025]所述步驟(I)中加氫催化劑含有載體、鈷元素、VIB族元素,其中鈷元素的含量占催化劑總重的15wt%? 50wt%,VIB族元素選自鑰、鎢、鉻中的至少一種,其含量占催化劑總重的0.5wt%? 15wt%,所述的載體選自氧化娃、娃藻土、娃酸I丐、氧化錯、氧化鈦的至少一種,其含量占催化劑總重的20wt%? 80wt%。
[0026]所述步驟(I)加氫催化劑含有載體、鈷元素、銀元素,其中鈷元素的含量占催化劑總重的15wt%? 50wt%,銀元素的含量占催化劑總重的0.lwt%? 10wt%,所述的載體選自氧化硅、硅藻土、硅酸鈣、氧化鋯、氧化鈦的至少一種,其含量占催化劑總重的20wt %?80wt % ο
[0027]所述步驟(I)中加氫催化劑含有載體、鈷元素、堿土金屬元素、IB族元素,其中鈷元素的含量占催化劑總重的15wt%?50wt%,堿土金屬元素的含量占催化劑總重的Iwt %?30wt%, IB族元素的含量占催化劑總重的0.1wt %?15.0wt 所述的載體為氧化物,其含量占催化劑總重的10wt%?80wt%。
[0028]所述步驟(I)中加氫催化劑選自二氧化硅負載的鉬-錫催化劑、活性炭負載的鈀-錸催化劑中一種。
[0029]所述步驟(I)中加氫催化劑為中國石化北京化工研究院申請的專利中的一種或者組合,具體專利為:CN 201210429219.4、CN201210429218.X、CN201210429995.4CN201210429959.8、CN201210429785.5、CN201210430033.0、CN201210429960.0、CN201210429958.3、CN201210428055.3、CN201210429720.0、CN201210428802.3。
[0030]另外,適用于醋酸加氫制乙醇的催化劑在使用前可經(jīng)任意方式改性。例如,利用擴孔劑或水熱處理方式來調(diào)節(jié)載體的孔結(jié)構(gòu)以提高催化劑的選擇性和穩(wěn)定性;又如,通過在制備載體過程加入某金屬化合物來調(diào)節(jié)載體的酸堿性以提高催化劑活性;又如,通過在載體中添加某金屬像鑭等以提高催化劑的穩(wěn)定性,這可有效提高催化劑壽命;還有,可通過對催化劑進行表面硅烷基化或者鋁烷基化處理調(diào)節(jié)其表面特殊性質(zhì)來減少某些化合物在催化劑表面的沉積或者活性組分的流失以延長催化劑壽命。
[0031]對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員,可根據(jù)以上詳細描述得到啟發(fā)從而對本發(fā)明的催化劑載體及制備方法做各種改變。例如,可采用任何已知的加氫催化劑、催化劑載體或改性后的催化劑載體。
[0032]在本發(fā)明的技術(shù)方案中,所述氣相加氫反應器可以是固定床形式或其他對醋酸加氫工藝有用的形式。氣相加氫反應的工藝條件無特殊要求,可根據(jù)醋酸轉(zhuǎn)化率及乙醇收率進行調(diào)節(jié)。舉例來說,加氫反應在常壓下進行,反應溫度為200°C?350°C,醋酸的液相進料體積空速為0.05?0.5h 1O醋酸加氫也可以在加壓下進行,例如,醋酸加氫的工藝條件為:醋酸的液相進料體積空速為0.05?1.5h \氫氣與醋酸的摩爾比為5?30:1,反應溫度為80°C?150°C,反應壓力為3.0至9.0MPa0所述液相進料體積空速是指醋酸的流量按照醋酸進料時的液相體積計,單位時間內(nèi)的進料體積與催化劑的體積之比。醋酸的液相進料體積空速影響著反應器的處理量,并且影響反應產(chǎn)物的組成及其含量。
[0033]在氣相加氫反應器后,液相產(chǎn)品A經(jīng)過換熱回收熱量和冷卻,再進行氣液分離,氣體經(jīng)壓縮機循環(huán)使用,再適當補入一些新鮮的氫氣,液體進入后續(xù)的分離階段。
[0034]盡管本發(fā)明使用了非常高活性的催化劑,反應粗產(chǎn)物還有一定量的未反應的醋酸存在,這可能是在工業(yè)實施過程中,本發(fā)明的固相需要以一定的粒徑(I?8_)存在,由于反應器存在許多非理想流動情況,如眾所周知的短路、溝流、死角等,另一個原因就是催化劑在反應末期會存在活性下降。
[0035]本發(fā)明通過所述的高活性催化劑后,加氫反應后出口的醋酸含量控制在2wt%以內(nèi),優(yōu)化為1.5wt %,更優(yōu)化的情況為Iwt %。
