-50；B.經甲醇塔(2)分離后，塔頂氣相為甲醇；經甲醇塔冷凝器(7)冷凝后，一部分冷凝液回流，另一部分作為甲醇產品采出去產品儲罐；塔釜液泵送入乙醇塔(3)進一步分離；甲醇塔(2)的操作壓力為0.2-0.8MPa，塔頂溫度80-130℃，塔釜溫度100-150℃，回流比1-30；C.經乙醇塔(3)分離后，塔頂氣相為乙醇；經乙醇塔冷凝器(9)冷凝后，一部分冷凝液回流，另一部分作為...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周偉，吳福勝，胡文生，黃榮海，石天寶，曹金松，高申寶，王平林，吳越峰，錢俊，施紅生，張冰，朱寶華，
申請(專利權)人：安徽皖維高新材料股份有限公司，東華工程科技股份有限公司，南京匯文新材料科技開發有限公司，
類型：發明
國別省市：安徽;34