醋酸甲酯加氫制備乙醇的工藝方法
【專利摘要】一種醋酸經(jīng)醋酸甲酯加氫制備乙醇的工藝方法，該方法是先通過反應(yīng)精餾塔制備醋酸甲酯，然后在銅系催化劑存在的條件下，在列管式反應(yīng)器中，加氫制備乙醇，反應(yīng)液經(jīng)冷凝，汽液分離、脫輕組分塔、乙醇精制塔后得到純度大于99.5%乙醇。該工藝方法中加氫反應(yīng)器分三段，目的是控制床層溫升在25～30℃，從而保證了較高選擇性，降低產(chǎn)物分離難度。相比于醋酸直接加氫制乙醇，醋酸經(jīng)醋酸甲酯加氫制乙醇具有設(shè)備投資低，對催化劑的要求低的特點。本方法可以解決我國煤制甲醇及下游醋酸產(chǎn)能過剩，下游應(yīng)用不足的問題。同時也解決了由于我國乙烯緊缺、糧食緊缺造成乙醇供應(yīng)不足的局面。
【專利說明】醋酸甲酯加氫制備乙醇的工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于乙醇化工生產(chǎn)方法，具體涉及醋酸經(jīng)醋酸甲酯加氫制備乙醇的工藝的醋酸甲酯加氫制備乙醇的工藝方法。
技術(shù)背景
[0002]乙醇是一種重要的化工原料，在化工和其它工業(yè)領(lǐng)域被廣泛用于油漆、涂料、油墨、藥品和食品等的生產(chǎn)制造；同時乙醇作為一種良好的車用燃料，也已經(jīng)在世界范圍內(nèi)獲得了推廣和認可，其中在美國和巴西尤為成功。乙醇的工業(yè)生產(chǎn)方法有天然原料發(fā)酵法和乙烯直接水化法。發(fā)酵法通常是由糧食等碳水化合物為原料，經(jīng)發(fā)酵使雙糖、多糖轉(zhuǎn)化為單糖，并進一步轉(zhuǎn)化為乙醇。用糧食生產(chǎn)乙醇存在與人爭糧的問題，不符合國情，且生產(chǎn)成本高(>8000元/噸)，因此開發(fā)非糧乙醇成為當務(wù)之急。乙烯直接水化法需要大量的乙烯，非常適合石油大國，而到2010年我國乙烯的自給率47%。因此亟需開發(fā)新的生產(chǎn)乙醇工藝方法。
[0003]近年來隨著醋酸產(chǎn)能的擴張，我國已經(jīng)成為醋酸生產(chǎn)第一大國，2011年醋酸產(chǎn)能約840萬噸，而需求量僅為480萬噸，醋酸行業(yè)產(chǎn)能過剩問題突出，醋酸下游需求疲軟，消費集中在傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域。因此，采用醋酸為原料經(jīng)醋酸甲酯加氫制取乙醇具有很大的市場前景，同時醋酸間接法制乙醇的技術(shù)將為醋酸行業(yè)帶來新的增長點。
[0004]相比于醋酸直接加氫制乙醇(直接法)，醋酸經(jīng)醋酸甲酯加氫制乙醇(間接法)具有設(shè)備投資低，催化劑的要求低的特點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于提供一種醋酸甲酯加氫制備乙醇的工藝方法。解決了我國煤制甲醇及下游醋酸產(chǎn)能過剩，下游應(yīng)用不足的問題。同時也解決了由于我國乙烯緊缺、糧食緊缺造成乙醇供應(yīng)不足的局面。
[0006]本發(fā)明的內(nèi)容:
[0007]一種醋酸甲酯加氫制備乙醇的工藝方法，其特征在于:
[0008]I)該方法是先通過反應(yīng)精餾塔制備醋酸甲酯，然后在銅系催化劑存在的條件下，在列管式反應(yīng)器中，加氫制備乙醇，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)冷凝，汽液分離器、甲醇分離塔和乙醇精制塔后得到純度大于99.5%乙醇。
[0009]2)反應(yīng)精餾塔包括精餾段、萃取段、反應(yīng)精餾段和提餾段；塔頂部至醋酸加入口為精餾段，醋酸加入口至催化劑填料的最上部為萃取段，裝有催化劑填料的部分為反應(yīng)精餾段，甲醇加入口以下為提餾段。
[0010]3)通過反應(yīng)精餾塔制備的醋酸甲酯經(jīng)過氣化后可直接用于加氫反應(yīng)。
[0011]4)列管式加氫反應(yīng)器分為三段，控制每段轉(zhuǎn)化率在總體的33%左右，即可通過控制床層溫升在25~30°C之間，反應(yīng)器出口溫度不超過280°C，以保持最高的選擇性，降低產(chǎn)物分離難度。[0012]5)醋酸甲酯經(jīng)過加氫反應(yīng)后生成的甲醇可以通過甲醇回收塔、脫氫組分塔進行回收。
[0013]6)甲醇回收塔、脫輕塔、甲醇乙醇分離塔和乙醇精制塔為普通精餾塔，可以為填料塔，也可以為板式塔。