[0036]醋酸含量對于乙醇的產(chǎn)品品質(zhì)有著重要的作用,如工業(yè)乙醇中國國家標準中酸值不能超過10mg/L,燃料乙醇中國國標中酸值不超過56mg/L,因此脫除粗產(chǎn)品中醋酸是必要的?,F(xiàn)有技術(shù)主要通過精餾的方式將醋酸脫除,占產(chǎn)品質(zhì)量絕大多數(shù)的乙醇和水需要通過汽化,因此精餾脫酸的能耗極高,并且脫酸塔的尺寸較大和材質(zhì)要求較高,投資成本極高;并且在現(xiàn)實的精餾分離中,可能存在塔頂存在極微量醋酸的情況,而作為燃料乙醇和工業(yè)乙醇產(chǎn)品都是對酸度有嚴格要求的,因此在操作波動等情況下造成產(chǎn)品不合格。酸度值是乙醇產(chǎn)品主要的衡量指標,特別是在應用到燃料乙醇中時,極微量的醋酸將會使得發(fā)動機和油路的腐蝕速率加倍,并且還會一定程度的影響油品的穩(wěn)定性,因此導致油品質(zhì)量下降。
[0037]本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)中和反應器的控制對于后續(xù)產(chǎn)品的分離非常重要,是本發(fā)明成功的重要控制參數(shù)之一,控制中和反應器PH在8.0?11.0,更優(yōu)化的值為8.5?10。
[0038]對于中和的堿性物質(zhì),可以選自碳酸銨、碳酸氫銨、氨水、苛性鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣中的一種,更優(yōu)選的堿為苛性鈉的水溶液。
[0039]中和反應器的位置選擇對本發(fā)明的效果是重要的,本發(fā)明要求的位置是發(fā)明人經(jīng)過精心推導試驗的的,經(jīng)過材質(zhì)試驗,本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)經(jīng)過中和后的物料腐蝕速率大幅降低,在普通的碳鋼材料中速率可以低于0.01mm/a,產(chǎn)品色澤清亮,而如果不將物料中的醋酸中和,發(fā)現(xiàn)需要使用較高等級的材質(zhì),即使如此,塔釜產(chǎn)品還是存在一定的顏色,因此中和反應器放置在精餾塔前可以降低設(shè)備投資,并且使得塔釜液體色度降低。
[0040]眾所周知,本發(fā)明人通過在小型精餾處理裝置上的試驗發(fā)現(xiàn),在(如ASPEN軟件模擬)理論計算上可實現(xiàn)醋酸完全分離的情形下,試驗結(jié)果表明乙醇產(chǎn)品中的酸含量較高,在許多次試驗中,酸度值絕大部分情況是超過產(chǎn)品中國國標要求的,酸度值基本都在10?100mg/L 左右。
[0041]微量的醋酸出口控制不僅通過高活性催化劑的選擇,對于反應器和反應器的組合也有要求,優(yōu)選的方式為一臺或者兩臺以上列管式固定床反應器、自熱式反應器和塔式反應器,更優(yōu)選的具有自熱式反應器和列管式反應器的組合,并且具有入口溫度差。
[0042]由于醋酸與堿中和后,會導致醋酸物料的損失,顯然這是發(fā)明人不愿意看到的,因此本發(fā)明在加氫反應器后增加了一個酯化反應器,將醋酸轉(zhuǎn)化為醋酸乙酯,由于醋酸乙酯在本發(fā)明的方法中是可以循環(huán)回反應器被加氫為乙醇。本發(fā)明人通過仔細的考察后發(fā)現(xiàn),氣液分離和酯化反應器的匹配可以極大地降低。在氣液分離后,冷凝的粗產(chǎn)物部分或者全部通過一個酯化反應器,酯化反應器的溫度控制為80?130°C,酯化反應器的設(shè)計優(yōu)化絕熱床反應器。所述的中間酯化反應器裝填有酯化催化劑,所述的酯化催化劑選自離子樹脂、分子篩、氧化鋁、超強酸中的一種。更優(yōu)選的酯化催化劑為強酸性離子樹脂和超強酸,如美國羅門哈斯公司生產(chǎn)的A-15等。優(yōu)化的方式為,在氣相加氫反應器后,得到粗乙醇產(chǎn)品先冷卻至60?130°C,再經(jīng)過一級氣液分離,將分離后的液相送入中間酯化反應器,將氣相進一步冷卻和氣液分離后送入產(chǎn)品精制。通過所述的二級氣液分離器結(jié)合酯反應器的方式能夠最大程度的降低物耗。
[0043]在本發(fā)明實施中,本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)工廠實際的氣相加氫反應粗產(chǎn)物中各個組分的比例來適當?shù)倪x擇氣液分離器和酯化反應器的使用,也可以根據(jù)本