[0014]所述的反應(yīng)精餾制備醋酸甲酯催化劑為強酸性陽離子交換樹脂。
[0015]所述的加氫反應(yīng)器的反應(yīng)條件為240~270°C，7_8MPa，氫油比11，液體空速
2.2h-l，氣體空速 6800h-l。
[0016]所述的加氫反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率為99%，選擇性為99%。
[0017]所述的加氫反應(yīng)催化劑為銅系催化劑。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)點:
[0019](I).采用反應(yīng)精餾的方式，使得到的醋酸甲酯可直接用于加氫反應(yīng)生成乙醇。
[0020](2).列管式加氫反應(yīng)器分三段，通過控制床層溫升在25~30°C之間，從而保證了較高選擇性，降低產(chǎn)物分離難度。
[0021](3).在整個工藝系統(tǒng)中，生產(chǎn)乙醇實際上消耗的醋酸，甲醇是循環(huán)利用的，僅有少量的損耗。但醋酸經(jīng)醋酸甲酯 加氫制乙醇，僅反應(yīng)精餾塔及甲醇回收塔需要用耐酸材料，加氫反應(yīng)系統(tǒng)及后續(xù)的分離過程是不用考慮醋酸腐蝕的，這樣可以大大減少設(shè)備的投資。
[0022]本發(fā)明是通過醋酸與甲醇在反應(yīng)精餾塔內(nèi)催化反應(yīng)生成醋酸甲酯，然后在銅系催化劑存在的條件下，在列管式反應(yīng)器中，分段加氫制備乙醇。通過汽液分離、甲醇分離塔和乙醇精制塔等一系列分離后得到純度大于99.5%乙醇。醋酸甲酯經(jīng)過加氫反應(yīng)后生成的甲醇可以通過甲醇回收塔、脫氫組分塔進行回收。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明工藝流程圖。
[0024]圖1中，TlOl反應(yīng)精餾塔，T102甲醇回收塔，T103脫輕組份塔，T104甲醇分離塔、T105乙醇精制塔，ElOl甲酯蒸發(fā)器，E102冷凝器，RlOl 一段加氫反應(yīng)器，R102 二段加氫反應(yīng)器，R103三段加氫反應(yīng)器，F(xiàn)lOl蒸發(fā)器汽液分離器，F(xiàn)102汽液分離器。
【具體實施方式】
[0025]該工藝方法的步驟:
[0026]I)醋酸從反應(yīng)精餾塔TlOl上部加入，甲醇從反應(yīng)精餾塔底部加入，反應(yīng)精餾塔頂部得到較高純度99%的醋酸甲酯；
[0027]2)塔頂?shù)玫捷^高純度的醋酸甲酯直接進入甲酯蒸發(fā)器E101，經(jīng)過壓縮的氫氣與汽液分離器F102得到的不凝氣也進入甲酯蒸發(fā)器E101。
[0028]3)反應(yīng)精餾塔TlOl底部物料(未反應(yīng)的甲醇、水和少量的醋酸甲酯)進入甲醇回收塔T102進行回收，T102頂部氣相(甲醇和少量的醋酸甲酯)返回反應(yīng)精餾塔T101，甲醇回收塔T102底部含極少量醋酸的水排至污水處理。如果塔內(nèi)累積的輕組分的有機廢物較多，T102頂部氣相可以先經(jīng)過脫輕組分塔脫除輕組分后再返至反應(yīng)精餾塔T101。
[0029]4)甲酯蒸發(fā)器ElOl為列管式蒸發(fā)器，利用導(dǎo)熱油提供熱量。
[0030]5)由甲酯蒸發(fā)器ElOl頂部的汽液混合物進入蒸發(fā)器汽液分離器F101，氣相進入一段加氫反應(yīng)器RlOl進行加氫反應(yīng)，液相返回甲酯蒸發(fā)器ElOl。
[0031]6)自蒸發(fā)器汽液分離器FlOl來的氣相依次進入一段加氫反應(yīng)器R101、二段加氫反應(yīng)器R102和三段加氫反應(yīng)器R103進行加氫反應(yīng)。
[0032]7)從三段加氫反應(yīng)器R103出來的氣相進入冷凝器E102進行冷凝，然后進入汽液分離器F102進行汽液分離，分離出來的氣相返回到甲酯蒸發(fā)器E101，液相進入甲醇分離塔T104進行分離甲醇乙醇的分離。
[0033]8)甲醇分離塔T103塔頂采出作為甲醇回收塔T102的回流，釜出采至乙醇精制塔T105。
[0034]9)乙醇精制塔T105塔頂采出純度大于99.5%乙醇產(chǎn)品，釜出有機廢物收集處。
[0035]所述的反應(yīng)精餾塔TlOl回流比為0.8~2.5。
[0036]所述的醋酸與甲醇的摩爾比為1:1.1~1.5。
[0037]所述的制備乙醇的原料醋酸甲酯可以使用含量為99%的粗產(chǎn)品。
[0038]所述的催化劑為銅系催化劑。
[0039]所述的加氫反應(yīng)器的反應(yīng)條件為240~270°C，7_8MPa，氫油比9~12，液體空速
1.0 ~2.5h-l，氣體空速 3200 ~7500h_l。
[0040]所述的脫輕組分塔回流比為20~32。
[0041]所述的甲醇分離塔回流比為3.2~6。
[0042]所述的乙醇精制塔回流比為0.5~2。
[0043]所述的甲醇回收塔、脫輕組分塔、甲醇分離塔和乙醇精制塔為普通精餾塔，可以為填料塔，也可以為板式塔。
[0044]應(yīng)用實施例:
[0045]采用圖1工藝流程:
[0046]反應(yīng)精餾塔TlOl操作過程的條件是:常壓操作，塔頂溫度67V ;塔釜溫度105°C。
[0047]反應(yīng)精餾塔TlOl進料摩爾比甲醇:醋酸=1.37:1 ；
[0048]反應(yīng)精餾塔TlOl回流比=1 ;
[0049]6800h-1加氫反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率為99%，選擇性為99%。
[0050]脫輕組份塔T103回流比=25 ；
[0051]甲醇分離塔T104回流比=4.5 ；
[0052]乙醇精制塔T105回流比=1 ；
[0053]采用上述實例，乙醇精制塔T105頂部可得到純度大于99.5%的乙醇。
【權(quán)利要求】
1.一種醋酸甲酯加氫制備乙醇的工藝方法，其特征在于:該方法是先通過反應(yīng)精餾塔制備醋酸甲酯，然后在銅系催化劑存在的條件下，在列管式反應(yīng)器中，加氫制備乙醇，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)冷凝，汽液分離器、甲醇分離塔和乙醇精制塔后得到純度大于99.5%乙醇。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征在于:在整個工藝系統(tǒng)中，甲醇是循環(huán)利用的；醋酸甲酯經(jīng)過加氫反應(yīng)后生成的甲醇可以通過甲醇回收塔、脫氫組分塔進行回收。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征在于:所述的反應(yīng)精餾塔包括精餾段、萃取段、反應(yīng)精餾段和提餾段；塔頂部至醋酸加入口為精餾段，醋酸加入口至催化劑填料的最上部為萃取段，裝有催化劑填料的部分為反應(yīng)精餾段，甲醇加入口以下為提餾段。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工藝方法，其特征在于:所述的催化劑為強酸性陽離子交換樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工藝方法，其特征在于:通過反應(yīng)精餾塔制備的醋酸甲酯經(jīng)過氣化后可直接用于加氫反應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征在于:列管式加氫反應(yīng)器分為三段，控制每段轉(zhuǎn)化率在總體的33%左右，即可控制床層溫升在25~30°C，反應(yīng)器出口溫度不超過280°C，以保持最高的選擇性，降低產(chǎn)物分離難度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的工藝方法，其特征在于:所述的加氫反應(yīng)使用銅系催化劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的工藝方法，其特征在于:反應(yīng)條件為240~270°C，7-8MPa，氫油比11，液體空速2.2h-1，氣體空速680(?'加氫反應(yīng)轉(zhuǎn)化率為99%，選擇性為99%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征在于:甲醇分離塔和乙醇精制塔為普通精餾塔、填料塔或為板式塔。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝方法，其特征在于:甲醇回收塔和脫輕組分塔為普通精餾塔、填料塔或板式塔。
【文檔編號】C07C29/149GK103787832SQ201410032000
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月22日
【發(fā)明者】李柏春, 羅德華, 李曉紅 申請人:天津普萊化工技術(shù)有限公司